Раздел: СТОП-КАДР Тема: Автор:
УЗИП для слаботочных сетей – классификация угроз, специфика применения и выбора
Часть 1. Общие моменты, важные для понимания Аббревиатура «УЗИП» расшифровывается как устройство защиты от импульсных перенапряжений. Поскольку статья адресована в первую очередь потребителю, имеет смысл начать изложение с основополагающих моментов – что это за перенапряжения, от которых надо защищаться, и какова их природа.
Еще из курса средней школы мы помним, что во всяком проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, наводится ЭДС (электродвижущая сила). И помним опыт с кольцом из провода, в цепь которого включена неоновая лампочка. Как только кольцо начинают перемещать между полюсов магнита, лампочка загорается. И напряженность магнитного поля, и скорость его изменения мизерные, тем не менее, наводимой в проводнике ЭДС хватает, чтобы лампочка загорелась. На этом же явлении основана и главная технология получения электричества в промышленных масштабах – все генераторы построены на этом принципе и способны выдавать на выходе электроэнергию огромных мощностей. Итак, есть некие устройства, соединенные проводной линией связи (У1 и У2 на рис.1). Длина линии – L. По какой-то причине вокруг нее возникает переменное электромагнитное поле напряженностью Е. По какой именно, пока не важно. В любом случае в проводнике наведется ЭДС, величина которой пропорциональна напряженности поля Е и длине участка воздействия L. Мощное электромагнитное поле, даже приложенное на небольшом участке, может создать очень большую ЭДС, что характерно для атмосферных разрядов. При этом внешнее электромагнитное поле относительно невысокой напряженности в сравнении с атмосферными разрядами, но приложенное на большой длине проводника, также способно навести значительную ЭДС. Именно поэтому в генераторе используются обмотки с очень большим количеством витков для обеспечения большей длины проводника. В результате наведенной ЭДС в линии от устройства У1 к У2 (рис.1) возникают опасные напряжения. Сами устройства рассчитаны на конкретный допустимый диапазон входных напряжений. Если рабочее напряжение в сумме с наведенным не выходят за границы диапазона, то ничего страшного не произойдет: Uном.+ Uнаведенное ≤ Uдоп. Но если величина допустимого входного напряжения будет превышена, устройство выйдет из строя. Суть УЗИП состоит в том, чтобы «перекрыть» на входе в подключенное к линии связи устройство доступ опасному наведенному напряжению. Из изложенного следует важный для понимания момент: УЗИП защищает не линию, а устройство, к ней подключенное. Линия как была источником ЭДС, так и остается, независимо от установленных в ней УЗИП. Поскольку наведенный ток распространяется по всей длине проводника, защищенным окажется только то устройство, перед которым установлена защита. То есть, нет УЗИП – не гарантирована защита от ЭДС. (устройство У1 на рис.1). И еще принципиальный момент. Почему для защиты аппаратуры в линии недостаточно установки тех же автоматических выключателей или плавких предохранителей? А вот здесь в приоритет выходит понятие «импульсное перенапряжение». Все технологии защиты, основанные на исключительно тепловом управлении, оказываются совершенно непригодными для импульсного воздействия в силу относительно медленного времени срабатывания. За время импульса, которым нормируются УЗИП, ни один автомат, ни одна плавкая вставка вообще никак не среагируют. Зато сама защищаемая аппаратура «успешно» выйдет из строя. Защита от длительного перенапряжения должна присутствовать обязательно (может, и в составе схемы самого УЗИП), но до момента ее срабатывания УЗИП должен защитить от импульсных скачков напряжения. Вот и все основные базовые положения, необходимые для понимания специфики УЗИП для слаботочных систем. Начнем с вопроса, в котором, как показывает опыт, есть массовое недопонимание – природа угроз и их приоритет. Если к нашему холодильнику, а тем более, утюгу или нагревателю вдруг окажется приложенным импульсное перенапряжение с длиной импульса в 8/20 мкс, а то и 10/350 мкс, ничего страшного не произойдет в принципе. Повсеместно установленные на входе аппаратуры, подключаемой в сеть 230 В, импульсные блоки питания сами по себе допускают очень большой допустимый диапазон входных напряжений, при этом выдавая на выходе в схему самой аппаратуры стабилизированное требуемое напряжение вторичного питания (12, 24, 48В … и т.