Реле контроля напряжения: принцип действия и нюансы подключения

Критическое Падение или повышение напряжения в домашних условиях — далеко не редкость. Они возникают из-за старения электрических сетей, коротких замыканий и неравномерного распределения нагрузки по отдельным фазам.

В результате бытовые приборы либо получают меньше электроэнергии, либо исчерпывают ее избыток. Чтобы избежать подобных проблем, рекомендуется установить реле контроля напряжения (УКН).

Зачем нужно реле регулировки напряжения

Грамотное название рассматриваемого устройства — «реле контроля напряжения». Но центральное слово в разговорах электриков часто выходит за рамки этого термина. По сути, это то же самое электрическое устройство защитной автоматики. Кроме того, это оборудование также часто называют «защитой от нулевого разрыва». Почему — станет ясно ниже.

Не путайте прибры УЗО и РКН. Первые защищают линию от перегрузки и короткого замыкания, вторые — от скачков напряжения. Это устройства разного функционального назначения.

Основная задача РКН — отключение электроприборов от сети на слишком высоких и слишком низких напряжениях, чтобы оборудование, подключенное к электросети, не вышло из строя

Надпись «~ 230 В» знакома всем россиянам.

Реле контроля тока  — это электрическое устройство, построенное на принципе измерения тока нагрузки электрической сети и выдачи управляющих сигналов, когда измеренное значение достигает пороговых значений, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.

Другими словами, реле контроля тока — это модульное устройство, предназначенное для контроля тока, потребляемого нагрузкой, с целью мгновенной отправки специального сигнала на отключение при малейшем отклонении от заданных значений и предотвращения перегрузки электрооборудования.

Примечание

При таком переменном напряжении в доме работают подключенные к розеткам приборы. Однако на самом деле максимальное напряжение в бытовой электросети колеблется только около этого порога с отклонением +/- 10%. А в некоторых случаях капли достигают высоких значений.

Вольтметр очень хорошо может показывать падения до 70 вольт и всплески до 380 вольт.

Для электротехники и низкое, и высокое напряжение ужасно бесполезны. Если компрессор холодильника «не получает» электричество, он просто не запускается. В результате оборудование неизбежно перегревается и выходит из строя.

При низком напряжении непрофессионал в большинстве случаев даже не в состоянии внешне определить, правильно ли работает оборудование в такой ситуации. Визуально можно увидеть только слабо раскаленные лампы накаливания, напряжение на которые подается меньше положенного.

С  подачей кретически высокого напряжения при аварии сети все намного проще. Если подать 300-350 вольт на вход питания телевизора, компьютера или микроволновой печи, предохранитель внутри них в лучшем случае перегорит. И очень часто они «горят». И еще хорошо, если не будет реального возгорания оборудования и пожара.

Многоквартирные дома обычно питаются от трехфазной сети 380В, а однофазная разводка 220В уже идет в квартиру от электрощита на этаже

Основные проблемы с падениями напряжения в многоэтажках возникают из-за обрыва рабочего нуля.

Этот провод повреждается по халатности электрика при ремонте или просто выгорает от старости. Если в доме на линии доступа имеется ряд необходимых защит современного уровня, после этого прерывания активируются автоматические функции УЗО.

В итоге все оказывается относительно нормальным.

Однако в старом жилом фонде, где нет автоматических выключателей, потеря нуля приводит к дисбалансу фаз. И тогда в одних квартирах напряжение становится низким (50-100В), а в других — резко повышенным (300-350В). Кто что получит в розетку в результате, зависит от нагрузки, подключенной к сети в это конкретное время. Точно рассчитать и спрогнозировать его невозможно.

В результате у одних перестает работать все оборудование, у других сгорает от перенапряжения. Здесь в игру вступает реле контроля напряжения. Если возникнет проблема, он отключит сеть, предотвратив поломку телевизоров, холодильников и т.д.

В частном секторе проблема с скачками напряжения несколько иная.

Важно!

Если коттедж расположен на большом расстоянии от уличного трансформатора, то при увеличении потребления электроэнергии в домах перед ним в этой крайней точке напряжение может упасть до критически низкого уровня.

В результате из-за длительного дефицита «вольт» электродвигатели бытовой техники неизбежно начнут гореть и выходить из строя.

Разновидности устройства РКН

Все модели реле, выполняющие функции регулятора напряжения, делятся на однофазные и трехфазные.

Однофазное реле. Обычно устанавливают в коттеджах и квартирах — в хозяйственных щитах больше не нужно.

Трехфазное реле предназначено для промышленного применения. Их часто используют в схемах защиты трехфазных машин. Кроме того, если такое трехфазное устройство требуется на вводе такого сложного оборудования, его часто выбирают в комбинированном варианте с контролем не только по напряжению, но и по фазовой синхронизации.

Главный недостаток и одновременно преимущество трехфазного реле — полное отключение на выходе при скачке напряжения даже в одной из фазных линий на входе. В промышленности это только на пользу. Но в быту колебания напряжения в одной фазе зачастую не критичны и РКН снимает и отключает защищаемую сеть.

В некоторых случаях такое сверхнадежное перестрахование необходимо. Однако в подавляющем большинстве ситуаций это излишне.

По типу исполнения и размеру

Вся линейка реле напряжения делится на три типа:

• переходники розеточные»;
• удлинители с 1-6 розетками;
• компактные «сумки» на DIN-рейке.

Первые два варианта используются для защиты конкретного электроприбора или какой-либо группы. Они подключаются к обычной розетке в комнате.

Третий вариант предназначен для установки в электрощит в составе системы защиты электросети квартиры или коттеджа.

Переходники и удлинители рассматриваемых регуляторов довольно большие. Производители стараются делать их как можно меньше, чтобы они не портили своим внешним видом интерьер.

Но внутренние компоненты реле напряжения имеют свои жесткие размеры, кроме того, их еще нужно собрать в корпусе с розеткой и вилкой. Что касается дизайна, тут не повернешься.

Реле на DIN-рейку для монтажа в распределительный щит имеют более компактные размеры, в них нет ничего лишнего. Они подключаются к сети с помощью соединительных проводов и клемм.

Базовые и дополнительные функций

Внутренняя логика и работа реле контроля напряжения построены на основе микропроцессора или более простого компаратора. Первый вариант дороже, но требует более точной и регулярной настройки порогов срабатывания РКН. Большинство продаваемых устройств безопасности теперь построены на базе микропроцессоров.

Как минимум, на корпусе реле есть пара светодиодов, с помощью которых можно определить наличие напряжения на входе и выходе. Самые современные устройства оснащены дисплеями, на которых отображаются установленные допустимые пределы и доступное напряжение на линии.

Пороговые значения регулируются потенциометром с градуированной шкалой или кнопками, отображающими параметры на дисплее.

Само реле, отвечающее за переключение реле внутри РКН, выполнено по бистабильной схеме. Эта катушка имеет два стационарных состояния. Энергия тратится только при включенной защелке. Для поддержания контактов в разомкнутом или замкнутом состоянии не требуется электричества.

С одной стороны, это минимизирует потребление энергии, а с другой стороны, это гарантирует, что катушка не перегреется при работе регулятора.

Выбирая реле напряжения в параметрах, нужно учитывать:

• рабочий диапазон в вольтах;
• возможность установки верхнего и нижнего порогов срабатывания;
• наличие / отсутствие индикаторов уровня напряжения;
• время отключения при включении РКН;
• время задержки возобновления подачи электроэнергии;
• максимальная коммутируемая мощность в кВт или передаваемый ток в амперах.

По последнему параметру реле нужно брать с запасом 20-25%. Если в линии нет РКН, подходящей для существующих высоких нагрузок, берется модель малой мощности и к ее выходу подключается магнитный пускатель.

