Реле контроля напряжения: принцип работы, схема, нюансы подключения

Характеристики

Основная работа реле контроля заключается в постоянном измерении действующего значения напряжения. В случае превышения номинала или, наоборот, уменьшения ниже установленной нормы, происходит размыкание силового контакта прибора и отключение фазы. Таким образом, внешняя питающая сеть оказывается разомкнутой с внутренней проводкой.

Все устройства этого типа разделяются на одно- и трехфазные. В первом случае выполняется отключение лишь одной фазы, а во втором – одновременное отключение сразу всех трех фаз. Если в бытовых условиях используется трехфазное подключение, для защиты рекомендуется устанавливать однофазные реле контроля, индивидуально на каждую фазу. В этом случае скачки напряжения, возникающие в какой-то одной фазе, не вызовут отключения других фаз. Сами трехфазные защитные устройства обычно контролируют напряжение на электродвигателях и у других аналогичных потребителей.

Одной из важнейших характеристик однофазных приборов считается величина токовой нагрузки. Именно этот параметр дает понять, какая электрическая мощность допустима для прохождения через конкретное устройство. Токовая нагрузка в первую очередь учитывается при выборе того или иного прибора.

Тем не менее, выбирая нужное реле напряжения, следует обращать внимание на маркировку производителя. В ней указывается рабочее значение тока или уровень пропускания нагрузки, которые ниже тока срабатывания, при котором отключаются силовые контакты. В связи с этим, специалисты рекомендуют учитывать данный фактор и выбирать прибор с мощностью, на 20-30% превышающей суммарную пропускаемую мощность

То есть, при установке на вводе защитного автомата на 16 ампер, реле напряжения должно рассчитываться на более высокий ток в 20-25 А, на одну ступень превышая стандартный ряд

В связи с этим, специалисты рекомендуют учитывать данный фактор и выбирать прибор с мощностью, на 20-30% превышающей суммарную пропускаемую мощность. То есть, при установке на вводе защитного автомата на 16 ампер, реле напряжения должно рассчитываться на более высокий ток в 20-25 А, на одну ступень превышая стандартный ряд.

Подключение однофазного РН

У однофазного РН коммутация происходит по одному проводу – L. Подсоединение нуля N требуется для питания собственной схемы РН. Схема подключения РН на DIN рейке к домашней сети имеет два варианта:

• сквозной вариант предусматривает отключение подачи напряжения в сеть внутри реле;
• вариант совместного подключения с контактором, выполняющим коммутацию.

Обычно на корпусе имеется две клеммы: вход и выход, для подключения фазного провода L. Одна нулевая клемма – N. Но их может быть две, соединенных внутри между собой перемычкой. Это сделано для удобства подключения.

Если однофазное РН установить до электросчетчика, то он тоже будет защищен. Но такой вариант не всегда выполним. Это невозможно сделать, если счетчик опломбирован или такие действия запрещены соответствующими учреждениями.

Чаще всего РН подключают сразу после электросчетчика или стоящего после него автомата.

Порядок подключения РН после счетчика следующий:

1. От распределительной шины отсоединяют провод, идущий от выхода счетчика или автомата, и подсоединяют его к контакту входа на корпусе реле с обозначением L.
2. Свободным куском провода соединяют выход реле, так же обозначенный буквой L, с распределительной шиной.
3. От нулевой шины подводят провод к реле и подсоединяют на контакт с обозначением N.

На этом этапе монтаж завершен. Надо знать, что само реле не сможет обеспечить защиту от замыкания и сверхтоков, поэтому наличие в паре автомата защиты обязательно. Номинальный ток автомата должен иметь меньшее значение на один стандартный ряд номиналов, относительно значения тока РН.

