65: Вторник днем, 15:47. Вы заходите на кухню и замечаете, что холодильник не работает. Ни звука. Вы проверяете панель автоматических выключателей — каждый выключатель находится в положении ON, именно там, где и должен быть. Вы все равно выключаете и снова включаете выключатель холодильника. Ничего. Мертв.
66: На следующее утро приезжает техник по HVAC, снимает крышку компрессора и выносит вердикт, покачав головой: “Компрессор сгорел. Обмотки поджарились. Замена обойдется в 1850 долларов, плюс работа. Вашему холодильнику двенадцать лет — возможно, пришло время заменить весь агрегат. Это будет стоить 3200 долларов”.”
67: Вы задаете вопрос, который раскрывает все: “Но почему не сработал выключатель?”
“68: ”Потому что, — говорит он, — выключатели защищают от слишком большого тока. А это умерло от слишком малого напряжения. Вероятно, вчера во время той бури было понижение напряжения. Ваш компрессор все время пытался запуститься, не мог создать достаточный крутящий момент при низком напряжении, потреблял избыточный ток в течение тридцати секунд и перегрелся. К тому времени, когда он вышел из строя, ущерб был нанесен“.”
69: Ваш автоматический выключатель сделал именно то, для чего он был предназначен — сработал, когда ток превысил его номинал. Но просадки напряжения не всегда генерируют перегрузку по току достаточно быстро, чтобы сработал выключатель. Они генерируют ровно столько тока, чтобы медленно «готовить» ваше оборудование. Это 70: Слепое пятно напряжения71: — комплексная защита от перегрузки по току (выключатели, предохранители) в сочетании с защитой от событий нулевого напряжения. И перебои с напряжением происходят от 10 до 40 раз в год в типичных жилых районах, независимо от того, насколько стабильной кажется ваша электросеть.
72: Быстрый ответ: что на самом деле делают устройства защиты от перенапряжения и пониженного напряжения
73: Устройство защиты от перенапряжения и пониженного напряжения — это устройство мониторинга, которое непрерывно измеряет напряжение вашей электросети и автоматически отключает ваше оборудование, когда напряжение выходит за пределы безопасного диапазона — либо слишком высокое (перенапряжение), либо слишком низкое (пониженное напряжение). После того как напряжение возвращается в норму и стабилизируется в течение заданного времени (обычно от 30 секунд до 3 минут), устройство автоматически восстанавливает питание.
74: Вот важное различие, которое упускают большинство домовладельцев и электриков: 75: автоматические выключатели и предохранители реагируют на чрезмерный ток. 76: . Устройства защиты от напряжения реагируют на аномальное напряжение 77: независимо от тока. 78: . Понижение напряжения до 85 В (в цепи 120 В) может не потреблять достаточно дополнительного тока, чтобы сработал ваш выключатель на 15 или 20 А в течение нескольких минут, но это немедленно начинает повреждать обмотки двигателя и электронику. Устройство защиты от напряжения, установленное на минимальное значение 102 В (85% от 120 В), отключается за 0,5–2 секунды, полностью предотвращая повреждение.
79: Чем устройства защиты от перенапряжения и пониженного напряжения отличаются от других распространенных устройств защиты?
| 80: Защитное устройство | 81: Что оно обнаруживает | 82: Условие срабатывания | 83: Что оно предотвращает | 84: Что оно пропускает |
|---|---|---|---|---|
| Автоматический выключатель | 86: Чрезмерный ток | 87: Ток превышает номинал выключателя | 88: Перегрев проводов, короткие замыкания | 89: Просадки напряжения, пониженное напряжение, устойчивое перенапряжение |
| 90: Устройство защиты от импульсных перенапряжений (MOV) | 91: Скачки напряжения | 92: Переходный скачок напряжения (>330 В) | 93: Скачки напряжения от молнии, переходные процессы переключения | 94: Устойчивое пониженное/перенапряжение, пониженное напряжение, плавающая нейтраль |
| Выключатель GFCI | 96: Ток замыкания на землю | 97: Дисбаланс между фазой и нейтралью | 98: Поражение электрическим током от замыканий на землю | 99: Все проблемы с напряжением |
| 100: Устройство защиты от перенапряжения/пониженного напряжения | 101: Аномальное напряжение | 102: Напряжение за пределами заданного диапазона | 103: Повреждение от пониженного напряжения, устойчивое перенапряжение, обрыв нейтрали | 104: Перегрузки по току (для этого нужен выключатель), кратковременные переходные процессы |
105: Заметили слепые пятна? Ваш выключатель не видит напряжение. Ваше устройство защиты от импульсных перенапряжений улавливает только кратковременные скачки. Ни то, ни другое не защищает от медленного повреждения от 30-секундного понижения напряжения или от скрытого напряжения оборудования от устойчивого перенапряжения в 132 В. Именно здесь устройства защиты от перенапряжения и пониженного напряжения окупают себя.
