Реле напряжения 220в для дома, принцип работы, подключение, зачем нужно

2.98717948717951111111111Рейтинг 2.99 (39 Голосов)

Реле напряжения является автоматическим средством защиты электрооборудования от опасных отклонений параметров электрического питания. СтабЭксперт.ру расскажет о принципе работы и сферах его применения.

Оглавление

Реле 220в и 380в
Способы подключения
Обзор моделей
— РН-111
— РН-111М
— УЗМ-16
— УЗМ-3-63
Итог

Устройство подключается к контролируемой сети и в случае выхода питающего напряжения за пределы установленных граничных значений, реле отключает отдельные электроприборы или всю внутреннюю разводку.

Устройство и принцип работы

Структурная схема состоит из двух основных функциональных блоков:

электронного блока;
исполнительного устройства.

Задача электронной схемы заключаются в осуществлении контроля параметров сетевого электропитания и формировании управляющих команд исполнительному устройству. Блок электроники реле может быть построен на основе различной элементной базы. Но основой является компаратор напряжения, осуществляющий постоянное сравнение параметров сети с некоторой эталонной величиной. Компаратор создаётся на основе специализированных интегральных микросхем.

Различные варианты исполнения: от переносных до стационарных.

Другой, более современный подход к конструированию схемотехники электронных блоков заключается в том, что функции компаратора выполняет микропроцессорный программируемый микроконтроллер. Исполнительный орган реле контроля производит непосредственную коммутацию нагрузки, то есть, по команде электронного блока либо отключает её от электросети, либо вновь подключает.

Роль такого органа в большинстве конструкций выполняет электромагнитное реле. В типовых схемах реле напряжения используются нормально открытые контакты исполнительного реле.

Примечание. Нормально открытыми называются контакты, находящиеся в разомкнутом состоянии при обесточенной катушке реле. При подаче электропитания на катушку, оно срабатывает, и эти контакты замыкаются.

Таким образом, чтобы отключить нагрузку, электронный блок обесточивает катушку исполнительного реле, а чтобы вновь подключить – подаёт на неё напряжение.

Органы управления и габариты на примере РН-111.

На фото: [ 1 ] — Зеленый светодиод «СЕТЬ». [ 2 ] — Зеленый светодиод «ВКЛ.НАГРУЗКИ». [ 3 ] — Ручка установки порога срабатывания по минимальному напряжению (Umin(В)). [ 4 ] — Ручка установки времени АПВ (Твкл(сек)). [ 5 ] — Установка порога срабатывания по максимальному напряжению (Umax(В)). [ 6 ] — Входные контакты. [ 7 ] — Выходные контакты.

С помощью органов настройки реле, обычно располагающихся на передней панели прибора, пользователем производится установка верхнего и нижнего пределов допустимого диапазона изменения рабочих параметров. При выходе величины питающего напряжения за пределы установленного диапазона, электронный блок подаёт команду силовому исполнительному органу, в результате чего происходит отключение защищаемой нагрузки.

Повторная подача электропитания осуществляется автоматически, после возврата контролируемого сетевого параметра в границы заданного диапазона.

Видео. Выбор реле по мощности (1 мин. 56 сек.)

В ролике показан подход в выборе реле для квартиры.

Отличие трехфазного реле от однофазного

Приборы, предназначенные для подключения к трёхфазной сети, обладают расширенным функционалом по сравнению с однофазными устройствами. При защите 3-фазного электрооборудования, кроме контроля уровня питающего напряжения, дополнительно осуществляется отслеживание следующих параметров:

симметричность трёхфазной системы питания;
разрыв цепи (обрыв) нулевого провода, при котором линейные напряжения остаются в норме, а фазные отсутствуют;
порядок чередования фаз;
в некоторых видах реле присутствует функция контроля частоты питающей сети.

Под симметрией трёхфазной системы подразумевается равенство частоты и амплитуды напряжения во всех фазах и фазовый сдвиг между ними 120°.

Контроль симметрии осуществляется путём постоянного сравнения векторной разности фазных напряжений.

Наличие фактора симметрии важно для правильной работы 3-фазного оборудования – электродвигателей, трансформаторов. Крайний случай несимметричного режима проявляется при обрыве одной или двух питающих фаз.

Работа двигателейв сети 380 вольт в неполнофазном режиме не допускается, так как это приводит к повреждению их обмоток. СтабЭксперт.ру напоминает, что опасность такого режима усугубляется тем, что в этом случае обычно не срабатывают токовые защиты.

Пример: работая на двух фазах, трёхфазный двигатель потребляет ток, едва превышающий номинальный, но при этом он не набирает обороты, обмотки перегреваются и сгорают.

