Что такое реле контроля напряжения и для чего его используют в домах и квартирах

Реле – это переключатель. Причем не совсем обычный. Когда в подъезде лампочка загорается от звука шагов, это не волшебство, это работает реле. В этой статье расскажем о назначении реле и принципе его работы.

Существует очень много типов и классификаций реле. Но мы поговорим не только о них, но и о том, что такое реле и как оно работает. Поехали!

Для чего нужно реле контроля напряжения

Бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220-240 В. Периодически в электросети возникают нештатные ситуации. Напряжение в розетке прыгает в большую или меньшую сторону. Скачки способны нарушить работу бытовой техники или вовсе вывести ее из строя.

Перепады напряжения в сети

Распространенный случай перепадов напряжения — это обрыв нуля. При этом на одной фазе напряжение падает ниже допустимого уровня. На другой, наоборот, происходит существенное превышение вольтажа вплоть до 380в.

Другая ситуация свойственна старым домам с плохой электропроводкой и разболтавшимися контактами. Из-за плохого состояния кабелей и их перегрузки напряжение в розетках способно упасть до 170 В и ниже. Это опасно для электрических двигателей стиральных машин и холодильников.

На защиту электроприборов встает реле контроля напряжения. Это небольшое устройство располагается в распределительном щитке квартиры. Оно имеет компактную конструкцию, удобно крепится на дин рейку и выполняет свою задачу полностью автономно.

Дополнительная информация. Нужно отличать реле контроля напряжения от всевозможных стабилизаторов и УЗМ. Все перечисленные устройства применяются для защиты бытовой техники. Стабилизатор — прибор активный. Он способен самостоятельно корректировать напряжение в квартире. РН выполняет более простую и пассивную функцию. Оно просто отключает потребителя при превышении допустимого порога и, само по себе, на вольтаж никак не влияет.

О причинах нестабильности в электросетях

Не только бесконтрольное распределение экстремальных потребителей по электросети может привести к поломке оборудования. Со временем устаревает электропроводка. И особенно в домах с электроплитами и электрическим отоплением она со временем приводит к наиболее ощутимым потерям. Схема электроснабжения звезда с нулевым проводом, которая используется повсюду, завершается распределением фаз как между квартирами, так и между потребителями на производстве.

Поэтому падение напряжения от включения потребителей в одних местах неизбежно сопровождается увеличением напряжения у маломощных потребителей других фаз. Это наиболее опасная ситуация, для преодоления которой эти потребители своевременно отключаются от электросети. Иначе многие из них получат повреждение. Самые зависимые в таких ситуациях – это лампочки накаливания. Но и при понижении напряжения есть свои «лидеры». Обычно это стиральные машины. Не отстают от них и кондиционеры с холодильниками.

Назначение кнопок и выводов

На передней панели стандартного реле ограничения напряжения имеется 3 контакта. Они предназначены для подключения нулевого и фазных проводников. Если смотреть слева направо, то контакты имеют следующее назначение:

1. Общий нулевой провод. Этот контакт бывает раздвоен на 2 точки.
2. Вход питающего напряжения. К нему подключается фаза, идущая от счетчика.
3. Выход на квартиру. Этот провод отключится при скачке или просадке напряжения.

Выводы 2 и 3 — это нормально разомкнутые силовые контакты. Если напряжение между 1 и 2 находится в пределах нормы, то 2 и 3 замкнуты, и фаза может свободно проходить в сеть квартиры.

Устройство реле напряжения

Реле контроля напряжения имеет простой принцип работы. Внутренний контроллер непрерывно измеряет напряжение в сети. Если оно выходит за пределы нормы, то электромагнитное реле отключает квартиру. Устройство цифровое. Оно срабатывает как на чрезмерно высокий вольтаж, так и на заниженный.

Задержка времени включения

Для РН свойственна задержка включения. Если вольтаж провалился ниже допустимой нормы, то устройство выключится и разорвет контакты 2 и 3. Когда напряжение снова входит в норму, реле не включается. Оно выжидает некоторое время. Например, 15 секунд. Это необходимо, чтобы избежать ложных включений РН. Регулятор для настройки этого параметра предусмотрен на передней панели устройства.

На корпусе реле имеются кнопки с дисплеем. Они позволяют настроить диапазон рабочего напряжения и время задержки срабатывания. Подробная информация о настройке прибора содержится в руководстве по эксплуатации.