106: Эти устройства также называют автоматическими переключателями напряжения (AVS), мониторами напряжения или реле защиты от напряжения. В жилых и небольших коммерческих помещениях они обычно защищают отдельные цепи (кондиционер, холодильник), нагрузки приборов или целые подпанели. Установка проста — большинство моделей подключаются последовательно с нагрузкой (между выключателем и оборудованием) и включают регулируемые пороги напряжения и время задержки повторного подключения.
107: Слепое пятно напряжения: почему автоматические выключатели не видят проблем с напряжением
108: Откройте любую бытовую электрическую панель, и вы найдете комплексную защиту от перегрузки по току: автоматические выключатели, рассчитанные на силу тока проводника (15 А для провода 14 AWG, 20 А для 12 AWG, 30 А для 10 AWG), защиту GFCI в ванных комнатах и кухнях, возможно, защиту AFCI в спальнях. Схема защиты по току обычно надежна. Но спросите о защите от напряжения, и вы получите тишину.
Это 70: Слепое пятно напряжения111: — в большинстве домов тщательно защищаются от одного режима отказа (слишком большой ток), оставляя при этом приборы и электронику совершенно уязвимыми для другого, столь же разрушительного режима отказа (аномальное напряжение). Предполагается, что автоматические выключатели справляются со “всем”. Это не так.
112: Что вызывает скачки напряжения в бытовой сети
113: Перебои с напряжением происходят из трех основных источников, ни один из которых не генерирует перегрузку по току, необходимую для срабатывания вашего автоматического выключателя:
114: Понижение напряжения и просадки напряжения (пониженное напряжение): 115: Временные падения напряжения, обычно до 70–90% от нормального, длящиеся от нескольких секунд до минут. Вызвано перегрузкой оборудования коммунальных служб во время пикового спроса (жаркие летние дни, когда все включают кондиционеры), запуском большого двигателя на вашей улице (насос скважины соседа, промышленный объект по дороге), переключением трансформатора коммунальных служб или повреждением линий электропередачи во время шторма. Ваш выключатель не видит неисправности — напряжение просто недостаточно высокое, чтобы обеспечить номинальную мощность вашего оборудования.
116: Устойчивое перенапряжение: 117: Напряжение повышается до 105–130% от нормального, длится от секунд до часов. Вызвано отказами регулятора напряжения коммунальных служб, слишком высокими настройками отводов трансформатора или — кошмарным сценарием —118: Плавающая нейтраль. 119: . Когда нейтральный проводник обрывается (коррозия в месте соединения, ослабленный провод, поврежденный ввод), ток не может вернуться по нейтральному пути. В двухфазной сети 120/240 В это создает делитель напряжения, где на одной фазе наблюдается перенапряжение, а на другой — пониженное напряжение одновременно. В реальном случае было задокументировано 165 В на одной фазе и 75 В на другой — 240 В между фазными проводами оставались нормальными, поэтому проблема не очевидна, пока вы не измерите каждую фазу относительно нейтрали. Электроника на фазе 165 В выходит из строя мгновенно. Двигатели на фазе 75 В глохнут и перегреваются.
120: Молния и переходные процессы переключения: 121: Очень кратковременные (от микросекунд до миллисекунд) скачки напряжения от ударов молнии или переключения конденсаторов коммунальных служб. Устройства защиты от импульсных перенапряжений (MOV) справляются с большинством из них, но если скачок напряжения устойчивый (сотни миллисекунд), MOV перегреваются и выходят из строя, оставляя оборудование незащищенным.
122: Почему оборудование выходит из строя при перепадах напряжения
123: Отклонения напряжения разрушают оборудование посредством механизмов, совершенно не зависящих от перегрузки по току:
124: Двигатели и компрессоры при пониженном напряжении: 125: Когда напряжение падает до 85%, электромагнитный крутящий момент двигателя падает примерно до 72% (крутящий момент ∝ V²). Компрессор холодильника или конденсатор кондиционера пытается запуститься, но не может преодолеть механическую нагрузку. Он потребляет ток заблокированного ротора — обычно в 5–7 раз превышающий нормальный рабочий ток — и сидит там, гудя и нагреваясь. Внутренняя тепловая перегрузка компрессора 126: может 127: сработать через 30–60 секунд, но к тому времени обмотки нагреются до 140–180 °C, ухудшая изоляцию и сокращая срок службы. Повторите это несколько раз, и компрессор выйдет из строя навсегда.
128: Ваш автоматический выключатель на 15 или 20 А? Он кратковременно видит 30–40 А (ток заблокированного ротора), но тепловому элементу требуется устойчивая перегрузка по току для срабатывания — обычно 2–5 минут при нагрузке 135%. Внутренняя перегрузка компрессора срабатывает первой, но повреждение уже накапливается.
