Компьютерная Энциклопедия

Компьютерная Энциклопедия

Всем привет! Сегодня речь пойдёт о блоке питания форм-фактора ATX.

К выбору блока питания для персонального компьютера следует подходить с особой ответственностью, поскольку от него во многом зависит стабильность и надежность работы всего компьютера в целом. В этой статье описаны конструктивные особенности БП, характеристики. Читайте далее.

Блок питания является неотъемлемой частью каждого компьютера. От его нормальной работы зависит функционирование всего персонального компьютера (PC). Но при этом блоки питания покупаются редко, поскольку однажды приобретенный хороший блок питания может обеспечить несколько поколений непрерывно развивающихся систем. Учитывая все это к выбору блока питания нужно подходить весьма серьезно.

Блок питания формирует напряжения для питания всех функциональных блоков РС. Он формирует основные напряжения питания для комплектующих компьютера: +12 В, +5 В и 3,3 В. БП также формирует дополнительные напряжения: -12 В и -5 В и кроме того он осуществляет гальваническую развязку с сетью 220 В.

Внутренняя конструкция БП ATX

На рисунке (Рис. 1) представлена внутренняя конструкция и расположение элементов типичного бока питания с активным корректором коэффициента мощности (АККМ) «GlacialPower GP-AL650AA». На плате БП цифрами обозначены следующие элементы:

1. Модуль управления защитой по току;
   
2. Дроссель фильтра выходных напряжений +12 В и +5 В, который выполняет также функцию групповой стабилизации;
3. Дроссель фильтра +3,3 В;
4. Радиатор с выпрямительными диодами выходных напряжений;
5. Трансформатор основного преобразователя;
6. Трансформатор управления ключами основного преобразователя;
7. Трансформатор, формирующий дежурное напряжение вспомогательного преобразователя;
8. Контроллер коррекции коэффициента мощности (отдельная плата);
9. Радиатор с диодами и ключами основного преобразователя;
10. Фильтр сетевого напряжения;
11. Дроссель ККМ;
12. Конденсатор фильтра сетевого напряжения.

Такая конструкция блоков питания ATX является наиболее распространенной и используется в БП различной мощности.

Типы разъемов БП ATX

На задней стенке БП находится разъем для подключения сетевого кабеля и выключатель сети. В некоторых моделях блоков питания выключатель сети не устанавливается. Иногда, в устаревших моделях, можно встретить рядом с сетевым разъемом разъем для подключения сетевого кабеля монитора. В современных блоках питания, на задней стенке, производители могут устанавливать следующие разъемы (Рис.2):

• Индикатор напряжения сети;
• Кнопка управления вентилятором;
• Кнопка ручного переключения входного напряжения (110 В / 220 В);
• USB-порты встроенные в БП.

В современных моделях редко устанавливают вытяжной вентилятор на задней стенке. Теперь он размещается в верхней части БП. Это позволяет установить большой и тихий элемент охлаждения. На блоках питания повышенной мощности, как например, у блока питания Chieftec CFT-1000G-DF, устанавливают два вентилятора сверху и на задней крышке (Рис. 3).

Из передней стенки блока питания выходит жгут проводов с разъемами для подключения материнской платы, жестких дисков, видеокарты и других комплектующих системного блока.

В БП модульного типа вместо жгута проводов на передней стенке располагаются разъемы для подключения проводов с разными выходными разъемами. Это позволяет упорядочить питающие провода в системном блоке и подключать только те, которые необходимы для данной комплектации (Рис. 9 и 10).

Распиновка выходных разъемов БП подключаемых к материнской плате и другим устройствам показана на рисунке (Рис. 4).

Нужно отметит, что цвета проводов унифицированы, и каждый цвет соответствует своему напряжению:

• Черный — общая шина (Ground);
• Желтый — +12 В;
• Красный — +5 В;
• Оранжевый — +3,3 В.

На рисунке (Рис. 5) изображены выходные разъемы блоков питания АТХ.

Не изображены на рисунках (Рис. 4 и 5) разъемы дополнительного питания видеокарт, их распиновка и внешний вид подобна распиновке для разъемов дополнительного питания процессора.

Электрические параметры и характеристики БП

Современные блоки питания для РС имеют большое число электрических параметров, часть из них не отмечены в «паспортных технических характеристиках», поскольку считаются не важными для пользователя. Основные параметры указывается производителем на наклейке расположенной на боковой стенке.