Принцип работы

Работа прибора контроля данного типа основана на измерении значений напряжения во внешней питающей сети. При понижении значений, ниже заданных или превышающих верхний установленный предел, реле размыкает свои силовые контакты, тем самым отключая сеть потребителя от внешнего источника электроснабжения.

Схема включения в однофазную сеть электроснабжения квартиры или дома

По истечении определённого временного периода устройство в автоматическом режиме замыкает силовые контакты и подаёт питание во внутреннюю сеть электроснабжения. Для недопущения цикличности повторных включений силовой части в конструкции прибора заложена выдержка времени включения (интервал задержки), которое может быть заложено заводом-изготовителем или задаваться вручную. Если уровень напряжения после отключения не установится в заданных значениях, то устройство не выполнит замыкание силовых контактов.

Технические параметры

К основным характеристикам РН относится рабочее напряжение, количество подключаемых фаз и максимальная пропускная мощность. Ниже рассмотрены параметры одного из популярных реле — RV-32.

Из характеристики следует, что реле питается от сетевого напряжения 220 В. Внутренние контакты способны длительно пропускать ток, равный 32 А, что соответствует потребителю мощностью 7 кВт. Класс IP 20 говорит, что устройство непригодно для работы во влажном помещении или на улице. Его допустимо устанавливать в специальный электрический щит. 100 тыс. рабочих циклов — это количество включений и отключений реле, которые оно способно перенести без разрушения.

Реле напряжения DigiTOP Vp-50A IP20

Анализ производителей

Реле напряжения изготавливаются множеством производителей, заводы которых расположены по всему миру. В таблице ниже приведены наиболее популярные в нашей стране модели с указанием производителей и типа крепления устройства.

Виды РН

В защите от скачков вольтажа нуждаются различные типы приборов. Некоторые из них работают от бытового напряжения 220 В и потребляют минимальную мощность. К примерам таких устройств относятся зарядные устройства для смартфонов или led лампочки. Другие так же работают от 220 В, но потребляют уже тысячи ватт мощности, например, электрические чайники и утюги. Третьи устройства требуют трехфазного питания 380 В. Обычное однополюсное РН им не годится. Среди таких потребителей промышленные станки и мощные асинхронные двигатели. Поэтому все реле для контроля напряжения принято разделять по типу корпуса и виду нагрузки.

По типу корпуса

Данная классификация указывает на то, какие приборы и в каком количестве возможно подключить к реле. По типу исполнения РН подразделяется на 3 вида:

• розеточные;
• в виде удлинителя;
• с установкой на din рейку.

Первый тип наиболее прост с точки зрения использования. Данное реле защиты от перенапряжения подключается непосредственно в розетку. С одной стороны корпуса имеется соответствующий разъем в виде штепсельной вилки. На другой части прибора расположена стандартная розетка для подключения нагрузки. Подобный тип РН можно быстро снять и подключить в другое место.

Второй тип выполнен в виде удлинителя. На его поверхности имеется несколько розеток для нагрузки. В отличие от 1-го типа данное реле оснащено кабелем с вилкой. Прибор удобен для стационарного подключения офисной техники.

Третий тип наиболее профессиональный. РН устанавливается в щиток. Оно имеет расширенный список функций, высокую пропускную мощность, и одновременно защищает все электрические приборы в квартире.

По количеству фаз

Электрические потребители, работающие от переменного тока, подразделяются на 2 группы. Подобное деление имеет и реле контроля напряжения. А именно:

• однофазное РН;
• трехфазное.

Однофазная модификация пригодна для дома. Эти реле устанавливаются в квартирах, гаражах и дачах. Они пропускают через себя одну фазу и ноль. Поэтому их называют однофазными.

Рабочее напряжение для подобных РН составляет 220в. Их контакты рассчитаны на ток в 30-40 А, что соответствует максимальным значениям для квартирной проводки. Устройство имеет минимальный перечень настроек и, если почитать инструкцию, пригодно для пользования обычным человеком без профильного образования.

Трехфазное реле контроля напряжения ZUBR 3F

Второй вид реле сложнее. Он контролирует вольтаж одновременно на 3 фазах. Подобная модификация годится для агрегатов, потребляющих от сети 380 В. Реле имеет расширенный перечень регулировок и требует минимальный опыт в настройке систем автоматики.

Монтаж

Ограничитель монтируется непосредственно в электрическом щите. Его установка не представляет особой сложности и с ней может справиться любой электрик, имеющий опыт выполнения других подобных работ.