129: Электроника при перенапряжении: 130: Источники питания, драйверы светодиодов и платы управления в современных приборах рассчитаны на определенные диапазоны напряжения — обычно 90–132 В в цепи 120 В. Когда напряжение поднимается до 132 В или выше (перенапряжение 110%), вы подвергаете компоненты нагрузке, равной или превышающей их расчетные пределы. Электролитические конденсаторы перегреваются и выходят из строя. Регуляторы напряжения отключаются или фиксируются. Микроконтроллеры испытывают фиксацию или повреждение памяти. Отказ может быть не мгновенным, но каждый час при 130 В ускоряет старение компонентов.
131: Кошмар плавающей нейтрали: 132: Это наихудший сценарий, потому что это одновременное перенапряжение и пониженное напряжение в разных цепях. На одной половине вашей панели 140–165 В, что мгновенно убивает телевизоры, компьютеры и светодиодные лампы (дым, запах горелой электроники, выключатели все еще включены). На другой половине 75–90 В, что приводит к остановке двигателей, приглушению света и гудению холодильников, но они не работают. Ни один автоматический выключатель не срабатывает, потому что ток никогда не превышает номинальные значения, но половина ваших приборов выходит из строя за считанные минуты.
Профессиональный совет №1: The Voltage Blind Spot is real: circuit breakers are smoke detectors that only activate when the fire’s already raging. Voltage protectors are the early-warning system—they detect the problem (abnormal voltage) before it causes destructive secondary effects (motor stall, component overvoltage). A $60-$150 voltage protector can prevent a $3,000 appliance replacement.
How Over & Under Voltage Protectors Work: Sensing, Comparing, and Disconnecting
Over & under voltage protectors operate through four sequential stages: sensing, threshold comparison, time delay, and load disconnection/reconnection. Whether you’re looking at a $60 plug-in AVS unit or a $200 DIN-rail relay, the principle remains the same.
Step 1: Continuous Voltage Monitoring
The protector’s sensing circuit continuously measures the electrical supply voltage. For single-phase residential applications (120V or 240V), the device monitors line-to-neutral voltage. Most consumer units sample voltage many times per second—fast enough to catch brownouts and surges but filtering out harmless brief transients (microseconds).
Modern devices use precision voltage sensing circuits that measure true RMS (root-mean-square) voltage, which accurately represents the effective voltage even when the waveform isn’t a perfect sine wave—common in homes with lots of switching power supplies and LED lighting.
Step 2: Threshold Comparison
The measured voltage is continuously compared against preset upper and lower threshold values. These thresholds define the acceptable voltage window. For a typical 120V circuit, common factory settings are:
- Undervoltage threshold: 96-102V (80-85% of nominal)
- Overvoltage threshold: 132-140V (110-117% of nominal)
This creates a safe voltage window—let’s say 102V to 132V. As long as supply voltage stays within this window, the protector remains inactive and power flows normally to your equipment. The moment voltage drops below 102V or climbs above 132V, the protector’s internal logic recognizes an abnormal condition and starts the time delay countdown.
Это The 80/110 Window—a common industry rule of thumb. Undervoltage protection is typically set at 80-85% of nominal (allowing some voltage drop without nuisance tripping). Overvoltage protection is set at 110-120% of nominal (catching sustained overvoltage before insulation stress accumulates). These aren’t universal standards—they’re practical starting points based on typical appliance tolerance.
Many voltage protectors offer adjustable thresholds via dials, DIP switches, or buttons. This lets you tighten the window (for sensitive equipment like servers or medical devices) or widen it slightly (to reduce nuisance tripping in areas with frequent minor voltage fluctuations).
Figure 1: The 80/110 Voltage Protection Window showing safe operating range (green zone: 96-144V for 120V nominal systems) and danger zones where equipment damage occurs. Undervoltage below 96V causes motor stall and compressor damage; overvoltage above 144V accelerates electronic component aging and failure. Most residential voltage protectors use this window as a starting point, with adjustable thresholds for specific equipment needs.
Step 3: Time Delay Logic
Here’s where voltage protectors earn their sophistication: the time delay function. Without delay, every brief utility switching event or momentary sag would trip your circuit—unnecessary downtime, frustrated users, and worn relay contacts from constant cycling.
Time delay ensures the protector disconnects only if the abnormal voltage persists for a specified duration. This is the key to avoiding The Nuisance Trip Trap: set the delay too short, and you’ll trip on harmless transients (brief motor starts, utility switching). Set it too long, and you allow damaging voltage stress to persist.
