Защита от перебоев электропитания

Не секрет, что электрические сети во многих регионах России далеки от идеала. Повышенное или пониженное напряжение, внезапное отключение - это те проблемы, с которыми потребитель знаком уже давно. Компьютеры, аудио-видеосистемы, телевизоры, многие модели бытовой техники, снабженные микропроцессорами, могут не только давать сбои в работе, но и прийти в негодность в результате аномалий электропитания. Специальные исследования показали, что обычный компьютер испытывает воздействие более 120 различных аномалий в сети электропитания. Последствия от этих воздействий - от простого зависания клавиатуры и ускоренного износа электронных компонентов до сгорания материнской платы и потери важных данных, стоимость которых во много раз может превысить стоимость самого компьютера.

Внезапное отключение электроэнергии опасно не только для компьютера, но и для обыкновенного телевизора, видеомагнитофона, холодильника и т.д., т.к. любое отключение сопровождается броском напряжения и тока (импульсная помеха). Многие знают не понаслышке о сгоревшей в результате отключения электричества технике.

Проблема электропитания является глобальной мировой проблемой. Говорят, что пользователи компьютеров делятся на 2 категории: те, кто потерял информацию в результате сбоя электропитания, и те, кому это еще предстоит. К сожалению, то же самое можно сказать о владельцах теле-видео-аудиотехники, число которых велико и пока превышает пользователей компьютеров.

Во многих странах для защиты электропитания применяются сетевые фильтры, стабилизаторы напряжения, автоматические отключатели повышенного напряжения.

Первые сетевые фильтры как средство защиты появились у военных уже несколько десятилетий назад. Они обеспечивали жесткие требования по надежности, предъявляемые к армейской электронике.

Первые сетевые фильтры были выпущены в 90е годы. В то время они были не меньшей экзотикой, чем персональные компьютеры. Что такое "сетевой фильтр" знал лишь узкий круг "продвинутых" компьютерщиков. Вслед за компьютерным рынком "проблема качества электропитания" напомнила о себе владельцам аудио-, видеотехники -дорогие устройства оказались беззащитными перед электросетью.

Сетевые фильтры стали недорогим и эффективным средством защиты от аномалий электросети, наиболее распространенными из которых являются импульсы напряжения. Они проходят по сети из-за аварийного отключения электропитания или молниевого удара вблизи внешнего кабеля. Импульсы напряжения при длительности от наносекунд (10-9) до микросекунд (10-6) могут достигать амплитуды до нескольких тысяч вольт! Импульсы представляют серьезную опасность для микропроцессоров и других электронных компонентов.

Как защититься? Необходим сетевой фильтр. Способность подавления импульсных помех указывается в технических характеристиках:

·  Максимальная рассеиваемая энергия [джоули]. Чем она больше, тем лучше защита, тем меньше энергии импульса пройдет на аппаратуру.

·  Степень подавления напряжения импульсной помехи - это отношение амплитуды входного к выходному напряжению. Чем больше это отношение, тем лучше фильтр.

Высокочастотная помеха.

Причиной ВЧ-помех (радиопомехи, шумы) является, как правило, работа электромеханического оборудования, электротранспорта или лифтов. ВЧ-помеха обладает высокой проникающей способностью. Наиболее чувствительна к ней воспроизводящая аппаратура, в частности, компьютер.

Как защититься?
Сетевые фильтры, содержащие емкостной или индуктивно-емкостной фильтр. Технические характеристики содержат сведения о подавлении ВЧ-помехи. Чем больше это отношение, тем лучше сетевой фильтр.

Пониженное напряжение - наиболее распространенная аномалия электропитания. Оно составляет не менее 87% от общей доли различных неполадок с электропитанием. Самая распространенная причина пониженного напряжения - дефицит электроэнергии, что особенно типично для зимних месяцев. Длительная работа электроники в условиях пониженного напряжения приводит к ускоренному износу компонентов, а в отдельных случаях возможна не только серьезная поломка, но и возгорание устройства.

Как защититься?
Стабилизаторы напряжения обеспечивают более высокий уровень защиты по сравнению с сетевыми фильтрами. Они выравнивают сетевое напряжение до нормального уровня (220+/- 5%) и благодаря встроенному сетевому фильтру обеспечивают подавление ВЧ- и импульсной помехи.

Повышенное напряжение.

Очень часто это - следствие аварийного состояния проводки в домах. "Обгорание нуля" происходит в результате отсоединения общего нулевого провода, когда соседние фазы оказываются под напряжением 380 В. Нередко опасное высокое напряжение возникает в сети из-за неправильной коммутации проводов. Высокое напряжение приводит к необратимым последствиям для аппаратуры. Высока вероятность пожара.

Как защититься?
При возникновении опасного уровня сетевого напряжения, близкого к 380 В, сетевые фильтры, как правило, защищают нагрузку, но сгорают сами. Более эффективную защиту обеспечивает автоматический отключатель повышенного напряжения. При возникновении в сети напряжения свыше 255 В он "мягко" отключит нагрузку от сети.

Для детального анализа процесса работы сетевого фильтра необходимо более подробно рассмотреть само устройство защитного оборудования этого типа.

Сетевые фильтры предназначены для ослабления высокочастотных (ВЧ) и импульсных помех.

Они состоят из блока ограничителей , либо из блока ограничителей и широкодиапазонного ВЧ-фильтра. Блок ограничителей - это набор металлооксидных варисторов. Варистор (variant resistor) - это переменное сопротивление, которое уменьшается при увеличении напряжения. Они подсоединены параллельно нагрузке и при броске входного напряжения основной ток помехи протекает через них, а не через аппаратуру.

Широкодиапазонный ВЧ-фильтр состоит из конденсаторов и катушек индуктивности . Параметры электрического фильтра подбираются так, что амплитуда входного сигнала в определенном диапазоне частот намного меньше его амплитуды на выходе.

Все модели сетевых фильтров оснащены двухуровневой токовой защитой от перегрузки и тока короткого замыкания (КЗ). Для защиты от перегрузки используется несгораемый термобиметаллический предохранитель, который размыкает цепь при токе свыше 10 А. В подавляющем большинстве случаев это происходит из-за включения в сетевой фильтр нескольких нагревательных приборов.

Для защиты оттока КЗ используется плавкий предохранитель, номинал которого подобран так, чтобы он не сгорал при обыкновенной перегрузке. При опасном токе КЗ требуется быстрое размыкание цепи. Сгорание плавкого предохранителя происходит при токе свыше 40 А, а время срабатывания в 10 раз меньше, чем у термобиметаллического предохранителя.