Как сделать искробезопасную цепь

Токовые отсечки

Виды

Сначала опишем отдельно логическую защиту для шин, сокращенно — ЛЗШ. Принцип: сравнивает состояние защит питающих частей и отходящих фидеров (отводов кабеля). Образец алгоритма: защита на одном из последних отключилась, значит, на нем КЗ; не стартовала на них вообще — КЗ на шинных элементах. При КЗ на отводе активируются защиты (токовые расцепители) на нем и на узлах питания участка (вводы ТТ, выключатели сегмента).

Далее, по факту сработки происходит блокировка отключения питающих частей без паузы. При КЗ на шинных частях распределительной схемы запуск РЗ на отводах не происходит, и при активации таковой на питающих узлах она допускается без выдержки.

Остальные виды релейной защиты:

Вид Описание
Макс. токовая (МТ) Фактор сработки — определение числа Ампер (уставка).
Направленная макс. (МТЗ) Дополнительно контролирует направленность мощностей.
Газовая (ГЗ) Для деактивации ТТ, ТН при появлении внутренних поломок, сопровождающихся образованием газов.
Дифференциальная На генерирующих узлах, ТН, ТТ, шинах. Токи сравниваются на вх. в охраняемую конструкцию и на вых., система регистрирует разницу и если нарушаются предельные рамки уставки, срабатывает.
Дистанционная (ДЗ) Активируется при понижении сопротивления, что характерно при КЗ.
ДЗ с ВЧ блокированием Вместе с РЗ от замыканий на землю (ЗЗ). Для более быстрого обесточивания при КЗ. При наличии на обслуживаемой ВЛ с вх. и вых. ДЗ и ЗЗ, то КЗ на такой линии стандартно деактивируется 1–3 уровнями этой системы с паузой от 0 до нескольких сек. А ВЧ-блокировка ДЗ и ЗЗ создает 2-сторонее отключение участка без паузы при всех возможных КЗ в любых локациях.
ДЗ с блокировкой по оптокабелю Качественная замена предыдущему варианту. Исключается потребность обслуживать оснащение ВЧ, увеличивается надежность, так как оптические инструменты более стабильные, менее подвержены наводкам.
Дуговая Для предупреждения воспламенения КРУ, КТП 6,3 и 10,5. Монтируется в местах присоединений, срабатывает на повышение освещения посредством оптических обнаружителей, а также на чрезмерное давление посредством датчиков (клапанов) для этого параметра. Возможно реагирование защиты по току (его контроль), применяемое, чтобы исключить ложные активации.
Дифференциально-фазная (ДФЗ) Она же высокочастотная. Принцип состоит в контроле фаз и срабатывании, когда число Ампер на них нарушает уставку.

Сочетание с другими цветами

В зависимости от сочетаемого с лавандовым цветом оттенка характер комнаты будет разным, от нежного и игривого, до стильного и свежего.

Сочетание Описание Фото
Лавандово-белый Самое нейтральное и легкое сочетание цветов. Интерьер светлый и воздушный. Комбинация подойдет для оформления интерьера практически в любом стиле, например скандинавском, прованс или современном.
Лавандово-серый Комбинация особенно удачна в пастельных тонах. С преобладающим серым цветом интерьер будет казаться холоднее, с лавандовым ярче. Сочетание подходит для комнаты в стиле неоклассика, хай-тек, скандинавский.
Лавандово-розовый Близкие между собой оттенки, интерьер будет романтичным и теплым. Сочетание будет особенно хорошо смотреться в гостиной, спальне и детской.
Лавандово-голубой Голубой цвет освежит интерьер и разбавит нежную лавандовую палитру. 
Лавандово-зеленый Сочная комбинация, независимо от насыщенности оттенка, ассоциируется с гроздями винограда или ветками сирени. Подходит для оформления кухни, гостиной и детской.
Лавандово-синий Сочетание насыщенное и сильное. В яркой палитре его лучше использовать в хорошо освещенных квартирах. Чтобы комната не казалась маленькой и не было давящего ощущения можно добавить нейтральный светлый тон.

Семейство мощных реле G9E

Компания OMRON, один из флагманов развития технологий производства реле, разработала уникальное семейство G9E (таблица 2), позволяющее заменить шумные и громоздкие контакторы. Эти реле способны коммутировать мощные нагрузки (токи до 200 А и напряжения до 400 В), сохраняя, при этом, минимальные размеры корпуса.