По каким параметрам выбирают РКН

Основной параметр РКН – это быстрота срабатывания. Хорошим показателем считается верхний предел 0,1 с, а нижний порог 2 с. Каждый прибор имеет шкалу, по которой пользователь выставляет верхний и нижний предел

Покупая для своей квартиры реле, надо усвоить одно важное понятие: РКН не способно заменить стабилизатор напряжения

Работа реле основана на отключении подачи напряжения в электрическую сеть при достижении недопустимых высоких или низких параметров. После восстановления напряжения до нормативных параметров, РКН автоматически возобновляет подачу тока. То есть, если дома наблюдаются частые скачки в электросети, уместно поставить реле, но когда напряжение постоянно низкое или высокое, здесь надо ставить только стабилизатор.

Рекомендации по выбору изделия

• Большинство домашних сетей рассчитаны на 220 вольт. Под такое напряжение следует покупать реле. Если в квартире находится мощная электроплита с подходящей к ней трехфазной проводкой, в электрощите придется поставить РКН, рассчитанное на 380 вольт.
• Чтобы защита была эффективной, необходимо правильно подобрать мощность реле. Этот показатель прибора должен быть на 20% больше, чем общая мощность всех потребителей в доме. Проще всего определиться по установленному внутри электрощита защитному автомату. Если он рассчитан на 32 А, значит, РКН необходимо установить рассчитанное на 40 А.
• Несмотря на то, что РКН уберегает домашнюю сеть от скачков напряжения, сам прибор тоже нуждается в защите. Само реле неспособно защитить себя от скачка высокого напряжения в сети. Поэтому автомат, о котором мы говорили выше, необходимо ставить перед РКН. Так как подбирается мощность автомата на 20% ниже чем у реле, то при появлении высокого напряжения первый прибор отключит РКН. У многих может возникнуть вопрос, зачем тогда ставить реле, если достаточно одного автомата? Дело в том, что РКН срабатывает быстрее, к тому же еще и на низких пределах, что позволяет обеспечить безопасность потребителя. Автомат сработает уже после реле и только на высоких пределах.
• Некоторые производители на корпусе устанавливают электронное табло. Лучше или хуже от этого работать устройство не станет, просто его будет удобней пользователю настраивать.
• Что касается выбора производителя, то здесь лучше посоветоваться со специалистами или почитать отзывы на форумах о разных моделях. Дело в том, что на прилавках магазинов все время появляются новые бренды, и посоветовать что-то конкретное не представляется возможным.

И в завершение надо сказать, что РКН никогда не защитит домашние электроприборы от разряда молнии. На это даже не стоит рассчитывать и лучше установить молниеотвод.

Рекомендации по изготовлению

Собрать самодельный диммер довольно просто. Для этого потребуются начальные знания в области электроники и несколько деталей.

На основе симистора

Такой прибор работает по принципу фазового смещения открывания ключа. Ниже представлена простейшая схема диммера на основе симистора:

Структурно прибор можно разделить на два блока:

На базе тиристора

Эти проборы также достаточно эффективны, а их схемы не отличаются высокой сложностью. Роль ключа в таком устройстве выполняет тиристор. Если внимательно изучить схему прибора, то сразу можно заметить главное отличие этой схемы от предыдущей – для каждой полуволны используется собственный ключ с управляющим динистором.

Принцип работы тиристорного прибора следующий:

• Когда через линию R5-R4-R3 проходит положительная полуволна, конденсатор C1 заряжается.
• После достижения порога включения динистора V3 он срабатывает, и электроток поступает на ключ V1.
• При прохождении отрицательной полуволны наблюдается аналогичная ситуация для линии R1-R2-R5, управляющего динистора V4 и ключа V2.

Оба рассмотренных устройства довольно легко собрать, и для выполнения всех работ не нужно обладать серьезными знаниями в области электроники. Даже начинающий радиолюбитель сможет изготовить своими руками схему регулятора напряжения 220в. При невысокой стоимости, они практически ни в чем не уступают заводским аналогам.