Мощность блока питания

Мощность — это один из главных параметров БП. Она характеризует, сколько электрической энергии может отдать блок питания подключенным к нему устройствам (жесткий диск, материнская плата с процессором, видео карта и др.). Для выбора БП, казалось бы, достаточно просуммировать потребление всех комплектующих и выбрать блок питания с небольшим запасом по мощности.

Но все обстоит намного сложнее. Блок питания формирует различные напряжения, распределенные по разным шинам питания (12 В, 5 В, 3,3 В и другие), каждая шина (линия), напряжения рассчитана на определенную мощность. Можно было бы подумать, что эти мощности фиксированы, и их сумма равна выходной мощности самого блока питания. Но в блоках питания АТХ установлен один трансформатор для формирования всех этих напряжений, поэтому мощность на линиях плавает. При увеличении нагрузки на одной из линий мощность на остальных линиях уменьшается и наоборот.

Производитель в паспорте указывает максимальную мощность каждой линии, просуммировав их, получится мощность больше, чем может реально обеспечить блок питания. Таким образом, часто, производитель заявляют номинальную мощность, которую БП обеспечить не в состоянии, тем самым вводя пользователей в заблуждение. Установленный в системном блоке БП недостаточной мощности взывает «зависания», произвольные перезагрузки, щелканье и треск головок жесткого диска, и другую некорректную работу устройств.

Допустимый максимальный ток линии

Это один из важнейших параметров блока питания, но пользователи при приобретении БП зачастую не обращают на этот параметр должного внимания. Но ведь при превышении тока линии блок питания выключается (срабатывает защита). Понадобится отключать его от сети 220 В и ждать около минуты. Необходимо учитывать, что самые мощные потребители — процессор и видеокарта питаются от 12 В линии, поэтому при покупке БП нужно обращать внимание на значения токов указанным для нее. Для снижения токовой нагрузки на разъемы питания линию 12 В делят на две параллельных (иногда и больше) и обозначают как +12V1 и +12V2. При подсчете, токи на параллельных линиях суммируются.

У качественных БП информация о максимальных токовых нагрузках по линиям указывается на боковой наклейке в виде таблички (Рис. 6).

Если такая информация не указана, то можно усомниться в качестве этого БП и соответствии реальной и заявленной мощности.

Диапазон рабочих напряжений

Под этой характеристикой подразумевается диапазон сетевого напряжения, при котором БП будет сохранять работоспособность. Современные блоки питания выпускаются с АККМ (активный корректор коэффициента мощности), который позволяет использовать диапазон входных напряжений от 110 В до 230 В. Но выпускаются и недорогие БП с малым рабочим диапазоном напряжений от 220 В до 240 В (например, FPS FPS400-60THN-P). В результате такой блок питания будет выключаться при падении напряжения сети, что для наших электросетей не редкость, а то и совсем не запустится.

Внутреннее сопротивление

Этот параметр характеризует потери внутри БП при протекании тока. Внутреннее сопротивление подразделяется на два типа: по переменному току (дифференциальное) и по постоянному току.
Сопротивление по постоянному току складывается из сопротивлений всех компонентов, из которых состоит блок питания: проводов, обмоток трансформатора, сопротивления дорожек печатной платы и др. Из-за наличия этого паразитного сопротивления по мере загрузки БП напряжение на линиях будет падать. Это видно на кросс-нагрузочных характеристиках (Рис. 7). Для уменьшения влияния этого сопротивления в схему блока питания включены различные схемы стабилизации.

Дифференциальное внутреннее сопротивление (электрический импеданс) характеризует потери БП при протекании переменного тока. Для борьбы с ним в схему блока питания включены ФНЧ. Но существенно уменьшить импеданс можно только установкой конденсаторов большой емкости с низким последовательным сопротивлением (ESR) и дросселей намотанных толстым проводом. Реализовать это конструктивно и физически довольно трудно.

Пульсации выходных напряжений

Блок питания персонального компьютера представляет собой преобразователь, который преобразовывает напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока. В результате таких преобразований на выходе линий питания присутствуют пульсации (импульсное изменение величины напряжения). Проблема пульсаций заключается в том, что при недостаточной фильтрации они могут исказить рабочие характеристики всей системы, привести к ложному переключению компараторов и неправильному восприятию входной информации. Это, в свою очередь, приводит к ошибкам в работе и отключению устройств РС.

Для борьбы с пульсациями в схему выходных линий напряжения включаются LC фильтры, которые максимально сглаживают пульсации выходных напряжений (Рис. 8).

