Як захистити техніку від стрибків напруги та інших проблем з електромережею?

Крім очевидних незручностей, пов'язаних з відключенням світла, є низка менш помітних, але дуже суттєвих моментів. Вони пов'язані з коливаннями напруги в мережі та, як наслідок, негативно впливають на нашу комп'ютерну та побутову техніку.

У цій статті розберемося, які найпоширеніші проблеми з електромережею бувають, до чого можуть призвести, і як з ними можна боротися.

Зміст:

• Які бувають проблеми з електромережею.
• Чи існує різниця у захисті побутової та комп'ютерної техніки.
• Варіанти захисту техніки.
• Додаткові запобіжні заходи.

Підсумки.

Які бувають проблеми з електромережею

Більшість проблем із електрикою пов'язані з напругою. Відповідно до ДСТУ 50160:2014 номінальна напруга має становити 230 В. Допустимі відхилення ±10%, тобто 207-253 В, а за часів блекауту вона падала навіть до 190 В.

• Знижена напруга. Довготривале зниження напруги може бути пов'язане із глобальними проблемами в системі енергопостачання. Також воно спостерігається в «пікові» години вранці та ввечері, коли користувачі включають багато електроприладів. Знижена напруга рідко стає причиною серйозних проблем, але техніка може працювати менш ефективно. Наприклад, бойлер довше нагріватиме воду. Також низька напруга призводить до прискореного зношування комплектуючих.
• Підвищена напруга. Відносно рідкісна проблема, яка найчастіше виникає у разі використання альтернативних джерел енергії, наприклад, генераторів. Негативний вплив пов'язаний з тим, що техніка починає отримувати більше енергії, яка не витрачається на роботу. Тому вона починається виділятися у вигляді тепла, через яке в результаті можуть перегоріти мікросхеми.
• Стрибки. Короткочасні відхилення від норми. Часта проблема, оскільки пов'язана не лише із загальним станом енергопостачання, а й з локальними факторами. Наприклад, це може бути гроза або використання потужного електроінструменту. Тому вічний ремонт у сусіда може нашкодити не тільки вашому сну, а й побутовій техніці.

Також існує 2 поширені проблеми, не пов'язані з напругою:

• «Шуми» – електромагнітні, високочастотні та імпульсні перешкоди. Виникають з різних причин, причому навіть невинних. Наприклад, збурення на локальному рівні відбуваються щоразу, коли ви вмикаєте будь-який електроприлад. Зважаючи на це, позбутися перешкод повністю неможливо, але з ними можна боротися за допомогою простих пристроїв. Мають різну природу та прояви, в деталі яких ми не занурюватимемося з метою економії часу. Згадаємо лише, що для більшості електроніки перешкоди залишаються непомітними. Найпоширеніший прояв – шуми при відтворенні аудіо (звідси назва).
• Спотворення синусоїдальності струму. У наших мережах використовується змінний струм, який змінюється 50 разів на секунду. Чим стабільніше відбувається зміна, тим краще для техніки. Проявляється це у синусоїді струму. Спотворення синусоїди можуть призводити до втрати енергії, перегріву, некоректної передачі сигналів. Найчастіше спотворення пов'язані з нелінійним навантаженням, яке відбувається при підключенні до мережі зварювального апарата або частотного перетворювача.

Найпросунутіші типи захисного обладнання допоможуть убезпечити електроніку від усіх перелічених проблем, а простіші варіанти – лише деяких із них. Докладно про це розповідаємо далі за текстом.

Чи існує різниця у захисті побутової та комп'ютерної техніки

Більшість електроприладів мають вбудовані запобіжники, але вони зазвичай спрацьовують лише в ситуаціях, коли параметри струму підходять до критичних. Подібний захист підвищує шанс "виживання" техніки, але він не може бути повноцінною альтернативою спеціальному устаткуванню.

Необхідний тип захисту залежатиме від «тендітності» електроніки. Наприклад, ви могли чути про «невбивні» радянські холодильники, а якщо живете в сільській місцевості або зайняті на виробництві, то могли бачити робочі електромотори 60-х років випуску. Це пов’язано не з просунутістю, а навпаки – з примітивністю технологій. У подібній техніці використовуються масивні мікросхеми, потіжна обмотка: як наслідок ККД падає, але чутливість до поганого струму знижується. (Втім, тоді ніхто не гнався за надійністю. Справжня причина використання подібної електроніки – низька собівартість, але про це не будемо.)

Сучасні напівпровідники стали технологічнішими і в рази меншими за своїх попередників, що зробило їх більш ефективними. При  цьому мікросхеми стали більш чутливі. Через це вони можуть реагувати навіть на, здавалося б, невинні шуми.

В наш час все ще використовується низка побутової техніки, в якій практично немає такої електроніки. Це обігрівачі, електрочайники, бойлери в яких використовуютьється механічне управління. Для них достатньо захисту лише від високої напруги та її перепадів.

Все, що має цифрове керування (можна легко впізнати за наявністю дисплея) – чутливіше, а отже, вимагає вирівнювання струму. У таких випадках рятують стабілізатори та джерела безперебійного живлення.

Не слід забувати про те, що комп'ютерній техніці не йдуть на користь різкі відключення. Вони не дозволяють коректно завершити роботу, що може призводити до втрати даних і серйозніших проблем. «Не люблять» різке відключення монітори та телевізори, особливо створені з використанням OLED-матриць. У таких випадках слід подумати про покупку джерела безперебійного живлення, яке на деякий час забезпечить резервне живлення.

