Перед выбором реле контроля напряжения необходимо тщательно проанализировать, какие технические характеристики данного устройства будут наиболее подходящими для конкретных условий эксплуатации. Эти характеристики включают в себя:
Реле контроля напряжения: как выбрать и подключить
Реле контроля напряжения (РКН) представляет собой устройством, предназначенным для защиты бытовых приборов, электроинструментов и прочего электрооборудования, подключенного к электрической сети. Основная функция РКН заключается в непрерывном мониторинге напряжения и отключении потребителей при отклонении его значений за установленные пределы, заданные в настройках устройства. Такие реле особенно актуальны для зданий со старым жилым фондом, а также в сельской местности, где наблюдаются частые колебания напряжения.
Давайте рассмотрим, зачем необходимо реле контроля напряжения. Когда напряжение достигает критически высоких или низких значений, реле отключает электросеть, тем самым защищая электрические устройства от повреждений, что может привести к дорогостоящему ремонту или полной их неработоспособности. После восстановления нормальных значений тока РКН подает сигнал на включение приборов с заданной выдержкой по времени.
Некоторые из типичных причин срабатывания РКН включают:
- Обрыв проводов на линиях воздушных передач. Перекрестное соединение фазного и нулевого проводов вызывает резкий скачок напряжения в фазном проводе.
- Обрыв нулевого провода в трехфазной системе. Это приводит к опасному явлению, известному как перекос фаз. Если нулевой провод теряется на одной из фаз, то вольтаж может резко упасть в одной фазе и одновременно возрасти в другой.
- Включение мощного электрического потребителя. Это может вызвать резкое падение напряжения и перекос фаз.
Принцип работы реле напряжения
Устройство состоит из двух основных компонентов: измерительного блока и исполнительного механизма. Измерительный блок контролирует уровень напряжения в электросети. При выходе значения за указанные в настройках пределы он формирует сигнал, который приводит к немедленному отключению электроприборов. Когда параметры электротока возвращаются в норму, измерительный блок направляет сигнал исполнительному механизму для включения потребителей. Задержка времени может составлять от нескольких секунд до 15 минут.
РКН используют такие устройства, как компараторы или микропроцессоры. Компараторы представляют собой более простое и доступное решение, тогда как устройства на базе микропроцессоров предлагают более точное и гибкое регулирование. Большинство современных моделей РКН основаны именно на микропроцессорных технологиях.
Самые простые реле контроля напряжения имеют два светодиода, которые сигнализируют о наличии напряжения на входе и выходе. Более продвинутые модели оснащены дисплеем, на котором отображаются текущие значения напряжения в сети и установленные пределы.
Для настройки предельных значений используются либо потенциометры с градуированной шкалой, либо кнопки, при этом значения отображаются на экране в случаях с кнопочным управлением.
Реле, осуществляющее управление электрическими цепями, работает по бистабильной схеме. У него есть два устойчивых состояния, поддерживаемых без затрат энергии. Электричество требуется только на переход между этими состояниями.
Зачем нужно регулирующее реле напряжения
Правильное название рассматриваемого устройства — реле контроля напряжения. Однако, в разговорной практике электриков среднее слово часто опускается. Тем не менее, это один и тот же электротехнический прибор защиты.
Важно не путать автоматы УЗО (устройства защитного отключения) и РКН. Первые защищают систему от перегрузок и короткого замыкания, тогда как вторые предохраняют от скачков напряжения. Это два разных устройства с разными функциями.
Основная задача РКН заключается в отключении электроприборов от сети при слишком высоких или слишком низких уровнях напряжения, чтобы предотвратить выход подключенного оборудования из строя.
Каждому россиянину знакома цифра ~220 В — это стандартное значение переменного напряжения, на котором работает бытовая техника, подключенная к стандартным розеткам. На практике, однако, напряжение в домашних сетях колеблется вокруг этой величины с допустимым разбросом в пределах +/- 10%.
В некоторых случаях эти колебания могут быть значительно больше, и вольтметр может фиксировать падения до 70 В и всплески до 380 В.