Мнение эксперта
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы “Специалисту по модернизации систем энергогенерации”

Назначение и принцип работы С помощью регуляторов напряжения можно изменять не только яркость свечения ламп накаливания, но и скорость вращение электромоторов, температуру жала паяльника и так далее. Спрашивайте, я на связи!

УЗО схема подключения

В квартирах подключение трехфазной сети встречается редко. Этот вариант популярен для частных домов. Аппарат защиты в них подключается несколькими способами:

Реле напряжения 380 В 2-полюсное для дома не подходит. Используют 4-полюсные аналоги. К ним подключают 1 нулевую жилу и 3 фазных. Схема усложнена тем, что каждая линия оснащена своим прибором УЗО

Важно правильно подобрать провода. Для однофазной сети подойдет стандартный вариант ВВГ, но для 3-фазной нужен устойчивый к возгоранию ВВГнг.
Общее УЗО для 3-фазной сети + счетчик

В схеме присутствует счетчик электроэнергии. Групповые УЗО находятся в системе обслуживания отдельных линий. Эта схема требует установки большого электрощита с множеством проводов и электроприборов.

ТОП-5 производителей реле напр-ния

На рынке защитных устройств наибольшей популярностью пользуются следующие компании:

• «Новатек-Электро», Украина. Этой компанией выпускаются устройства РН 113 и РН 111, а также выпускаемые под маркой  Volt control
• ООО «ДС Электроникс», Украина. Эта компания производит РКН Zubr.
• ООО «Энергохит», Украина. Эта организация изготавливает изделия под торговой маркой DigiTop.
• Электротехническая компания МЕАНДР, Россия. Выпускает устройства защиты от высоковольтных импульсов и перенапряжения УЗМ-50МД, УЗМ-51МД.
• «Евроавтоматика F&F», Белоруссия. Единственная компания, выпускающая РКН для установки в монтажную коробку вместо обычной розетки.

Возможное рациональное решение проблем защиты

Мой собственный опыт разработки наиболее экономичных и перспективных, на мой взгляд, устройств защиты привел к следующему решению (которое успешно опробовано в опытных моделях, патентоспособно, либо составляет предмет «ноу-хау», — по соответствующему договору с заинтересованным Производителем).

Чтобы исключить недостатки стабилизаторов и реле напряжения целесообразно реализовать срез излишней амплитуды напряжения в диапазоне 250-290 Вольт входного напряжения (наиболее вероятного превышения) и мгновенную отсечку при большем напряжении. Это возможно путем введения в цепь питания активного балласта с мощным транзистором Дарлингтона (или двумя простыми). Для увеличения допустимой мощности потребителей возможна установка миниатюрного вентилятора (12 В) с простейшим блоком питания для зарядных устройств. При этом переход 12/5 Вольт обеспечивается очень просто – переключением дополнительного стабилитрона в схеме зарядного устройства. То есть устройство защиты обретает дополнительную функцию зарядного устройства.

Реализация управления балластом по отмеченному выше принципу (синхронный срез амплитуды, включая все импульсы) не требует использования каких-либо контроллеров. Более того, в недавней новой работе над схемой удалось избавиться от реле включения режима стабилизации амплитуды и, соответственно, от электролитического конденсатора (их нет вообще), благодаря разработке оригинального ключа постоянного тока на тиристоре (с гистерезисом), который оказался очень удачным в используемой схеме устройства защиты (судя по опыту автора и поиску аналогов, его можно рассматривать как изобретение).

