Як утихомирити електрику навіщо і кому потрібні мережеві фільтри та стабілізатори
План ГОЕЛРО, що стартував у 1921 році, в середині XX століття практично повністю забезпечив електрифікацію нашої країни. У кожній міській квартирі, у сільському будинку і навіть у сторожці лісника з'явилися розетки, що дозволяють облаштувати побут усіма благами прогресу.
За минулі 70 років ми повністю звикли до електрики в будинку та на виробництві, що вже не помічаємо, як багато залежить у нашому житті від «220 вольт».
Втім, іноді електрика дається взнаки. Як і будь-які складні системи, електромережі нашій країні періодично відхиляються від стандартного режиму роботи. Внаслідок чого в наших розетках виникає струм зовсім не з тими параметрами, які потрібні для нормального функціонування електроприладів, побутової та офісної техніки, електроніки. І що складніше пристрій – тим паче непередбачувано йому виявляться наслідки збою. Звичайна лампочка в люстрі може просто блимнути пару разів, а дорогий комп'ютер - повністю позбудеться дюжини своїх компонентів.
Які проблеми можуть виникнути з електромережею?
Як відомо багатьом, електрика, що генерується вітчизняними мережами і розподіляється по розетках користувачів, є змінним струмом з частотою 50 герц і напругою 220 вольт. У принципі, в параметрах допускаються невеликі відхилення, тому на електроприладах найчастіше фігурує допустимий робочий діапазон 50-60 герц та 220-230 вольт.
Однак насправді параметри струму в розетці можуть значно відрізнятися. При цьому найбільшу небезпеку становлять не довготривалі відхилення, а поодинокі епізоди короткострокового різкого підвищення напруги, його зниження, перепади частоти, атакож моменти повного відключення електрики на частки секунди.
Які причини таких збоїв? Вони дуже різноманітні. Тут і погана робота місцевих електромереж, і застаріла проводка старих будинків, і порушення прокладання силових ліній у нових будинках, використання неякісних матеріалів (проводів, розподільчого обладнання) при будівництві. Крім того, на різкі перепади напруги може вплинути погода, включення сусідами якогось потужного (з погляду енергоспоживання) приладу, включення до розетки несправного пристрою тощо. Простіше кажучи, із можливими збоями в електромережі неможливо боротися якимись конкретними способами. Потрібні універсальні рішення.
Що потребує захисту?
Але перш, ніж говорити про захист від збоїв, наведемо конкретні приклади їхнього згубного впливу на побутові прилади та електроніку.
Взагалі, сучасна техніка теоретично здатна пережити коливання напруги в діапазоні від 200 до 240 вольт. Однак абсолютним правилом це не є і в кожному окремому випадку пристрій може поводитися по-різному.
Так, при короткочасному підвищенні напруги під удар потрапляють блоки живлення ноутбуків та комп'ютерів, мікросхеми електронних пристроїв, двигуни пральних та посудомийних машин, мотори газових та електрокотлів, нагрівальні елементи чайників, мультиварок, тих же пральних та посудомийних машин, компресори холодильників, датчики електронних пристроїв, материнські плати комп'ютерів, а також їх процесори, мікросхеми пам'яті та контролери дисків.
Знижена напруга – як періодичні стрибки, і досить тривалі періоди – змушують техніку працювати з навантаженням. Особливо це стосується приладів та пристроїв, у конструкції яких (або середкомпонентів яких є електродвигуни. Тобто, знижена напруга становить реальну небезпеку для комп'ютерів (в яких встановлені вентилятори та жорсткі диски), опалювальних котлів (уявіть – яке залишиться без автономного опалення серед зими), пральних і посудомийних машин. Останні часто працюють без квартири людей – що додає в ситуацію ризик виникнення пожежі.
Багато схожого зі зниженням та підвищенням напруги у короткочасних перебоїв електропостачання. Як відомо, найбільше навантаження електронні та електричні компоненти пристроїв зазнають при подачі енергії під час включення приладу. Перебої ж, що фактично являють собою один або кілька короткострокових випадків вимикання-вмикання, збільшують можливість поломки в кілька разів.