Стабильность напряжений

В процессе работы БП его выходные напряжения изменяются. Увеличение напряжений вызывает увеличение токов покоя, это в свою очередь вызывает увеличение рассеиваемой мощности и перегреву элементов схем подключенных к БП. Уменьшение выходного напряжения приводит к ухудшению работы схем, а при снижении до определенного уровня элементы РС перестают работать. Особенно чувствительны к падению питающего напряжения жесткие диски компьютера.

Допустимые отклонения напряжений выходных линий для стандарта АТХ не должны превышать ±5% от номинального напряжения линии.

Коэффициент полезного действия

КПД блока питания определяет, сколько полезной энергии получит системный блок из потребленной энергии блоком питания. Большинство современных блоков питания имеют КПД не хуже 80%. А блоки питания, снабженные ПККМ (PPFC) и АККМ (APFC) существенно превышают этот показатель.

Коэффициент мощности

Это параметр, на который следует обращать внимание при выборе блока питания, он непосредственно влияет на КПД блока питания. При малом коэффициенте мощности КПД тоже будет небольшой. Поэтому в схемы современных БП встроены автоматические корректоры коэффициента мощности (АККМ), которые значительно улучшают характеристики БП.

Рекомендации по выбору блока питания

Первым делом при выборе блока питания следует определиться с его мощностью. Для определения необходимой мощности достаточно просуммировать мощность всех комплектующих системного блока. Но иногда отдельные видеокарты предъявляют особые требования по величине тока на линии +12. В, с этим необходимо считаться при выборе. Обычно для среднего системного блока оснащенного одной видеокартой достаточно мощности БП 500-600 Ватт.

При выборе модели и фирмы производителя следует ознакомиться с отзывами и обзорами на эту модель БП. Желательно выбирать блок питания со схемой АККМ (APFC). Другими словами нужно выбирать блок питания, что бы он был мощным, тихим, качественно выполненным и соответствовал заявленным характеристикам. Экономить десяток-другой долларов при этом не стоит. Необходимо помнить, что от работы блока питания во многом зависит стабильность, долговечность и надежность работы всего компьютера в целом .

Блок питания допустимые отклонения напряжения

В системе электропитания персонального компьютера (ПК) применяются:

• внутренний блок питания, которому мы уделим самое большое внимание в этой лекции;
• бесперебойный источник питания (Uninterrupted Power Supply, UPS) — это устройство, которое работает как интеллектуальный фильтр прыжков напряжения (рис. 8.1). Он, в случае полного отключения электроэнергии, с помощью встроенных батарей поддерживает работу компьютера на протяжении некоторого времени для сохранности информации, с которой работал пользователь. Компьютер подключается к UPS, а он в свою очередь подключается к сети.

Рисунок 8.1 — Источник бесперебойного питания

• стабилизатор напряжения — это устройство, которое превращает электрическую энергию, которая на выходе позволяет получить напряжение в пределах заданных пользователем (рис. 8.2).

Рисунок 8.2 – Стабилизатор напряжения

Блок питания – очень важная деталь персонального компьютера, ос новное назначение которого:

• преобразование сменного тока 220В на постоянный ток низкого напряжения.
• формирование напряжения питания, которое необходимо для функционирования всех блоков ПК и распределение напряжения на основные компоненты. Основное напряжение питания компонентов это: +12В, +5В, +3,3В. Существует также дополнительное напряжение: -12В и -5В.
• стабилизация невысоких сачков напряжения во внешней сети.

Плохой блок питания (БП) может не только послужить причиной нестабильной работы всей системы, с постоянными ее зависанием и перезагрузкой, но и выход из строя ценных комплектующих из-за прыжка напряжения. Много ремонтников подтверждают, что предохранитель в подобных БП, как правило, перегорает последним.

8.2 Электрические параметры и характеристики блоков питания

БП имеет множество электрических параметров, большинство из которых не отмечаются в паспорте. На боковой наклейке блока питания отмечается обычно только несколько основных параметров — рабочие напряжение и мощность.

Мощность блока питания часто обозначают на этикетке большим шрифтом. Мощность блока питания характеризует, сколько он может отдать электрической энергии приборам, которые подключают к нему (материнская плата, видеокарта, жесткий диск и др.). По идее, достаточно суммировать потребления используемых компонентов и выбрать БП немного большей мощности для запаса.