Typical time delay ranges:
- Undervoltage disconnect delay: 0.5 to 2.0 seconds (allows brief sags to pass; trips on sustained brownouts)
- Overvoltage disconnect delay: 0.1 to 1.0 seconds (faster response because overvoltage damage happens more quickly)
- Reconnect delay: 30 seconds to 5 minutes (ensures voltage stabilizes before re-energizing; critical for compressor protection—prevents short-cycle restarts that damage motors)
Most residential AVS units come factory-set with reasonable delays (e.g., 0.5s disconnect, 3-minute reconnect) and offer adjustment via a dial or button. The 3-minute reconnect delay is particularly important for refrigerators and air conditioners—it prevents the compressor from restarting immediately after a power interruption, which can damage the compressor if refrigerant pressure hasn’t equalized.
Step 4: Disconnection and Automatic Reconnection
Once the time delay expires and the voltage condition persists, the protector disconnects the load. How?
Series-connected AVS units (appliance protectors) use an internal relay or контактор that physically opens the circuit between the supply and the load. The unit sits inline—supply connects to the input, your appliance connects to the output. When voltage goes bad, the relay opens, and your equipment sees zero voltage. Safe.
DIN-rail voltage monitoring relays (panel-mounted units) provide an output contact (typically SPDT: single-pole, double-throw) that signals external control equipment. You wire this contact to control a circuit breaker’s shunt trip, a contactor coil, or a control system input. The relay itself doesn’t carry load current—it just sends the trip signal.
After disconnection, the protector continues monitoring supply voltage. Once voltage returns to the acceptable window и remains stable for the reconnect delay period, the device automatically closes its relay, restoring power. You don’t need to manually reset—it’s automatic recovery.
Some units include manual override buttons (force reconnect, force disconnect) and status LEDs showing current voltage status (normal, undervoltage, overvoltage, disconnected). Higher-end models add features like surge suppression (MOV protection integrated), neutral loss detection (opens the circuit if neutral connection is lost), and digital displays showing real-time voltage.
Профессиональный совет №2: The reconnect delay is just as important as the disconnect thresholds. Compressors and motors need time for refrigerant pressure to equalize and thermal conditions to stabilize. A 3-minute reconnect delay prevents short-cycling damage—the #1 killer of AC compressors and refrigerators. If your voltage protector allows adjustment, don’t shorten this delay below 2 minutes for motor loads.
Figure 2: Four-stage operation of over & under voltage protectors. The device continuously monitors voltage (Step 1), compares measured values against preset thresholds (Step 2), applies time delays to avoid nuisance tripping from brief transients (Step 3), then disconnects loads during sustained voltage events and automatically reconnects after voltage stabilizes (Step 4). This sequence prevents equipment damage while minimizing unnecessary power interruptions.
Real-World Scenarios These Devices Prevent
Voltage protectors aren’t theoretical insurance—they prevent specific, documented equipment failures. Here are the scenarios where they earn their cost back many times over:
Scenario 1: Summer Brownouts and AC Compressor Failure
Mid-July heatwave. Every home on your street is running air conditioning at full capacity. The utility’s distribution transformer is rated for 150 kVA but is currently delivering 175 kVA. Voltage sags to 105-108V (12-10% low) for 45 minutes during the peak afternoon hours. Your AC condenser fan runs slowly. The compressor tries to start, can’t develop full torque, draws locked-rotor current, and the internal thermal overload trips. The unit cycles—tries to start, overheats, trips, cools down, tries again. After three cycles, the compressor windings have accumulated enough thermal stress that insulation begins breaking down.
Your 15A breaker? Never budged. The current was high but not sustained long enough to trip.
A voltage protector set at 102V (85%) with a 1-second delay would have disconnected the AC after the first second of low voltage, preventing all three damaging restart attempts. When voltage returned to normal, the 3-minute reconnect delay ensured the compressor only restarted once, under normal voltage, with no thermal stress.
Cost avoided: $2,400-$4,500 (compressor replacement and labor).
Scenario 2: The Floating Neutral Nightmare
A corroded neutral connection at the weatherhead (where your service drop connects to your home’s meter base) finally opens completely. You have a split-phase 120/240V service—two 120V hot legs 180° out of phase, with a neutral return. When the neutral opens, the two legs become a series circuit through your home’s loads. If one leg has 1,500W of load (LED lights, TV, computer) and the other has 3,000W (refrigerator, microwave, AC), the voltage divides unevenly.
Real measurement from a documented case: 165V on the lightly loaded leg, 75V on the heavily loaded leg. 240V leg-to-leg stays normal—so your 240V dryer and range work fine, masking the problem.
The 165V leg: Every LED bulb pops (surge of light, then darkness). The TV’s power supply fails with a pop and burning smell. The computer’s motherboard fries. Your smart thermostat melts. Total damage: $1,200-$3,500.
The 75V leg: Refrigerator compressor hums but won’t start. Microwave runs at half power. AC condenser won’t start. No immediate damage—but if left for hours, the refrigerator compressor burns out from repeated stall attempts.
