Защита холодильника от скачков напряжения

<center></center>

Здравствуйте, уважаемые подписчики и гости сайта elektrik-sam.info!

В этом материале речь пойдет о том, как защитить холодильники и компрессорное оборудование от скачков и перепадов в питающей сети.

Чтобы разобраться в сути вопроса, мы сначала рассмотрим принцип работы холодильника, разберем чем опасны для него скачки и перепады питающего напряжения, и рассмотрим несколько практических приемов решения этой проблемы. Итак, все по порядку.

Как работает холодильник

Холодильная установка представляет собой замкнутую гидравлическую систему, заполненную специальным хладоносителем — хладагентом. В качестве хладагента в бытовых холодильных установках используются фреоны, а в промышленных применяют аммиак.

Компрессор, приводимый в движение электродвигателем, прокачивает хладагент через всю систему. Проходя разные участки холодильной установки, хладагент меняет свое агрегатное состояние, меняется его температура и давление.

Внутри самого холодильника находится специальный змеевик, который называется испарителем. В испаритель хладагент подается в жидком состоянии при низком давлении и температуре. Не вдаваясь в сложности термодинамики и не строя уравнения теплового баланса, скажу, что в испарителе происходит отбор тепла (т.е. нагрев) от более теплых продуктов, стенок холодильной камеры. Через стенки испарителя тепло передается хладагенту и он начинает кипеть, поскольку находится при низкой температуре и под низким давлением.

Как работает холодильник

Далее от испарителя газообразный хладагент через впускной клапан всасывается компрессором, сжимается поршнем, его температура повышается, и под большим давлением он выталкивается в конденсатор.

Конденсатор мы все хорошо знаем — это змеевик на задней стенке холодильника. Проходя через конденсатор пары хладагента отдают свое тепло через станки конденсатора в окружающее помещение. Хладагент охлаждается и переходит в жидкое состояние.

Далее жидкий хладагент проталкивается к редукционному клапану. Проходя через этот клапан, давление и температура хладагента снижаются и он снова попадает в испаритель. Далее весь цикл повторяется заново.

Гидравлическую часть холодильной установки мы рассмотрели. Идем далее. Компрессор приводится в действие электродвигателем и является самым уязвимым и дорогостоящим звеном холодильной установки.

Защита компрессора холодильника

Чем же так опасны для компрессорной техники скачки и перепады напряжения в питающей сети?

Для всей техники с электродвигателями опасно пониженное напряжение. При пониженном напряжении при попытке запуститься и выйти на номинальные обороты вращения, электродвигатель будет работать с большими пусковыми токами, что может привести к его поломке.

Но в этой статье я хочу рассмотреть другую проблему.

Качество наших электросетей оставляет желать лучшего. Для защиты от возможных скачков и перепадов напряжения в питающей сети очень желательно применять реле контроля напряжения. При выходе напряжения за допустимый диапазон такое реле отключает потребителей от внешней сети, пока напряжение не вернется в допустимые пределы.

Так вот, во многих инструкциях к холодильникам написано, что после отключения холодильника от питающей электросети повторное его подключение выполнить не ранее чем через 5, а лучше через 10 минут. Т.е. сразу после отключения холодильника без выдержки времени минимум 5 минут подключать его снова в электросеть нельзя! Давайте разберем, почему.

Это требование обусловлено инерционностью системы. В момент отключения компрессора от электросети в тракте нагнетания сохраняется высокое давление, ведь компрессор всасывает хладагент, сжимает его и нагнетает к конденсатору. Это высокое давление сохраняется и внутри камеры компрессора и продолжает давить на его поршень.

В бытовых холодильных установках применяются компрессоры поршневого типа, их конструкция схожа с двигателем внутреннего сгорания автомобиля. Электродвигатель компрессора вращает кривошип, который в свою очередь приводит в поступательное движение поршень.

Так вот, избыточное давление от хладагента на поршне компрессора создает большое сопротивление, большое усилие для запуска вала электродвигателя. Если в этот момент попытаться снова подключить холодильную установку к электросети, то в этом случае возможны несколько вариантов.

— Электродвигатель запуститься, но с большим сопротивлением на валу и с увеличенным пусковым током.

— Будет постоянно срабатывать защита и постоянно пытаться запустить компрессор.