Вообще сегодня, даже для простого настольного неигрового компьютера, покупать блок питания мощностью ниже 350 Ватт просто нет смысла, поскольку выигрыш в цене будет очень небольшим. Лучше иметь «запас прочности» хотя бы до 450, а лучше — до 500-600 Ватт для домашней системы и 1000-1500 Ватт — для мощного игрового «монстра».

Теперь рассмотрим такую характеристику как, стабильность напряжений, которую выдает блок питания. В процессе работы, который идеальный не был бы блок питания, его напряжение меняется. Увеличение напряжения вызывает в первую очередь увеличения токов покоя всех схем, а также изменение параметров схем. Так, например, для усилителя мощности увеличения напряжения увеличивает его исходную мощность. Увеличенную мощность могут не выдержать некоторые электронные детали и сгореть. Это же увеличение мощности обусловливает увеличение рассеяния мощности электронными элементами, а, значит и рост температуры этих элементов. Что приведет к перегреву и/или изменению характеристик.

Снижение напряжения наоборот уменьшает ток, и также ухудшает характеристики схем, например амплитуду исходного сигнала. При снижении ниже определенного уровня определенные схемы перестают работать. Особенно до этого чувствительная электроника жестких дисков.

Допустимые отклонения напряжения на линиях блока питания описаны в стандарте ATX и в среднем не должны превышать ±5% от номинала линии.

Для комплексного отображения размера оседания напряжений используют кросс-погрузочную характеристику. Это цветное отображение уровня отклонения напряжения избранной линии при нагрузке двух линий: избранной и +12В.

Перейдем теперь к коэффициенту полезного действия, который показывает сколько потребленной энергии превратилось в полезную энергию. Чем выше КПД, тем меньше надо платить за электроэнергию потребляемую компьютером. Большинство качественных БП имеют похожий КПД, значение которого варьируется в диапазоне не больше 10%.

Как параметр, на который следует обращать внимание при выборе БП, коэффициент мощности менее значительный, но от него зависят другие величины. При малом значении коэффициента мощности будет и малое значение ККД. Как было отмечено выше, корректора коэффициента мощности приносят множество улучшений. Больший коэффициент мощности обусловит снижение тока в сети.

8.3 Неэлектрические параметры и характеристики блоков питания

Перечислим основные неэлектрические параметры БП:

• размеры ( форм-фактор)
• диапазон рабочих температур;
• надежность (время наработки на отказ);
• уровень шума, создаваемого БП при работе;
• частота обращения вентилятора БП;
• вес;
• длина питательных кабелей;
• удобство в использовании;
• экологичность;
• соответствие государственным и международным стандартам.

8.3.1. Уровень шума

Большинство неэлектрических параметров понятные всем пользователям. Однако остановимся на более актуальных параметрах. Большинство современных блоков питания работают тихо, они имеют уровень шума близко 16 дб. Хотя даже в БП с паспортным уровнем шума 16 дб может быть установленный вентилятор с частотой обращения 2000 об/мин. В этом случае, при нагрузке БП близко 80%, схема управления скоростью обращения вентилятора включит его на максимальные обороты, что приведет к появлению значительного шума, иногда больше чем 30 дб.

8.3.2 Эргономика

Также необходимо уделять внимание удобству и эргономике БП. Использование модульного подключения кабелей питания имеет много преимуществ. Это и более удобное подключение устройств, меньше занятого пространства в корпусе компьютера, что в свою очередь не только удобно, но еще и улучшает охлаждение компонентов компьютера.

Покупая готовый компьютер, пользователи часто не обращают внимание на то, какие кабели и разъемы есть в установленном БП. Однако, когда наступает время «апгрейда», даже самого простого, например, установки еще одного накопителя и жесткого диска, начинаются проблемы из-за банального недостатка свободных разъемов SATA или MOLEX. Кроме того, куча проводов дешевых БП занимают слишком много места, их приходится заматывать в косички с помощью пластиковых стяжек или обычного скотча, чтобы улучшить воздухообмен внутри системного блока. В дорогих БП все проводы перемотаны дополнительной изоляцией с использованием пластмассовых стяжек, что позволяет аккуратно помещать провод внутри корпуса и не мешать охлаждению компьютера.

8.3.3. Вес блока

У БП должен быть большой вес! Несложно догадаться, что в погоне за снижением цены безответственные производители экономят на всем: упрощают схему, уменьшают площадь радиаторов, заменяют качественные и большие конденсаторы на маленькие и дешевые. Качественный блок питания должен ощутимо обременять руку, как минимум, двумя килограммами чистого веса.

