Любая бытовая и промышленная техника разработана для работы при номинальном значении питающего сетевого напряжения. К сожалению, качество электроэнергии не всегда бывает на высоте, отклонения по уровню различной длительности как в большую, так и в меньшую сторону – обыденная реальность. Чтобы избежать в подобных случаях выхода потребителей из строя, приходится принимать дополнительные меры.
Назначение и сфера применения
Одна из подобных мер –использование бытовых реле контроля напряжения (РКН). При повышении напряжения в сети сверх установленного предела (при котором возможен выход из строя электроприборов), устройство отключает защищаемый участок сети.
То же самое происходит и при снижении напряжения ниже установленного порога. В этом случае вред менее очевиден, ведь пониженное напряжение кажется менее опасным. Но для электродвигателей (приводов стиральных машин, компрессоров холодильников и т.п.) питание сниженным уровнем означает перегрузку, которая влечет собой перегрев обмоток и потенциальный выход из строя. Поэтому надо контролировать и нижний уровень напряжения, и эта задача тоже возлагается на реле напряжения.
Область применения реле напряжения гораздо обширнее. Так, РКН широко используются в электроэнергетике в системах релейной защиты и автоматики для работы в составе электрических защит. В этой сфере используются не только электронные, но и электромеханические устройства.
Как устроена работа реле напряжения
Реле контроля напряжения постоянно измеряет напряжение на входе и сравнивает его с заданными уставками – верхней и нижней. При выходе уровня на входе за заданные лимиты запускается таймер. Если произошел кратковременный выброс или падение и напряжение за заданный период вернулось в номинальные границы, ничего не происходит – таймер сбрасывается в ноль. Если выход напряжения за пределы длится достаточно долго, формируется команда на защитное отключение нагрузки.
После возвращения сетевого напряжения в установленные границы, реле включает нагрузку снова. Самовозврат тоже происходит с заданной выдержкой времени – устройство должно «убедиться», что входной уровень стабилен.
Подобный принцип работы бытового реле напряжения проще всего реализовать на базе микроконтроллеров. В этом случае несложно обеспечить удобство эксплуатации, дополнительные функции, включая измерение и индикацию электрических величин (напряжение, ток, мощность), а также сервисные возможности, вплоть до передачи данных в сеть. В быту большинство применяемых РКН выполняются на основе контроллеров.
Виды и типы
Бытовые реле контроля напряжения по количеству контролируемых фаз могут быть однофазными или трехфазными. Устройства, предназначенные для работы в трехфазной сети, обычно отслеживают дополнительно:
- исчезновение напряжения любой из фаз (неполнофазный режим);
- перекос фаз;
- обрыв нулевого провода;
- неверное чередование фаз.
При возникновении проблем на одной фазе, отключаются все три линии.
Практически все модели для трехфазной сети предназначены для установки на DIN-рейку. Однофазные устройства также могут быть такого же исполнения (в этом случае установить реле напряжения можно в распределительном щитке 220 вольт или в другом удобном месте), а еще в этой категории бывают реле розеточного типа. Они включаются в бытовую однофазную розетку, а уже к ним подключается защищаемая нагрузка.
Примеры подключения
Общий принцип подключения однофазного реле напряжения, выполненного в виде единого блока (такое исполнение имеют практически все устройства бытового назначения) – в разрыв фазного провода однофазной сети. Нулевой провод заходит в РКН шлейфом. При подключении в трехфазную сеть в реле подключается в разрыв фазных и нулевого проводов.
Если на линию монтируется стационарное реле напряжения, оно должно входить в зону защиты автоматического выключателя, то есть, установлено после него относительно нагрузки. Если после РКН линия разветвляется на несколько потребителей, их можно защитить дополнительными автоматическими выключателями.
Если нагрузочной способности реле не хватает для существующих потребителей, или возникла необходимость подключения дополнительной нагрузки, РКН можно «умощнить», если добавить в схему промежуточное реле (контактор), рассчитанное на больший ток. В этой схеме реле контроля напряжения коммутирует катушку контактора, а тот, в свою очередь, подает питание потребителям или отключает его.
Проще всего подключается розеточное реле – в бытовую розетку. К нему подключается нагрузка, а все внутренние соединения предусмотрели разработчики.