В дежурном режиме плата управления потребляет менее 0,5 Вт (зависит от напряжения). Для мгновенной отсечки (порядка 1 мс) автором разработана также и успешно опробована (на протяжении несколько лет, в разных устройствах) конструкция реле — расцепителя на базе термобрейкера типа ВК-1-10, широко используемого в сетевых фильтрах-разветвителях. Однако, в связи с синхронным срезом амплитуды на уровне 250 В, вплоть до 280–290 В напряжения сети, вероятность большего перенапряжения существенно уменьшается, поэтому становится рационально обоснованным использование простого предохранителя, который просто выжигается мощным тиристором (с некоторым ограничением тока) при достаточно длительном для этого импульсе перенапряжения (с учетом длительности спада полуволны сетевого напряжения). При этом надо учитывать также, что ток через предохранитель (порядка 20–40 А) «подсаживает» напряжение сети (ввиду её сопротивления).

Функционал реле

Реле фазного контроля (РКФ) создано для защиты промышленного и бытового электрооборудования от ненормальных режимов работы питающей сети. Устройство контролируют такие параметры как:

• наличие всех 3 питающих фаз;
• угол сдвига между фазами;
• симметричность напряжений;
• величина напряжения в каждой фазе в отдельности.

Распространенная сфера применения прибора — это защита асинхронных электрических двигателей. Они неспособны работать от 2 фаз. В таком режиме двигатели быстро выходят из строя. С помощью реле контроля реализуется схема, отключающая мотор при пропаже одной из фаз.

Плюсы

• В частном секторе с воздушной ЛЭП и слабым трансформатором (где в среднем 160-180 В) просто незаменимая вещь, особенно в моем случае. Частые скачки при ветре, сварке и т. д. Обычное реле постоянно отключается, потому что нет задержки. Когда стоял TOMZN TOVPD1-63, пришлось установить нижний предел до минимума 145 В и мечтать о таком функционале, как задержка отключения. В TOMZN DDS238-VAP 80А все есть. Поставил 09.09.19 г, пока ветров не было — посмотрю как новое справится! Три месяца — все ОК. Был и шквалистый ветер, вплоть до аварии на основной линии.
• Цена — даже дешевле первого (возможно из-за курса $). TOMZN TOVPD1 — 631,38 руб или $ 14.85. TOMZN DDS238-VAP 80А — 967,13 руб или $14.35. Отечественные аналоги в 2,5–3,5 раза дороже!

Отличия реле напряжения от стабилизатора

Современная квартира напичкана многочисленными электрическими и электронными приборами, многие из которых достаточно чувствительны к изменению напряжения. В то же время, даже в крупных городах электрическая сеть грешит нестабильностью, а что говорить о сельской местности. От любого скачка напряжения домашняя электроника может просто выйти из строя.

Защита бытовой техники от скачков напряжения и перенапряжения в сети обеспечивается в основном двумя типами устройств – стабилизатор и реле контроля максимального и минимального напряжения. Их работа основывается на различных принципах, и выбор проводится с учетом особенностей.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор – это прибор, который поддерживает напряжение на заданном уровне при его колебании в сети в определенных пределах. Обычно в бытовых условиях применяется стабилизатор, удерживающий значение 220 В ±5% при колебании входного сигнала от 160 до 260 В. При скачке за пределы возможностей прибор просто отключает сеть.

Конструктивно стабилизаторы подразделяются на несколько типов. Наиболее распространены приборы ступенчатого типа, включающие трансформатор и силовые ключи (релейные или полупроводниковые). Плавная установка обеспечивается в электромеханических стабилизаторах, в которых трансформатор имеет регулировку первичной и вторичной обмотки. Этот прибор снижает нижний предел входного напряжения до 120-130 В.

Наиболее совершенным, но и самым дорогим, является инверторный стабилизатор, содержащий накопительную ёмкость. Она способна сгладить перепады напряжения в пределах 100-300 В, а выходной сигнал имеет значение 220 В ± (1-3)% с практически идеальной синусоидальной формой.

Реле напряжения

Реле контроля – это устройство, контролирующее нижнюю или верхнюю границу допустимого значения напряжения. Соответственно, существуют реле минимального и максимального напряжения. Для защиты от перенапряжений используется реле максимального напряжения. Если входное напряжение превысит установленное значение (например, 230 В), то нагрузка отключается. При возврате его величины в нужные пределы сеть снова включается.