8.3.4 Большой гарантийный срок.

Дешевые БП чаще всего не обеспечиваются никакой гарантией, в лучшем случае — от месяца до трех. На более или менее качественные блоки продавец дает фирменную гарантию производителя не менее, чем полгода. Если же вы нашли БП с гарантией на три года и цена вас устраивает, то следует брать однозначно, только не забудьте обратить внимание на мощность. Доступной цена может оказаться лишь по причине малой мощности.

8.3.5. Упаковка.

И, в конце концов, упаковка. Чаще всего недорогие блоки питания упакованы, в лучшем случае, в полиэтиленовую пленку. БП с «именем» имеют значительно серьезнейшую упаковку. В яркой картонной коробке с блоком почти всегда есть набор разных креплений, дополнительные аксессуары, например, фигурная решетка для вентилятора, а также диск с дополнительным ПО для управления блоком, если он имеет такую возможность.

8.4 Строение блока питания на 200В форм-фактора АТХ

Теперь посмотрим, как на печатной плате БП мощностью 200 Вт расположенные элементы. На рисунке 8.3 показаны компоненты в таком порядке:

1. Конденсаторы, которые выполняют фильтрацию исходных напряжений.
2. Место не распаянных конденсаторов фильтра исходных напряжений.
3. Катушки индуктивности, которые выполняют фильтрацию исходных напряжений. Большая катушка играет роль не только фильтра, но еще работает как ферромагнитный стабилизатор. Это позволяет кое-что снизить перекосы напряжений при неравномерной нагрузке разных исходных напряжений.
4. Микросхема ШИМ-Стабилизатора WT7520.
5. Радиатор, на котором установленные диоды Шоттки для напряжений +3.3В і +5В, а для напряжения +12В обычные диоды. Необходимо отметить, что часто особенно в старых БП, на этом же радиаторе размещаются дополнительно элементы. Это элементы стабилизации напряжений +5В и +3,3В. В современных БП размещаются на этом радиаторе только диоды Шоттки для всех основных напряжений или полевые транзисторы, которые используются в качестве выпрямителя.
6. Основной трансформатор, который осуществляет формирование всех напряжений, а также гальваническую развязку с сетью.
7. Трансформатор, который формирует управляющие напряжения для исходных транзисторов преобразователя.
8. Трансформатор преобразователя, который формирует напряжение +5В.
9. Радиатор, на котором размещенные исходные транзисторы преобразователя, а также транзистор преобразователя, который формирует напряжение.
10. Конденсаторы фильтра сетевого напряжения. Их не обязательно должно быть два. Для формирования двуполярного напряжения и образования средней точки устанавливают два конденсатора равной емкости. Они делят выпрямленное сетевое напряжение пополам, тем самым формируя два напряжения разной полярности, соединенные в общей точке. В схемах с однополярным питанием конденсатор один.
11. Элементы фильтра сети от гармоник (препятствий), которые генерируются блоком питания.
12. Диоды диодного моста, которые осуществляют выпрямление сменного напряжения сети.

Рисунок 8.3 — Строение блока питания на 200 В форм-фактора АТХ

8.6 Конструктивные особенности и типы разъемов

Рассмотрим виды разъемов, которые могут присутствовать на БП (рис. 8.4). На задней стенке БП размещается разъем для подключения сетевого кабеля и выключатель. Раньше рядом с разъемом сетевого шнура находился также разъем для подключения сетевого кабеля монитора. Опционально могут быть присутствующими и другие элементы:

• индикаторы сетевого напряжения, или состояния работы БП;
• кнопки управления режимом работы вентилятора;
• кнопка переключения входного сетевого напряжения 110 / 220В;
• Usb-Порты встроены в блок питания USB hub;
• др.

На задней стенке все реже размещают вентиляторы, которые оттягивают из БП воздух. Все чаще вентилятор размещают в верхней части блока через большее пространство для установки вентилятора, которое позволяет установить большой и тихий активный элемент охлаждения. На некоторых БП устанавливают даже два вентилятора сверху и позади.

Из передней стенки выходит провод с разъемом подключения питания материнской платы.

Рисунок 8.4 — Конструктивные особенности блока питания

8.7 Производители

Из имеющихся на рынке блоков питания, хорошо зарекомендовали себя следующие производители:

Допустимые отклонения напряжения в электрических сетях

Отклонением напряжения в электрической сети называется отличие текущего фактического его значения в установившемся рабочем состоянии от номинального для данной сети значения. Причина отклонения напряжения в какой-нибудь точке электросети кроется в изменении нагрузки на сеть в зависимости от графиков различных нагрузок.

