Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Для створення умов безаварійної і довгостроковій експлуатації величезної маси електрообладнання, використовуваного, як в промисловості, так і в повсякденній діяльності, в першу чергу необхідно забезпечити безпечний спосіб доставки і стабільність параметрів електроенергії. Особливу небезпеку для електричних споживачів представляє короткочасне багаторазове перевищення значення величини номінальної напруги в електричній мережі. В електротехніці це явище відоме, як перенапруження. Як правило, причиною його прояви є вплив на лінії електропередач грозових явищ або ж комутаційних процесів всередині електричної установки. Виникаючі імпульси високої напруги можуть безповоротно вивести з ладу дороге устаткування, бути причиною виникнення пожеж та вибухів. Для захисту від виникаючих пікових значень напруги, служать спеціальні високовольтні пристрої, обмежувачі перенапруги, принцип роботи і призначення яких ми і розглянемо далі.призначення
ОПН призначені для захисту електроприладів і обладнання від впливу високовольтних імпульсів напруги. Завдяки простоті конструкції і надійності, вони знайшли широке застосування в області енергопостачання. Дані пристрої захисту прийшли на зміну застарілим, дуже громіздким вентильним разрядникам. На відміну від попередників, принцип дії обмежувача полягає не у використанні іскрових проміжків. В якості головного робочого елементу в ОПН використовуються нелінійні резистори, виконані з матеріалу, основу якого складає окис цинку.
Пристрій
Первинним і основним елементом, з чого складається обмежувач перенапруги, служить варістор, що виконує роль нелінійного змінного резистора. Конструктивно ОПН складаються з варисторів, розміщених в корпусі, виготовленому з порцеляни або високоміцного полімеру. Конструкція обмежувача виконана з урахуванням умов, що забезпечують вибухобезпечність, в разі виникнення струмів короткого замикання. Залежно від призначення і місця установки ОПН можуть бути виконані в різних варіантах. Для обмежувачів, які використовуються для захисту ліній електропередач і обладнання промислових об'єктів, на кришці корпусу передбачений контактний болт для підключення до мережі, в комплект ОПН входить ізольована від контакту з землею плита підстави.
Пристрої, призначені для захисту від пікових імпульсів напруги електрогосподарства квартири або дачного будиночка, дуже компактні, мають привабливий дизайн, а також обладнані пристроєм для кріплення на din-рейку. Залежно від категорії складності, можуть бути облаштовані індикацією режимів роботи і дистанційним керуванням.
Пристрій модульного обмежувача перенапруги надано на фото:
де:
- корпус
- запобіжник
- Змінний варисторний модуль
- Покажчик спрацьовування варисторного модуля
- Насічки на затисках
Принцип роботи
Принцип дії ОПН пояснюється нелінійним характером вольтамперних характеристик (ВАХ) варисторів. Для їх виготовлення застосовується матеріал, де знаходить застосування окис цинку в суміші з оксидами інших металів. Завдяки складу даної суміші, колонка, зібрана з варисторів є комбінацією паралельних і послідовних включень pn переходів, що й обумовлює природу вольтамперних характеристик нелінійних резисторів обмежувачів.
Коли характеристики напруги в мережі відповідають номінальним значенням, обмежувач знаходиться в режимі непровідного стану. Величина струму в варисторах має мізерні значення і пояснюється ємнісним характером. При появі в мережі імпульсу напруги, величина якого може викликати пробою ізоляції електрообладнання, в ланцюзі нелінійних резисторів ОПН, відповідно до їх вольтамперних характеристик, матиме місце виникнення значного імпульсу струму. В кінцевому підсумку це знижує величину перенапруги до параметрів безпечних для безаварійної експлуатації обладнання. Коли напруга в мережі нормалізується, ОПН знову повертається в непровідний режим.
види ОПН
Конструкції ОПН, пропоновані виробниками енергетикам дуже різноманітні, їх розрізняють за такими ознаками:
- Типу ізоляції (фарфор або полімер).
- Конструктивним виконанням (одна або кілька колонок).
- Величиною робочої напруги.
- Місця установки обмежувача.
Якщо говорити про обмежниках перенапруги, що встановлюються на DIN-рейку, то тут пристрою спочатку поділяються на однофазні та трифазні. Крім цього модульні ОПН (вони ж УЗИП), діляться на три основні класи: B, C і D. Обмежувачі класу B встановлюються на вводі в будинок, C - безпосередньо в розподільному щиті квартири або будинку, D - на окреме обладнання, яке потрібно захистити від перешкод, якщо з цим не впоралися ОПН класу B і C. Детальніше про модульних обмежниках перенапруги ви можете дізнатися з відео:
Технічні характеристики
- Максимально чинне напруга. Під цим поняттям необхідно розуміти величину максимального значення величини напруги, при якому обмежувач здатний зберігати свою працездатність без обмеження за часом.
- Номінальна напруга, еквівалентно величині, вплив якого ОПН здатний витримувати протягом 10 хвилин.
- Струм провідності. Величина струму, в ланцюзі нелінійних резисторів в період дії номінальних значень прикладеної напруги. Як правило, має мізерне значення.
- Номінальний розрядний струм. Параметр, що визначає класифікацію обмежувача в умовах грозового режиму.
- Розрахунковий струм комутаційної перенапруги. Значення струму, що визначає класифікацію при комутаційних перенапруженні.
- Струмова пропускна здатність. Величина еквівалентна класу розряду лінії.
- Стійкість до короткого замикання. Категорія здатності ОПН протистояти струмів короткого замикання, зберігаючи при цьому цілісність захисної оболонки.
Захист електрогосподарства адміністративних будівель, багатоквартирних будинків і підприємств покладається на відповідні служби енергетичних компаній, захистити свій будинок від небажаних наслідків грозового розряду покладено на домовласника. В даний час це питання вирішується просто. У спеціалізованих магазинах представлений широкий вибір обмежувачів перенапруги різного ступеня складності і цінового діапазону.
На малюнку нижче показано підключення ОПН до однофазної мережі і умовне позначення на схемі. Підключити обмежувач перенапруги до домашньої електромережі не складно, але виконання цієї операції краще довірити фахівцеві, якщо ви не маєте досвіду в електромонтажних роботах.
Наостанок рекомендуємо переглянути відео, на якому наочно розглядається конструкція і принцип дії обмежувачів перенапруги нелінійних:
Ось ми і розглянули пристрій, призначення і принцип дії обмежувача перенапруги. Як ви бачите, існує різні види і конструктивні виконання даних пристроїв, завдяки чому можна підібрати підходящий варіант для власних умов застосування.
Буде цікаво прочитати:
- Випробування обмежувачів перенапруги нелінійних
- Для чого потрібно реле напруги
- Як захиститися від перешкод в електромережі