Реле напряжения: назначение, виды, устройство, технические характеристики и схемы подключения

Зачем нужно контролировать напряжение

Считается, что все электроприборы работают от сети с напряжением 220 В. Но на самом деле этот показатель может колебаться в сторону увеличения или снижения приблизительно на 10 единиц.

Внимание! Современные производители бытовой техники предусматривают возможность перепадов напряжения. Поэтому электроприборы способны работать в пределах от 170 до 265 В. Но срок их эксплуатации в таких условиях сокращается.

При резком скачке напряжения в квартирах, где установлены приборы защиты автоматического срабатывания, происходит перегорание предохранителей. При их отсутствии возможно два варианта событий.

В первом случае происходит сгорание предохранителей (при их наличии) в работающих электрических приборах, таких как телевизор, микроволновая печь, компьютер и т. п. При отсутствии этой детали техника может полностью выйти из строя. Не исключены риски ее возгорания, которые могут привести к возникновению пожара в доме или квартире.

При низком напряжении возможна поломка электроприборов, оснащенных компрессором. Это устройство не может запускаться и работать в таких условиях. Это влечет за собой перегрев электромотора, который при достижении критической температуры выходит из строя. Как правило, первыми страдают холодильник и кондиционер.

Чтобы избежать таких проблем, следует регулярно проверять сетевые показатели и при необходимости отключать или корректировать подачу тока. Для этого используются приборы автоматического срабатывания, такие как реле контроля или стабилизатор.

Основные причины возникновения скачков напряжения в сети

Есть много причин различного характера, вызывающие отклонения напряжения от нормы в сети частного дома или квартиры. Рассмотрим наиболее распространенные случаи:

1. Увеличение или уменьшение тока нагрузки в системе электроснабжения. Причина кроется в одновременном подключении к сети мощных электроприборов (электрические печи, бойлеры, масляные обогреватели и т.д.). Наибольший пик нагрузки приходится на вечерние часы, особенно в холодное время года, следствием этого является понижение напряжения.
2. Перегрузка трансформаторной подстанции может стать причиной нестабильной работы ее оборудования. Проблема заключается в том, что большинство узлов энергосистем проектировались и строились более 30-40 лет назад, соответственно, они были рассчитаны на более низкую нагрузку. Для исправления ситуации необходима модернизация оборудования проблемных узлов, а это требует серьезных финансовых вложений.
3. Причинами кратковременных скачков напряжения также могут быть аварии на ЛЭП или кабельных магистралях. Это может быть связано как с общим состоянием линий, так и неблагоприятными погодными условиями.
4. Резкий скачок напряжения происходит при обрыве нуля или плохом электрическом контакте нулевого проводника. В первом случае произойдет повышение напряжения вплоть до 380 Вольт, во втором, будут наблюдаться кратковременные скачки с 220 до 380 В.
5. Проблемы с внутридомовой разводкой электросети. Причины могут быть связаны с использованием при некачественных материалов, неправильно выполненным монтажом или «старой» проводкой. В результате происходят скачки и колебания напряжения, сопровождаемые сильными импульсными помехами.
6. Бросок напряжения возникает в тех случаях, когда на смежной линии системы электроснабжения подключен мощный потребитель, например промышленный объект. Известно, что в момент включения электродвигателей образуются сильные пусковые токи, это приводит к тому, что начинает «прыгать» напряжение. Причем установка специальных сетевых фильтров на таком объекте только частично исправляет ситуацию. Заметим, что совсем необязательно жить рядом с промышленным объектом, чтобы ощутить все эти прелести, подобный эффект может давать небольшая мастерская, торговый центр или любое общественное здание оборудованное мощной вентиляционной системой.
7. К возникновению импульсных перенапряжений может привести попадание молнии в ВЛ. Напряжение импульса может измеряться в киловольтах.
   
   Попадание молнии в ЛЭП вызывает сильное перенапряжение сети

Это гарантировано выведет из строя включенные в розетки электрические приборы, несмотря на краткосрочность импульса (порядка нескольких миллисекунд) броска. Большинство устройств, обеспечивающих защиту, просто не успеют сработать.

1. Возникают скачки и по техногенным причинам, одна из них – обрыв сетевого провода трамвайной или троллейбусной контактной сети с последующим попаданием на ВЛ. Это приведет к тому, что превышение нормального напряжения в сети составит порядка нескольких сотен вольт. На практике встречались случаи, когда в результате такой аварии выгорали (в буквальном смысле) электроприборы в ближайшем доме.
2. Возникают скачки также при работе сварочного оборудования. Такая проблема более характерна для сельской местности, поскольку в хозяйстве часто возникает потребность для ремонта с применением сварки, например, подварить петли на воротах. Нередко некоторые умельцы с целью сэкономить подключают сварочное оборудование на вход, минуя счетчик и устройства защиты. В результате при образовании дуги происходят скачки и броски электрического тока в линии, от которой также запитаны дома соседей.

Мы назвали далеко не все причины, по которым  образуются скачки входного напряжения, но приведенных примеров вполне достаточно, чтобы подвести итоги. Перепады и скачки могут быть вызваны:

• Резким изменением нагрузки.
• Авариями, вызванными воздействием стихии или имеющие техногенную природу.
• Износом оборудования.
• Отсутствием резерва мощности.

В первых двух случаях доказать вину компании, предоставляющей услуги, будет проблематично, в последних двух можно рассчитывать на получение компенсации.

Возможные последствия скачков напряжения

Изменения напряжения, выходящие за установленные нормами рамки, потребителям электроэнергии грозят выходом из строя электроприборов. Напомним, что при 220 вольтах нижняя максимально допустимая граница – 198,0 В, верхняя – 242 В.

Наибольшую опасность для домашних электроприборов представляют грозовые перенапряжения, поскольку величина импульса может достигать нескольких киловольт. Ниже представлен блок питания 40” телевизора после попадания разряда молнии в ВЛ, от которой был запитан частный дом. Ни реле напряжения, установленное на вводе, ни внутренняя защита и предохранители электронного устройства сработать не успели.

Блок питания телевизора после попадание молнии в ЛЭП

С большой вероятностью бытовая техника «сгорит», если перенапряжение вызвано обрывом нуля. В таких случаях напряжение начинает стремиться к 380,0 В (на практике обычно 300-320 В, но и этого достаточно для выхода приборов из строя).

Броски меньшого уровня вызывают сбои в работе электронного оборудования, а также сокращают срок эксплуатации техники, оборудованной компрессорами или электродвигателями. На электронагревательные приборы незначительные перепады и скачки практически не оказывают серьезного влияния, исключение составляет оборудование с электронной системой управления.

Как работает реле напряжения

Чтобы понять принцип работы регулятора, нужно хорошо ознакомиться с тем, что такое реле напряжения (РН).

Защитный прибор этого вида устанавливается в распределительный щиток в блок контроля нагрузки или подключается в розетку. Рабочие параметры определяются производителем, но и владелец вправе самостоятельно осуществить установку настроек.

Блок предназначается для непрерывного контроля сетевых показателей и регулировки работы электросети. Устройство периодически проверяет уровень напряжения.

В случае отклонения этого параметра от нормальных показателей регулятор подает сигнал на исполнительный модуль. Последний автоматически блокирует подачу тока, чем исключает риски поломки и возгорания электроприборов.

Реле контроля работает в циклическом режиме. Регулятор проверяет и фиксирует сетевые показатели по истечении определенных отрезков времени. При сохранении установленных отклонений устройство продолжает бездействовать.

Подача тока возобновляется после возврата напряжения к нормальным показателям. Реле подает исполнительному блоку соответствующий сигнал. Происходит автоматическое замыкание силового контакта. Подача электроэнергии возобновляется.

Внимание! Продолжительность циклов можно устанавливать самостоятельно или оставить заводские настройки.

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.

В каких сферах оно используется

Реле контроля напряжения предназначается для подключения к распределительному щитку или к розетке в домашних условиях. При правильных настройках регулятор позволяет избежать финансовых затрат по причине поломки бытовой техники.

Реле контроля проверяет работу электросети и способно хорошо защищать электрические приборы как на одну фазу, так и трехфазные. Следовательно, регулятор может использоваться повсеместно, в т. ч. для монтажа к распределительному щитку на промышленных объектах, где требуется стабильная подача высокого напряжения.

Что лучше: стабилизатор или реле

Нередко вместо подключения в щитке реле контроля электрики рекомендуют устанавливать в доме стабилизатор напряжения. В отдельных случаях это бывает оправдано. Однако есть ряд нюансов, о которых надо помнить при выборе того или иного варианта защита электроприборов.

В плане функционала стабилизатор не только выравнивает напряжение, но и отключается при слишком высоких показателях последнего. А реле напряжения – это исключительно защитная автоматика. Вроде бы первый включает в себя функции второго.

Но по сравнению с РКН стабилизатор:

• дороже и шумит;
• более инертен при резких перепадах;
• не имеет возможностей для регулировки параметров;
• занимает гораздо больше места.

При уменьшении входного напряжения, чтобы на выходе стабилизатора были нужные показатели, он начинает “втягивать” в себя больше тока из сети. А это прямой путь к перегоранию проводки, если она изначально не рассчитана на подобное.

Второй основной минус стабилизатора в сравнении с реле контроля – это его неспособность перехватить резкий скачок напряжения при обрыве нуля.

Достаточно буквально полусекунды с 350–380 Вт в розетке, чтобы вся техника в доме погорела. А большинство стабилизаторов не способно подстроиться под такие изменения и пропускает высокий вольтаж, отключаясь только через 1–2 секунды после начала всплеска.

Помимо стабилизаторов и реле для защиты линии от перепадов вольтажа в сети также можно применять расцепители максимального и минимального напряжения. Но у них в сравнении с РКН большее время срабатывания. Плюс они не включают питание обратно в автоматическом режиме, по работе больше походят на УЗО.

После отключения электроэнергии эти расцепители придется переключать в исходное состояние вручную.

Виды защитных реле контроля

Реле контроля принято разделять на несколько видов по типу нагрузки (однофазные, трехфазные) и по способу подключения (к розетке или к Din-рейке распределительного щитка).

По виду нагрузки

По виду нагрузки и области применения элементы защиты делят на следующие категории:

• однофазные реле;
• трехфазные реле.

РКН однофазное

Для защиты однофазных потребителей, сетей используют защитные РКН первого типа. Таким способом защищают моторы практически всех распространенных бытовых электроприборов: холодильник, кондиционер, компрессор, др.

Реле контроля напряжения трехфазное

Трехфазные потребители защищают посредством установки реле защиты второго типа. Работа таких устройств позволяет контролировать напряжение на каждой фазе и защищать технику при аварии на одной из фаз. У этой системы есть свой недостаток – это полное обесточивание даже при небольшом перекосе напряжения между фазами, что зачастую не является опасной ситуацией. Поэтому в таком случае часто прибегают к установке однофазных реле защиты на каждую фазу в отдельности. При этом стоит обратить внимание на один нюанс – пропускная способность устройства по силе тока в сети. Для нормальной работы РКН необходимо использовать устройства с максимальным током несколько выше номинальных токов сети питания.

По типу исполнения (подключения)

Весь модельный ряд защитных устройств по типу подключения укрупненно разделяют на три категории:

• удлинители (фильтры) на 1-6 розеток;
• портативные переходники «розетка-вилка»;
• «пакетники» для монтажа в комплексе с DIN-рейкой.

Портативный переходник «розетка-вилка»

Первый и второй типы реле работают по одному принципу и конструктивно схожи друг с другом. Единственное отличие – удлинители обычно имеют более одной точки подключения (розеток), что позволяет организовать защиту сразу на несколько отдельных потребителей. Принцип работы устройств следующий – реле втыкается в обычную розетку электросети помещения, а к нему выполняют подсоединение бытовых приборов. Встроенный микроконтроллер анализирует напряжение в сети и выполняет защиту потребителей.

Индикация напряжения, а также другие рабочие параметры могут быть выведены на цифровое табло устройства. Непосредственно за отключение отвечает электромагнитное реле. Допустимые верхние, нижние пороги напряжения регулируют специальными кнопками управления, выведенными на корпус РКН.

Устройства типа «пакетников» — многофункциональное оборудование, предназначенное для установки в распределительном шкафу на DIN-рейку. Благодаря комплектации, способу подключения, заданным параметрам, изделие способно вести мониторинг параметров электросети полностью объекта и снимать напряжение в аварийных случаях полностью с комплекса или его отдельных секторов.

Схемы подключения РКН

В щитке реле напряжения всегда устанавливается после счетчика в разрыв фазного провода. Он должен контролировать и по необходимости отсекать именно «фазу». Никак по-другому его подключать нельзя.

Чаще всего для однофазных потребителей применяется стандартная схема с прямой нагрузкой через реле (+)

Основных схем подсоединения однофазных реле регулятора сетевого напряжения существует две:

• с прямой нагрузкой через РКН;
• с подсоединением нагрузки через контактор — с подключением магнитного пускателя.

При монтаже электрощита в доме практически всегда применяется первый вариант. Разнообразных моделей РКН с необходимой мощностью в продаже предостаточно. Плюс при необходимости этих реле можно установить по параллельной схеме и несколько, подключив к каждому из них отдельную группу электроприборов.

С монтажом все предельно просто. На корпусе стандартного однофазного реле имеется три клеммы – «нуль» плюс фазные «вход» и «выход». Надо лишь не перепутать подсоединяемые провода.

Подключение однофазного РКН

Однофазные РКН подключаются к сети напрямую, а через их контакты проходит рабочий ток сети. Как правило, перед реле устанавливают УЗО или дифавтомат для защиты от утечек тока. Алгоритм подключения следующий:

1. Нуль с вводного автомата подключают к нулевой шине, а затем к выводу N на реле.
2. Фазный провод напрямую подключают к выводу L.
3. Третий вывод РКН предназначен для подключения нагрузки, земля и нуль для которых берется с шин.

Как проверить реле напряжения

Все устройства проходят проверку в отделе контроля качества перед тем, как попасть к конечному потребителю. Если вы сомневаетесь в исправности РКН, можете выполнить проверку следующими способами:

• Замерять напряжение мультиметром или вольтметром между фазной и нулевой клеммами. Значение должно соответствовать показанию на цифровом табло. Учитывайте погрешность мультиметра.
• Пригласить специалиста с поверенным измерительным прибором, чтобы получить максимально точный результат.

С каждым годом в домах появляется все большее количество дорогих электроприборов. Чтобы обеспечить их корректную работу и уберечь кошелек от дорогих ремонтов, необходимо использовать реле напряжения. Если установить РКН на входе сети невозможно, используйте переносные устройства.

Правила выбора реле напряжения для квартиры или дома

Подходить к выбору РКН необходимо с умом, ведь устройство отвечает за безопасность сети и электроприборов. Корректная работа реле возможна только в том случае, если правильно подобраны технические характеристики. При выборе реле напряжения необходимо учитывать:

• максимальный ток нагрузки и тип подключения по фазе;
• максимальную мощность потребителя;
• рабочий диапазон напряжений;
• время срабатывания защиты;
• тип управления (цифровой и электромеханический);
• степень защиты устройства;
• надежность (отзывы о производителе и модели).

Главный параметр при выборе прибора — максимально допустимый ток. Следует выбирать модель на одну ступень защиты выше, чем установленный автомат в распределительном щите. Если максимальный ток выключателя равен 32 А, тогда реле должно быть на 40 А.

Совет: стоит обращать внимание на дополнительные функции, такие как цифровая индикация напряжения, температуры прибора, возможность управления временем и т.д.

Как выбрать защитное реле с учетом характеристик модели?

Чтобы сделать правильный выбор защитного устройства, необходимо учитывать несколько критериев:

1. Фазность. Для жилых помещений чаще всего выбирают однофазные модели. Устройство устанавливается на специальную DIN-рейку распределительного щита или подключается в розетку.
2. Мощность. Выбирать реле следует, исходя из номинала автоматических выключателей, установленных в доме, и объема потребления электроэнергии.
3. Скорость срабатывания. В современных устройствах этот показатель варьируется в пределах 0,02–0,05 секунды.
4. Диапазон настройки предельных уровней напряжения. От этого параметра зависит стабильность работы прибора.
5. Функция самостоятельной настройки индикатора напряжения при искажении данных на дисплее.
6. Наличие системы термозащиты, препятствующей перегреву прибора.

Лучшие модели 2022 года

Чтобы система защиты работала хорошо, рекомендуется выбирать устройства надежных проверенных производителей. В зависимости от того, где будет использоваться прибор (в Москве или в других регионах России), технические характеристики могут незначительно различаться.

Лучшие модели реле, которые часто выбирают покупатели:

• Volt Control PH-116;
• Volt Control PH-101M;
• V-protector Vp-10AS;
• ZUBR R116y;
• PH-260T;
• УЗМ-50Ц;
• УЗМ-51М.

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.

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.

Как вам статья?