Отклонение напряжения влияет на работу оборудования. Так, в технологических процессах снижение питающего напряжения ведет к увеличению продолжительности этих процессов, и в итоге растет себестоимость производства. А повышение напряжения сокращает жизнь оборудованию, ибо оборудование начинает работать с перегрузкой, что повышает вероятность аварий. Если напряжение отклонится от нормы значительно, то технологический процесс вообще может быть сорван.

На примере с системами освещения можно указать на тот факт, что с увеличением напряжения всего на 10%, время работы ламп накаливания уменьшается вчетверо, то есть лампа перегорает значительно раньше! А при снижении питающего напряжения на 10%, у лампы накаливания снизится на 40% световой поток, при этом у люминесцентных падение светового потока составит 15%. Если напряжение окажется 90% от номинала при включении люминесцентной лампы, то она замерцает, а при 80% — не запустится вовсе.

Асинхронные двигатели — весьма чувствительные к напряжению питания устройства. Так, если напряжение на обмотке статора упадет на 15%, то вращающий момент на валу снизится на четверть, и двигатель скорее всего остановится или, если речь идет о пуске, — асинхронный двигатель вовсе не запустится. При пониженном напряжении питания ток потребления возрастет, обмотки статора сильнее разогреются, и срок нормальной службы двигателя сильно сократится.

Если двигатель будет длительно работать при напряжении питания в 90% от номинала, то срок его службы уменьшится вдвое. Если же напряжение питания превысит номинал на 1%, то реактивная составляющая мощности, потребляемой двигателем, возрастет приблизительно на 5%, и общая эффективность работы такого мотора снизится.

В среднем электрические сети регулярно питают следующие нагрузки: 60% энергии приходится на асинхронные электродвигатели, 30% — на освещение и др, 10% — на специфические нагрузки, например на московское метро приходится 11%. По этой причине ГОСТ Р 54149-2010 регламентирует предельно допустимое значение установившегося отклонения на зажимах электроприемников как ± 10 % от номинала сети. При этом нормальным отклонением считается ± 5 %.

Есть два пути удовлетворения этих требований. Первый — снизить потери, второй — регулировать напряжение.

Пути снижения потерь

Оптимизация R – выбор сечения проводников ЛЭП в соответствии с регламентом по условиям минимально возможных потерь.

Оптимизация X – применение продольной компенсации реактивных сопротивлений линий, что сопряжено с опасностью повышенных токов КЗ, когда X→0.

Путь компенсации Q – применение установок КРМ с целью снижения реактивной составляющей при передаче по электросетям, при помощи непосредственно конденсаторных установок или с помощью работающих в перевозбуждении синхронных электродвигателей. Компенсируя реактивную мощность, помимо снижения потерь, получится добиться энергосбережения, поскольку в сетях снизятся общие электрические потери.

Пути регулирования напряжения

При помощи трансформаторов в центре питания регулируют напряжение Uцп. Специальные трансформаторы оборудованы автоматическими устройствами подстройки коэффициента трансформации соответственно текущей величине нагрузки. Регулирование возможно прямо под нагрузкой. 10% силовых трансформаторов оснащены такими устройствами. Диапазон регулирования составляет ± 16 %, при этом шаг регулирования составляет 1,78 %.

Так же регулировку напряжения могут реализовывать и трансформаторы промежуточных подстанций Uтп, обмотки разного коэффициента трансформации которых оснащены переключаемыми отпайками на них. Диапазон регулирования составляет ± 5 %, с шагом регулирования в 2,5 %. Переключение здесь производится без возбуждения, — с отсоединением от сети.

За постоянное удержание напряжения в регламентированных гостом (ГОСТ Р 54149-2010) пределах отвечает энергоснабжающая организация.

На самом деле, R и X можно выбрать еще на этапе проектирования электрической сети, и дальнейшее оперативное изменение этих параметров невозможно. Q и Uтп можно регулировать во время сезонных изменений нагрузок на сеть, но управлять режимами работы установок компенсации реактивной мощности необходимо централизованно, в соответствии с текущим режимом работы сети целиком, то есть это должна делать энергоснабжающая организация.

Что касается регулировки напряжения Uцп — непосредственно из центра питания, то это наиболее удобный для энергоснабжающей организации способ, позволяющий оперативно подстраивать напряжение точно по графику нагрузки сетей.