— Электродвигатель выйдет из строя.

Как видим, все эти факторы существенно снижают долговечность работы узла, либо приводят к выходу его из строя.

Задержка повторного пуска компрессора нужна для того, чтобы давление хладагента во всех узлах гидравлической системы холодильной машины выровнялось. Это облегчит повторный запуск компрессора. Для этого необходимо время минимум 5 минут.

Для того, чтобы реализовать задержку повторного пуска компрессора холодильной установки, можно использовать три схематических решения.

Реле контроля напряжения

Используется одно общее реле напряжения, установленное на все потребители, на всю квартиру. Такое реле должно обеспечивать возможность установки задержки на включение минимум 5 минут. Такую задержку обеспечивают реле напряжения DigiTOP и ZUBR. У последних может выставляться задержка до 600 секунд (10 минут).

Недостаток такого решения очевиден — при скачках напряжения электроснабжение во всей квартире появится только спустя время задержки. А если перепады напряжения регулярны, то это очень не удобно.

Групповые реле контроля напряжения

Чтобы избавиться от недостатков предыдущего способа, применяется несколько реле контроля напряжения. Я уже подробно рассматривал схемы с несколькими реле напряжения, для чего они применяются и как работают. Для решения нашей задачи мы можем применить одно из реле напряжения для защиты группы с компрессорной техникой — холодильников, морозильных камер, кондиционеров. При восстановлении питающего напряжения группа с холодильной техникой подключится к электросети по истечение задержки времени. В то же время все остальные потребители домашней электросети могут быть подключены гораздо раньше. Это очень удобно. К тому же, можно выставить свои уставки для реле напряжения холодильной группы.

При подключении схемы с несколькими реле напряжения удобно использовать кросс-модуль. Недостатком этого способа является большая стоимость и необходимость дополнительного места в распределительном щите.

Реле времени с задержкой на включение

Третий вариант — использование реле времени с задержкой на включение. Для организации задержки повторного пуска компрессора после автоматического выключателя компрессорной группы устанавливается реле времени, которое замыкает свои контакты спустя определенное время, после подачи питания на его обмотку.

Такое реле должно обеспечивать настроить задержку минимум  5 минут, а лучше и более. Также необходимо обратить внимание при выборе реле времени на максимальный коммутируемый ими ток, и на ток потребления защищаемой холодильной установки.

Преимущество такого способа — экономия места в электрощите, иногда и меньшая стоимость, по сравнению с реле напряжения.

Такие вот три подхода применяются для защиты компрессорной техники от скачков и перепадов напряжения в питающей сети. Схематически реализовать их не сложно. Сложности могут возникнуть при большом количестве холодильной техники, либо при использовании неотключаемых линий. В этом случае вы всегда можете написать мне в обратную связь и заказать схему или сборку электрощита. Контакты есть внизу сатйта.

Смотрите подробное видео

Защита холодильника от скачков и перепадов напряжения

<center></center>

Холодильник является важнейшей техникой на кухне. Современные модели обладают высокой стоимостью. Поэтому для их длительного срока службы требуется бережное обращение. Одно из самых частых причин выхода из строя холодильного оборудования является скачки напряжение, которые связаны с некачественным энергоснабжением или аварийного отключения электричества. К распространенным причинам поломок также относится перегрев устройства. Он может возникнуть из-за близкого расположения плиты или батареи. Поэтому крайне важно знать, как правильно защитить холодильники от скачков напряжения.

Особенности работы холодильника

Холодильная установка представляет собой замкнутую систему, которая наполнена фреоном. Перемещение хладагента производится при помощи компрессора, приводящийся в движение двигатель с обмоткой. При продвижении по разным участкам хладагент меняет свое давление и температуру.

Внутри холодильной установки располагается испаритель, на который фреон подается в жидком состоянии. В испарителе хладагент отдает холод стенкам камере и продуктам. После чего газообразный фреон всасывается компрессором. Это повышает его температуру. Пары отдают свое тепло через стенки конденсатора. Температура снова снижается. Фреон передается на испаритель.

Защита компрессора

Наиболее дорогостоящей деталью холодильника является компрессор. Именно он в первую очередь страдает от перепадов напряжения. Для электродвигателя опасно понижение напряжения, а компрессорам страшны скачки напряжения.