Нарушение порядка чередования фаз влечёт за собой реверсивное (то есть, направленное в обратную сторону) вращение электродвигателей, что приводит как минимум к неправильной работе механизмов, нарушению технологического процесса, а то и к повреждению установок. Такой вид нарушения питания может возникнуть в двух случаях:

ошибочное подключение фаз в распределительном шкафу или на клеммах электродвигателя, выполняемое самим потребителем;
ошибка персонала сетевого предприятия, которая может произойти, например, при подключении кабельных вводов в распределительных устройствах подстанций после ремонта.

Поэтому ставьте соответствующий стабилизатор, который будет следить за «перекосом» параметров, либо реле трехфазного напряжения с контролем фаз (обзор моделей ниже). А о том, как выбрать стабилизатор напряжения 380в для дома, у нас есть отдельная статья.

Что касается частоты питающей электрической сети, причины её изменения, в основном, две:

1. Снижение частоты может наблюдаться в регионах с дефицитом генерируемой активной мощности, проще говоря, когда суммарная нагрузка потребителей превышает генерируемую станциями мощность. В некоторых регионах это нарушение носит системный и длительный характер.
2. Повышение частоты наблюдается реже, например, при кратковременных «набросах» мощности, обычно происходящих при отключении мощных высоковольтных ЛЭП. В эти моменты появляется избыток вырабатываемой генераторами электростанций мощности, что очень быстро устраняется действием системной автоматики, поэтому потребителя особенно не тревожит.

Следует ли отключаться от питающей сети при изменении частоты, решает сам потребитель, это зависит от того, насколько критично его оборудование к таким изменениям.

Цепи контроля реле напряжения должны быть постоянно подключены к питающей сети и при отключении нагрузки не должны отключаться вместе с ней. Это понятно, ведь если подключить цепи контроля после контактов исполнительного реле, то при первом же отключении контроль будет утрачен и автоматического повторного подключения не произойдёт.

Подключение

Относительно подключения самих контактов, возможны два варианта:

установить реле на вводе питания и подключить его контакты так, что при срабатывании будет отключаться питание всего объекта (квартиры, дома и т.п.);
использовать реле для защиты только отдельных устройств или их групп (например, холодильник, стиральная, посудомоечная машина и т.п.).

Схема подключения на примере модели РН-111М.

В любом из вариантов применения, мощность выбираемого реле (а если быть более точным – отключающая способность контактов) должна соответствовать выбранному составу оборудования, то есть суммарному току, который будет отключать устройство.

Читайте еще: чем отличается дифференциальный автоматический выключатель от обычного, а так же какой узо выбрать для дома?

Обзор моделей

РН-111

Однофазное реле напряжения РН-111 предназначено для защиты бытовых и промышленных потребителей. Контакты исполнительного электромагнитного реле способны разрывать цепи нагрузки мощностью до 3,5 кВт (ток до 16 А при напряжении 220 В). При необходимости коммутировать нагрузку большей мощности, реле должно быть дополнено магнитным пускателем соответствующего номинала. Контакты исполнительного реле при этом подключаются последовательно в цепь катушки магнитного пускателя.

На фото РН-111.

Устройство имеет модульное исполнение и предназначено для установки на DIN-рейку. На лицевой панели расположены органы индикации и настройки:

светодиодный индикатор наличия напряжения в сети;
индикатор включения нагрузки;
ручка установки нижнего предела отключения по напряжению;
ручка установки верхнего предела отключения по напряжению;
ручка установки времени задержки повторного включения.

Также на передней части находятся клеммы для подключения цепей контроля питающей сети и контактов РН-111.

Зелёный светодиод «Сеть» горит при наличии напряжения в электросети. Светодиод «Вкл. Нагрузки» также зелёного свечения, он светится, когда нагрузка подключена.

Диапазон доступных настроек минимального напряжения отключения лежит в пределах от 160 до 210 вольт, максимальное напряжение может быть установлено в пределах 230-280 вольт. Время задержки автоматического повторного включения устанавливается от 5 до 900 секунд. Необходимость такой задержки продиктована тем, что подача напряжения сетевой организацией может сопровождаться неуспешным включением выключателя, как в ручном, так и в автоматическом (АПВ) режиме. СтабЭксперт.ру напоминает, что отсчёт задержки начинается с момента появления напряжения в сети (или возврате его значения в допустимую область). Задержка защищает нагрузку от возможных кратковременных подключений питания и неустановившегося режима работы.