В договоре электроснабжения указываются пределы варьирования напряжения в месте присоединения потребителя; при расчете этих пределов необходимо опираться на падения напряжения между данной точкой и электроприемником. Как упоминалось выше, ГОСТ Р 54149-2010 регламентирует допустимые значения отклонений в установившемся режиме на зажимах электроприемника.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Скачки напряжения – не беда, если в щиток вмонтирована надежная защита

Конструктивное несовершенство электрических сетей является основной причиной резких скачков напряжения. Предугадать время очередного перепада невозможно. Единственное, что мы можем сделать для предотвращения неприятных последствий – это заранее обезопасить электрических потребителей в своем доме. В этой статье мы расскажем, как и чем защитить сеть квартиры и дома.

Что спасет от скачка напряжения

Защита от перепадов напряжения возможна при помощи разных типов защитных устройств. Мы поговорим о самых распространенных. Это реле контроля напряжения (РН) и бытовые стабилизаторы.

Реле защиты от скачков напряжения

Защита дома от скачков напряжения с помощью РН рекомендуется в тех случаях, когда напряжение в сети устойчиво, а его заметные скачки редки. РН представляет собой устройство, способное считывать параметры электрического тока и разрывать электрическую цепь в тот момент, когда показатели выйдут за пределы заданного диапазона. После того, как показетели в общей сети нормализуются, устройство автоматически замкнет цепь и возобновит питание потребителей. Функция возобновления питания через заданный промежуток времени (с задержкой), встроенная в реле напряжения 220в для дома, помогает продлить срок службы некоторых бытовых устройств, холодильников и т.п.

РН обладают небольшими габаритами, сравнительно низкой стоимостью и хорошим быстродействием. К недостаткам РН можно отнести их неспособность сглаживать колебания электрической энергии. Для максимальной защиты всех потребителей потребуется установить сразу несколько устройств.

Современные модели РН бывают трех типов:

1. Стационарное реле, встраиваемое в электрический щиток дома или квартиры.

2. Реле для индивидуальной защиты одного потребителя.

3. Реле индивидуальной защиты нескольких потребителей.

Если с эксплуатацией реле второго и третьего типа все практически ясно, то РН первого типа имеет более сложную конструкцию, а его установка требует определенных знаний. Подобные устройства монтируются на входе в помещение, так выполняется защита от скачков напряжения в сети всего домашнего электрооборудования.

Выбор РН

Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.

Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но уставка увеличится).

Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.

Установка РН

Стандартная схема установки РН в распределительный щиток показана на рисунке. Это наиболее простая защита от скачка напряжения.

Как видим, все просто: реле контроля устанавливается сразу после электрического счетчика и подключается к фазному проводу, через который осуществляется электроснабжение всего дома. При скачке за пределы выставленного (регулируемого) диапазона реле отсоединяет внешнюю питающую сеть от внутренней электропроводки, и выполняется защита от скачков напряжения в квартире и в доме.

РН, вмонтированное в панель щитка, занимает минимум пространства на DIN-рейке.

Если мощность потребителей домашней сети даст в сумме 7 кВт и более, производители настоятельно рекомендуют встраивать в рабочую схему РН дополнительный электромагнитный контактор. Хотя, надежный контактор в общей схеме никогда не станет лишней деталью, смотрим следующий комментарий:

К любому реле лучше ставить контактор, хоть производители и пишут, что РН выдерживает большие токи. Контактор имеет большие контакты и меньшее сопротивление.

Это устройство помогает разгрузить контакты РН, самостоятельно разъединяя силовую линию от общей сети бытовых потребителей. Реле контроля, в момент недопустимого перенапряжения, лишь подает команду на отключение. После этого электромагнитная катушка контактора разъединяет силовые контакты, соединяющие внешнюю и внутреннюю сети. Схема подключения в этом случае будет следующей:

Система защиты от перепада напряжения.

Защита от скачков напряжения 220в

Для того чтобы РН смогло принести пользу своему владельцу, его рабочие параметры (пределы допустимых напряжений и время задержки возобновления питания) необходимо правильно отрегулировать. Если в рабочей схеме используется одно РН, то устанавливать пределы допустимых значений следует, ориентируясь на характеристики бытовой техники, чувствительной к перепадам. Наиболее чувствительным и дорогостоящим оборудованием является аудио- и видеотехника. Диапазон допустимых значений напряжения для нее составляет 200 – 230В.