Voltage protectors with neutral-loss detection (common on quality AVS units) sense this condition immediately—either by detecting that one leg is high and the other is low, or by directly monitoring neutral continuity. The protector opens within 0.5-1 second, isolating all equipment before damage occurs. When an electrician fixes the neutral connection, the protector automatically reconnects after voltage stabilizes.
Cost avoided: $1,200-$5,000+ (multiple appliance and electronics replacements).
Figure 3: The Floating Neutral Scenario showing simultaneous overvoltage and undervoltage when the neutral conductor opens in a split-phase 120/240V service. The lightly loaded leg sees 165V (red), instantly damaging electronics, while the heavily loaded leg drops to 75V (orange), stalling motors. Line-to-line voltage remains normal at 240V, masking the problem until equipment fails. Voltage protectors with neutral-loss detection prevent this catastrophic failure mode.
Scenario 3: Utility Voltage Regulator Failure
Your local utility’s automatic voltage regulator (AVR) on the distribution feeder fails in the “boost” position, intended to compensate for voltage drop at the end of long rural feeders. But you’re close to the substation, so you don’t need the boost. Your home now sees 126-130V continuously (5-8% high) for six hours until the utility responds to customer complaints.
No immediate catastrophic failure. But every hour at 128V is accelerating aging in:
- LED driver capacitors (designed for 120V ± 10%)
- Refrigerator control boards
- Источники питания для телевизоров
- Блоки питания для компьютеров
- Зарядные устройства и адаптеры питания
Устройства, рассчитанные на “120 В, 60 Гц”, обычно имеют допустимый диапазон 108-132 В. При напряжении 128-130 В вы находитесь на верхней границе или за ее пределами. Компоненты нагреваются сильнее. Срок службы электролитических конденсаторов сокращается экспоненциально (каждое повышение температуры на 10°C сокращает срок службы на 50%). Шестичасовое событие перенапряжения может не убить ничего сегодня, но оно просто состарило каждое электронное устройство в вашем доме на недели или месяцы.
Защита от перенапряжения, установленная на 132 В (±10%) с задержкой в 0,5 секунды, отключила бы ваше оборудование в течение первой секунды устойчивого перенапряжения. Когда напряжение в сети возвращается к норме, оборудование подключается снова — никакого старения, никакого напряжения, никакого сокращения срока службы.
Предотвращенные затраты: Невозможно точно оценить, но предотвращение ускоренного старения добавляет месяцы или годы к сроку службы каждого электронного устройства в вашем доме. Консервативно: от 500 до 2000 долларов США в виде продленного срока службы оборудования в течение 5-10 лет.
Профессиональный совет №3: Защита от перенапряжения особенно важна для домов с дорогостоящими двигателями (центральный кондиционер, насосы для бассейнов, скважинные насосы) и чувствительной электроникой (домашний кинотеатр, компьютеры, системы умного дома). Если вы живете в районе с устаревающей коммунальной инфраструктурой, частыми штормами или ненадежным качеством электроэнергии, инвестиции в защиту от перенапряжения в размере 60-150 долларов США окупятся после предотвращения всего лишь одного отказа оборудования.
Типы защиты от перенапряжения: AVS против реле DIN-рейки
Защита от перенапряжения и пониженного напряжения делится на две основные категории, каждая из которых предназначена для различных сценариев установки и потребностей пользователей:
Автоматические переключатели напряжения (AVS) — защита бытового класса
Устройства AVS — это последовательно подключенные устройства, предназначенные для защиты конкретных приборов или цепей по принципу «включай и работай». Они выглядят как небольшая распределительная коробка с входным шнуром питания и выходной розеткой (или клеммами для жесткого подключения).
Как они устанавливаются: AVS подключается между вашим автоматическим выключателем и защищаемой нагрузкой. Для оконного кондиционера вы подключаете AVS к розетке, а затем подключаете кондиционер к AVS. Для центрального кондиционера или прибора с жестким подключением электрик устанавливает AVS в линию в распределительной коробке рядом с оборудованием.
Типичные характеристики:
- Номинальное напряжение: 120 В или 240 В однофазное
- Номинальный ток: от 15 А до 100 А (в зависимости от модели)
- Порог пониженного напряжения: 85-95 В (в системах 120 В), обычно фиксированный или регулируемый в 2 положениях
- Порог перенапряжения: 135-145 В (в системах 120 В), обычно фиксированный
- Задержка повторного подключения: от 30 секунд до 5 минут, регулируется с помощью диска или кнопок
- Дополнительные функции: Подавление импульсных перенапряжений (встроенный MOV), обнаружение потери нейтрали, светодиодные индикаторы состояния, кнопки ручного управления
Общие области применения:
- Защита центрального кондиционирования и теплового насоса
- Защита холодильника и морозильника
- Защита скважинного насоса и насоса для бассейна
- Защита всей цепи (устанавливается на подпанели для защиты всей области)
- Защита входа питания для автофургонов и передвижных домов
Плюсы: Простая установка (подходит для самостоятельной установки для подключаемых моделей), комплексное решение, удобные элементы управления и индикаторы, обычно включает в себя защиту от импульсных перенапряжений и обнаружение потери нейтрали.