Нарешті, говорячи про збої в електромережі, не можна не згадати про проблеми з частотою подачі змінного струму та про шумові (електромагнітні та радіочастотні перешкоди). Вони також вкрай негативно впливають на підключену побутову та офісну техніку та електроніку. Особливо сучасну, що створюється за вкрай тонкими технологічними процесами і тому особливо вразлива в позаштатних умовах роботи.
Забезпечуємо стандартні 220 вольт
Як ми вже сказали вище, проблеми з подачею електроенергії мають численні причини. Але вирішувати їх «на місці» не завжди можливо: якщо переробити проводку у власній квартирі ще якось вийти, то підвищити якість електрообладнання в будинку чи налагодити роботу місцевої електромережі – ні. Тому простіше знайти універсальну відповідь у вигляді пристроїв, що захищають електроприлади в будинку (побутову техніку та електроніку) від стрибків напруги, зміни частотності струму та електромагнітних наведень.
Базовий, але достатній уУ великому відсотку випадків збоїв рівень захисту надають мережеві фільтри та стабілізатори напруги.
Зовні мережні фільтри нагадують традиційні подовжувачі чи перехідники – якщо йдеться про моделі з однією розеткою. Однак, насправді пристрій має значно складнішу конструкцію, ніж банальний подовжувач.
Загальна схема мережевого фільтра
У її основі лежить компенсаційна схема, робота якої полягає у перетворенні енергії імпульсу на теплову енергію. Для цього мережевий фільтр використовує варистори. Додатковий захист у разі великих коливань напруги дають вбудовані плавкі запобіжники – яких може бути кілька.
Також схема пристрою включає конденсатори і симетричний дросель для згладжування перешкод. Шуми електролінії фільтрують інтегровані індуктори. Нарешті, мережевий фільтр не зміг би нормально працювати без обмежувача струму, який здатний повністю перекрити енергопостачання підключених приладів та електронних пристроїв.
Ефективна робота фільтра мережі вимагає, щоб пристрій був заземлений. Якщо це неможливо – якість захисту може помітно знижуватися.
Якщо функцій мережного фільтра, навіть правильно обраного (про що – нижче) та заземленого, не вистачає (що буває у разі низької якості електромереж з частими збоями та тривалою роботою поза стандартними параметрами), то користувачеві варто звернути увагу на стабілізатори напруги.
Стабілізатори напруги дозволяють отримувати на виході стабільні 220 вольт при широкому діапазоні характеристик вхідного струму. Як і мережеві фільтри вони згладжують стрибки напруги, прибирають перешкоди на лінії, захищають від коротких замикань у мережі та перебоїв. Стабілізатор незамінний там, де єпомітне «просідання» напруги (проблема багатьох приватних будинків, розташованих за межами міста). Також стабілізатор коректніше, ніж мережевий фільтр реагує на стрибки напруги з його збільшенням. Фактично, при зростанні напруги вище значення 260-270 вольт мережевий фільтр здатний лише оплавити запобіжник, перервавши подачу струму.
Загальна схема стабілізатора напруги
Принцип роботи стабілізатора заснований на перемиканні обмоток трансформатора, завдяки чому вхідний струм вирівнюється за напругою у бік збільшення або зниження. Керує перемикання обмотки напівпровідникові елементи або реле.
Короткий огляд мережевих фільтрів APC PM1W-RS, APC PM5-RS та стабілізатора APC LS1000-RS
Щоб зорієнтувати користувача у виборі потрібного мережного фільтра або стабілізатора, розповімо про представлені на ринку моделі на прикладі моделей APC PM1W-RS і APC PM5-RS, а також на прикладі стабілізатора APC LS1000-RS.
Мережевий фільтр APC PM1W-RS – це компактний, але дуже ефективний пристрій для захисту побутової техніки та електроприладів. За конструкцією пристрій нагадує перехідник: одна вилка для підключення до електромережі сусідить тут з однією розеткою стандарту Schuko (EURO) з двома контактами та заземленням.
APC PM1W-RS може підключатися до електромережі зі стабільною напругою до 250 вольт та частотою 50 герц. Номінальна сила струму – 16 ампер. Пристрій дозволяє підключати один або декілька (через трійник) електроприладів загальною потужністю до 3500 Вт. Також 16 ампер дозволяє підключати потужну побутову техніку.