Чаще используется принцип задержки включения. В таких реле есть настройка времени отключения. Например, если осуществлена установка 2 с, то после истечения этого времени сеть снова включится, и ток поступит на бытовое оборудование.

Надо отметить, что при коротких импульсах скачка реле может не сработать. Для таких случаев существует многофункциональное реле МР-63, которое выполняет роль максимального и минимального реле, а также реагирует на мгновенные импульсы значительной амплитуды.

В чем заключается различие

Предыдущий анализ показывает, что рассматриваемые устройства имеют принципиальные различия. Оба прибора отключают подачу электроэнергии, если напряжение превышает минимально или максимально допустимое значение. Однако, стабилизатор в пределах между экстремальными значениями еще и выравнивает напряжение, поддерживая его на заданном уровне. Реле осуществляет только контроль предельных величин, после чего отключает сеть, но включает снова при исправлении положения.

Таким образом, бытовая техника при использовании стабилизатора не только защищена от скачков напряжения и перенапряжения в сети, но и получает стабильный электросигнал, что повышает её работоспособность. В то же время, нельзя говорить о полном превосходстве стабилизаторов над реле. Для составления полной картины необходимо разобраться со всеми плюсами и минусами этих приборов.

Видео описание

Видео покажет, как работает реле напряжения однофазное, какое лучше выбрать по результатам тестирования:

Габариты устройства

Все изделия разделены на 3 вида:

• Переходник на одну розетку. Защищает только один, подключенный через него прибор.
• Удлинитель, где розеток может быть от одной до шести. В этом случае защита распространяется уже на целую группу приборов.
• Пакетник на DIN-рейку. Монтируется в общий электрощит и контролирует всю систему электроснабжения квартиры.

Последний вариант реле напряжения 220 В для дома не только самый функциональный. Еще он наиболее приемлем в дизайнерском отношении, поскольку все устройства прячутся из вида. А приборы из двух первых пунктов чаще всего имеют крупные размеры. И выполнить их более компактными, чтобы они не портили интерьер жилища, чаще всего не представляется никакой возможности.

Основа и дополнительные функции

У большинства современной защитной автоматики контроль за напряжением осуществляет микропроцессор. Дешевые аналоги реле работают на основе обычного компаратора. Микропроцессор позволяет реализовать точную настройку прибора. Включая плавную ручную регулировку для порогов срабатывания.

Устройство защиты от перенапряжения Источник psk-remont.ru

Также приборы могут отличаться индикацией. В простые конструкции встраиваются лишь пара светодиодов, которые показывают напряжение на выходе и входе. Все современные модели имеют на корпусе дисплей, демонстрирующий вольтаж. А еще он может показывать заданные пороги срабатываний.

Подключение несколько реле контроля напряжения

Технические условия допускают подключение к частному дому или квартире трех фаз. Если для защиты электрооборудования использовать трехфазные блоки, то при аварийной ситуации на одном ответвлении обесточиваться будет все оборудование, что не очень удобно. Эта проблема решается тремя реле, подключенными отдельно на каждую фазу.

С нижней клеммы автомата производим подсоединение ко входу первого блока. С другой клеммы — на вход следующего блока. Для удобства обслуживания и ремонта делать это нужно разноцветными проводами, при этом помнить, что синий цвет — всегда «ноль». Нулевой провод выводим на нулевую шину.

Можно установить отдельные входные автоматы, чтобы в случае необходимости обесточить нужное реле, если вдруг придется его отключать. Как видим, монтаж ничем не отличается от рассмотренных примеров выше, только вместо одного блока — сразу три, каждый на свою фазу.

Выходы реле подключаем на автоматы, которые идут каждый непосредственно на свою нагрузку: освещение, розетки, бойлер. В соответствии с этим каждое реле можно настроить на разное время задержки.