Как выбрать и подключить реле контроля напряжения: схемы

Содержание

Реле напряжения – что это такое и для чего нужно

Номинальное напряжение питания техники равно 220 В. Но обеспечить идеальные условия передачи электроэнергии невозможно, поэтому потребители постоянно наблюдают скачки в сети. Особенно часто с проблемой сталкиваются жители квартир в старых многоэтажных домах и частный сектор.

Нормальным является отклонение от номинального значения в пределах 10%.

Реле контроля напряжения (РКН) — техническое устройство, предназначенное для непрерывного контроля параметров сети и автоматического выключения питания при резких скачках напряжения. Прибор срабатывает в том случае, если показатели вышли за установленные значения.

Другими словами, устройство защищает электроприборы от перепадов напряжения в сети, которые могли возникнуть из-за замыкания одной из фаз, обрыва нуля, перекоса фаз и т.п. Стоит отметить, что на технику негативно влияет как чрезмерное, так и недостаточное напряжение питания.

Устройство и принцип работы реле напряжения

Реле напряжения состоит из двух основных частей — измерительного блока и электромагнитного реле, предназначенного для разрыва цепи. У более новых моделей на передней панели находится цифровое табло для индикации величины напряжения в сети.

Основные технические характеристики

Большинство реле работают при напряжении в пределах от 50 до 400 Вт. Такой большой интервал позволяет использовать устройство как в однофазных, так и трехфазных сетах, а также гибко настраивать нужные границы срабатывания защитного прибора. Из основных технических характеристик следует выделить:

напряжение питания;
максимальная мощность нагрузки;
максимальный ток нагрузки;
степень защиты по корпусу;
коммутационная стойкость контактов реле;
время отключения нагрузки;
максимальное сечение подключаемых проводов;
время задержки на включение;
габаритные параметры.

Классификация и виды

Для защиты электросети частного дома, квартиры в старом и новых жилых фондах необходимы разные устройства. Реле напряжения делятся на две категории:

по типу подключения;
по количеству фаз.

По типу подключения

Существует две основных категории реле напряжения в зависимости от способа их подключения:

стационарные;
переносные.

Стационарные устройства контроля подразделяются на два типа. Приборы для установки в электрощитах и встроенные в розетку. Подробнее рассмотрим каждый из видов.

Реле напряжения, установленное в распределительном щите, обладает целым рядом преимуществ. Устройство монтируется на входе сети для защиты всего электрооборудования дома или квартиры. В случае его применения нет необходимости использовать дополнительные реле для защиты отдельных потребителей, что значительно экономит бюджет.

Розеточные реле напряжения представляют отличную альтернативу, когда нет физической возможности для установки устройства в щитке. Используют розетки для точечной защиты таких приборов, как холодильники, бойлеры, стиральные машины и т.д.

Совет: для экономии бюджета выбирайте двойные розетки!

Переносные реле представлены двумя видами — вилкой-розеткой и удлинителем. Их используют в том случае, когда установка защитного устройства на входе сети невозможна. Несмотря на громоздкие параметры, переносные устройства пользуются спросом. Это связанно, в первую очередь, с их портативностью и легкостью в использовании (монтаж не требуется).

Вилка-розетка предназначена для защиты лишь одного потребителя. Устройство подключается к стандартной розетке и контролирует перепады напряжения в узле, не отслеживая общее состояние сети. Подходит для защиты дорогих и мощных электроприборов.

Удлинитель со встроенным реле контроля используют для защиты группы устройств от перепадов в сети. Удобное и простое решение имеет только одно основное ограничение — максимальная мощность нагрузки.

По количеству фаз

В зависимости от типа электросети различают два вида реле:

однофазные;
трехфазные.

Однофазное реле предназначено для контроля электрических сетей с рабочим напряжением 220 В. При правильной настройке, устройство подходит для защиты практически всех бытовых электроприборов.