Как низкое, так и высокое напряжение может причинить существенный вред электротехнике. Например, если компрессор холодильника не получает необходимого объема энергии, он не сможет запуститься, что в дальнейшем ведет к перегреву и поломке.
При низком напряжении пользователю зачастую трудно визуально обнаружить, работает ли оборудование корректно. Могут лишь наблюдаться тускло светящиеся лампочки, к которым подается недостаточное напряжение.
Сюда же относятся ситуации с высоким напряжением — если в сеть подается 300-350 В на устройства, такие как телевизор, компьютер или микроволновая печь, в лучшем случае это приведет к сгоранию предохранителя, а в худшем — к повреждению самих устройств, что в некоторых случаях может вызвать возгорание.
Многоквартирные дома обычно подключены к трехфазной сети с напряжением 380 В, а внутри квартир уже имеется однофазная проводка на 220 В, которая идет от электрощита на этаже.
Основные проблемы с колебаниями напряжения в многоэтажных домах возникают из-за обрыва рабочего нуля. Это может произойти в результате неосторожного обращения электриков при ремонте или же из-за естественного износа проводов.
Современные системы защиты в доме позволяют предотвратить опасность. Например, если в подъездной линии стоит специальный защитный автомат, обрыв нуля приведет к автоматическому отключению, что обычно завершится без серьезных последствий.
Однако в старых домах, где не установлены защитные автоматы, потеря нуля приводит к перекосу фаз. В таких случаях напряжение в одной квартире может сильно упасть до 50-100 В, а в другой может резко вырасти до 300-350 В.
Фактическая ситуация в электросети зависит от текущей нагрузки и может исчезнуть в один момент, тогда как в другом месте произойдет перегрузка. В итоге у одних приборы перестают функционировать, а у других — выходят из строя из-за перенапряжения. Именно здесь на помощь приходит реле контроля напряжения, которое в случае аварии отключает сегодняшнюю линию, предотвращая повреждения телевизоров, холодильников и других домашних устройств.
Для частного сектора проблема может выглядеть иначе. Если коттедж находится далеко от уличного трансформатора, то при резком увеличении требований к потреблению электричества, напряжение на последнем этапе может снижаться до критически низких отметок.
Разновидности устройства РКН
Все модели реле, выполняющие функции контроля напряжения, делятся на однофазные и трехфазные.
Однофазное реле. Обычно устанавливаются в квартирах и домашних хозяйствах, так как в большинстве случаев это достаточная защита.
В электрических щитах частных и многоквартирных домах, как правило, используются однофазные реле в компактном исполнении, которое удобно монтируется на DIN-рейку.
Трехфазное реле. Эти устройства предназначены в основном для промышленных применений. Часто их приобретают для защиты трехфазных станков. Если для работы такого оборудования требуется подключение к трехфазной системе, многие выбирают комбинированное реле, которое контролирует не только напряжение, но и синхронизацию фаз.
Основной недостаток и одновременно достоинство трехфазных реле состоит в том, что они отключают питание на выходе при возникновении скачков напряжения даже в одной из фазовой линии. В промышленном контексте это служит полезной функцией, однако в домашних условиях такого рода вмешательства может быть чрезмерным.
По типу исполнения и габаритам
Существует три категории реле напряжения:
- переходные вилки-розетки;
- удлинители с 1-6 розетками;
- компактные устройства типичного исполнения на DIN-рейку.
Первые два типа обычно используются для защиты конкретного электрического устройства или группы приборов и подключаются к стандартной розетке в бытовых условиях.
Третий вариант предназначен для установки в шкафу электрощита в составе комплексной системы защиты электросети квартиры или частного дома.
Удлинитель с несколькими розетками может использоваться для подключения компьютера с периферийным оборудованием или для организации домашнего кинотеатра с аудиосистемой.
Трехфазное РКН устанавливается в мощных электрических схемах, в основном популярных в промышленных помещениях.
Типовое реле, предназначенное для установки на DIN-рейку, чаще всего используется при необходимости регулировки напряжения в электросети.
Переходные устройства и удлинители в сравнении с другими вариантами имеют более крупные размеры. Производители, стараются сделать их максимально компактными, чтобы они не портили общее восприятие интерьера.
Тем не менее, внутренние компоненты реле напряжения требуют строгих размеров, а также их нужно объединить в одном корпусе с вилка и розеткой, что не всегда позволяет достигнуть желаемой эстетичности.
Реле, служащие для установки на DIN-рейку, имеют более малые размеры и лишены ненужных элементов. Они подключаются к сети с помощью проводов и клемм.
По базе и дополнительным функциям
Работа реле контроля напряжения осуществляется на основе либо микропроцессоров, либо более простых компараторов. Первый вариант, хоть и дороже, предлагает более точную и плавную настройку пределов срабатывания РКН. В большинстве современных защитных приборов такое управление присуще в первую очередь.
Как работает реле напряжения
Внутри устройства размещается блок контроля, который анализирует изменения напряжения в сети. Если напряжение опускается ниже минимального предела или превышает максимальный, устройство автоматически отключает электропотребителя. После нормализации условий, реле возобновляет подачу питания.
Реле классифицируются по нескольким параметрам:
- Методу монтажа (установка) — розеточного типа или модульные на DIN-рейку;
- Количество фаз — одно- или трехфазные;
- Принципу действия — электрические, электромагнитные, комбинированные и другие.
Существуют реле с готовыми заводскими настройками, которые не подлежат изменению. Более сложные модели имеют панель управления с индикаторами тока и мощности, что удобно для опытных пользователей, владеющих основами электротехники. Для большинства простых пользователей дополнительные функции, как правило, являются избыточными.
Рекомендуется рассмотреть, зачем нужен контактор в электрощите. Некоторые специалисты советуют использовать его вместе с реле напряжения. При возникновении скачков напряжения или аварийных ситуациях, защитное реле отключает только фазный провод, не полностью обесточивая жилище. Контактор же размыкает как нулевой, так и фазный провод, значительно снижая риск поражения током.
Первоначально целесообразность установки дополнительных защитных устройств в электрощите следует оценивать для каждой конкретной ситуации. Опытный электрик проведет необходимые расчеты и установит только те устройства, которые действительно имеют значение.
Правила установки и эксплуатации реле напряжения
Рассмотрим более подробно, как правильно подключить реле напряжения в электрическом щите. Сначала необходимо установить двухмодульный автоматический выключатель с соответствующим номиналом. Затем, последовательно с ним, располагается само реле, которое будет отключать потребителей при возникновении перебоев с электричеством.
Номинал блока контроля должен быть как минимум на одну ступень выше номинала вводного автомата. Например, если автоматический выключатель имеет номинал 16 А, то реле должно быть на 25 А. Установка оборудования необходима в помещениях, где обеспечивается защита от пыли и влаги, в температурном диапазоне от -5 до +45 градусов.
Если производится подключение реле с однофазным вводом, то для установки на три модуля необходимо подключить контакт 1 (N — ноль) к нулевой шине, контакт 2 (L — фаза вход) подключается к фазе автомата, и контакт 3 (L — фаза выход) – к фазному проводу на нагрузку. Ноль от электроприборов соединяется с нулевой шиной.
Подключение реле на два модуля потенциально отличается лишь расположением контактов. Ноль от вводного автомата соединяется с нулевой шиной, фаза подключается к контакту 1 (L — вход), выход фазы с контакта 3 (L — выход) идет на электроприборы. Контакт 4 (N — ноль) также соединяется с нулевой шиной.
Если использовать реле с трехфазным вводом, его можно применять как единый прибор в трехфазной сети или как три отдельных однофазных устройства. Режим работы определяется в меню настроек на корпусе устройства в зависимости от модели.
Принцип работы
Основной функцией автоматического реле является контроль и регулировка напряжения. Поэтому оно состоит из двух ключевых частей — электронного и силового блока.
Задача электронной части заключается в мониторинге показателей напряжения. Если эти показатели выходят за допустимые рамки, появляется сигнал для силового блока, который отключает питания устройства. В свою очередь, электронный блок отвечает за контроль, а силовой — за выполнение команд.
Имейте в виду, что пределы срабатывания реле могут как устанавливаться на заводе-изготовителе, так и регулироваться по индивидуальным настройкам.
Технические характеристики
Чтобы правильно выбрать реле контроля напряжения, необходимо разобраться в основных параметрах сети, к которой оно будет подключено. На их основе устанавливаются характеристики устройства, основными из которых являются:
· диапазон напряжений, в пределах которого реле может работать;
· максимальная мощность устройства;
· номинальный ток, при котором реле будет эффективно функционировать.
Знание этих данных в совокупности с количественными показателями допустимого числа подключаемых потребителей тока во время работы позволит выбрать реле с наиболее адекватными электротехническими характеристиками. При этом не менее важно грамотно читать и понимать маркировку устройства, которая, как правило, находится на передней стороне изделия. Она содержит следующую информацию:
· мощность устройства и степень его защиты;
· верхние и нижние предельные значения срабатывания;
Преимущества реле
Использование реле напряжения предпочтительнее, чем стабилизаторов, благодаря ряду очевидных преимуществ:
- мгновенная реакция. Главное преимущество такого устройства — это быстрота срабатывания при резком изменении напряжения.
- бесшумность. Реле работает практически бесшумно, тогда как стабилизатор может издавать звуки, которые слышны на значительном расстоянии.
- экономичность. Прибор потребляет минимальное количество энергии.
- легкость установки. Реле можно установить на DIN-рейку, что делает установку быстрой и просто. В отличие от этого, стабилизатор потребуется включить в цепь или установить отдельно в защитном кожухе.
- компактность. Реле не занимает много места.
- доступная цена.
Правильное подключение реле напряжения
Для выполнения установки реле может понадобиться около 15 минут. Не забудьте подготовить следующие инструменты:
- индикаторная отвертка с крестовым наконечником;
- канцелярский или монтажный нож.
Важно не проводить монтажные работы под напряжением. Перед началом манипуляций обязательно отключите электрическую сеть и установите автоматический выключатель перед реле, чтобы обеспечить безопасность. Реле должно подключаться между электросчетчиком и электроприборами, которые будут использоваться.
После обесточивания сети, желательно проверить отсутствие напряжения в месте выполнения работ с помощью индикаторной отвертки.
Реле фиксируется на DIN-рейке — на его задней стороне есть фиксатор, который нужно защелкнуть. Убедитесь, что устройство надежно установлено. Затем необходимо зачищенные провода (два фазных и нулевой) подключить к соответствующим клеммам на реле. Нулевой и фазные провода фиксируются в верхней части реле, а провод, идущий к потребителям — внизу устройства. Фаза подается к дому. После подключения следует включить главный автомат и проверить, подается ли напряжение на вход реле. Установите желаемые параметры для срабатывания на пониженное и повышенное напряжение, а также определите время повторного включения, после восстановления нормальных условий. Это позволит устройству автоматически отключать сеть во время кратковременных изменений напряжения.
Реле контроля напряжения допускается использовать в однофазных сетях с максимальной потребляемой мощностью до 7 кВт. Если суммарная нагрузка превышает этот предел, необходимо дополнительно устанавливать магнитный пускатель. Дело в том, что реле управляет только катушкой пускателя, а не всей нагрузкой. При этом, контакты магнитного пускателя будут работать с нагрузками всех подключенных устройств.
Подключение реле в трехфазных сетях
Важно помнить, что если возникает перенапряжение на одной из трех фаз, трехфазное реле отключит питание на всех токоведущих линиях. К входу реле от автоматов подключаются необходимые фазы, а на выход – столько же жил провода для подключения силовых систем. Однородный вывод можно подключить к соленоиду контактора, который также ведет на три фазы. Исключительно важно при подключении трехфазного оборудования избегать путаницы с фазами, так как отключение одной линии может привести к выходу из строя дорогущего оборудования.
Хозяевам частных домов следует помнить, что наличие множества современных электрических устройств в доме подразумевает необходимость установки реле контроля напряжения.