Минусы: Каждое устройство защищает одну нагрузку или цепь (для защиты всего дома требуется несколько устройств), ограниченная регулировка по сравнению с реле DIN-рейки, последовательное соединение означает, что устройство должно выдерживать полный ток нагрузки (требуется соответствующий номинальный ток).
Диапазон цен: 60-250 долларов США в зависимости от номинального тока и функций. Типичный AVS на 30 А для центрального кондиционера стоит 80-120 долларов США.
Реле контроля напряжения DIN-рейки — интеграция в панель
Реле DIN-рейки — это компактные модули, предназначенные для установки на стандартную DIN-рейку внутри электрических панелей или шкафов управления. Они не проводят ток нагрузки, а предоставляют выходной контакт, который сигнализирует внешним устройствам управления (контакторам, шунтовым расцепителям выключателей).
[Изображение реле контроля напряжения DIN-рейки]
Как они устанавливаются: Реле устанавливается на DIN-рейка в вашем электрическая панель. .
Типичные характеристики:
- Его чувствительные клеммы подключаются к контролируемому напряжению (линия-нейтраль или линия-линия). Его выходной контакт подключается к цепи управления — например, последовательно с катушкой контактора, так что когда напряжение становится плохим, контакт размыкается, контактор отключается, и нагрузка отключается.
- Диапазон измерения напряжения: 24-600 В переменного тока, обычно выбирается на месте
- Регулировка рабочего значения: 10-100% от выбранного диапазона, плавно регулируется или выбирается DIP-переключателем
- Гистерезис: 5-50%, регулируется (предотвращает дребезжание)
- Задержка по времени: 0,1-30 секунд, регулируется
- Номинальный ток выходного контакта: 5 А при 250 В переменного тока (контакт реле SPDT)
Общие области применения:
- Крепление: DIN-рейка 35 мм (ширина 17,5 мм или 22,5 мм)
- Защита распределительной панели (несколько цепей защищены с помощью управления контактором)
- Небольшие коммерческие и небольшие промышленные установки
- Системы управления насосами, системы управления HVAC, системы орошения
Плюсы: Оборудование, которое уже имеет управление на основе контакторов (реле интегрируется в существующую логику управления).
Минусы: Гибкая установка в электрических панелях, широкие возможности регулировки порогов и задержек, выходной контакт интегрируется с существующими системами управления, может защитить несколько цепей с помощью одного реле (если они используют общий контактор), профессиональный внешний вид при установке в панель.
Диапазон цен: Требуется интеграция в панель лицензированным электриком, не проводит ток нагрузки (требуется внешний контактор или шунтовой расцепитель выключателя), более сложная настройка, чем у устройств AVS, обычно нет защиты от импульсных перенапряжений или обнаружения потери нейтрали (для этого требуются отдельные устройства).
80-300 долларов США в зависимости от функций, бренда и диапазона напряжения. Типичное однофазное реле контроля напряжения стоит 120-180 долларов США.
Какой тип следует выбрать?
- Выберите устройство AVS, если:
- Вы хотите защитить конкретный прибор (кондиционер, холодильник, морозильник, скважинный насос)
- Вы предпочитаете подключение по принципу «включай и работай» или простую встроенную установку
- Вам нужна комплексная защита (напряжение + импульсные перенапряжения + потеря нейтрали)
Вы домовладелец, ищущий защиту, которую можно установить самостоятельно
- Выберите реле DIN-рейки, если:
- Вы разрабатываете новую электрическую панель или модернизируете существующую
- Вам нужна централизованная защита для нескольких цепей
- У вас есть существующее управление на основе контакторов, с которым может интегрироваться реле
- Вам нужны широкие возможности регулировки порогов и задержек для специализированного оборудования
Вы работаете над небольшим коммерческим или промышленным приложением.
Для большинства бытовых пользователей, защищающих дорогостоящие приборы, устройства AVS являются практичным выбором. Для электриков и сборщиков панелей, работающих над новым строительством или модернизацией панелей, реле DIN-рейки предлагают большую гибкость и профессиональную интеграцию.
Установка и настройки: Окно 80/110
Руководство по установке
Правильная установка и настройка защиты от перенапряжения и пониженного напряжения обеспечивает защиту без ложных срабатываний. Вот как это сделать правильно:
- Для устройств AVS (защита приборов): AVS должен быть рассчитан как минимум на ток полной нагрузки защищаемого оборудования. Для оконного кондиционера BTU 13 000, потребляющего 11 А, используйте AVS на 15 А или 20 А. Для центрального кондиционера с автоматическим выключателем на 30 А используйте AVS на 30 А или 40 А. Никогда не занижайте номинал — контакты реле перегреются и выйдут из строя.