APC PM1W-RS
Крім згладжування стрибків напруги, даний мережевий фільтр ефективно пригнічує високочастотні та імпульсні перешкоди до 30 децибелів.захищає техніку від короткого замикання у мережі. Максимальне значення поглинання імпульсу у APC PM1W-RS дорівнює 916 джоулів.
APC PM5-RS
Мережевий фільтр APC PM5-RS - це класичний пристрій свого класу, конструкцією нагадує подовжувач-розгалужувач. Фільтр дозволяє підключити кілька побутових електроприладів чи одиниць електроніки загальною потужністю до 2300 Вт. Для підключення техніки в APC PM5-RS передбачено п'ять розеток стандарту Schuko (EURO). При цьому одна розетка розташована на більшій відстані від інших - що може бути корисно для підключення пристрою з масивною вилкою або виделкою блочного типу. І інших елементів конструкції APC PM5-RS можна відзначити шнур довжиною 1,83 метра, індикатори заземлення та наявності струму, а також загальний перемикач, що подає або вимикає струм на всі розетки фільтра разом. Оригінальною особливістю конструкції APC PM5-RS можна вважати скошену верхню грань корпусу.
Крім вирівнювання стрибків напруги, APC PM5-RS здатний пригнічувати високочастотні та імпульсні перешкоди в діапазоні від 100 кілогерц до 10 мегагерц силою до 40 децибел. Максимальне навантаження на пристрій може становити 10 ампер, фільтр дозволяє розсіювати імпульс з енергією до 918 джоулів. За захист від короткого замикання APC PM5-RS відповідає багаторазовий біметалічний запобіжник автоматичного типу.
Обидва вищезгадані мережеві фільтри відносяться до лінійки APC Essential SurgeArrest, схемотехніка яких включає метало-оксидні варистори.
Релейний стабілізатор напруги APC LS1000-RS – це компактний універсальний пристрій з високою перевантажувальною здатністю та низьким рівнем шуму за рахунок використання системи пасивного охолодження без вентиляторів. Корпуспристрої зроблено з якісного пластику, у продажу є варіанти чорного та білого кольору. До електромережі APC LS1000-RS підключається за допомогою шнура завдовжки 1 метр. Вхідні розетки Schuko (EURO) розташовані на верхній грані апарата. Їх три - два парні, з невеликим вільним простором між ними і одна - трохи віддалена від них.
APC LS1000-RS
Поруч із блоком розеток знаходяться два інформаційні світлодіоди. На нижній грані корпусу APC LS1000-RS ми знаходимо чотири прогумовані ніжки та два фігурні заглиблення для кріплення стабілізатора на стіні. Збоку, біля виходу шнура, розташований загальний перемикач. Корпус апарату по всій площі має щілинні отвори для відведення тепла. Втім, схемотехніка APC LS1000-RS досить лаконічна і в корпусі - навіть компактному - є достатньо вільного місця, щоб не боятися перегріву пристрою.
Заявлені технічні характеристики свідчать, що стабілізатор APC LS1000-RS здатний працювати з напругою в діапазоні 184-284 вольта, забезпечуючи вихідні значення діапазону 198-242 вольта. Активна потужність електроприладів, що підключаються, може становити 500 ват. У разі різкого сплеску в електромережі APC LS1000-RS готовий поглинути енергію імпульсу до 198 джоулів. Компоненти робочої схеми даного стабілізатора забезпечують форму вихідного сигналу як синусоїди без спотворень.
Стабілізатор APC LS1000-RS відрізняється гарним дизайном та невеликими габаритами. Пасивна система охолодження не здійснює додаткового (крім звуків роботи реле) шуму. Діапазону заявлених характеристик пристрою цілком достатньо для забезпечення стабільної роботи кількох одиниць побутової або обчислювальної техніки (наприклад,комп'ютера з периферією або телевізора з медіаплеєром та ігровою приставкою) в умовах проблемної (але не екстремальної!) подачі електрики до місцевої мережі.