Выпускаются различные приборы для работы в сетях с одной и тремя фазами и с разными напряжениями и контролируемыми нагрузками. Поэтому необходимо приобрести аппарат, соответствующий проекту. Для подключения ограничителя необходимо ознакомиться с прилагаемой инструкцией.

Прежде всего, необходимо подключить питание к устройству. Оборудование имеет одно или три отверстия, через которые продевается нагрузочные провода. На них контролируется мощность. В этих отверстиях расположены индукционные датчики тока. Однофазные приборы имеют одно отверстие, трехфазные аппараты имеют по три отверстия.

На панели устройства есть выводы, с которых подаются управляющие сигналы на контакторы. Схема подключения достаточно проста для выполнения его своими руками. При монтаже необходимо использовать качественные провода с требуемым сечением и следить за тем, что бы все контакты были надежно закреплены.

Некоторые устройства могут специально оснащаться дополнительными сигнальными контактами, которые необходимы для подключения различных цепей автоматики и сигнализации. Ограничители могут подключаться к персональным компьютерам с помощью интерфейсов RS-232 или RS-485 для установки параметров через персональный компьютер, а не через меню аппарата.

При эксплуатации устройства необходимо следить за частотой срабатывания защиты. Частое выключение может свидетельствовать о наличии короткого замыкания, неисправности электроприборов или сети. При появлении частых срабатываний необходимо провести техническую проверку оборудования и электрической изоляции сети.

Распространенные схемы подключения

Отличия существуют и в мощности потребителей, которые подключаются через РН. Одним достаточно для питания фазы и нуля. Другие требуют трехфазное питание. Для каждой категории мощности нагрузки необходима соответствующая схема подключения реле. Поэтому принято выделять 3 способа включения этих защитных устройств:

• однофазное РН;
• трехфазное;
• схема подключения через контактор.

Подключение однофазного РН

Схема применяется для подключения потребителей на 220 В. Она пригодна как для квартиры, так и для отдельного устройства.

Первоначально имеется однофазное РН, питающая и отходящая линии. Монтаж схемы производится по нижеизложенному плану:

1. Подключается общий нулевой провод. Соответствующая клемма имеется на реле. Она обозначается буквой «N». В зависимости от модели прибора нулевых клемм может быть и две. В таком случае на один контакт подключается ноль от питающей линии, а на другой от отходящей.
2. Затем подсоединяется фазный провод отходящей линии. На корпусе прибора эта клемма имеет маркировку «L2», «выход L» или «out L».
3. Третий этап — подключение фазного провода питающей линии. Напряжение на нем присутствует всегда и независимо от того, сработало РН или нет. В стандартном электрощите этот проводник идет от выхода прибора учета или дифавтомата.

Схема для трехфазного реле контроля напряжения

Разные модели трехфазных реле контроля напряжения имеют отличающийся набор клемм для подключения проводов. В стандартной комплектации их 8. Клеммы напряжения сети (4 шт.) нужны для подачи в устройство трех контролируемых фаз и нуля. На корпусе прибора они обозначаются L1, L2, L3 и N. Выходные релейные клеммы (4 шт.) используются для подключения последующих устройств защиты и автоматики. Они имеют маркировку «NO» у нормально открытых контактов, и «NC» у нормально закрытых.

Схема подключения собирается в 2 этапа:

1. К клеммам РН подключаются фазные и нулевые провода питающей линии. Здесь необходимо обратить внимание на максимальный допустимый ток контактов. Как правило, если потребитель трехфазный, то он потребляет большие мощности. Реле должно быть рассчитано на эти значения.
2. К релейному выходу подключаются последующие устройства. Например, контактор, различные устройства сигнализации или индикаторные лампы «авария».

Обратите внимание! Дорогостоящие трехфазные РН способны контролировать не только напряжение, но и ряд других параметров сети. Например, критический перекос фаз и правильность их чередования. Эти функции важны для правильной работы асинхронных двигателей и тиристорных преобразователей.

Подключение нагрузок свыше 100 кВт с помощью контактора

Некоторые потребители электроэнергии берут от сети токи в сотни ампер. Никакое РН не способно справиться с такими мощностями. В этой ситуации используют отдельный контактор. Его необходимо соединить с выходным реле.

В этой схеме РН просто контролирует состояние сети и формирует слаботочный сигнал управления для контактора. Его втягивающая катушка подключается последовательно с выходом реле контроля напряжения. Основной ток нагрузки протекает непосредственно через контактор.

Важно! Не следует ставить РН рядом с мощными источниками радиопомех, например, трансформаторами или беспроводными телефонами. Испускаемые ими помехи способны повлиять на измерительную цепь реле и привести к ложным срабатываниям.

Как читать маркировку

При выборе реле напряжения необходимо научиться правильно читать маркировку и разбираться в ней. Такие знания необходимы для того чтобы при покупке не вручили прибор с другими техническими характеристиками.

Вся необходимая маркировка присутствует на устройстве на лицевой его стороне. На приборе указывают, прежде всего, пороги срабатывания, которые указываются в вольтах. Этих значений может быть два, при условии, что реле напряжения имеет функцию регулировки нижнего и верхнего порогов срабатывания. Далее на устройстве указывается номинальный ток. Это значение указывается максимальный ток, который может проходить через прибор. Обязательным условием является указание на корпусе прибора степени защиты и его мощность.

Реле напряжения на 63А DIGITOP MP-63 является многофункциональным и мощным устройством

Также на приборе в обязательном порядке должна быть указана нумерация клемм.

Рекомендации по выбору

Из вышесказанного вытекает, что существует множество видов реле контроля напряжения. Подбор осуществляется с учетом конкретной ситуации, в которой РН предстоит работать. Наиболее значимые критерии выбора реле контроля напряжения таковы:

1. Однофазная или трехфазная сеть. Практикуется вариант, когда вместо одного трехфазного реле устанавливается 3 однофазных.
2. Тип исполнения реле. Подключаемые к розетке, рассчитаны на 1-3 потребителя. Они выдерживают ток до 16 А. Модификации под DIN рейку мощнее. Через них возможно подключить всю квартиру. Пропускаемый ток составляет 40-80 А.
3. Допустимый ток реле. Для обычной квартиры подойдет прибор, способный пропускать 30-40 А. Этот ток больше, чем позволит сечение бытовой проводки, но РН лучше брать с запасом по мощности в 1,5-2 раза. Так устройство прослужит заметно дольше.
4. Если реле приобретается для подключения одиночного бытового прибора, то перед покупкой следует узнать какой у него потребляемый ток. В этой ситуации достаточно делать запас в 30-50%.

Дополнительная информация. Существуют реле контроля напряжения, оснащенные встроенным амперметром. Эти приборы позволяют отслеживать потребляемый квартирой ток. На них возможно организовать защиту от короткого замыкания или перегрузки сети.

Настройка порогов срабатывания РН

Настройка реле защиты от перенапряжения производится после анализа текущего состояния электросети и проводки. Необходимо обратить внимание на такие факторы, как:

1. Напряжение в розетке. Оно составляет 220 В только на страницах учебников. Реальный вольтаж в сети способен находиться в пределах 190-240 В. Бессмысленно настраивать РН на отключение при снижении до 210 В, если в розетке вольтаж редко поднимается выше 200 В. Особенно актуально для сельской местности и в частном доме.
2. Мощность бытовых приборов. Некоторые образцы техники в момент запуска потребляют большие токи, что резко понижает напряжения в сети. Этот провал необходимо учитывать, чтобы выбрать нижний порог срабатывания защиты.
3. В ночное время суток происходит обратное. Люди спят. Большая часть электроприборов в доме выключена. Напряжение в сети способно зашкаливать до 230-240 В. Это явление учитывается при выборе верхнего номинала срабатывания.

Монтаж и настройка реле напряжения

Проверка РН с помощью мультиметра

Полноценные испытания удастся провести при помощи специального оборудования в электротехнической лаборатории. Однако точность показаний выходного вольтажа получится проверить и обычным мультиметром. Прибор необходимо переключить в режим измерения переменного напряжения до 700 В. На переключателе это обозначается как «ACV 700».

Затем мультиметром предстоит определить напряжение на выходе РН, и сравнить это значение с показаниями на дисплее защитного устройства. Нужно понимать, что оба прибора имеют некоторую погрешность измерения. Показания должны примерно совпадать. Разница в 2-3 В — это не повод для паники. Но если отличия более существенны, то в РН есть неисправность.

Применение РН защитит бытовые электроприборы от перепадов напряжения. Для этого потребуется правильно подобрать уставки его срабатывания. Ориентировочные значения можно посмотреть в паспорте на устройство.

Реле контроля напряжения выбирается с учетом количества питающих фаз и максимальной мощности потребителя. Желательно приобретать защитное устройство с запасом по току в 20-30 %. Если необходимо контролировать потребляемый ток, то лучше установить прибор со встроенным амперметром.