Время срабатывания реле по повышению или понижению напряжения определяется интегральным органом и зависит от величины отклонения напряжения и скорости его изменения. Так, время срабатывания при переходе напряжения за верхний предел составляет 0,5 сек. Однако, если фактическое напряжение превышает выставленную уставку на 30 вольт и более, реле срабатывает в течение 0,1 сек. При снижении напряжения менее чем на 30 вольт ниже установленного предела, устройство отключается через 12 секунд. Снижение же на 30 вольт и более вызывает срабатывание реле за 0,1 сек.

Гистерезис составляет не менее 5-6 вольт. Это значит, что повторное включение может произойти при напряжении выше нижнего предела отключения и ниже верхнего на 5-6 вольт.

РН-111М

Прибор по техническим характеристикам аналогичен предыдущему РН-111, но имеет несколько функциональных отличий.

Распространенная модель РН-111М с индикатором.

Блок индикации: вместо светодиодного индикатора наличия напряжения в сети, в модификации РН-111М установлен трёхразрядный цифровой вольтметр-индикатор, отображающий значение напряжения в вольтах.

Новые функциональные возможности: на передней панели расположены тумблеры «U_max» и «U_min», отключив которые можно убрать функцию контроля повышения или понижения напряжения.

Таким образом, модифицированное реле РН-111М может работать в четырёх режимах:

как обычное реле напряжения, контролируя как повышение, так и понижение питающего напряжения;
как реле максимального напряжения, контролируя его повышение, тумблер «U_min» при этом отключен;
в качестве реле минимального напряжения, реагируя только на его понижение, тумблер «U_max» в этом режиме отключен;
не выполняя защитных функций («U_max» и «U_min» отключены), играя роль цифрового индикатора напряжения сети и реле времени, осуществляющего задержку при включении.

Отличие алгоритма работы интегрального органа: изменена вторая градация отключения реле при снижении напряжения, ускорение отключения до 0,2 сек. происходит при снижении напряжения на 60 вольт и более от нижнего предела.

УЗМ-16

УЗМ-16 – это многофункциональное устройство защиты, предназначенное для работы в однофазных сетях. Вид исполнения – модульный, под крепление на DIN-рейку.

Однофазное реле с варистором УЗМ-16.

Функциональные возможности:

двухуровневая защита от повышения напряжения, при превышении порога 265 вольт, отключение происходит в течение 0,2 сек., если напряжение выше 300 вольт, срабатывает за 20 мс;
двухуровневая защита от понижения напряжения, работающая по следующему алгоритму: при снижении ниже 170 вольт время отключения составляет 10 сек., при напряжении менее 130 вольт, нагрузка отключается в течение 100 мс.

Для защиты нагрузки и внутренней схемы прибора, на входе питания установлен варистор, сглаживающий импульсные скачки. Задержка повторного включения программируется и может иметь два фиксированных значения – 10 секунд или 6 минут.

УЗМ-3-63

Устройство защиты УЗМ-3-63 предназначено для применения в трёхфазных электрических сетях. Крепление прибора предусматривается на монтажную DIN-рейку.

Трехфазное реле УЗМ-3-63 с контролем чередования и симметрии фаз.

Функционал этого УЗМ включает полный набор автоматических защит:

защита по U_max и U_min;
варисторная защита по всем фазам;
контроль сетевой частоты с пределами 45-55 Гц;
возможность выбора задержки повторного включения от 2 секунд до 8 минут;
контроль последовательности чередования фаз;
контроль симметрии питающей системы.

На лицевой панели есть ручки для установки пределов U_max и U_min, а также времени задержки повторного включения. Три светодиодных индикатора зелёного свечения сигнализируют о наличии питания по каждой из трёх фаз: L1, L2 и L3. Жёлтый индикатор горит при подключенной к питанию нагрузке. Два индикатора красного свечения «U>» и «U<» информируют о соответствующем нарушении нормального режима работы, то есть недопустимом повышении или понижении контролируемого параметра.

Индикаторы «U>» и «U<» выполняют универсальные функции. При различных нарушениях питания они ведут себя следующим образом:

в случае неправильного чередования фаз происходит их попеременное включение;
при выходе частоты сети из диапазона 45 – 55 герц происходит частое одновременное мигание «U>» и «U<»;
при возникновении несимметрии (разница более 25% между фазами), одновременное мигание светодиодов «U>» и «U<» редкое.

ИТОГ

При выборе модели реле напряжения необходимо точно подсчитать нагрузку, которую должен отключать исполнительный орган устройства. Если возможностей выходных контактов недостаточно, следует применить дополнительно магнитный пускатель соответствующей величины.

Описываемый выше класс устройств не обеспечивает защиту от повышенных токов. Контакты исполнительных органов не обеспечивают отключение токов короткого замыкания и не заменяют собой автоматические выключатели, оснащённые токовыми защитами или стабилизаторы напряжения.