- Последовательное соединение с правильной полярностью: Устройства AVS подключаются последовательно между источником питания и нагрузкой. Важно: подключите линию (фазу) к входному клеммнику LINE устройства AVS, а выходной клеммник LOAD устройства AVS — к линейному соединению оборудования. Никогда не меняйте местами линию и нагрузку — это оставит нагрузку под напряжением даже при отключении AVS, создавая опасность поражения электрическим током. Для нагрузок 240 В оба фазных проводника проходят через AVS. Нейтраль и заземление проходят напрямую (не переключаются).
- Место установки: Установите AVS в проветриваемом месте, где вы можете видеть светодиоды состояния и иметь доступ к органам управления. Для наружного оборудования (конденсаторы кондиционеров) используйте всепогодный корпус (минимум NEMA 3R) для размещения AVS. Не закапывайте его в стену или недоступную распределительную коробку — вам нужно будет проверять светодиоды во время поиска и устранения неисправностей.
- Надежное подключение проводов: Используйте соответствующие соединители проводов (скрутки для многожильных и одножильных проводов, обжимные клеммы для клеммных колодок). Затяните винты клемм до момента, указанного производителем (обычно 10-15 дюйм-фунтов для проводов #10-#14). Ослабленные соединения создают сопротивление, нагрев и падение напряжения — именно то, что вы пытаетесь предотвратить.
Рисунок 4: Правильная установка устройства AVS, показывающая последовательное соединение между автоматическим выключателем и защищаемой нагрузкой. Фазный проводник (черный) подключается от выключателя к клемме AVS LINE, затем от клеммы AVS LOAD к оборудованию. Нейтраль и заземление проходят без переключения. Важное примечание по безопасности: Никогда не меняйте местами соединения LINE и LOAD — это оставляет нагрузку под напряжением даже при отключении AVS, создавая опасность поражения электрическим током и сводя на нет защиту.
Для реле DIN-рейки (интеграция в панель):
- Монтаж на DIN-рейку: Защелкните реле на DIN-рейку 35 мм в электрической панели. Расположите его так, чтобы вы могли видеть светодиодные индикаторы и иметь доступ к органам управления, не дотягиваясь до шин под напряжением.
- Подключения для определения напряжения: Подключите клеммы определения напряжения реле к контролируемому напряжению. Для контроля напряжения между фазой и нейтралью (наиболее распространенный в жилых помещениях с напряжением 120 В) подключите L к фазной шине, а N — к нейтральной шине. Для контроля напряжения между фазами (оборудование 240 В) подключите L1 и L2 к обеим фазным проводам. Используйте провод соответствующего размера (обычно #14 или #12) и обеспечьте надежное соединение.
- Подключение выходных контактов: Выходной переключающий контакт реле подключается к цепи управления. Распространенные конфигурации:
- Последовательно с катушкой контактора: нормально разомкнутый (НО) контакт реле последовательно с катушкой контактора. Когда напряжение в норме, контакт замыкается, включая контактор. Когда напряжение плохое, контакт размыкается, отключая контактор и отключая нагрузку.
- Шунтовой расцепитель автоматического выключателя: нормально разомкнутый (НО) контакт реле подключен к катушке шунтового расцепителя выключателя. Когда напряжение плохое, контакт замыкается, включая шунтовой расцепитель, отключая выключатель.
- Маркировка: Четко маркируйте реле (“Контроль напряжения – компрессор кондиционера” или “Реле защиты от пониженного/повышенного напряжения – цепь 12”). Будущие электрики будут вам благодарны.
Настройки: Окно 80/110
The 80/110 Window является отраслевым эмпирическим правилом для защиты от напряжения в жилых и легких коммерческих помещениях:
- Порог пониженного напряжения: 80-85% от номинального
- Система 120 В: 96-102 В
- Система 208 В: 166-177 В
- Система 240 В: 192-204 В
Этот диапазон допускает нормальное падение напряжения (сопротивление проводов, регулирование коммунальных услуг) без срабатывания, при этом перехватывая просадки напряжения, которые повреждают оборудование.
- Порог повышенного напряжения: 110-120% от номинального
- Система 120 В: 132-144 В
- Система 208 В: 229-250 В
- Система 240 В: 264-288 В
Этот диапазон перехватывает устойчивое повышенное напряжение (отказы регулятора, плавающая нейтраль), допуская при этом кратковременные скачки напряжения от переключения конденсаторов или выключения двигателя.