Таблица 2. Семейство мощных реле G9E от OMRON

Наименование Конфигурация контактов Коммутируемая нагрузка Размеры, мм Особенности
G9EA SPST-NO (1A) 80 А/400 В 73x36x67,2 Базовая серия семейства
G9EB SPST-NO (1A) 25 А/400 В 60x25x58 Серия с минимальными габаритными размерами
G9EC SPST-NO (1A) 200 А/400 В 98x44x86,7 Серия с максимальной нагрузочной способностью

Основными особенностями семейства являются: герметичная газонаполненная конструкция, магнитный обдув контактов, рекордно малые размеры корпуса.

Реле G9E имеют герметичную газонаполненную конструкцию (рисунок 3). Давление газа было увеличено, что позволило повысить значение максимального коммутируемого тока, сократить шум от дребезга при переключении на 50%, сократить потери энергии на 30%, уменьшить габариты. Кроме того, газ имеет отличные теплопроводящие свойства. Это дает дополнительные преимущества при борьбе с электрической дугой, так как теплоотвод эффективно отбирает энергию дуги.

Рис. 3. Конструкция реле семейства G9E на примере G9EA

В конструкции данных реле применяется магнитный обдув контактов для гашения дуги. Главной особенностью является то, что разработчикам удалось оптимизировать конструкцию контактов таким образом, что коммутация возможна при любом направлении протекания тока. Однако стоит заметить, что максимальное значение коммутируемого тока прямого направления больше, чем величина тока обратного направления.

Семейство состоит из трех серий: G9EA — базовая серия, G9EB — серия с минимальными габаритами, G9EC — серия с максимальной нагрузочной способностью. В каждой серии есть модели, предназначенные для автомобильной электроники.

Реле выпускаются с нормально разомкнутой конфигурацией контактов SPST.

Система наименований моделей дана в таблице 3.

Таблица 3. Наименования моделей реле семейства G9E

Наименование Число контактных полюсов Структура контактов Тип выводов катушки Исполнение Номинальное напряжение катушки, В
G9EA 1 пусто пусто: проволочные В: винтовые M3,5 Пусто: стандартное исполнение CA: исполнение с минимальным сопротивлением контактов AQ: исполнение для автомобильной электроники 12 24
G9EB 1 пусто В: винтовые M3,5 винтовые M3,5 Пусто: стандартное исполнение AQ: исполнение для автомобильной электроники 48* 60*
G9EA 1 пусто пусто: проволочные В: винтовые M3,5 Пусто: стандартное исполнение AQ: исполнение для автомобильной электроники 100*
* в реле с исполнением для автомобильной электроники (AQ) доступны только катушки 12 и 24 В.

Почему искрят контакты и как это устранить?

Виды кровли жилого дома: характеристики материалов и порядок работ

All-Audio.pro

Устройства защиты от перенапряжений УЗПН

Актуальность разработки устройств защиты от перенапряжения воздушных сетей обострилась с введением в силу ГОСТа Р 52373-2005 о «Самонесущих изолированных и защищенных проводах для ВЛ», который обязал использовать эти провода при строительстве новых линий электропередач (ЛЭП) и модернизации действующих. Изолированный провод, при цене выше «оголенного» на 20%, существенно повышает эксплуатационные свойства линии и снижает уровень потерь. Использование провода позволяет снизить уровень потерь до среднеевропейского (7…9%) и повысить качество подачи электроэнергии потребителю (сокращение количества и длительности отключений, уменьшение скачков напряжения и т.п.).

Эксплуатация воздушных линий, защищенных изоляцией (ВЛЗ), показала, что они уязвимы для перенапряжения, которое вызывает оплавление и разрушение изоляции, и для грозового воздействия (удара молнии) из-за особенности образования и горения дуги. При ударе молнии и перекрытии изолятора волной перенапряжения возникает дуга вблизи изолятора с пробоем изоляции провода, которая горит с частотой генерации. Но в отличие от «голого» провода, по которому дуга может перемещаться не вызывая перегорания провода, на изолированном проводе дуга горит только в месте образования, что приводит к его обрыву.

Существует два технических решения защиты ВЛЗ от перенапряжения и дуги, возникающей от удара молнии.

  1. Устройства защиты от дуги типа дугозащитные рога (УЗД).
  2. Устройства защиты от перенапряжения (УЗПН) на основе ограничителей напряжения нелинейных (ОПН).

УЗД работает в условиях грозового воздействия и больших коммутированных токов, которые вызывают образование дуги. Устройство достаточно эффективное и недорогое, но оно не действует при перенапряжении без дугообразования.