При виборі ДБЖ важливою особливістю є синусоїда змінного струму. Безперебійники бувають з апроксимованою (ступінчастою) та правильною синусоїдою. Для більшості техніки, зокрема комп'ютерів, підходить перший варіант. У деяких випадках необхідний ДБЖ виключно з правильною синусоїдою. Наприклад, для насосів, холодильників, пральних машин та іншої техніки, що оснащується електромотором.

Варіанти захисту техніки від проблем із електрикою

Всі лічильники електроенергії оснащені автоматичним запобіжником (“пробкою”), який спрацьовує при досягненні напруги близько 250 В. Це рятує всю мережу від короткого замикання, але не факт, що вбереже вашу техніку. Тому хоч прожити без додаткового захисту можна, краще забезпечити додаткову безпеку. Для цього використовується 4 типи обладнання:

• Мережевий фільтр. Найпростіший варіант захисту, який виглядає як звичайний подовжувач. Усередині нього розташовані конденсатори, резистори, котушки та інші елементи, основним завданням яких є усунення шумів струму. Також є вбудовані запобіжники, які спрацьовують від перепадів напруги. Мережеві фільтри слід використовувати для чутливої до шумів техніки: комп'ютерів, телевізорів, аудіосистем, мікрохвильових печей тощо.

• Реле захисту (реле контролю напруги). Це автоматика, яка відключає живлення, якщо напруга виходить за безпечні межі. Найпростіші варіанти не відрізняються від пробки лічильника, тому додатково не підвищують безпеку. Зате можуть допомогти програмовані реле. Вони дозволяють настроїти безпечні рамки напруги. Це може бути корисно, оскільки для більшості побутової техніки це 220-240 В, а ДСТУ передбачені коливання в межах 207-253 В. Найпросунутіші версії захисних реле можуть записувати інформацію про роботу, створювати графіки, проводити самодіагностику. Такі функції корисні для підключення промислового устаткування, а у побутових умовах надлишкові.

• Стабілізатори (автоматичні стабілізатори напруги). Попередні варіанти захисту відстежують параметри струму, і коли вони сягають небезпечних значень, просто відключають живлення. На коливання, які відбуваються у безпечних рамках, мережеві фільтри та реле не реагують. Стабілізатор напруги здійснює «згладжування» коливань, тим самим забезпечуючи стабільність живлення, що сприятливо позначається на терміні служби техніки.

• Джерело безперебійного живлення (ДБЖ, UPS). По суті, є покращеною версією стабілізатора, до якого додали акумулятор. Це дозволяє не лише «вирівнювати» струм, а й забезпечити автономну роботу у разі аварійного відключення. Різні види та моделі ДБЖ можуть сильно відрізнятись між собою, і при виборі потрібно враховувати багато нюансів. У нас є детальна стаття про вибір джерела безперебійного живлення, а також акумуляторів до нього.

Які додаткові заходи можна вжити

Як ми писали на початку, на стабільність струму впливає обладнання та дроти, за допомогою яких здійснюється передача електроенергії. Це стосується не лише ЛЕП, але й домашньої проводки. У цьому питанні слід запросити спеціаліста, оскільки самостійну діагностику провести складно: потрібні специфічні знання та тестери.

Почати варто із заземлення. Воно дозволяє зменшити перешкоди в мережі, але найголовніше – захищає від перенапруги і дозволяє відводити статичну електрику. За сучасними будівельними нормами заземлення є обов'язковим, тому є у всіх новобудовах. У старій забудові воно може бути відсутнім. Також питання заземлення часто ігнорують у приватному секторі, особливо якщо будівництво чи ремонт здійснювалися самотужки.

Проблеми зі струмом можуть бути пов'язані зі старою проводкою. Зазвичай вона здатна прослужити 50 років і більше, але діагностику слід проводити хоча б раз на 5 років. Позапланові перевірки потрібні, якщо квартиру затопило чи приміщення довго було без опалення.

Зістарювання проводки переважно пов'язане з тим, що під впливом зовнішніх чинників ізоляція зношується. У ній можуть з'являтися тріщини, які спричиняють коротке замикання та перегрівання, що у свою чергу не тільки шкодить техніці, а й може спричинити пожежу.

Також для старої проводки характерною проблемою є недостатня пропускна здатність. Наприклад, за часів совітів розвинений соціалізм передбачав, що люди матимуть лише найнеобхідніше з техніки. Це призводить до того, що в старій забудові проводка може не впоратися з навантаженням при одночасному роботі пральної машинки, бойлера, комп'ютера та інших девайсів з високим енергоспоживанням.

Підсумки

• Сучасна комп'ютерна та побутова техніка може успішно працювати без додаткового захисту. Але без спеціального обладнання підвищується ризик поломки.
• Мережеві фільтри – простий і дешевий спосіб захисту, але може врятувати у разі аварійних ситуацій.
• Програмовані реле напруги дозволяють налаштувати аварійне відключення, відштовхуючись від специфікацій підключеного обладнання. У цьому плані вони виграють у запобіжника на лічильнику, який спрацьовує при стрибках вище 250 В.
• Стабілізатори напруги та джерела безперебійного живлення – найефективніший метод захисту. ДБЖ також корисні тим, що можуть бути альтернативним джерелом енергії на випадок відключення електроенергії.