С установкой порогов ситуация следующая. Если они установлены слишком жестко, частота реле будет высокой. Здесь нужно идти на компромисс.

Эти параметры необходимо отрегулировать, чтобы обеспечить надлежащий уровень защиты, но не позволять РКН переключаться слишком часто. Постоянное включение и выключение не принесет пользы ни подключенному к сети оборудованию, ни самому регулятору напряжения.

При этом некоторые реле не имеют возможности самостоятельно регулировать пороги. Они установлены «жестко». Например, заводская настройка нижнего предела составляет 170 В, а верхнего предела — 265 В.

Такие РКН дешевле, но их нужно выбирать более тщательно. Поэтому перенастроить эти устройства будет невозможно; в случае ошибок в расчетах необходимо будет приобрести новые взамен неподходящих.

Если в краткосрочной перспективе (на доли секунды) в электрической сети постоянно наблюдаются небольшие перепады напряжения, лучше установить время отключения на пороговое значение ниже максимального. Таким образом, будет меньше триггеров и угроза для оборудования, работающего под напряжением, будет минимальной.

Задержку включения необходимо выбирать в зависимости от типа приборов, подключенных к розетке. Если в подключаемом оборудовании есть компрессор или электродвигатель, время подачи напряжения следует увеличить до 1-2 минут.

Это позволит избежать внезапных скачков напряжения и тока при возобновлении подачи электроэнергии в сеть, что спасет холодильники и кондиционеры от сбоя.

А для компьютеров и телевизоров этот параметр можно уменьшить до 10-20 секунд.

Что лучше: стабилизатор против реле

Часто вместо подключения электрического реле управления в панели приборов рекомендуется установить в доме стабилизатор напряжения. В некоторых случаях это оправдано. Однако есть ряд нюансов, о которых нужно помнить при выборе того или иного варианта защиты электроприборов.

С точки зрения функциональности стабилизатор не только выравнивает напряжение, но и отключается при слишком высоком напряжении. А реле напряжения — это исключительно защитный автомат. Кажется, что первое включает в себя функции второго.

Но по сравнению с РКН стабилизатор:

• дороже и шумнее;
• более инертен в случае резких изменений;
• нет возможности настраивать параметры;
• занимает гораздо больше места.

При уменьшении входного напряжения, чтобы на выходе стабилизатора были требуемые показатели, он начинает «вытягивать» больше тока из сети. И это прямой способ сжечь проводку, если она изначально не была предназначена для этого.

Второй серьезный недостаток стабилизатора по сравнению с реле управления — это его неспособность перехватить большой скачок напряжения в случае обрыва нуля.

Всего полсекунды при 350-380 вольт в розетке достаточно, чтобы сжечь все оборудование в доме.

Примечание

И большинство стабилизаторов не могут адаптироваться к таким изменениям и пропускать высокое напряжение, отключаясь всего через 1-2 секунды после начала пика.

Помимо стабилизаторов и реле, расцепители повышенного и пониженного напряжения также могут использоваться для защиты линии от падений напряжения в сети.

Но время отклика у них больше, чем у РКН. Они также не включают питание в автоматическом режиме, работая больше как УЗО.

После сбоя питания эти версии необходимо будет восстановить вручную.

Схемы подключения РКН

В экране реле напряжения всегда устанавливается после счетчика в обрыве фазного провода. Он должен проверить и при необходимости точно остановить «фазу». Другого способа подключить нет.

Существуют две основные схемы подключения однофазных реле регулятора напряжения сети:

• с прямой загрузкой через РКН;
• с подключением нагрузки через контактор — с подключением магнитного пускателя.

С установкой все предельно просто. В случае стандартного однофазного реле есть три клеммы: «ноль» плюс фаза «вход» и «выход». Просто не нужно путать подключаемые провода.