Никто и не говорит, что надо при плюс-минус 15В выключаться. Есть диапазон предельно допустимых отклонений в 10%, его большинство приборов должно выдерживать. Ставить нужно, исходя из этого, примерно 190В-250В. Хотя, с нашим состоянием сетей, особенно в частном секторе ожидаемо все. Так что разумная осторожность не повредит.

Для того чтобы обеспечить максимально надежную защиту всех потребителей, следует использовать электрическую схему с несколькими реле. Рабочая схема защиты, включающая несколько РН, позволяет разбить потребителей по группам – в соответствии с их чувствительностью к перенапряжению:

1. К первой группе относится аудио- и видеотехника (допускаемые значения напряжения – 200 – 230В);
2. Ко второй можно отнести бытовую технику, оснащенную электрическим двигателем: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и т. д. (допускаемые значения – 190 – 235В);
3. Третья группа – это простые нагревательные приборы и освещение (допускаемые значения – 170 – 250В).

Каждая группа потребителей подключается к своему РН. В такой схеме рабочие параметры каждого реле настраиваются индивидуально.

Защита сети от перенапряжения и скачков.

Время задержки возобновления питания должно соответствовать эксплуатационным требованиям, предъявляемым к бытовой технике. Для некоторых холодильников, к примеру, рекомендуемая задержка равняется 10 минутам.

Защита трехфазной сети с помощью РН

Если электроснабжение вашего дома осуществляется через трехфазную систему, то на каждую фазу целесообразно устанавливать отдельное реле контроля.

Стабилизаторы напряжения

Если в вашем доме наблюдаются постоянные скачки напряжения, то РН будет срабатывать несколько раз в сутки, обесточивая весь дом. Поэтому в таких случаях рекомендуется менее простой, более дорогой, но и более практичный способ защиты домашней электроники. Состоит он в применении стабилизаторов – устройств, сглаживающих скачки напряжения во внешней сети, выдавая на выходе постоянный показатель 220В.

По типу подключения различают два вида стабилизаторов: локальные (которые подключаются к розетке, защищая от одного до нескольких потребителей) и стационарные (подключаемые к вводному силовому кабелю и осуществляющие защиту всех потребителей домашней сети). Локальные стабилизаторы следует использовать для защиты наиболее чувствительной бытовой техники. Их можно эксплуатировать в комплекте со стационарным РН.
Стационарные стабилизаторы представляют собой сложные устройства, которые не только сглаживают перепады напряжения во всей бытовой сети, но и способны спасти дорогую технику, автоматически отключая питание потребителей при перегрузке и достижении критических значений.

Устанавливать стационарные стабилизаторы крайне рекомендуется, если значение напряжения несколько раз в сутки выходит за пределы 205…235В (это можно определить с помощью обыкновенного тестера).

Как выбирать стабилизатор

Выбирать стабилизатор следует, исходя из суммарной мощности домашних потребителей. Устройство обязательно должно обладать приличным запасом мощности.

Запас по мощности должен быть в 2 раза больше, чем существующие потребности. То есть стабилизатор мощностью 10 кВт рассчитан на половину реальной нагрузки (5кВт) при минимальном внешнем напряжении – 150 вольт (т.е. при большом падении). Это следует учитывать при выборе.

Стабилизатор напряжения в щиток: установка

Устанавливать стабилизатор рекомендуется вблизи силового щитка в соответствии со следующей схемой.

Защита трехфазных сетей с помощью стабилизатора

Сразу скажем, что трехфазные стабилизаторы призваны защитить исключительно трехфазные потребители. Если же к вашему дому подходит трехфазное питание, то для создания устойчивого напряжения во внутренней сети целесообразно устанавливать на каждую фазу отдельный однофазный стабилизатор.

Подобный подход позволит существенно снизить ваши затраты (3 стабилизатора мощностью 5, 7 и 10 кВт всегда дешевле одного устройства, рассчитанного на 30 кВт). К тому же, при просадке напряжения на одной из фаз, трехфазное устройство обесточит весь дом. Это конструктивная особенность стабилизатора, ориентированного на защиту трехфазных электродвигателей.

Обсудить особенности выбора и эксплуатации стационарных стабилизаторов вы можете, посетив соответствующий раздел нашего форума. Если вам интересно поделиться личным опытом установки реле контроля напряжения в паре с контактором, то на этот случай у нас тоже найдется подходящая тема. А видео, подробно описывающее монтаж щитка и распределительной коробки, поможет вам подключить квартиру к системе электроснабжения в соответствии с общепринятыми правилами электромонтажных работ.