Трехфазные защитные приборы используют, в основном, в загородных домах и новом жилом фонде, где предусмотрено подключение по трехфазной цепи питания. Причем РКН контролирует напряжение каждой фазы.

Выбор реле напряжения

Выбор реле напряжения начинается с выбора его исполнения (типа).

Существуют следующие типы реле напряжений:

По типу электросети: однофазные и трехфазные
По способу установки: стационарные и переносные.

Как показано на картинке выше, реле напряжения стационарной установки делятся на две подгруппы:

Реле напряжения предназначенные для установки в электрощитках, как правило, применяются для защиты всех электроприборов подключаемых в сеть это же и является их главным достоинством, при установке общего реле напряжения во вводном электрощитке обеспечивается защита всей электросети, соответственно исчезает необходимость в установке нескольких реле напряжения, тем самым значительно снижается стоимость организации защиты электросети от перепадов напряжения.
Розеточные реле — реле напряжения встроенные в розетку, применяются в случае, если по каким либо причинам отсутствует возможность установить реле напряжения в электрощитке, а так же могут применятся совместно с вышеуказанными реле, в случае если существует необходимость задать индивидуальные настройки для конкретного оборудования. Например, т.к. холодильники после отключения питания рекомендуется включать не ранее чем через 5 минут, для их защиты не редко устанавливается дополнительное реле напряжения, таким образом после перепада и восстановления нормального значения напряжения общее реле включает нагрузку, к примеру, через 1 минуту, а розеточное реле установленное для подключения холодильника включит его только через 5.

Переносные реле напряжения могут быть двух типов: вилка-розетка и удлинитель. Устройство данных реле аналогично розеточным стационарным и хоть они являются более громоздкими данные типы реле получили довольно широкое распространение благодаря трем важным достоинствам: отсутствие необходимости их монтажа; портативность, т.е. возможность взять их с собой в дорогу, для защиты от перенапряжений в любом месте, например на даче; а так же, как и в случае со стационарными розеточными реле — возможность задать индивидуальные настройки для конкретного оборудования.
По типу защиты: простые, с защитой только от перепадов напряжения и с комбинированной защитой. Примером реле с комбинированной защитой является вольт-амперное реле, которое контролирует не только напряжение, но и ток электросети тем самым защищая ее как от перепадов напряжения так и от перегрузок, т.е. дополнительно выполняет функцию ограничителя мощности.

ВАЖНО! Вольт-амперное реле не обеспечивает защиту сети от токов короткого замыкания и следовательно не может заменить собой автоматический выключатель!

Выбрав нужный тип реле из перечисленных выше можно приступать к определению его требуемых характеристик. Основной характеристикой реле напряжения является его номинальный ток, значение номинального тока указывается на корпусе реле и в его паспорте.

Номинальный ток — это ток который реле способно пропускать через себя в течение длительного времени сохраняя при этом свою работоспособность. Отсюда вытекает главное условие выбора реле напряжения: номинальный ток реле напряжения должен быть больше либо равен току защищаемой электросети.

Iном. РН⩾ I сети

Стандартными значениями номинального тока реле являются: 10; 16; 25; 32; 40; 50; 63 и 75 Ампер (указанные значения являются наиболее распространенными)

Расчет тока электросети можно определить можно определить с помощью нашего онлайн калькулятора, либо рассчитать его самостоятельно следующим образом:

1) Определяем мощность сети путем суммирования мощностей всех электроприборов подключаемых в сеть защищаемую расчитываемым реле напряжения:

Pсети=(P1+ P2…+ Pn)*Кс, кВт

где: P1, P2, Pn — мощности отдельных электроприемников; Кс — коэффициент спроса (учитывает неодновременность включения электроприборов в сеть) Кс принимается от 0,65 до 0,8, в случае если в сеть подключается всего 1 электроприемник или группа электроприемников которые включаются в сеть одновременно Кс=1.