Настройки задержки отключения:
- Пониженное напряжение: 0,5-2,0 секунды. Начните с 1,0 секунды. Уменьшите до 0,5 с, если у вас чувствительная электроника. Увеличьте до 2,0 с, если вы испытываете ложные срабатывания из-за кратковременных переключений в сети.
- Повышенное напряжение: 0,3-1,0 секунды. Начните с 0,5 секунды. Повреждение от перенапряжения происходит быстрее, чем тепловое повреждение от пониженного напряжения, поэтому используйте более короткие задержки.
Настройки задержки повторного подключения:
- Моторные нагрузки (кондиционер, холодильник, насос): 3-5 минут. Это не подлежит обсуждению для защиты компрессора. Повторные запуски с коротким циклом разрушают компрессоры.
- Не моторные нагрузки (электроника, освещение): От 30 секунд до 2 минут. Это гарантирует, что напряжение действительно стабилизировалось и не колеблется.
Профессиональный совет №4: При установке порогов сначала измерьте фактическое напряжение питания. Если ваша цепь “120 В” постоянно работает при 118 В (регулирование коммунальных услуг или длинный ввод), установите порог пониженного напряжения на уровне 95 В (80% от 118 В) вместо 96 В (80% от 120 В). Основывайте свои настройки на реальности, а не на паспортном напряжении. Используйте истинный среднеквадратичный мультиметр и измеряйте в точке подключения защищаемого оборудования в часы пиковой нагрузки.
Недостающий уровень в вашей схеме защиты
Вернитесь к тому начальному сценарию: замена холодильника за 3200 долларов из-за просадки напряжения, которая так и не привела к срабатыванию автоматического выключателя. Защитное устройство от напряжения за 60-80 долларов отключило бы компрессор в течение одной секунды после понижения напряжения, предотвратив все повреждения. Это 40-кратная отдача от инвестиций от предотвращения одного отказа.
Автоматические выключатели, устройства GFCI и устройства защиты от перенапряжения необходимы, но они не являются полными. Они оставляют 70: Слепое пятно напряжения: отсутствие защиты от устойчивых событий напряжения (просадки напряжения, перенапряжения, плавающая нейтраль), которые повреждают оборудование, не генерируя перегрузку по току, необходимую для срабатывания выключателя. Защитные устройства от перенапряжения и пониженного напряжения заполняют этот пробел, действуя как система раннего предупреждения, которая обнаруживает аномальное напряжение до того как это вызывает разрушительные вторичные эффекты.
Математика проста. Нарушения напряжения происходят 10-40 раз в год. Если даже 10% этих событий повредят незащищенное оборудование, вы столкнетесь с 1-4 потенциальными отказами в год. Защитите свои три самых дорогих моторных нагрузки (центральный кондиционер за 3500 долларов, холодильник за 2800 долларов, насос для скважины/бассейна за 1200 долларов) с помощью защитных устройств от напряжения (всего 240 долларов за три устройства AVS на 30 А), и вы оправдаете инвестиции после предотвращения всего лишь одного отказа компрессора. Каждый отказ, предотвращенный после этого, — это чистая экономия.
Для домов со стареющей коммунальной инфраструктурой, частыми штормами или историей отказов оборудования, связанных с напряжением, защита от напряжения не является необязательной — это недостающий уровень в вашей схеме защиты. Ваши автоматические выключатели защищают от слишком большого тока. Ваши устройства защиты от перенапряжения улавливают кратковременные скачки. Защитные устройства от напряжения справляются со всем остальным: устойчивым пониженным напряжением, которое выводит из строя компрессоры, продолжительным перенапряжением, которое старит электронику, и кошмаром плавающей нейтрали, который убивает половину ваших приборов за считанные минуты.
Готовы закрыть «Слепое пятно напряжения»? Начните со своей самой дорогой моторной нагрузки — центрального кондиционера, холодильника или насоса для скважины. Установите AVS с соответствующим номиналом (соответствуйте номиналу тока вашему выключателю), установите пороги, используя «Окно 80/110», настройте 3-минутную задержку повторного подключения для защиты компрессора и проверьте установку с помощью теста напряжения во время нормальной работы. Один защищенный прибор — это на один катастрофический отказ меньше, который может произойти.
Ссылки на Стандарты и источники
- IEC 60364-4-44:2024 (Низковольтные электроустановки – Защита от нарушений напряжения)
- IEC 60255-1:2022 (Измерительные реле и защитное оборудование – Общие требования)
- IEEE C37.2-2022 (Функциональные номера устройств электрической энергосистемы)
- Спецификации производителя: серия Sollatek AVS, Omron K8AK-VS, отраслевая документация
- Реальные примеры из практики: измерения напряжения плавающей нейтрали, анализ отказов компрессоров
Заявление о своевременности
Все спецификации продуктов, стандарты и техническая информация точны по состоянию на ноябрь 2025 года.
