Мини-лекции. УЗИП. Варисторы

   Ну, вот мы хоть как-то разобрались с внешней системой молниезащиты. И теперь... А, как же? Конечно перешли на внутреннюю... такую мерзопакостную со странным названием УЗИП!

   Итак, УЗИП, — Устройства Защиты от Импульсных Перенапрежений. Импульс, от немецкого Impuls, французского impulsion «толчок». Латинского impulsio «повод» и impello «приводить в движение» — Одиночный электромагнитный всплеск. Да, там есть ещё разные толкования, но нам это более всего подходит. Если есть несколько импульсов, следующих друг за другом, то это: серия, пачка и тд. импульсов. Природа их может быть разная от коммутационных и до природных грозовых разрядов, молний. Нам-то от всей этой природы не легче, главное, защититься самим и защитить то, что само не может защитить себя.

   На рис.2 и рис.3 показаны «наросты» импульсов, скажем на напряжение (токе) наших электрических сетей, тех самых 380/220... Это если напрямую или косвенно на всё остальное (электромагнитное воздействие). На рис.2 результат воздействия молнии, а на рис.3 те самые коммутационные. То бишь всякие включения-выключения чего либо сильно влияющего на нормальные показатели. Это про трёхфазные сети, короткое замыкание на одной из фаз которых ведёт к всплеску (импульсу) на других фазах. Та же сварка или очередной идиот с двумя высшими образованиями! Ну, не тому его учили, как оказалось?! Как бы то ни было, а бороться мы вынуждены, учитывая присутствие в стране непуганых идиотов...

   И если коммутационные в основном (для нас) кратковременные (относительно), то с молнией так просто не прокатит?! Вот на рис.1 графики молниевых разрядов в виде двух вариантов: красным цветом прямой «удар» молнии в Вашу или совсем рядом чужую молниезащиту или где-то вдалеке, чёрным цветом (хотя чёрного цвета не существует. Ну, дык?!). И хотя счёт ведётся на микросекунды... А дача, тем не менее у соседа может сгореть (или Ваша?!). Итак, существует такое хитрое понятие как волна. Для нас же их две: прямой удар и удалённый. И цифорки 10/350 микросекунд и 8/20 микросекунд, это и есть волны. Первая цифра, — время достижения максимума, а вторая время снижения того самого максимума до уровня 50%! Вот умеем же мы всякую фигню придумывать?! Это про волны... И эти цифорки я Вам не просто так втираю, они Вам будут путеводной звездой! Во как?!

   Так, кто и главное чем будет бороться с этой импульсной напастью, мать яя? Мы, с помощью (на сегодняшний день): искровых разрядников и нелинейных элементов. Точнее резисторов. Ещё точнее, ВАРИСТОРОВ, — полупроводниковых резисторов (сопротивлений), с хитрым поведением... Вот на рис.6 их вольт-амперная характеристика. До уровня напряжения пробоя они спят и есть не просят. А, как только, так сразу (в нашем случае это 250 В.), происходит резкое возрастание тока, в смысле резкое (мгновенно) уменьшение сопротивления, и далее пробой! То есть, тоже (примерно), что и в искровом разряднике. Правда зависимость немного другая, но всё же. На том же графике (для сравнения) красным цветом зависимость обычного резистора, линейного в сравнение с нелинейным варистором (какой собака?!).

   И, чтобы Вы ориентировались в дальнейшем, условные обозначения. На рис.6а варистор по нашим ГОСТам, а на рис.6b импортным. Так, что если (ползая по сайтам) увидите второй вариант, значит? Либо сайт импортный, либо наш «автор» картинку слямзил с импортного?! Но в общем, это дела не меняет... На рис.9, а далее условные обозначения по буквам: a — предохранитель; b — искровой разрядник (общее обозначение); c — искровой, вакуумный и d — искровой разрядник с наполнением инертным газом. Правда можете встретить у газового точку справа от нижней стрелки.

   А, что все варисторы одинакового разлива? Нет, конечно же нет. А, посему в схемах УЗИП каждый может стоять только на своём месте. И место это, КЛАСС (категория) и даже территориально находятся в разных местах (зонах). И стало быть варисторы или их группы, и также вместе с искровыми разрядниками (как умники решат?) находятся в своих классах. А, их всего лишь три. И стало быть всё это хозяйство надо как-то пометить? И не только номерами классов, но также буквами и вдобавок цветом! Цветом какой-то части устройства. И хотя на рис.7 они (устройства) расположены не как обычно принято располагать (по зонам, классам), но всё же?! Как Вы и могли догадаться варисторы сами по себе в наших случаях вот так просто в открытом виде не применяются, а только... Только в виде МОДУЛЕЙ. Впрочем как и вся остальная лабуда... Вот эти модули Вы и видите на рис.7. Отличаются они в первую очередь по числу полюсов от 1 до 4-х. Но разделяют их не это, а принадлежность к классу. И не потому, что их туда впёрли (проведя мобилизацию), а потому как у них в соответствие с классом свои параметры, качество и свойство. Для Вас дополнительная информация (от производителей). На рис.7 в верху условные обозначения модулей в соответствие от числа полюсов. А вот в средней строке, типа: ОПС1 - (B,C,D) пояснение, то такой модуль однополюсный может применяться во всех трёх классах. Он в таком однополюсном виде, будет применяться лишь в том классе имея свои параметры соответствующие классу! Тот, что на картинке стало быть только D! А, вот трёхполюсные в D не могут применяться ни при каких условиях! Ну, производителям виднее, они же их родили.