RC-цепь, подключаемая параллельно нагрузке

Применяется там, где нежелательна или невозможна установка RC-цепи параллельно контактам реле. Для расчета предлагаются следующие ориентировочные значения элементов:

С = 0,5 . 1 мкф на 1 А тока нагрузки;
R = 0,5 . 1 Ом на 1 В напряжения на нагрузке или
R = 50. 100% от сопротивления нагрузки. Приведенные значения R и С не являются оптимальными. Если требуется максимально полная защита контактов и реализация максимального ресурса реле, то необходимо провести эксперимент и опытным путем подобрать резистор и конденсатор, наблюдая переходные процессы с помощью осциллографа.

Для защиты выходных транзисторных каскадов сигнализаторов RC-цепь подключают параллельно нагрузке.

В процессе эксплуатации сигнализаторов уровня имеющих дискретный (релейный, транзисторный) выход, зачастую подключают индуктивную нагрузку (устройства, имеющие в своём составе катушку индуктивности). Возникновение дуговых разрядов при размыкании таких электрических цепей крайне негативно сказывается на работоспособности контактов реле и выходных каскадов датчиков, уменьшая их срок эксплуатации.

Поделки-картинки

Искрогасящие цепи.

Курс Валют: USD EUR Достоинства RC — цепи параллельно нагрузке: — Хорошее подавление дуги, нет токов утечки в нагрузку через разомкнутые контакты реле. Недостатки: — При токе нагрузки более 10 А большие значения емкости приводят к необходимости установки относительно дорогих и больших по габаритам конденсаторов, для оптимизации схемы желательна экспериментальная проверка и подбор элементов. Для защиты контактов электромагнитного реле можно воспользоваться данной номограммой. По известным напряжению источника питания U и току нагрузки I находят две точки на номограмме, после чего между точками проводятся прямая линия, показывающая искомое значение сопротивления R. Значение емкости C отсчитывается по шкале рядом со шкалой тока I. Номограмма дает разработчику достаточно точные данные, при практической реализации схемы необходимо будет подобрать ближайшие стандартные значения для резистора и конденсатора RC-цепи.

Испытания

При подключении средства контроля (имитатора искрения) всё работает, как и написано в описании устройства. Но мне всегда хочется большего.

У меня нет испытательной лаборатории, чтобы провести испытания, рекомендованные в ГОСТ IEC 62606-2016. Однако, я собрал простейший испытательный генератор искрения на реле:

Генератор искрения на реле

Принцип работы этого генератора прост – при включении питания реле включается, его НЗ контакты размыкаются, реле выключается, НЗ контакты замыкаются, реле включается, и т.д., до бесконечности, с частотой 20…50 Гц, в зависимости от конструкции реле.

Испытательный стенд выглядел таким образом:

Установка для исследования работы устройства защиты от дугового пробоя. Нижний двухполюсный автомат – для подключении нагрузки

Через вторые НЗ контакты реле коммутируется нагрузка, обозначенная на схеме как Rn. В качестве активной (резистивной) нагрузки я использовал паяльник, масляный нагреватель и наборы мощных резисторов (cos φ > 0,9):

Резисторы для имитации мощной активной нагрузки

В качестве реактивной – трансформаторы (cos φ < 0,2).

Скажу сразу, систематизировать должным образом результаты измерения не удалось, поскольку такие параметры, как “интенсивность искрения” и импульсное перенапряжение, измерить очень сложно, можно лишь оценить.

Для начала напомню, какая форма напряжения у нас в сети между нейтральным и фазным проводами:

Синусоида в сети питания 220В

Если начинается искрение с преимущественно активной нагрузкой, мы видим такую картину:

Искрение (дуговые пробои) в цепи питания активной нагрузки

Устройство защиты от искрения срабатывало при токе нагрузки около 2,5 А. Почему “около”? При токе 2 А скорость срабатывания  – несколько секунд, при токе 3А – практически мгновенно. Ток рассчитывал на основе закона Ома.

А вот при индуктивной нагрузке в сети творилось вот что:

Форма напряжения при искрении в сети с индуктивной нагрузкой

Как видно, размах напряжения (от минимума до максимума) – более 1600 В! Вот почему могут гореть наши электроприборы! Хорошо, что сейчас такую нагрузку стараются исключить, и cos φ < 0,5 в домашней нагрузке встретить можно очень редко.