При снижении напряжения или полном отключении холодильника от сети в такте нагнетания сохраняется высокое давление, которое сохраняется и в сети камеры компрессора. При этом давление продолжается давить на поршни компрессора. Высокое давление создает сопротивление, которое препятствует запуску двигателя. При этом может произойти:

• запуск двигателя, но с увеличением пускового тока и высоким сопротивлением;
• срабатывание защиты и постоянные попытки запуска компрессора;
• поломка электродвигателя.

При постоянных перепадах напряжения снижается долговечность основных узлов. Это может привести к быстрой поломке холодильника. Таким образом, для защиты компрессора требуется задержка повторного пуска, чтобы давление фреона выровнялось.

Решение проблемы

Чтобы уберечь холодильник от перепадов напряжения, требуется соблюдение определенных правил:

• использование специальных агрегатов;
• соблюдение основных правил эксплуатации электроприборов;
• ремонт всех розеток, вилок и других элементов электросети;
• для включения холодильника следует использовать индивидуальную розетку, в которую не нельзя включать и другие электроприборы.

Оптимальным решением проблемы станет установка специальных агрегатов, которые защитят оборудование от скачков напряжения. К ним относится:

1. Реле контроля напряжения. Используется одно устройство для защиты всей техники в доме. Оно самостоятельно производит отключение электроэнергии при изменении показания ниже или выше границы нормы. Реле включает электроэнергию после нормализации напряжения. Дополнительно выдерживается пауза. Ее длительность может устанавливаться самостоятельно или быть заложенной автоматически.

Реле контроля напряжения

1. Групповые реле контроля напряжения. Состоит в нескольких реле контроля напряжения. Для холодильника используется отдельное реле. Одно включается с определенной задержкой, а остальная техника в доме может включиться быстрее. Преимуществом такого метода является высокий показатель надежности. Недостатком является высокая цена и необходимость наличия места в электрическом щитке.
2. Стабилизаторы напряжения. Относится к достаточно дорогой аппаратуре, поэтому рекомендуется выбрать в случае, если часто происходят перепады напряжения или в доме установлена дорогая техника.

Стабилизатор напряжения

1. Сетевые фильтры. Защищают от незначительных скачков напряжения. Используются только для одного устройства. Применение такого фильтра требует качественного заземления. Если не подключить его правильно, сетевой фильтр будет выполнять только функции удлинителя.

Сетевые фильтры

Это основные методы защиты холодильника от скачков напряжения. Простые можно реализовать и самостоятельно. Для установки сложных устройств может потребоваться помощь мастера.

Защита холодильника от плиты и перепадов напряжения

Сочетание холодильника с плитой, на первый взгляд, является недопустимым. Однако на маленьких кухнях такая ситуация встречается часто.

Защита холодильника от плиты с помощью фольги

Оба устройства могут быть установлены так, что соприкасаются боковыми стенками. Но при этом нужно использовать изоляцию для защиты холодильника. Это может быть любой теплоизоляционный негорючий материал. Специальных приспособлений для защиты не существует, поэтому придется самостоятельно придумать, как защитить холодильник от газовой или электроплиты.

Для этого могут использоваться материалы органического происхождения, например, камышит, пенопласт или ДСП. Оптимальным вариантом станет использование пробковой плиты. Недостатком материала является его высокая стоимость. Пробковая плита обладает рядом преимуществ. Основным из них является устойчивость к впитыванию влаги и запахов. К тому же такие материалы негигроскопичны. К их недостаткам относится деформация при воздействии высоких температур.

Решить этому проблему могут и материалы неорганического происхождения. Преимуществом является негорючесть и низкая цена. Однако существуют и недостатки, к которым следует отнести потерю теплоизоляционных свойств под воздействием влаги. К неорганическим материалам относится стекловолокно, гипсокартон и абсестокартон.

