Компромиссная защита дома от импульсных перенапряжений

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Сегодня, в числе прочих отделочных работ, окультурил свой ИБП с фильтром «Пилот». Сделал двухэтажную полочку, позволившую всё хозяйство разместить покомпактнее. И так как в нашем пилоте аж четыре варистора и один разрядник (меня долго убеждали, что теоретически возможны варианты с возгоранием варисторов), то эту полочку сделал из негорючего гипсокартона. А стык листов проклеил металлическим скотчем. А сам «Пилот» ещё и повесил на некотором расстоянии от гипсокартонной стенки. Таким образом, если случится крайне маловероятное событие возгорания «Пилота» от импульса перенапряжения чрезвычайной для него энергии, то между горящей пластмассой и деревянной стенкой будет огнеупорный лист гипсокартона. А капли горящего пластика не пропустит вниз проклеенный алюминием стык.

Все это дело – далеко не первой важности, но безопасность лишней не бывает. Тем более, что цена работы ноль рублей: на стройке всегда достаточно обрезков, из которых всё и сделано.

 

Сегодня состоялось первое боевое крещение моей, пока весьма усеченной, защиты от импульсных перенапряжений.

Как раз закончил работу по установке пакетников к розеточным группам комнат.
Делов-то рублей на 250 и пять минут работы. После запланированных испытаний под ними появятся стальные коробочки с нашей локальной защитой.

Решение себя оправдало: научил всех домочадцев, поработав за компьютером или еще чем либо, отключать пакетник, когда розетки не нужны. На второй день запомнили. А лучшее лечение – профилактика.

А сегодня – работаю на улице с точильным кругом. Над головой быстро нависает туча. Иду к младшему в дом:

- Выключай компьютер, гроза начинается.

- Папа, у меня матч, меня забанят!

- Выключай.

Зная, что компьютер у меня уже неплохо защищен, не давлю на него сильно. Ухожу на улицу. И в этот момент – раскат грома прямо над головой и точильный круг начинает плавно замедляться: вырубило розеточные группы. Иду домой: отключено УЗО розеток. А это значит, что перенапряжение пришло с заземления ТТ и через разрядник «Пилота» было погашено с отключением УЗО. Все работает, никакая электроника не сгорела. Выходит из комнаты сын:

- Всё, выключил!

- Молодец, но немного опоздал.

Как раз был повод прочитать небольшую лекцию по электромагнитным наводкам в грозу и чем они грозят: «новый компьютер покупать не буду».

Почтой России все еще идут компоненты моего испытательного стенда. Пусть идут, а то что мы на правильном пути и защищаться будем, уже ясно.

 

@Думающий,

QF!

 

Остановил внимание на этом простом решении, потому что оно по эффективности выше всех остальных вместе взятых, хотя и требует некоторой дисциплины. Что отключено, не перегорит, не взорвется от избыточной энергии и вообще с ним ничего не случится. Чем не идеальное решение? Один у него недостаток: разгильдяям не подходит.

У меня все локальные фильтры будут установлены за пакетниками. Нет необходимости в защите – так и сама защита будет отключена. И, соответственно, все бурно обсуждавшиеся в теме вопросы с перегрузкой защиты в это время отпадают.

 

@Думающий, пакетник

 

Пардонте, автомат. Так давно не бодался с местными префекционистами, что немного отошел от здепринятой терминологии.

 

"Не пардоню"
Это все равно что резистор с потенциометром

 

Итак, друзья, пришло время приступить мне к выполнению главного своего обещания в этой теме. Детали из Китая пришли давно, но, то загрузка по работе, то в редкий выходной много домашних дел. Но в это воскресенье сказал: хватит! В качестве активного отдыха занялся практической реализацией своего проекта.

Сегодня испытания заявленных производителем характеристик на малых токах. Все китайцы выдержали испытания: неработающих деталей не было. Результаты тотальных замеров интересные.

По варисторам. 14D431K. Квалификационное напряжение у всех где-то в пределах 440-460В. Китайцы подстраховываются: лучше немного завысить, чем занизить. И только один показал 408В на положенном 1 мА. Его-то мы и взорвем на нашем главном тесте.

А вот 20D431Kна поверку оказались вполне нормальными 20D471K. Китайцы уж очень перестраховались, нанеся на 471 варисторы маркировку 431-х. Ничего, они для нас вполне годятся.

По разрядникам. По напряжению поджига уложились все. Т. к. делать точный замер переменным резистором всех 30 разрядников мне показалось излишне трудоемким, то заменил испытание ступенчатым делителем напряжения.

Испытательное напряжение 630В. Подожглись все. На токе 3,5 мА падение напряжения на всех разрядниках в пределах 55-70В. Несколько разрядников показали нестабильное напряжение от 12 до 100В, при этом было видно, как внутри по кругу бегает дуга. Остальные ровно горели и давали стабильное падение напряжения. Параметр вроде не нормируемый, поэтому принимаем как факт.