В этом случае УЗИс срабатывал уже при токе менее 1 А, что логично – он старается защитить нашу сеть от такого беспредела 🙁 .

Выбор датчика движения

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии.

Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования.

Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт. Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

  • высокой долговечностью релейных элементов;
  • быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
  • способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления.

К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение.

Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению.

Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше.

Помимо низковольтного оборудования релейные блоки используются для управления, конденсаторными установками, которые используются для плавного пуска электрических двигателей высокой мощности.

Но самым знаковым применением реле электромагнитного типа является их использование в первых электронно-вычислительных машинах, в качестве логических элементов способных выполнять простейшие логические операции. Не смотря на низкое быстродействие эти первые компьютеры по надежности превосходили следующее поколение ламповых вычислительных комплексов.

Простейшими примерами использования электромагнитного реле в повседневной жизни являются реле управления в различных видах бытовой техники: холодильниках, стиральных машинах и т.п.

2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

“Универсальное” электромагнитное реле

Электромагнитное реле является по сути управляемым механическим выключателем: подали на него ток – оно замкнуло контакты, сняли ток – разомкнуло. Контакты являются именно контактами: металлическими “пятаками”, которые прижимаются друг к другу. Именно поэтому такое реле может управлять как нагрузкой постоянного, так и переменного тока. 

Сама катушка реле является неслабой индуктивной нагрузкой, что приводит к дополнительным проблемам (читай ниже), поэтому для управления “голым” реле нам понадобится дополнительная силовая и защитная цепь.

После изучения данного урока вы сами сможете её составить (транзистор и диод), а сейчас мы поговорим о модулях реле: готовая плата, на которой стоит само реле, а также цепи коммутации, защиты и даже оптическая развязка. Такие модули бывают “семейными” – с несколькими реле на борту. Спасибо китайцам за это! Купить можно на Aliexpress, также смотрите варианты у меня в каталоге ссылок на Али.

Такое реле сделано специально для удобного управления с микроконтроллера: пины питания VCC (Vin, 5V) и GND подключаются к питанию, а далее реле управляется логическим сигналом, поданным на пин IN. С другой стороны стоит клеммник для подключения проводов, обычно контакты подписаны как NO, NC и COM. Это общепринятые названия пинов кнопок, переключателей и реле:

  • COM – Common, общий. Реле является переключающим, и пин COM является общим.
  • NO – Normal Open, нормально открытый. При неактивном реле данный контакт не соединён с COM. При активации реле он замыкается с COM.
  • NC – Normal Closed, нормально закрытый. При неактивном реле данный контакт соединён с COM. При активации реле он размыкается с COM.

Подключение нагрузки через реле думаю для всех является очевидным:

Важный момент: катушка реле в активном режиме потребляет около 60 мА, то есть подключать больше одного модуля реле при питании платы от USB не рекомендуется – уже появятся просадки по напряжению и помехи:

Такие модули реле бывают двух типов: низкого и высокого уровня. Реле низкого уровня переключается при наличии низкого сигнала (GND) на управляющем пине . Реле высокого уровня соответственно срабатывает от высокого уровня . Какого типа вам досталось реле можно определить экспериментально, а можно прочитать на странице товара или на самой плате. Также существуют модули с выбором уровня:

На плате, справа от надписи High/Low trigger есть перемычка, при помощи которой происходит переключение уровня.

Электромагнитное реле имеет ряд недостатков перед остальными рассмотренными ниже способами, вы должны их знать и учитывать:

  • Ограниченное количество переключений: механический контакт изнашивается, особенно при большой и/или индуктивной нагрузке.
  • Противно щёлкает!
  • При большой нагрузке реле может “залипнуть”, поэтому для больших токов нужно использовать более мощные реле, которые придётся включать при помощи… маленьких реле. Или транзисторов.
  • Необходимы дополнительные цепи для управления реле, так как катушка является индуктивной нагрузкой, и нагрузкой самой по себе слишком большой для пина МК (решается использованием китайского модуля реле).
  • Очень большие наводки на всю линию питания при коммутации индуктивной нагрузки.
  • Относительно долгое переключение (невозможно поставить детектор нуля, читай ниже), при управлении индуктивными цепями переменного тока можно попасть на большой индуктивный выброс, необходимо ставить искрогасящие цепи.