Если не подумать о защите холодильника от плиты или других горячих кухонных приборов и отопления, могут возникнуть такие проблемы:

• Повышение расхода электроэнергии. Даже при теплоизоляции холодильника его стенки нагреваются, если плита находится слишком близко. В результате чего датчик регистрирует повышение температуры, и аппарат работает с большей нагрузкой.
• Неравномерное охлаждение. Это приводит к конденсации влаги на одной стороне. Это влияет на качество работы устройства и сохранность продуктов.
• Сложность ухода. При готовке брызги жира и капель воды постоянно попадают на боковую стенку холодильника, поэтому он чаще будет нуждаться в уходе.
• Неудобство готовки. Из-за того, что рабочий стол может находиться только со стороны одного из устройств, перемещать продукты не очень удобно.

Рекомендуется устанавливать холодильник на некотором расстоянии от плиты

Поэтому для защиты холодильника рекомендуется соблюдать расстояния между ним и плитой как минимум в 15 см. Лучше всего установить на расстояние 25 см. Это обеспечит нормальную работу холодильника. При несоблюдении этого правила снижается срок службы устройства.

Для передачи электроэнергии от распределительных подстанций используются магистральные линии, в которых возможны колебания напряжения. Для предотвращения пагубного воздействия скачков на электронику используются реле напряжения. В случае изменения параметров в сети устройство обеспечивает автоматический разрыв цепи питания с подачей предупредительного сигнала.

Зачем нужно регулирующее напряжение реле

В жилых помещениях используется однофазная сеть переменного тока, состоящая из фазового и нулевого проводников. При нормальных условиях работы вольтаж в цепи составляет от 210 до 240 В, что не оказывает негативного воздействия на электрические или электронные приборы. При падении значения наблюдается снижение яркости работы ламп накаливания, а часть оборудования не включается (например, электродвигатели стиральных машин или компрессоров холодильников). Подобное явление неприятно, но оно не наносит вреда бытовой технике.

Скачок вольтажа до 270 В и выше приводит к выходу из строя блоков питания и электронных компонентов. Основной причиной резкого повышения напряжения в сети является обрыв нулевого проводника, приводящий к смещению фаз. Для предотвращения негативных последствий в жилых домах, построенных после 2010 г., устанавливается защитная автоматика. В зданиях ранней постройки предохранительные блоки отсутствуют, в квартирах таких домов рекомендуется устанавливать реле контроля вольтажа, позволяющее защитить бытовую технику.

Технические характеристики

Для оценки рабочих параметров защитного блока необходимо учитывать максимальный ток нагрузки, передаваемый контактными элементами. Сила тока определяет допустимую мощность приборов, которые можно подключить к блоку. Хорошие изделия выдерживают ток до 63 А, что позволяет подсоединять оборудование мощностью до 13,9 кВт. Важным эксплуатационным параметром является защищенность корпуса от пробоя электрическим током, согласно стандарту изделия должны соответствовать нормативам IP20.

Реле напряжения создаются под заданный температурный диапазон эксплуатации. Например, изделия, рассчитанные на температуру от -5° до 40°С, запрещается ставить в уличные щитки. Установленные на корпусе контактные площадки позволяют закрепить медный кабель ограниченного сечения. Еще одним важным параметром является ресурс контактной группы, определяющий срок службы изделия. Примеры технических параметров реле напряжения приведены в таблице.

Устройство и принцип действия

Реле оснащается корпусом из специального пластика, внутри располагается измерительный блок и контактная группа. Модуль измерения обеспечивает замер напряжения в цепи, полученный результат сравнивается с заранее запрограммированным интервалом. Если цифры совпадают, то контакты исполнительного блока находятся в замкнутом состоянии, поддерживая работоспособность внешней цепи. Контактная группа не требует непрерывной подачи электроэнергии для удержания пластин в замкнутом или разомкнутом состояниях, ток подается только в момент переключения.

Измеритель осуществляет постоянный мониторинг напряжения, при отклонении параметра от запрограммированного интервала формируется управляющий сигнал. Импульс передается к контактной группе, которая отсекает питание от оборудования в квартире или жилом доме. В конструкции оборудования предусматривается энергонезависимая память, в которой хранится информация о последнем аварийном срабатывании. Контроль напряжения осуществляется микропроцессором или сравнивающим устройством (компаратором).

Существуют упрощенные реле, из конструкции которых удален жидкокристаллический дисплей. Для изменения параметров используются рукоятки, оснащенные измерительной шкалой. В схеме предусматриваются сигнальные светодиоды, позволяющие определить причину срабатывания контактной группы. Электронный контроллер и механическая релейная часть остаются неизменными.