430В. Все 600 вольтовые выдержали, все 350 вольтовые загорелись. Так и должно быть.

320В. Из 20 350 вольтовых загорелись только 2.

300В. Выдерживают все.

Пора начинать паять наш главный испытательный стенд. Варисторы и разрядники буду шпарить напряжением 630В без ограничения тока. А предохранители долбану своим инверторным сварочным аппаратом. Он влёгкую выдает 350А.

 

Потенциальным последователям может быть интересно, проходя мимо Чип-Дип заметил блочные варисторы (с термопредохранителем, Epcos/TDK, ThermoFuse).

Imax = 20 kA https://www.chipdip.ru/product/b72225t4271k101-etfv25k275e4
Imax = 6 kA https://www.chipdip.ru/product/b72214t2421k105-t14k420e2

 

Вопрос ко всем участникам по программе испытаний. Проведу я их одним махом, поэтому потом корректировать будет уже поздно. Что мне лично интересно:

1. Последовательная цепочка варистор 14D431K с предохранителем 15А долбануть напряжением 630В (все удары будут с батареи конденсаторов, постоянно подзаряжаемых от электросети током (по цепи 220В) приблизительно Ампер 16). Интересно здесь: что первым вылетит - предохранитель или варистор? Сумеет ли предохранитель защитить варистор от разрушения?

2. Если первым сгорит предохранитель, то следующим пунктом дожечь до взрыва варистор, подав на него напряжение напрямую. Цель: посмотреть, выдержит ли металлический корпус взрыв? Будет ли горение с нагревом корпуса или, того хуже, выходом пламени наружу?

3. Долбануть отдельно разрядник напряжением 630В. Цель: взрыв, дуга, возгорание внутри корпуса.

4. Долбануть сварочным аппаратом отдельно предохранитель. Цель: взрыв внутри корпуса.

5. Заменить предохранитель обрезком гвоздя и опять долбануть сварочным аппаратом. Цель: возгорание держателя предохранителя.

6. Сварочным аппаратом дожечь, в случае образования к. з., всё что осталось от варистора и разрядника. Цель: горение и плавление проводников и остатков от варистора и разрядника, а также зажима их крепления.

После этого от испытательного стенда, в случае успеха, должна остаться одна не прожженная и не развороченная металлическая коробка. Остальное (если что-то ещё останется) будет уже непригодно для дальнейших испытаний.

Друзья, утверждаете программу испытаний?

 

Сегодня вечером после работы смастерил тестовую силовую установку. К ночи провел первое испытание. Первая тестовая плата включает в себя варистор и предохранитель 16А с возможностью подать напряжение сначала на последовательную цепочку предохранитель-варистор, а потом и напрямую на каждый из этих элементов. Потом будет сборка с разрядником.

Удвоитель напряжения с ограничителем тока из двух параллельно включенных двухкиловаттных нагревателей дает замеренный ток в нагрузку ампер до 16-и. Батарея из двух последовательных конденсаторных сборок по 1000 мкФ дает достаточно мощный залп энергии. Обгорелая клемма после первых испытаний – этому подтверждение.

Первый и единственный тест, который можно было провести в помещении. Подал три импульса замеренным напряжением 600В. И получил первый результат. Все три хлопка были мощными. Корпусу это было до лампочки, только нервы мои щекотало.

Предохранитель так и не перегорел! Варистор взорвался, но не полностью. Замеренное сопротивление варистора на низком напряжении сейчас составляет 1,3 кОм.

Если завтра дождя не будет, оставшийся цикл испытаний проведу на улице. Там уже не обойдется без внутреннего возгорания. Насколько защитит наши схемы металлический корпус, посмотрим. Это и будет пропуском к мелкосерийному производству моих локальных фильтров «для дома, для семьи».

 

На фото маркировку не разобрать, какие конкретно используются?

 

Предохранитель 5х20 мм 15А стеклянный неизвестного китайского производителя. От короткого импульса он и не должен был перегореть: его сопротивление существенно ниже, чем сработавшего варистора. Именно на варисторе и выделяется почти вся энергия импульса перенапряжения. Это как у классика фантастики: «оборудование, сгорая, спасает предохранитель».

В нашей реальной локальной схеме будет несколько степеней защиты: малооммный резистор возьмет на себя большую часть энергии, оставив меньшую часть варистору. Разрядник не даст варистору постепенно деградировать: его деградация будет только от импульсов перенапряжения. Всю эту связку будет защищать термопредохранитель, который и сгорит от температуры начала деградации варистора. А уж плавкая вставка – в последнюю очередь. Её дело – короткое замыкание. Да и 15А мы ставить не будем: одна из наших ключевых идей – защищать локальным фильтром только те цепи, которые нуждаются в защите. Утюги с котлами к ним не относятся. А на компьютерное и электронное оборудование будет достаточно предохранителей гораздо меньшего номинала.

 

Хорошо, китайского, но маркировка у него есть? Буковки типа T или F, H или L?