Важный момент связан с коммутацией светодиодных светильников и ламп, особенно дешёвых: у них прямо на входе стоит конденсатор, который при резком подключении в цепь становится очень мощным потребителем и приводит к скачку тока. Скачок может быть настолько большим, что 15-20 Ваттная светодиодная лампа буквально сваривает контакты реле и оно “залипает”! Данный эффект сильнее выражен на дешёвых лампах, будьте с ними аккуратнее (за инфу спасибо DAK).

При помощи реле можно плавно управлять сильно инерционной нагрузкой, такой как большой обогреватель. Для этого нужно использовать сверхнизкочастотный ШИМ сигнал, у меня есть готовая библиотека. Не забываем, что реле противно щёлкает и изнашивается, поэтому для таких целей лучше подходит твердотельное реле, о котором мы поговорим ниже.

Уроки Arduino #8 - управление релеУроки Arduino #8 — управление реле

Что такое контакты

Применительно к реле, это вопрос не праздный, как может показаться. Дело в том, что в этом случае имеются в виду не только механические контакты, которые переключаются внутри устройства. Когда говорят о реле, подразумевают все выводы, находящиеся на его корпусе. Разделить их можно на два вида:

  1. Контакты обмотки. Иногда на реле их может быть больше двух.
  2. Коммутируемые.

Чтобы избежать путаницы, эти выводы часто называют контактами подключения реле. Иногда их количество может достигать 10. При этом из-за отсутствия стандартизации не всегда понятно, куда какую цепь подключать. Разобраться поможет распиновка контактов реле, которая почти всегда нанесена на его корпус. Если нет – придется искать описание. Контакты обмотки подключены непосредственно к ее выводам. На них подается напряжение, от которого срабатывает реле. Обмоток может быть несколько и у каждой будет своя пара контактов. Иногда катушки могут быть соединены между собой проводниками, если необходимо обеспечить определенный алгоритм их срабатывания.

Самые популярные способы защиты трассы

Гофрированная труба (гофротруба, гофра)

Представляет собой гибкую пластиковую тонкостенную трубку сечением от 16 до 63 мм. Наиболее универсальный и распространённый способ защиты кабеля. Поставляется в бухтах 5–500 м и имеет заложенную внутрь протяжную проволоку. Чтобы поместить провод или группу проводов в гофру, достаточно закрепить провод с одного конца проволоки и вытянуть её из гофры — провод протянется за ней.

Кабель в гофру помещают перед монтажом. Она подходит для любого типа проводки, но практика показала, что удобнее всего её применять с гибкими проводами — слаботочными, витыми до 2,5 мм2, телефонными, монолитными до 1,5 мм2.

Преимущества:

  • Простота монтажа.
  • Легко режется.
  • Гибкость.
  • Самая доступная стоимость.

Недостатки*:

Наименьшая защита.
Ломкость (может нарушиться герметичность).
Горючесть.
Сложно протолкнуть провод по ней — мешают рёбра.

* Относится к категориям низкой и средней цены. Дорогая гофра вполне прочна, негорючая, есть и морозостойкие модели.

В целом гофра удовлетворяет все потребности к защите бытовой проводки — её можно бетонировать, закладывать в каркасные стены или пускать снаружи вместо кабель-канала.

Таблица. Приблизительные цены на тонкостенную гофру российского производства

Диаметр, мм Цена 1 пог. м, у. е.
16 0,5
20 0,7
30 0,8
35 0,9
40 1
50 1,1
63 1,2

Пластиковая труба

Это обычная гладкостенная техническая труба из полиэтилена. Толщина стенки от 1 до 3,5 мм, диаметр от 16 до 50 мм. Диапазон провода: витой — любого сечения и формы, монолит — до 20 мм2.

Преимущества:

Создаёт надёжный канал, который сложно незаметно повредить даже буром.
Прочные стенки исключают нарушение герметичности или случайное повреждение.
Удобно проталкивать провод по гладким стенкам.

Недостатки:

Негибкая, из-за этого — узкая область применения, чаще технические объекты.
При загибании может произойти залом, что затруднит дальнейшую работу.
Горючая.

В качестве канала можно применить любую техническую трубу — водопроводную, канализационную или водосточную. Однако укладка её в штробу может быть слишком трудоёмка. Если диаметр слишком велик, разбейте группу проводов на две более тонкие части.

Область применения — любые объекты, которым подходят технические свойства трубы, не имеющие пожарной, взрывной или термической опасности.

Таблица. Цены на пластиковую трубу

Диаметр, мм Цена 1 пог. м, у. е.
16 0,7
20 0,8
25 0,9
40 1,2
50 1,4
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий