Реле контроля сетевого напряжения является высокоэффективным средством защиты от обрывов нуля и резких колебаний вольтажа. Процесс подключения этого устройства не представляет сложности: достаточно вставить соответствующие провода в клеммы и надежно затянуть их. В большинстве случаев используется стандартная схема подключения с прямой нагрузкой через данное реле контроля напряжения.
Реле контроля напряжения: как выбрать и подключить
Реле напряжения однофазное (РКН) представляет собой устройство, которое предназначено для защиты бытовых приборов, электроинструмента и другого электрооборудования, подключенного к электрической сети. Это устройство выполняет постоянный контроль уровня напряжения и отключает потребителей в случае, если значение напряжения выходит за предельно допустимые значения, которые можно установить согласно имеющимся настройкам. РКН чаще всего монтируются в старых жилых домах, в сельской местности и в других регионах, где наблюдается нестабильное напряжение.
Теперь давайте разберемся, для чего конкретно необходимо реле контроля напряжения. При достижении слишком высокого или низкого уровней напряжения реле отключает электросеть, предотвращая повреждение электрических устройств, которые могут потребовать дорогостоящего ремонта или даже полного замещения. После восстановления нормальных параметров тока РКН отправляет команду на повторное включение подключенных приборов, причём это происходит с заданной выдержкой времени.
Рассмотрим возможные причины, по которым может сработать РКН:
- Обрыв проводов на воздушных линиях электропередач. При перекрестном соприкосновении фазного и нулевого проводов может произойти резкий рост напряжения в фазе.
- Обрыв нулевого провода в трехфазной системе. Это приводит к опасному явлению, известному как перекос фаз. Если нулевой проводник обрывается на одной из фаз, напряжение может значительно снизиться на одной фазе и возрасти на другой.
- Включение высокомощного потребителя. Это может стать причиной резкого падения напряжения, а также перекоса фаз.
Принцип работы реле напряжения
Данное устройство состоит из двух блоков — измерительного и исполнительного. Измерительный блок отслеживает уровень напряжения в электрической сети. Если напряжение выходит за установленные пределы в настройках, измерительный блок формирует сигнал, который активирует исполнительный механизм и немедленно отключает электроприёмники. После нормализации параметров электротока в сети измерительный блок издаёт сигнал, позволяющий исполнительному механизму вновь подключить потребителей. Эта временная задержка может колебаться от нескольких секунд до 15 минут.
Работа реле контроля напряжения основана на использовании таких устройств, как компараторы или микропроцессоры. Первые являются более простыми и доступными по стоимости, тогда как вторые обеспечивают более точную настройку и управление устройством. Большинство современных моделей РКН укомплектованы именно микропроцессорной основой, что позволяет более гибко настраивать их функции.
Наиболее простые конструкции РКН могут быть оснащены двумя светодиодами, показывающими наличие напряжения на входе и выходе устройства. В то же время более сложные модели могут иметь дисплей, где отображаются текущие параметры вольтажа в электрической сети и установленные допустимые пределы напряжения.
Для регулировки пороговых уровней напряжения используются либо потенциометры с graduированной шкалой, либо кнопки. В последнем случае устанавливаемые пороговые значения отображаются на экране, что позволяет пользователю легко их настраивать.
Существует также реле, осуществляющее коммутирование электрических цепей по бистабильной схеме. Это означает, что устройство имеет два стабильных состояния, для поддержания которых не требуется дополнительная энергия. Энергия используется только в процессе переключения между состояниями.
Зачем нужно регулирующее напряжение реле
Корректное название рассматриваемого устройства — реле контроля напряжения. Однако в повседневных разговорах среди специалистов-электриков среднее слово «контроля» зачастую опускается.
По своей сути это один и тот же электротехнический прибор, относящийся к автоматике защиты. Кроме того, данное оборудование часто также называется защитой от обрыва нуля. Причина этому будет объяснена ниже.
Важно понимать, что устройства типа УЗО и РКН имеют различные функции. УЗО предназначены для защиты линии от перегрузок и короткого замыкания, в то время как РКН защищают от скачков напряжения. Это совершенно разные устройства с различным функциональным назначением.
Основная задача РКН заключается в отключении электроприборов от сети при слишком высоких или низких значениях напряжения, чтобы избежать поломки подключенной к электропитанию техники.
