Что такое реле напряжения в электрике и для чего он нужен

Для чего нужны реле напряжения, и как определиться с их выбором

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.

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.

Источник: Компания «АСберг АС» по материалам Schneider Electric

Источник

Реле напряжения

Введение.

Как известно перепады напряжения в электрической сети — это одна из основных причин выхода из строя электрических приборов. Особенно остро вопрос защиты электроприборов от перепадов напряжения стоит в жилых многоквартирных домах старой постройки, а так же частных жилых домах подключенных к старым линиям электропередач. Решением данного вопроса является установка реле напряжения.

Реле напряжения — это устройство осуществляющее непрерывный контроль величины напряжения электросети с целью обеспечения отключения нагрузки либо включения сигнализации в случае выхода значения напряжения за установленные приделы.

То есть в отличие от стабилизаторов напряжения которые поддерживают стабильный уровень напряжения в сети обеспечивая бесперебойность ее работы, реле напряжения защищает электрооборудование путем его отключения от сети при недопустимых значениях напряжения.

Таким образом назначение реле напряжения заключается в защите электрооборудования от перепадов напряжения сети которые могут возникнуть в следствие различных факторов таких как обрыв нуля, перекос фаз и т.д.

Устройство и принцип работы реле напряжения

Как видно на рисунке выше реле напряжения состоит из двух основных блоков: измерительного и исполнительного блока (реле).

При подаче на реле напряжения измерительный блок определяет его величину и в случае если измеренное значение напряжения электросети входит в установленный в настройках реле диапазон значений измерительный блок подает сигнал на исполнительный блок (реле) который, в свою очередь, замыкает силовой контакт включая тем самым нагрузку.

Измерительный блок осуществляет непрерывный контроль напряжения электросети, в случае снижения напряжения либо его повышения сверх установленного в настройках значения измерительный блок незамедлительно подает сигнал на исполнительный механизм (реле) который, в свою очередь, отключает нагрузку. После восстановления значения напряжения измерительный блок через установленную в настройках выдержку времени (как правило может устанавливаться в диапазоне от 5 секунд до 15 минут) подает сигнал на исполнительный механизм который вновь включает нагрузку.

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.

Наконец 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!

Пример вольт-амперного реле:

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.

I_{ном. 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:

P_сети=(P₁+ P₂…+ P_n)*К_с, кВт

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

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

I_сети=P_сети*К_п, Ампер

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

Примечание: 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:

I_{ном. РН}⩾ I _{ном. АВ}

4. Схемы подключения реле напряжения

Реле напряжения, в зависимости от производителя, могут иметь различные схемы подключения, поэтому перед их подключением необходимо обязательно ознакомится со схемой приведенной в паспорте реле либо нанесенной на его корпусе (при наличии). В данной статье мы приведем наиболее распространенные схемы подключения реле напряжения.

Однофазные реле, как правило подключаются в сеть напрямую, т.е. через их контакты проходит рабочий ток сети, так называемая схема непосредственного (прямого) включения:

Как видно в данной схеме реле напряжения защищено от сверхтоков установленным до него дифавтоматом. Ноль с дифавтомата подключается на нулевую шинку, к которой затем подключаются нулевые рабочие проводники, в том числе к ней подключается нулевой вывод реле напряжения, фаза в свою очередь с дифавтомата подключается напрямую на второй вывод реле, а нагрузка подключается к третьему. Внутри реле между вторым и третьим выводами, как показано на его корпусе, находится контакт управления, в случае если величина напряжения выйдет за заданные пределы, данный контакт разомкнется и отключит нагрузку.

Трехфазные реле, могут подключаться в сеть двумя способами: напрямую, в этом случае нагрузка сети отключается непосредственно контактами самого реле напряжения — схема непосредственного (прямого) включения, либо опосредовано в таком случае рабочая нагрузка электросети проходит не через контакты реле, а через контакты управляемого им магнитного пускателя (контактора) — схема косвенного (опосредованного) включения.

Схема подключения трехфазного реле напряжения непосредственного включения:

Трехфазные реле предназначенные для опосредованного (косвенного) включения в сеть, как правило, имеют номинальный ток не более 5-8 Ампер, т.к. рабочая нагрузка проходит не через реле, а через магнитный пускатель (контактор).

Схема подключения трехфазного реле напряжения косвенного (опосредованного) включения:

На приведенной выше схеме видно, что нагрузка электросети подключается через контактор катушка которого подключается к фазе через контакт управления реле напряжения, а к нулю напрямую от нулевой шины (катушка на 220 Вольт), в свою очередь трехфазное реле напряжения подключается параллельно контактору и контролирует величину напряжения сети по каждой фазе, при выходе значения напряжения за установленные пределы, реле размыкает свой контакт управления, обесточивая катушку контактора, что приводит к отключению им нагрузки.

После контактора так же могут устанавливаться трехполюсные и однополюсные автоматы, для разделения нагрузки на группы.

Схема подключения реле напряжения с применением контактора используется в случае необходимости коммутации (включения/отключения) больших нагрузок, т.е. если ток электросети превышает номинальный ток реле напряжения которое ее защищает. Как правило такая схема применяется при токах сети более 63 Ампер.

Настройка реле напряжения.

Все реле напряжения имеют три основные настройки:

Пример настройки реле напряжения производства ООО «НОВАТЕК-ЭЛЕКТРО»:

Реле напряжения такого типа настраиваются путем поворота регулировочных ручек.

Способы настройки индивидуальны для различных реле напряжения в зависимости от их производителя. Ниже приведены руководства по настройке наиболее распространенных марок реле напряжения:

Настройка реле напряжения digitop v-protector:

Настройка реле напряжения ZUBR (RBUZ):

Настройка реле напряжения F&F (ФиФ) Евроавтоматика

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Источник