Примечание: Мощность сети определяется в киловаттах (1 килоВатт=1000Ватт)

2) Определяем ток сети умножив рассчитанную мощность сети на коэффициент перевода (Кп) равный: 1,52 -для сети 380 Вольт или 4,55 — для сети 220 Вольт:

Iсети=Pсети*Кп, Ампер

Исходя из рассчитанного значения тока электросети выбираем ближайшее большее стандартное значение номинального тока реле напряжения.

Следует помнить, что реле напряжения не защищает электросеть от сверхтоков (токов перегрузки и короткого замыкания), поэтому само реле напряжения должно быть защищено от них установленным последовательно с ним автоматическим выключателем, следовательно и номинальный ток реле напряжения можно принять исходя из номинального тока автомата исходя из условия, что номинальный ток реле должен быть больше или равен номинальному току установленного до него автомата:

Iном. РН⩾ I ном. АВ

Схема подключения реле напряжения

Покажу ещё раз, как выглядит подключение реле напряжения в электрощите:

Реле напруги, установленное в электрощитке. Напряжение 220В.

На фото приведено реле напряжения Digitop, в качестве отзыва могу сказать, что подключал такие несколько раз, проблем не было.

Реле напряжение обязательно должно быть защищено вводным автоматом. Автомат может стоять до или после счетчика, но он должен в любом случае быть. Номинал автомата – на шаг меньше, чем номинальный ток реле напряжения. В приведённом случае это правило не выполняется:

Автоматы, счетчик, реле напруги

В оправдание могу сказать, что в реле напряжения ставят обычно реле на шаг больше. Открывал украинские Барьер и Digitop, например при номинале 32 А схема реле напряжения содержит реле 40А, что очень похвально.

Одна фаза или три

Следующий момент, на который следует обратить внимание – на какой ток рассчитан прибор:

Однофазный. Наиболее часто используемый тип подключенияв жилых помещениях (квартиры, дома, коттеджи). Если ваша проводка рассчитана на 220 В, то следует устанавливать однофазное реле напряжения.
Трехфазный. Такие реле используются для защиты мощных потребителей (станки, холодильное оборудование, сварочные аппараты и т. п.), требующих для своего питания 380 В. Контроль напряжения у них идет по трем фазам. В случае обесточивания одной из них, отключаются все три.

Если у вас нет высокомощных потребителей, требующих трехфазное подключение, лучше будет установить однофазное реле. А если есть, то будет надежнее произвести подключение с использованием контактора.

Контактор (пускатель) – это устройство, используемое для частого дистанционного включения/выключения электрических цепей. Его применение требуется при больших нагрузках (более 7–8 кВт). Чтобы правильно выбрать подходящий контактор нужно рассчитать, под какой нагрузкой он будет эксплуатироваться.

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.

Нюансы выбора устройства

Выбирая реле напряжения, необходимо обращать внимание на следующие параметры:

Быстродействие элемента.
Возможность регулирования (выставления нужного времени задержки, а также пределов срабатывания).
Номинальная величина тока.

Если устройство имеет цифровой индикатор, его будет легче настраивать, но в целом наличие такого компонента не играет существенной роли. Перед тем, как отправиться за покупкой или заказать прибор через Интернет, неплохо будет посетить специализированные форумы и ознакомиться с отзывами.

Обратите внимание, общаются ли сотрудники фирм-производителей с пользователями. Открытость свидетельствует о том, что компания уверена в своей продукции.

Особенности настройки РКН

Реле напряжения имеют три основные настройки:

Установка порогового срабатывания по максимальному значению – Umax.
Установка минимального значения, при котором происходит срабатывание устройства – Umin.
Установка времени задержки коммутации после нормализации параметров электрической сети.

При установке пороговых значений необходимо соблюдать «золотую середину». Если пороги заданы слишком широко, то потребители могут не получить эффективную защиту. Пороги, заданные слишком жестко, становятся причиной слишком частого срабатывания РКН. Частые включения и выключения негативно влияют на эксплуатационный период как самого реле контроля напряжения, так и подключаемых нагрузок.

Управление настройками реле контроля напряжения может быть электромеханическим или цифровым. В первом случае пороговые значения устанавливаются переменным резистором, расположенным на передней панели, во втором – кнопками с отображением значений на LED-экране.

Некоторые РКН не имеют возможности настройки пороговых значений. Обычно нижний предел равен 170 В, а верхний – 265 В. Пороги определяются в заводских условиях, и изменить их самостоятельно невозможно. Эти приборы стоят дешевле. Но перед покупкой необходимо удостовериться, что такой допустимый диапазон соответствует эксплуатационным условиям.

Общие рекомендации по установке реле контроля напряжения

РКН являются достаточно дорогими устройствами, поэтому при их монтаже необходимо соблюдать несколько условий, среди них:

Установка перед РКН автоматического выключателя стандартного исполнения, токовая нагрузка которого ниже максимальной токовой нагрузки реле напряжения на 20 %. Эта мера обеспечивает защиту прибора от короткого замыкания.
Использование в комплексе с реле дополнительных защитных устройств – УЗО и стабилизаторов.
При стационарной установке – обеспечение доступа для осмотра, обслуживания и параметрирования прибора.

Схемы подключения однофазных реле контроля напряжения

В зависимости от производителя РКН могут иметь разные варианты подключения. Перед тем как подключить реле контроля напряжения необходимо ознакомиться со схемой, указанной в инструкции или на его корпусе.

Реле обычно подключают в электросеть напрямую, то есть через их контакты протекает рабочий ток электросети. РКН монтируют в разрыве между электрическим счетчиком и группой потребителей. Для защиты от сверхтоков перед ним устанавливают дифавтомат. До прибора учета устанавливают вводный автомат, поэтому проведение монтажных работ при выключенном вводном АВ совершенно безопасно.

Инструкция, как установить реле напряжения

Если реле предназначено для установки в розетку, никакого дополнительного монтажа оно не требует. Достаточно только настроить прибор по верхней и нижней границам, а также задать задержку. Это делается в соответствии с инструкцией к прибору от конкретного производителя.

В случае с монтажом в щиток, прибор устанавливается после счетчика, разрывая фазу. Нагрузка может идти как напрямую через реле контроля напряжения, так и через магнитный пускатель. Обычно в жилых домах применяют первый вариант.

К тому же, существует огромное разнообразие моделей, рассчитанных на различную мощность. Реле можно монтировать в соответствии с параллельной схемой, используя отдельные РКН для разных групп приборов.

На корпусе реле для установки в щиток имеется три контактных площадки – нейтральная, а также ввод и вывод на фазу. После монтажа реле в щиток необходимо подключить соответствующие провода к этим клеммам.

Причины перепада напряжения

Довольно частая ситуация в СНТ, частных домохозяйствах или жилых домах со старой проводкой — выход из строя домашней техники в результате скачков напряжения на линиях питания вследствие ударов молний, повреждений линии или включения/ выключения вблизи зданий крупных потребителей. Использование сварочного аппарата соседом по даче легко может обернуться сгоревшей электроникой бойлера или сигнализации.

Можно ли защититься от таких скачков напряжения? Да, и причём такая защита не потребует больших капиталовложений. Специально для защиты домашней техники и внутри домов разработано специальное устройство — реле напряжения.

Реле напряжения устанавливается в электрических щитах квартир, частных домов и небольших коммерческих объектов с однофазным питанием для защиты электрооборудования от повреждений, вызванных длительным повышением или понижением напряжения.

Для объектов с 3-фазным вводом используется установка реле напряжения на каждую фазу на вводе электрического щита в случаях, если по местным условиям возникают или могут возникать колебания напряжения, вызванные, например, несоблюдением баланса нагрузок на фазах.

Причиной длительного повышения или понижения напряжения могут стать перекос фаз, вызванный небалансом нагрузок или обрыв рабочего нуля. Небаланс фаз может наблюдаться в самых различных случаях, как в домах и квартирах старой постройки, так и новостройках т.к. причиной является как правило поведение потребителей, а не техническое состояние сетей и оборудования.

Обрыв нуля как правило возникает по причине изношенности электрических сетей, долгого отсутствия ремонта и обслуживания. Наиболее часто такое явление возникает в домах старой постройки, сети которых находятся в ненадлежащем техническом состоянии. В современных домах и коммерческих объектах причиной обрыва нуля могут стать ошибки при ремонтах и обслуживании электрических сетей.

Зачастую причиной пониженного напряжения сети является перегруженность, вызванная недостаточной мощностью питающей сети. Такая картина характерна для большого количества деревень и поселков.

Таким образом, риск повреждения оборудования от пониженного или повышенного напряжения велик, независимо от возраста строения, состояния сетей и применение реле напряжения с ценой около 2,5 тыс. руб может защитить владельцев от ущерба в несколько десятков, а иногда и сотен тысяч рублей….

Настройки и пороги отключения

Приведём пример подбора и настройки реле напряжения на примере одной из наиболее распространённых моделей линейки Easy 9. Реле EZ9C1240 имеет предустановленные с завода основные настройки контроля напряжения и срабатывания: 265 Вольт на отключение по повышенному напряжению и 160 Вольт на отключение по пониженному напряжению. Выдержка времени на включение реле, после отключения установлена на уровне 30 сек. Заводская настройка реле напряжения упрощает установку реле в уже имеющийся электрический щит и защищает пользователя и домашнюю технику от ошибочных настроек, которые могут повредить подключенное оборудование.

Указанный порог отключения по повышению напряжения выбран исходя из максимального значения рабочего напряжения бытовых приборов. Для большинства современных бытовых устройств рабочим напряжением является 230 или 230-240 В. Учитывая, что существующий ГОСТ устанавливает требования к колебанию напряжения в пределах +/- 10%, максимальным будет напряжение 264 В, с учетом погрешности — 265 В.

Хочется сказать несколько слов и о необходимости защиты от пониженного напряжения. Действительно, современные бытовые приборы с импульсными блоками питания нормально работают при снижении питающего напряжениям до 120-150 В. Однако есть устройства, для которых понижение напряжения может быть губительно.

К таким относятся холодильники, морозильные камеры, кондиционеры, стиральные и посудомоечные машины и другие устройства, в которых есть электрические двигатели. Дело в том, что для нормальной работы электрического двигателя необходима определенная мощность, потребляемая из сети. Напомним, что электрическая мощность — это произведение тока на напряжение.

При снижении напряжения двигатель начинает потреблять из сети больший ток, чтобы компенсировать снижение мощности, что приводит к повышенному нагреву двигателя и быстрому выходу его из строя. Еще более сложная ситуация с пуском двигателя при пониженном напряжении. Даже при нормальных параметрах электрической сети ток, потребляемый двигателем, превышает рабочий в 3-5 раз (иногда больше в зависимости от вида прибора). При пониженном напряжении зачастую двигателю просто не хватает мощности, чтобы запуститься, или пуск затягивается во времени, что гарантировано выводит электродвигатель из строя. Именно поэтому при опасном понижении напряжения оборудование также должно отключаться от сети.

Порог отключения по пониженному напряжению в приведённом в нашем примере реле напряжения Easy 9 принят исходя из нескольких факторов: с одной стороны, необходимо минимизировать количество отключений, но при этом необходимо максимально защитить оборудование, наиболее чувствительное к понижению напряжения.

С учетом этих условий, порог отключения по пониженному напряжению составляет 160 В. Именно на этом напряжении еще возможен относительно безопасный пуск двигателя холодильников, кондиционеров и т.д. Отмечу, что на большинстве стабилизаторов напряжения 160 В (+/-10 В) также является нижним пределом работы, после которого стабилизатор отключается от сети. И если вы купите реле напряжения, позволяющее вносить корректировки в настройки порогов срабатывания, то рекомендую выбрать именно такое значение для нижнего порога отключения.

Защищает ли РКН от молнии

Важно понимать, что реле контроля напряжения неспособно защитить от попадания молнии в сеть. Рабочий диапазон РКН варьируется в пределах от 100 В до 400 В (в зависимости от модели). Разряд молнии может иметь напряжение в несколько тысяч вольт.

Для обеспечения такой защиты используются специальные 4-ступенчатые газовые разрядники. Первая ступень такого устройства монтируется на вводе опоры, а остальные – непосредственно в щитке. Прибор требует обязательного наличия заземления, поскольку разряд будет отведен именно в землю.

Выбор реле напряжения для квартиры

Как правильно выбрать реле напряжения?

Реле напряжения всегда нужно использовать в связке с автоматическим выключателем.

Само по себе оно не способно защитить от короткого замыкания. Номинальный ток реле должен быть на порядок больше, чем подключенный перед ним автомат. Например — установлен автомат 25А, реле выбираем 32А. Автомат 16А, тогда реле – 25А. Учтите, что номинальный ток реле – это ток, который проходит через него в нормальном режиме.

Что такое время задержки в реле напряжения и зачем оно нужно? При отключении реле по причине перепада напряжения, его ”мозги” контролируют входное напряжение и при нормализации параметров, реле включается. Однако такие скачки могут быть очень частыми. Кто-то занимается сварочными работами на вашей фазе, где-то ветром схлестывает провода и т.д. Частые включения-отключения электроэнергии крайне отрицательно сказываются на аппаратуре.

Холодильники, кондиционеры, рекомендуется включать с перерывом 5-6 минут – это время необходимое для конденсации и спада давления хладагента. Поэтому в реле вручную можно установить время задержки, через которое происходит его включение. Если у Вас в группе электропроводки нет подключенного холодильного оборудования, можно выставить время до 10 сек. В противном случае от 5 минут и более.

Еще одной головной болью может стать вопрос выставления порога срабатывания реле. С одной стороны, если поставить минимальные значения от номинала, это максимально защитит вашу аппаратуру. Но с другой стороны, приведет к очень частым коммутациям, или постоянным включениям-выключениям напряжения.

Бороться с этим можно, установив несколько реле напряжения, отдельно под каждую группу электро-приемников. Для телевизоров, компьютеров и другой видео и радио аппаратуры рекомендуется установить диапазон 200-230В. Для другой бытовой техники 190-235В. Если имеется нагревательное оборудование – тены, бойлеры и т.д. для них можно увеличить диапазон от 170 до 250В.

Подводя итого можно однозначно сделать вывод, что имея в современном доме большое многообразие электроприборов и аппаратуры без реле напряжения для квартиры просто не обойтись. И главный вопрос должен стоять не в том, устанавливать или нет данную защиту, а в том — на каком производителе остановить свой выбор.

Итог

Внутренняя конструкция реле напряжения EZ9C1240 из линейки Easy 9 рассчитана на долгую и безотказную работу. В частности, все внутри реле есть гибкие соединители, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами электрических соединений. Дело в том, что реле является необслуживаемым устройством, и все внутренние соединения выполняются с помощью точечной сварки, качество и надежность которой напрямую влияет на срок службы изделия.

Именно гибкое соединение позволяет получить максимально надежный контакт, который к тому же не подвержен механическим нагрузкам т.к. такое соединение делается с запасом по длине. Кроме того, гибкие соединения являются более устойчивыми к вибрациям, которые неизбежно возникают при работе электрооборудования.

По этой причине подобного рода соединения применяются практически повсеместно в электрооборудовании, например, в модульных автоматических выключателях и дифференциальных устройствах любых производителей, в автоматических выключателях литого исполнения до 630 А и даже в оборудовании среднего напряжения 6-10 кВ (например, автоматический выключатель Evolis от Schneider Electric). Устанавливается реле напряжения на входе в электрощит, сразу после вводного автомата.