п.). То есть сами являются стабилизаторами входного напряжения. Действительно опасное наведенное напряжение для цепей первичного питания составляет весьма значительную величину – не одна сотня вольт для короткого импульса. С другой стороны, для создания такой значительной ЭДС необходимо очень мощное внешнее электромагнитное поле, которое может возникнуть исключительно от атмосферных разрядов (электромагнитное излучение как поражающий фактор ядерного взрыва пока, к счастью, рассматривать не будем). Отсюда и широко используемый в обиходе термин «устройство грозозащиты» применительно к УЗИП, что даже в случае именно атмосферных разрядов корректным назвать нельзя. Грозозащита, молниезащита – это целые комплексы организационно-технических мероприятий, предусматривающие первоначальные подробные обследования и исследования объекта, установку молниеотводов и обустройство заземления в соответствии с проектом, привязку конструктивных элементов зданий и сооружений к задачам защиты и т. д. и т. п., и никак не могут ограничиваться установкой неких стандартных отдельных приборов. Каждый такой прибор при прямом попадании молнии попросту испарится. Расплавится – это, как минимум. Номинальное рабочее напряжение слаботочных сетей может измеряться единицами вольт. Наиболее распространенные сегодня линии Ethernet имеют напряжение 5В. Примерно такое же напряжение имеют и массовые линии интерфейса RS-485. Амплитуда аналогового видеосигнала составляет и вовсе 12В. А потому и величина опасной наводки для слаботочных сетей может составлять уже не сотни вольт, а величины, меньшие на порядки – десятки вольт, а то и в пределах одного десятка. Величина опасной наводки для слаботочных сетей может составлять уже не сотни вольт, а величины, меньшие на порядки – десятки вольт, а то и в пределах одного десятка. В то же время длина линии в слаботочных сетях может измеряться весьма значительными величинами. Длина линии Ethernet и РоЕ по витой паре без промежуточных устройств может составлять 100 метров, а длина линии интерфейса RS-485 – 1200 и более метров. Шлейфы сигнализации, линии вторичного питания тоже могут составлять не одну сотню метров. И, как показывает практика, чтобы создать наводку в десяток-другой вольт, а тем более на большой длине проводника, никаких мощных атмосферных разрядов не требуется. И перечень угроз существенно расширяется. Для слаботочных сетей оказываются опасными: - высоковольтные линии передачи, расположенные параллельно линиям связи; - контактные сети электрифицированных железных дорог; - сети городского электротранспорта; - электросварочные установки; - близко расположенные радиотехнические передающие станции, локационные и другие установки; - атмосферные разряды; - преднамеренное повреждение сетей (электромагнитный терроризм). Атмосферные явления находятся отнюдь не на первых позициях. Таким образом, первой отличительной особенностью слаботочных сетей в плане защиты от импульсных перенапряжений является существенно большее количество источников угроз. При этом атмосферные разряды в общем перечне угроз находятся далеко не на приоритетных позициях. ...первой отличительной особенностью слаботочных сетей в плане защиты от импульсных перенапряжений является существенно большее количество источников угроз. Зато все остальные угрозы, перечисленные выше, являются сопутствующими для обычной нашей жизни и производственной деятельности, а потому неизбежными. Кроме того, такие угрозы, в отличие от грозы, как правило, не являются очевидными (невозможно заранее предугадать, в какой мере сварочные работы вблизи линии связи представляют для нее опасность и т. п). А потому и защита от них является необходимой всегда. И это составляет еще одну отличительную особенность УЗИП для слаботочных сетей – они могут практически непрерывно находиться в рабочем состоянии. Оборачиваемость их на рынке гораздо выше, чем у УЗИП для силовых сетей. Поэтому так необходимо понимание принципов применения и подбора УЗИП для слаботочных сетей: защитить аппаратуру, сохранить чистоту сигнала, избежать лишних затрат. Об этом в следующей части.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru Рады сообщить нашим читателям, что теперь нашем сайте работает модуль обратной связи. Нам важна ваша оценка наших публикаций! Также вы можете задавать свои вопросы.Наши авторы обязательно ответят на них. Ждем ваших оценок, вопросов и комментариев!

Добавить комментарий или задать вопрос

Правила комментирования статей

Версия для печати

Средняя оценка этой статьи: 0  (голосов: 0)
Ваша оценка: