Байпас в электрике

Новые и незнакомые слова иностранного происхождения часто пугают людей своей сложностью и загадочностью. Одним из таких понятий является байпас. Не упрощает задачу и то, что он является одновременно и явлением, и приёмом, из-за чего рядовые потребители оказываются ещё более смущены собственным незнанием. На самом деле всё очень просто, и мы поговорим о байпасах уже в ближайшие минуты.

Термин «байпас» – это прямая фонетическая калька английского слова «bypass», которое просто означает «обходить», «идти мимо», «проходить по обводному пути». Применительно к электрике, байпасом может называться как приём прокладки линии проводов или кабелей в обход какого-либо узла (например, во имя предотвращения аварийных ситуаций), так и специальное приспособление для тех же или похожих целей. В технике байпасы разного рода применяются довольно часто, особенно распространены они в различных системах с трубопроводами. Электрические сети вполне можно считать такими же артериями предприятия, как и другие виды коммуникаций, из-за чего термин с лёгкостью перекочевал в сопряжённые сферы и сохранил свой первоначальный смысл.

Как устроены и зачем нужны байпасы?

Большинству читателей проще всего будет понять систему байпасов через уже известные им типы коммуникаций. Самый простой и наглядный пример – советские сети централизованного водяного отопления. Их конструкция предполагала, что в квартире перед каждым радиатором будет установлен запорный вентиль или кран, необходимый для регулировки количества поступающего теплоносителя. Этот принцип ясен, но как быть с тем, что система может быть сквозной, то есть, вода по трубам проходит через батарею на одном этаже, а затем идёт к соседям на другой? Если хотя бы одно звено из цепочки будет нарушено или кому-то станет слишком жарко, из-за чего он решит прикрутить краны, другие квартиры рискуют недополучить тепло. Безусловно, такая схема подключения крайне нерациональна, и уйти от неё позволяет байпас. Им в данном случае выступает отрезок трубы, соединяющий отводы стояка между собой в обход радиатора, до кранов. В итоге приобретается дополнительная степень свободы: если в одной из квартир что-либо случится, это никак не повлияет на сеть. Справедливо и обратное: при необходимости заменить батарею на новую, стояки не придётся сливать – достаточно будет закрыть вентили на обоих подводах, то есть, изолировать участок, а затем спокойно производить работы по замене. Вывод очевиден: обходной путь, он же – байпас, позволяет легко сохранить работоспособность всей системы при отключении одного её звена.

В сфере электрики байпасы работают точно так же, только ставить их принято не на все цепи, а на самые ответственные. К примеру, мало кто станет защищать с его помощью приборы освещения, конечно, если речь идёт не о высокоточном производстве, где штатные потолочные светильники по сути являются неотъемлемым элементом производственного цикла. В большинстве случаев при помощи байпасов создают маршруты линий питания силового оборудования в обход стабилизаторов или преобразователей. Это позволяет исключить резкую аварийную остановку при возникновении чрезвычайной ситуации, а перейти на питание непосредственно от вводного звена, чтобы потом остановить производство в безопасной точке цикла.

Ещё один весьма популярный пример использования байпасов – защита электродвигателей и мощностной экран. Принцип работы сохраняется и полностью повторяется: при неисправности в любой из электронных компонент или в случае превышения предельной мощности стабилизатора определённого узла, байпас переключает питание на линию, которая способна выдержать данный уровень нагрузок. Именно в таких ситуациях обходные приёмы просто незаменимы, поскольку их отсутствие могло бы привести к ещё более серьёзным авариям и возгоранию, а также травмам работников.

Можно выделить пять типичных связок приборов с байпасами, которые профессиональные электрики монтируют чаще всего:

1. со стабилизаторами напряжения;
2. с источниками бесперебойного питания;
3. с мощными стационарными бытовыми приборами;
4. с преобразователями частоты в системах питания приборов и электродвигателей;
5. с устройствами плавного пуска электродвигателей.

В каждом случае будет подразумеваться разный уровень автоматизации процесса переключения на другую линию питания. Некоторые модели всегда предполагают только автоматическое срабатывание без влияния человека, другие – наоборот, только ручной режим, третьи допускают комбинированное управление. Именно последняя конструкция наиболее удобна: она позволяет избежать ненужного срабатывания защитной автоматики в случае подхода к границе мощностного перегруза и оставляет возможность чётче регулировать все процессы.

Принцип обустройства обходных путей питания и место байпас-блока или байпас-участка определяются в основном ситуативно, но с соблюдением правил электробезопасности и положений ПУЭ. В некоторых случаях ручки управления ставятся непосредственно вблизи оборудования, которое имеет вторую линию подключения питания – так делают на производствах, чтобы уменьшить задержку в момент появления неисправности. В других случаях, в том числе, крупных частных домах и коттеджах, механические переключатели байпаса могут быть установлены и в центральный распределительный щиток, если это позволяют размеры последнего.

С точки зрения эксплуатации наиболее простыми являются полностью автоматические модели. В них содержится довольно большое количество электронных блоков, способных чутко анализировать ситуацию в сети. При этом алгоритмы срабатывания настроены таким образом, чтобы ни проводка, ни какие-либо приборы не могли пострадать от чрезмерных токов. Также существуют цикловые байпасы – они используются в основном для плавного пуска электродвигателей. Принцип их действия таков: в начальный момент времени для снижения пусковых токов оборудование подключено через специальное пусковое устройство, гасящее скачкообразную пульсацию. Когда электродвигатель уже запущен и выходит на стационарный режим работы, перепадов уже не предвидится, так что можно без опаски переводить его на непосредственное питание от сети, что и делает байпасирующий блок.