   Вот одно из свойств варисторов, в основном практическое, — классификационное напряжение, рис.4. Как оно (напряжение) трактуется? Если при этом напряжении ток через варистор 1,5 мА, (в некоторых источниках 1 мА) то он (варистор) живой ещё. У каждого варистора своё +/- напряжение. И чем оно меньше, тем варистор слабее и наоборот. И стало быть их уже делят по предназначению к определённому классу для УЗИП. Вот на рис.4 это и видно. И как на рис.7, та же классификация буквами и плюс цветом. Первый класс [B], красный цвет. Второй класс [C], чёрный цвет. Третий класс [D], жёлтый цвет. А, где это видно? Внизу, цветная полоска. Но это не всегда так красиво... Всё зависит от «порядочности» производителей?! А если вообще ничего окромя цифорок, смотрите на In, — номинальный импульсный ток. У класса [B] он равен (+/-) около 30 кА. При волне тока 8/20. Для тех же условий, у класса [C], — 20 кА. и у класса [D], — 5 кА. Получается, что [D] самый дохлый из всех?.. Потому и третий класс, самый последний... Но мы ещё со всем этим столкнёмся и не раз... В верху рис.7, схемы этих модулей. И последнее, это в модуле стоят последовательно с варистором предохранители. И если воздействие настолько сильное, приводящее к разрушению варистора, то срабатывает предохранитель. А, варистор (весь модуль) на помойку! Вот только реально выглядит это всё не так красиво.

   Следует сделать некоторое уточнение! В смысле, что такое предохранитель? Так в жизни тоже применяют предохранители... Правда они никогда не перегорают... Почему-то? Так о чём это я? О производителях и бестолковых авторов читающих бестолковые ГОСТы времён СССР. Ну, это когда этих ГОСТов ещё придерживались...

   Наконец-то самое интересное, это картинки и? И устройство в подробности (ну почти) модуля рис.8. Как видите (по жёлтой полоске), та, что впереди, это класс III [D]. Всё устройство «монолит» от и до... Позиции [a], контактные клеммы. Правая для Вас, вход, а левая, заземляющая (значок). Позиция [b], отсек варистора (ов). Наверху [d] выходной контакт варисторов. А, входной, правая клемма [a]. Контакт механически соединён через предохранительную перемычку (красная стрелочка) с пластиной [е]. Та, в свою очередь может вращаться (в пределах) на оси (коричневая стрелочка). К этой пластине приварен мощный проводник. Второй конец которого соединён с левой клеммой [a]. Всё, цепь организована. Далее, одна механика.

   На оси [o], одним краем вращается очень фигурная, зелёная, пластиковая пластина [c]. Под действием пружины [f] фигурная пластина вращаясь движется по направлению пурпурной стрелочки. И останавливается упираясь в пластину [e] (зелёная стрелочка). На ближнем конце (для Вас) фигурной пластины флажок зелёного цвета. Его видно в окошко (жёлтая стрелочка), говорящего, что модуль готов к труду и обороне. И вдобавок ещё и живой! При определённом времени и сумасшедшем токе (когда варистору капут?) предохранительная вставка (красная стрелочка) разрушается (перегорает). Пластина [e], оказавшаяся без поддержки и под нажимом противной пластины [с], вращаясь, движется по направлению зелёной стрелочки. В свою очередь флажок передвигаясь влево уходит из окна. А, на его место приходит правая половина флажка другого цвета. Какого? Говорят, что красного?... Вся эта флажковая фигня называется индикатором «износа» варистора?! Какого износа, когда он уже накрылся тазом (медным, женским, - нужное подчеркнуть!). Хрень какая-то? :-))

   Небольшое отступление. Как пример однополюсный модуль рис.7 (класс - D) и в верху условное обозначение, варистор + предохранитель. И вот так обозначается во многих документах. А вот физически так ли это? И кое кто усомнившись считает, что в модуле ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА. Так ещё как бы предохранитель не просто так бах и накрылся, а спустя некоторое время, пока не разогреется до температуры плавления?! Так это или нет я проверить не могу, увы?! На всякий случай рядом с условным (с предохранителем) условное изображение модуля с тепловым и тоже предохранителем. Сходство с ПАР и автоматом

   А, что это ещё за анатомический театр на рис.5? Как бы Вам сказать, чтобы не обидеть?! Это ОИН такая же формулировка как и официальная у ОПС1, Ограничитель Импульсного Напряжения. Два контакта, два варистора и? И, всё! Видел как-то с одним варистором... Не знаю, не знаю но я только видел ОИН с In = 5 кА. То бишь это хреновина III класса [D], только без механики и флажков. Да, это и по ценам жадных до денег торгашей видно! Если ОИН примерно 250 РЭ, то ОПС1 на рис.8, 2500 РЭ! Почувствуйте разницу... Но существуют и другого типа и ещё дороже, но уже без варисторов. Так 4-х полюсная хреновина стоит около 42000 РЭ! Но об этом в следующих мини-лекциях.