Монтаж и настройка
Монтаж производится проводом того же сечения, что и отходит к потребителю. Все монтажные работы в распределительном щитке 220 В или 380 В надо проводить с соблюдением мер безопасности при работе в электроустановках, первая из которых – отключение питающего напряжения.
После завершения монтажа надо восстановить питание и проверить появление на дисплее значений напряжения, тока и мощности (последние два параметра выводятся не у всех устройств). Через несколько секунд будет запитано внутреннее реле и питающее напряжение подано к потребителям.
Некоторые типы реле требуют дополнительной настройки, у других видов устройств пределы контроля напряжения и уставки времени срабатывания и возврата установлены при изготовлении, и изменению не подлежат. В этом случае какой-либо настройки не потребуется. Если устройство допускает регулировку, ее надо выполнить согласно указаниям предприятия-изготовителя – у каждого конкретного изготовителя эта процедура выполняется по-разному.
Отличия между реле напряжения и стабилизатором
Для борьбы с выходами питающего напряжения за допустимые пределы применяют стабилизаторы переменного напряжения. В отличие от реле, эти устройства делают это активно – при отклонениях уровня на входе, они пытаются удержать выходное напряжение в заданных пределах.
Реле напряжения же всего лишь отключает нагрузку при выходе напряжения за установленные границы, для изменения уровня напряжения реле не предназначены. По этой причине применение стабилизаторов дает улучшенный эффект, а реле можно установить для подстраховки – если входной уровень выйдет за пределы возможностей стабилизирующего устройства. Но и это в большинстве случаев излишество – в случае выхода напряжения за пределы возможного регулирования многие стабилизаторы просто отключаются, выполняя функции реле контроля напряжения.
При этом надо учитывать, что стабилизатор стоит намного дороже реле, тяжелее и габаритнее его. Это означает, что подобный прибор есть смысл применять в тех случаях, когда питающее напряжение действительно нестабильно, выход за допустимые пределы происходит регулярно и часто. В обычных же условиях городских электросетей использование стабилизаторов в большинстве случаев излишне, а на нечастые нештатные ситуации целесообразнее установить компактное, легкое и дешевое реле.
Рекомендации по выбору оптимального типа и модели
При выборе РКН в первую очередь надо определить, какую сеть предстоит контролировать – однофазную или трехфазную. Для бытовых реле выбор количества фаз автоматически означает выбор номинального напряжения:
- Для трехфазного устройства – 380 вольт.
- Для однофазного – 220 вольт.
Диапазон рабочего напряжения может перекрывать оба диапазона (например, от 100 до 420 В), а изделия, предназначенные для работы на территории РФ, всегда рассчитаны на частоту 50 Гц, но все равно лучше проверить и этот параметр (особенно, для импортных устройств).
Реле напряжения, предназначенные для работы, например, во вторичных цепях релейной защиты и автоматики могут иметь иное номинальное напряжение – 100 вольт или другое.
Дальше надо проверит нагрузочную способность силовой цепи РКН. Она должна быть с запасом рассчитана на нагрузку, которую предполагается защищать. Если через контакты длительное время будет протекать ток, на который они не рассчитаны, это приведет к их перегреву, подгоранию, и, в итоге, к выходу устройства из строя.
Дальше надо проверить пределы настройки уставок по уровню срабатывания и по времени. Они должны перекрывать реальную потребность для защищаемой сети. И, наконец, надо проверить исполнение — это зависит от места, куда предстоит устанавливать РКН. Если предстоит монтаж в щиток, надо выбирать прибор для монтажа на DIN-рейку.
Иногда может потребоваться подобрать прибор по специфическим характеристикам:
- устойчивость к определенному уровню тока короткого замыкания;
- защитное исполнение (IP);
- климатическое исполнение;
- другие особые характеристики.
Некоторым пользователям важны и эстетические параметры прибора – и это тоже опция выбора. Иногда важна стоимость прибора, но экономия часто ведет если не к снижению качества, то к уменьшению функциональности.
Реле контроля напряжения является не очень сложным и недорогим устройством. Разобраться в его принципе действия и подключить РКН может электрик средней квалификации. Зато в нештатной ситуации стоимость спасенной с его помощью техники с лихвой окупит затраты на приобретение, монтаж и время на изучение технической части вопроса.