В ряде случаев байпас фактически дублирует в схемах автоматический выключатель как устройство-рубильник. Он позволяет перебросить питание на другую ветвь сети, оставляя возможность производить ремонтные работы на первом участке при отключённом электричестве. Такой приём очень часто используется на предприятиях для осуществления плановой профилактики электрических систем, сбора данных и установки новых модулей в различное оборудование.

Стабилизаторы работают через байпас, когда необходимо обеспечить однородный режим питания приборов. Пока вольтаж постоянно изменяется, приборы в доме или на производстве работают только через стабилизатор, а если в течение длительного времени параметры напряжения не показывают колебаний, система переходит на прямое питание от сети. Сложность данной схемы состоит в том, что при возобновлении сетевых колебаний стабилизатор не может об этом узнать без дополнительного датчика на байпас-линии.

В автоматизированных системах комбинированного типа возможно переключение положений в обе стороны. Для этого используются довольно тривиальные приёмы электроники в виде полупроводниковых ключей. Кроме того, такие системы байпасирования позволяют при желании не дожидаться срабатывания автоматики, а принудительно переводить систему в нужный режим и спокойно заниматься другими делами. Когда ситуация придёт в норму, это положение будет сброшено и байпас переключится в оптимальное состояние автоматически.

По способу реализации функционал обходного питания может быть реализован через внешний и внутренний блок. Первый представляет собой отдельный модуль или систему коммуникаций с неким регулятором или контроллером. Он устанавливается «вокруг» электроузла, нуждающегося в защите, и может иметь совершенно разные габариты – в зависимости от модели, предполагаемой мощности, способа коммутации и управления. В свою очередь, внутренний блок изначально помещается в некий агрегат – например, в стабилизатор, и является его функциональной частью. Корпус прибора, оснащённого путём-байпасом, обычно лишь немногим больше аналогичного, но без него. Ручное управление байпасированием реализуется при помощи тумблерного переключателя на фронтальной панели прибора.

Какую пользу несёт байпас?

Очень часто потребители довольно быстро разбираются с общим принципом функционирования байпасных модулей, но всё ещё не могут составить мнения о том, чем же именно в их хозяйстве такое устройство станет полезным. По той же причине люди, владеющие техникой со встроенными модулями байпасирования, не используют их, считая скорее избыточным функционалом. Потому далее мы кратко перечислим основные предпосылки для использования байпасов в быту.

1. Обходная линия питания необходима в моменты, когда к питающей цепи (через розетку или прямо в распределительный щит) подключена мощность, превышающая паспортную нагрузку стабилизатора, через который проходит данный контур. Весьма типичной ситуацией подобного характера является подключение сварочного аппарата в общую линию квартиры или частного дома. Стабилизатор скорее всего не вынесет подобного перегруза, а непосредственная коммутация ко вводным жилам легко позволит сохранить работоспособность всей техники.
2. Когда люди проживают в местности, где с некой предсказуемой периодичностью случаются изменения вольтажа, но основное время суток проходит при штатном напряжении, имеет смысл задействовать байпас только в эти опасные часы. Таким образом удастся снять со стабилизатора ненужные обязанности, из-за чего возрастёт срок его службы, а текущий износ будет не так заметен.
3. При ремонте отдельных линий в жилом помещении или на производстве часто довольно удобно обесточить некоторые участки, не прерывая работу оборудования в других местах. То же самое касается профилактики сетей, ревизии подрозетников и монтажных коробок, проверки контактных соединений во всех узловых точках системы.
4. В загородных домах и на дачах, где люди проживают сезонно, часто имеет смысл использовать прямое подключение при их отсутствии. Здесь байпас снова выступит средством уменьшения износа других электрических модулей.
5. В моменты значительных колебаний параметров тока, способных повлиять на работоспособность домашней техники, крайне важно иметь альтернативные способы включения приборов. Кроме вполне очевидной функции защиты, здесь важна и полностью противоположная – аварийная. Она обеспечивает возможность запитать приборы освещения от сети вне зависимости от того, какой в ней сейчас вольтаж. Если стабилизатор просто отключит линию, сделать это будет уже невозможно, а при наличии байпаса как резервного пути следования тока потребитель всё ещё сможет осветить своё жилище. Правда, использовать в данном случае необходимо именно светодиодные светильники, поскольку они обладают наименьшей чувствительностью к перепадам вольтажа в сети питания.

Как видим, байпасы нельзя в полной мере отнести ни к защитным, ни к аварийным устройствам, однако именно они выступают вспомогательными узлами при возникновении неполадок сети. Чаще всего они используются в системах питания, где также установлены модули модификации тока по частоте или напряжению. Байпасирующие пути или устройства позволяют избежать ненужных перегрузок проводки и техники, обеспечивают щадящий режим эксплуатации более точных приборов и следят за тем, чтобы в любой системе сохранялся некоторый резерв. По уровню надёжности байпас сравним с подводящей магистралью, от которой запитано само жилище, так что на него вполне можно положиться в экстренной ситуации.