В конструкции всех защитных реле предусмотрен регулируемый таймер задержки включения питания. Устройство необходимо для корректного подсоединения оборудования, оснащенного электрическими двигателями. Например, компрессор холодильника рекомендуется подключать к сети через 1-2 минуты после аварийного отключения. В зависимости от производителя используются таймеры, рассчитанные на установку задержки на время от 15 секунд до 15 минут.

Классификация реле

Защитные реле классифицируются по 2 признакам:

• по способу подключения к сети;
• по количеству подведенных фаз.

По типу подключения

Способы коммутации блоков зависят от конструкции изделия:

1. Устройство для защиты бытовой розетки, которое оснащается штепсельными контактами. Изделие представляет собой переходной узел, внутри которого расположены измерительный прибор, контроллер и контактная группа. Детали установлены в пластиковом корпусе, на внешней стороне предусмотрено гнездо для подключения внешних потребителей. В конструкции изделия предусмотрены поворотные регуляторы или кнопки, позволяющие выставить рабочие параметры. Устройства рассчитаны на мощность до 3,5 кВт (сила тока до 16 А).
2. Изделие, оборудованное блоком розеток и удлинительным кабелем. Оборудование подключается к бытовой электрической сети, защищаемые приборы получают питание от встроенных распределительных элементов. В конструкции предусмотрен выключатель, имеется цифровой вольтметр и кнопки регулировки параметров. Максимальный ток нагрузки не превышает 10 А (из-за использования удлинительного кабеля), время срабатывания по верхнему пределу 0,02 секунды.
3. Отсекатель питания, предназначенный для установки на DIN-рейку, установленную в распределительном квартирном щитке. Изделия отличаются применением измерительного блока с повышенной точностью замера (погрешность составляет 1-2 В). Существуют разновидности оборудования, рассчитанные на силу тока до 63 А (в аварийном кратковременном режиме реле не выходит из строя при подаче 80 А). Устройства оснащаются встроенным термическим реле, предотвращающим возгорание блока при перегреве.

По количеству фаз

Существуют реле для бытовой однофазной сети напряжением 220 В и устройства промышленного назначения, адаптированные под трехфазную систему питания напряжением 380 В. Оборудование 2 типа оснащается тройной индикацией напряжения, при обрыве одной фазы происходит автоматическое отключение всех проводников. Блок фиксирует момент перекоса фаз, отключая подачу тока к потребителям. Если в помещении отсутствует нагрузка с трехфазным питанием, то рекомендуется развести магистраль на 3 линии и оснастить каждую однофазным реле.

Что лучше: стабилизатор или реле

Стабилизатор позволяет выравнивать напряжение в выходной цепи, а при фиксации повышенных параметров на входе автоматически отключает подачу тока к потребителям. При падении напряжения на входе блок стабилизации пытается отрегулировать значение до требуемых параметров, увеличивая силу тока в цепи. Из-за наращивания энергопотребления происходит нагрев электропроводки и разрушение изоляции, что может привести к коротким замыканиям и возгоранию.

Дополнительные недостатки стабилизаторов электрического тока:

• повышенная стоимость;
• шум при работе;
• инертность при работе;
• не предусмотрена возможность регулировки параметров;
• большие габариты и масса.

Стабилизатор не обеспечивает защиту оборудования при обрыве нулевого проводника в цепи, допуская подачу повышенного напряжения к потребителям. Изделие фиксирует повышение параметров только через 1-2 секунды, в то время как реле обеспечивает мгновенное размыкание контактов. Допускается совместная установка стабилизирующего блока и реле (при условии использования медной электропроводки во входящей цепи, рассчитанной на повышенное энергопотребление стабилизатора при понижении вольтажа).

Как выбрать реле напряжения

Выбор реле напряжения для жилого помещения осуществляется на основе следующих критериев:

• количества фаз в цепи питания;
• мощности электроприборов в помещении;
• планируемой схемы коммутации блока.

В жилом секторе используется однофазная электрическая сеть переменного тока напряжением 220 В. Для коммутации домашнего оборудования трехфазная сеть напряжением 380 В не применяется. Для определения мощности приборов необходимо просуммировать энергопотребление всей техники и добавить резерв 20-30%. Если планируется защита выделенной магистрали, то учитывается мощность оборудования, подключенного к цепи. Например, если блок климатической установки потребляет ток 7 А, то требуется изделие, рассчитанное на силу тока 10 А.