Фраза ~220 В привычна большинству россиян. Именно при таком переменном вольтаже функционирует бытовая техника, подключённая к розеткам. Однако в действительности максимальное напряжение в домашних электросетях колеблется вокруг этой отметки с диапазоном +/-10%.
В некоторых случаях перепады могут достигать гораздо больших значений. Например, вольтметр может фиксировать падения до 70 В и подъемы до 380 В.
Электротехника крайне чувствительна как к чрезмерно низкому, так и к слишком высокому напряжению. Если холодильник не получает достаточного объёма электроэнергии, он просто не сможет запуститься, что в последствии может привести к перегреву и поломке устройства.
При низком напряжении пользователь чаще всего не может визуально определить, исправно ли работает оборудование. Можно лишь заметить тускло светящиеся лампочки, которые получают меньше напряжения, чем требуется.
С высокими скачками дела обстоят намного проще. Например, если на питание телевизора, компьютера или микроволновой печи подать 300–350 В, то, скорее всего, в лучшем случае у этих устройств перегорит предохранитель. Чаще всего происходит более серьезная поломка, в худших случаях — могут возникнуть также риски загорания самого устройства.
Многоквартирные дома, как правило, получают питание от трехфазной сети на 380 В, в то время как к квартире уже поступает однофазная проводка на 220 В от электрощита на этаже.
Основные проблемы с перепадами напряжения в многоэтажках возникают вследствие обрыва рабочего нуля. Такой провод может быть поврежден электриками в процессе проведения ремонта или же перегореть от времени и старости.
Если в доме установлена современная защита на подъездной линии, в случае обрыва нуля срабатывает автоматика УЗО. Это обычно завершается относительно безболезненно.
В же старых зданиях, где защитные автоматы отсутствуют, обрыв нуля может привести к перекосу фаз. В таком случае в одних квартирах напряжение становится низким (50–100 В), в других — резко высоким (300–350 В).
Ситуация может быть непредсказуемой в зависимости от нагрузки, подключенной в данный момент к электрической сети, и заранее оценить это невозможно.
Как итог, некоторые устройства перестают работать, а другие сгорают из-за перепадов напряжения. Именно в такой ситуации РКН оказывается полезным — устройство отключит сеть при возникновении проблем, предохраняя телевизоры, холодильники и другие приборы от поломки.
В частном секторе вопросы перепадов напряжения немного отличаются. Если коттедж находится на значительном расстоянии от уличного трансформатора, то при увеличении потребления электроэнергии в домах на данном расстоянии напряжение может падать до критически низких значений.
Разновидности устройства РКН
Все модели реле, которые могут выполнять функции регулятора напряжения, подразделяются на однофазные и трехфазные устройства.
Однофазное реле. Такие реле обычно устанавливаются в коттеджах и квартирах — в домовых щитках не требуется ничего большего.
В электрических щитах частных и многоэтажных домов обычно применяются однофазные реле в компактном исполнении, которые фиксируются на DIN-рейку.
Трехфазное реле. Эти устройства предназначены для промышленного использования. Их часто применяют в схемах защиты трехфазных станков. При использовании сложной техники, где на входе потребуется трехфазное устройство, его часто выбирают в адаптированном виде, контролирующем не только напряжение, но и синхронизацию фаз.
Одним из недостатков, который одновременно является и преимуществом трехфазного реле, является полное отключение питания на выходе при скачках напряжения хоть в одной из фаз на входе. В промышленности это является полезным моментом. Однако, в бытовых условиях колебания напряжения в одной фазе, как правило, не являются критичными, но РКН может отключать всю защищаемую сеть.
В некоторых ситуациях такая высокая степень надежности действительно необходима. Тем не менее, в большинстве случаев это избыточно.
По типу исполнения и габаритам
Модельный ряд реле напряжения делится на три основных вида:
- переходники вилка-розетка;
- удлинители с 1-6 розетками;
- компактные “пакетники” для установки на DIN-рейку.
Первые два варианта обычно используются для защиты какого-либо конкретного электрического прибора или группы приборов. Они внедряются в обычную комнатную розетку.
Третий вариант предназначен для монтажа в электрошкафах в рамках защитной системы электросети каждой квартиры или коттеджа.
Модель с проводом-удлинителем может быть удобной для подключения нескольких приборов, таких как компьютер вместе с сопутствующим оборудованием или домашний кинотеатр с акустической системой.
Трехфазные реле, которые устанавливаются в схеме с значительными нагрузками, в основном применяется на промышленных объектах.
Типовое реле для установки на DIN-рейку в распределительном щите или шкафу находит широкое применение при необходимости регулирования напряжения в электрической сети.
Устройства розеточного типа предназначены для защиты конкретного электрического прибора в помещении.
Переходники и удлинители упомянутых регуляторов имеют значительные размеры. Производители стремятся сделать их компактными, чтобы они не портили внешний вид интерьера.
Однако у внутренних компонентов реле напряжения есть свои жесткие габариты, и их необходимо совместить в одном корпусе с вилкой и розеткой. Поэтому в плане дизайна это может быть достаточно ограниченным.
Реле на DIN-рейку для установки в распределительном щите более компактные, и не имеют лишних компонентов. Подключение устройства в сеть осуществляется с помощью соединения проводов и клемм.
По базе и дополнительным функциям
Логика работы реле для контроля напряжения строится на базе либо микропроцессора, либо более элементара компаратора. Первый вариант стоит дороже, но позволяет обеспечить более точную и плавную настройку пороговых значений срабатывания РКН. В настоящее время большинство предлагаемых защитных устройств построены на микропроцессорной системе.
Преимущества и недостатки
Реле контроля напряжения имеет более низкую стоимость по сравнению со стабилизатором напряжения. Однако эти устройства обладают рядом преимуществ:
- Возможность постоянного контроля напряжения по всей электросети.
- Эффективная работа в широком температурном диапазоне, что позволяет использовать устройство в практически любых климатических условиях и регионах.
- Компакт размер по сравнению с крупногабаритными стабилизаторами напряжения, что делает их легко устанавливаемыми в электрощите и упрощает процесс установки.
- Эстетичный дизайн и возможность монтаж на DIN-рейке.
- Полная автоматизация процесса работы.
Тем не менее, перед тем как установить реле напряжения, необходимо учитывать и некоторые недостатки данного оборудования:
- Для достижения максимальной эффективности защиты электросети рекомендуется установить несколько таких устройств одновременно.
- Если реле охватывает всю электрическую сеть, при значительных скачках напряжения будут обесточены все потребители сети одновременно.
Принцип работы
Основная функция устройства заключается в контроле и регулировке напряжения, что обеспечивает наличие двух основных компонентов — электронной и силовой части.
Задача электронной составляющей заключается в мониторинге показателей напряжения и, если они выходят за пределы допустимых значений, передаче сигнала на силовую часть с целью отключения питания. Иными словами, электронный компонент отвечает за контрольные функции, а силовой — за исполнение заданий.
Обратите внимание, что пределы срабатывания реле могут устанавливаться на заводе-изготовителе или настраиваться индивидуально.
Преимущества реле
Установка реле является более предпочтительной по сравнению со стабилизатором благодаря наличию множества преимуществ:
- Реакция на изменения на уровне напряжения происходит мгновенно, что является несомненным плюсом. При неожиданных скачках напряжения, реле срабатывает крайне быстро.
- Работа устройства характеризуется бесшумностью, чего не скажешь о работе стабилизатора, который может быть слышен на довольно значительном расстоянии.
- Энергоэффективность: реле потребляет минимальное количество энергии.
- Удобство установки: устройство можно установить на DIN-рейку внутри электрического щита, что является надежным и практичным вариантом. В отличие от этого, постановка стабилизатора требует врезки в линию или размещения рядом со щитом в специальном защитном ящике.
- Компактность: устройству не требуется много места.
- Низкая стоимость по сравнению со стабилизаторами.
Правильное подключение реле напряжения
Процесс установки реле обычно занимает около 15 минут. Для этого понадобятся следующие инструменты:
- Индикаторная отвертка с крестовым наконечником;
- Канцелярский или строительный нож.
Следует помнить, что проводить работы под напряжением запрещено. Перед проведением любых действий необходимо отключить сеть, поставив автомат до электрического устройства, контролирующего энергию. Реле необходимо подключать между электросчетчиком и следующими бытовыми приборами. После обесточивания сети обязательно проверьте индикаторной отверткой, что в месте монтажа отсутствует опасное напряжение.
Реле устанавливается на DIN-рейку, зафиксировав её с помощью специального фиксирующего механизма. Убедитесь, что устройство установлено надежно. Следует зачищать три провода (2 фазы и 1 ноль), которые идут от счетчика. Вверху реле на своих местах закрепите фазу и ноль, провод вставляется в клемму (металлические контакты с узлами крепления проводов), после чего болты плотно затягиваются. Провод, который идет к потребителю, необходимо закрепить на предусмотренном для этого месте внизу корпуса устройства. Фаза пойдет на дом. Затем включите главный автомат и проверьте, поступает ли напряжение на вход с помощью индикаторной отвертки. После этого включайте реле и настраивайте повысительное и пониженное напряжение срабатывания, а также время повторного включения после восстановления заданных параметров. Эти действия обеспечат правильное отключение сети реле при кратковременных изменениях напряжения в токе.
Реле напряжения можно подключать на однофазную сеть с мощностью не превышающей 7 кВт. В случае с большей нагрузкой обязательно следует установить магнитный пускатель. Его установка позволяет реле коммутировать только катушку пускателя, а не всю отходящую сеть. Крупные контакты магнитного пускателя будут управлять нагрузкой, создаваемой всеми подключенными приборами.
Подключение реле в трехфазных сетях
При возникновении перенапряжения хотя бы в одной из фаз трехфазное реле напряжения отключит питание на всех. К выходам устройства подключены соленоиды контакторов, у которых также три фазы. К ним подсоединяются силовые кабели. При подключении трехфазного оборудования необходимо внимательно следить за тем, чтобы не перепутать фазы. Не следует подключать каждую фазу к отдельному устройству, так как отключение одной жилы может привести к повреждению оборудования.
Владельцы домов должны понимать, что наличие большого количества современной техники требует настоятельного наличия оборудования для контроля напряжения.
Видео описание
В видео ниже показано, как правильно подключить реле напряжения:
На базовых конструкциях часто установлены предустановленные пороги срабатывания, которые задаются заводом-изготовителем. Обычно диапазон работы таких реле составляет от 170 до 265 В. Этот параметр может варьироваться, поэтому при выборе устройства на это необходимо уделять внимание, так как позднее перенастановка уже не будет возможна.
Регулируемые реле могут иметь три настройки:
- Установка нижнего порога для срабатывания;
- Выбор максимального предела напряжения;
- Установка времени задержки перед повторным включением.
Процесс подключения реле напряжения является серьезным делом, и настройка этого устройства требует еще большей ответственности. Необходимо тщательно изучить все используемые в доме бытовые приборы, а затем корректно выставить пороги. Что касается времени задержки включения, здесь зачастую нужно находить компромиссы.
Если приоритетом защиты имеют устройства с компрессорами (например, холодильник или кондиционер), то время повторной подачи напряжения стоит устанавливать довольно продолжительным — от пары минут, а в некоторых случаях даже до пяти. Это необходимо для предотвращения резких скачков вольтажа, которые могут повредить технологию.
Если же под защиту попадают только телевизор и компьютер, то задержка в 10-20 секунд будет вполне достаточной. Для настройки современных приборов обычно предусмотрены плавные регуляторы, а также сенсоры, которые делают процесс более удобным.
Некоторые эксперты рекомендуют устанавливать стабилизатор напряжения вместо реле контроля, аргументируя это тем, что стабилизаторы, помимо функций контроля, также выравнивают напряжение, что обеспечивает более надежную защиту. Однако у стабилизаторов имеется ряд серьезных недостатков:
- Они выделяют шум во время работы.
- Занимают много места из-за своих размеров и конструкций.
- Не позволяют точно настроить параметры.
- Повышают сетевую силу тока, что создает риск для недостаточно подготовленной проводки.
- В случае обрыва заземления скачок напряжения может остаться незамеченным.
- Имеют значительно более высокую стоимость по сравнению с обычным реле.
Таким образом, стабилизаторы в основном используются на локальном уровне, например, для защиты какого-либо одного холодильника.
Коротко о главном
Чтобы защитить домашнюю аппаратуру от перегрузок в электрической сети, необходимо установить систему защитной автоматики. Одним из простейших решений является установка реле, которое будет работать на постоянном контроле уровня напряжения. При отклонении от заданных норм, устройство будет автоматически отключаться от источника питания.
Защита может быть организована для каждого отдельно подключаемого бытового прибора, для чего существуют специализированные переходники и удлинители. Однако более целесообразно защитить всю домашнюю электросеть, установив одно реле непосредственно в электрощите квартиры.
Подключение автоматики не представляет особой сложности. Реле устанавливается сразу после счетчика, перерывая фазный провод. Основное внимание стоит уделить грамотной настройке устройства: надежную защиту обеспечит установка верхних и нижних порогов срабатывания, а также времени задержки перед повторным включением.