Существуют устройства с упрощенной конструкцией, лишенные рукояток корректировки верхнего и нижнего порогов напряжения. Производитель жестко фиксирует диапазон вольтажа в интервале от 170 до 265 В. Оборудование отличается пониженной стоимостью, но не обеспечивает должного уровня защиты. Блоки рассчитаны на уменьшенную мощность, поэтому при установке в помещении дополнительного оборудования (например, стиральной машины или кондиционера) потребуется замена реле напряжения.

При установке реле на входе в квартиру учитывается номинал автоматического предохранителя. Например, если устройство рассчитано на срабатывание при силе тока более 25 А, то контактная группа реле должна выдерживать ток силой 32-40 А. При установке предохранителя на ток 32 А рекомендуется ставить реле с номиналом до 50 А. При подборе устройства следует обращать внимание на качество изготовления корпуса и контактов. Рекомендуется покупать реле напряжения, поставляемые под брендами Zubr (RBUZ), УЗМ или DigiTop.

Рекомендуется выбирать изделия с повышенной точностью измерения напряжения, позволяющие корректировать вольтаж с шагом 1 В. При грубом программировании порогов часто срабатывает контактная группа, прерывая подачу питания к приборам. Постоянные выключения тока повреждают конструкцию самого реле и электронной техники.

Схемы подключения

Методики подключения реле к однофазной сети:

1. При мощности нагрузки менее 7 кВт реле ставится после счетчика и автомата. В схеме не используется магнитный пускатель, поскольку сила тока в цепи не превышает 32 А. При монтаже реле следует учитывать, что устройство обеспечивает защиту только от перепадов напряжения и должно использоваться одновременно с автоматическим предохранителем.
2. Установка реле между главным автоматом и счетчиком. Предохранитель подключается к вводу питания в помещение, а затем подсоединяется реле. К выходным клеммам коммутируется счетчик электроэнергии, фаза после прибора учета разводится пакетом автоматов по комнатам или рабочим зонам. Нулевой кабель от счетчика выводится на отдельную шину, от которой проведены кабели к розеткам и светильникам. По аналогичной схеме выведены кабели заземления, которые подключены к шине, соединенной с общим контуром заземления здания.
3. При повышенной мощности нагрузки в цепь вводится контактор или магнитное реле, к которому подключается фаза. Дополнительный кабель соединяет фазу контактора с фазовым входом на защитном реле. После магнитного пускателя устанавливаются автоматы, нулевая шина и заземление разводится к потребителям от отдельных реек.

При использовании трехфазной сети на входе ставится специальный прибор учета, от которого идут 4 кабеля. Каждая фаза последовательно подключается к автоматическому предохранителю и однофазному реле. Выходной провод с нулевым кабелем обеспечивает получение напряжения 220 В. Всего на выходе из данной схемы получается 3 линии переменного тока, позволяющих подсоединять бытовое оборудование.

Если в помещении находится установка, рассчитанная на напряжение 380 В (например, электрический котел или плита с повышенной мощностью), то в схему вводится трехфазное реле. Прибор работает совместно с магнитным пускателем, обеспечивающим размыкание цепи при увеличенной силе тока.

Проверяем работу устройства

Чтобы проверить работоспособность изделия потребуется собрать электрическую схему, включающую источник питания, нагрузку, предохранитель-автомат и реле. Для подачи питания используется трансформатор лабораторного типа ЛАТР, оснащенный рукояткой для плавной корректировки напряжения в диапазоне от 0 до 250 В. После программирования порогов срабатывания производится включение цепи питания, а затем выполняется понижение и повышение вольтажа. Для проверки значения параметра используется тестовый прибор, переключенный в режим вольтметра.

Используемые источники:

• http://elektrik-sam.info/zashita-holodilnika-ot-skachkov-i-perepadov-napryajeniya/
• https://technosova.ru/dlja-kuhni/morozilnaya-kamera/zashhita-ot-plity-i-perepadov/
• https://knigaelektrika.ru/teoriya/rele-napryazheniya-dlya-kvartiry.html