Реле контроля напряжения (РКН) – устройство, позволяющее защитить бытовые приборы, электроинструмент и другое электрооборудование, запитанные от электрической сети. Оно служит для непрерывного контроля напряжения и отключения потребителей при выходе его значения за допустимые пределы, которые задаются в настройках. РКН чаще всего устанавливают в зданиях старого жилого фонда, сельской местности и других местах, для которых характерно нестабильное напряжение.
Назначение РКН
Выясним, для чего нужно реле контроля напряжения. При достижении критически высокого или критически низкого значения напряжения реле обесточит электросеть и защитит электрические аппараты от повреждений, требующих дорогостоящего ремонта, или полного выхода из строя. При восстановлении нормальных параметров тока РКН генерирует команду на включение приборов с определенной выдержкой по времени.
Возможные причины срабатывания РКН:
- Обрыв проводов линии воздушных передач. Перехлестывание фазного и нулевого проводов приводит к резкому росту напряжения в фазном проводе.
- Обрыв нулевого провода в трехфазной системе. Приводит к опасному явлению, которое называется перекосом фаз. При обрыве нулевого проводника на одной из фаз вольтаж может резко понизиться, а на другой – возрасти.
- Включение высокомощного потребителя. Становится причиной резкого падения напряжения и перекоса фаз.
Принцип работы реле напряжения
Прибор состоит из двух блоков – измерительного и исполнительного. Измерительный блок контролирует напряжение в электросети. При выходе его значения за обозначенные в настройках пределы измерительный блок формирует сигнал, в соответствии с которым исполнительный механизм немедленно отключает электропотребителей. После нормализации параметров электротока в сети измерительный блок формирует сигнал исполнительному механизму на включение потребителей. Временная выдержка может длиться от нескольких секунд до 15 минут.
Реле контроля напряжения работает на основе таких устройств, как компараторы или микропроцессоры. Первый вариант является более простым и дешевым, а второй способен обеспечить более точную настройку устройства. Большинство современных моделей РКН оснащены именно микропроцессорной базой.
Самые простые РКН имеют два светодиода, показывающие наличие напряжения на входе и выходе. Технически более совершенные устройства оснащены дисплеем, на котором отображаются: текущий вольтаж в электросети и заданные допустимые пределы напряжения.
Для регулирования пороговых вольтажей предназначены: потенциометр с градуированной шкалой или кнопки. В последнем случае выставляемые пороговые значения отображаются на экране.
Реле, обеспечивающее коммутацию электрических цепей, построено по бистабильной схеме. Оно имеет два стабильных состояния, для сохранения которых затраты электроэнергии не требуются. Энергия затрачивается только при переходе из одного стабильного состояния в другое.
Типы реле напряжения
Эти защитные устройства могут предназначаться для однофазной или трехфазной сетей. Однофазные модели обычно востребованы в квартирах, частных домах и на дачах. Трехфазные РКН устанавливаются в ремонтных мастерских, на производственных объектах для защиты станков с трехфазным питанием. Главная особенность трехфазных реле – полное отключение электропитания даже при скачке только на одной из фаз.
По способу установки приборы бывают стационарными и переносными.
Стационарные
Устройства стационарного монтажа делятся на две группы – встроенные в розетку (розеточные) и располагаемые на электрощитках.
Розеточные модели используются в случае, если прибор невозможно установить в электрощитке или в ситуациях, когда конкретный потребитель нуждается в индивидуальной защите. Розеточные устройства часто сочетают с основной защитой – реле напряжения, установленным в распределительном шкафу. Например, после нормализации параметров сети РКН, встроенное в щиток, включает нагрузки с выдержкой в 1 минуту. Компрессорные потребители (холодильники, кондиционеры) требуют более длительное время выдержки – не менее 300 сек. Для них устанавливают индивидуальное розеточное реле.
Приборы, предназначенные для установки на электрощитке, обеспечивают защиту всех электропотребителей объекта, что избавляет от необходимости индивидуально защищать каждую нагрузку. Обычно такие РКН имеют широкий диапазон настроек и возможность работать в нескольких независимых режимах: как устройства наибольшего или наименьшего напряжения, с задержкой времени на включение.
Переносные
Переносные РКН разделяют на два типа: вилка-розетка и удлинитель. Такие устройства удобны своей мобильностью, отсутствием необходимости монтажных работ, возможностью задавать индивидуальные настройки для конкретных потребителей (как и в случае стационарных розеточных моделей).
- Вилка-розетка вставляется непосредственно в розетку. Ее работа управляется микроконтроллером, который анализирует текущий вольтаж и отображает его на экране. Допустимые пределы устанавливаются кнопками.
- Удлинитель – устройство, по принципу действия аналогичное вилке-розетке. Но он может иметь две и более розеток и защищать сразу несколько потребителей.
Какие параметры учитывают при выборе реле контроля напряжения
Перед тем как выбрать реле контроля напряжения, необходимо определиться, какие технические характеристики РКН подходят для конкретных условий применения. Это:
- рабочий диапазон;
- допустимые верхний и нижний пороги срабатывания;
- наличие или отсутствие индикаторов, показывающих уровень напряжения;
- быстродействие – время, требуемое для обесточивания нагрузки при срабатывании РКН;
- время задержки после нормализации вольтажа в сети;
- наличие или отсутствие функции защиты устройства от перегрева;
- максимальную коммутируемую мощность или максимальный пропускаемый ток, по этим характеристикам необходим запас не менее 20 %.
При эксплуатации удобны модели с дисплеем, позволяющим визуально контролировать вольтаж электросети. Материал корпуса должен быть прочным, не поддерживающим горение.
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.
Однофазные 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.
Этапы работ:
- Обесточить электросеть с помощью вводного автоматического выключателя. Для контроля отсутствия напряжения используют индикаторную отвертку.
- Установить РКН на DIN-рейку, защелкнуть фиксатор, проверить надежность удерживания прибора.
- Зачистить концы разрыва проводов, идущих от счетчика к нагрузкам.
- Закрепить провода, идущие от прибора учета, на штатных местах в верхней части РКН. Это – «фаза» и «ноль».
- Провод «фаза», идущий к потребителям, закрепляется на штатное место внизу прибора.
- Включить вводный автоматический выключатель и убедиться с помощью индикаторной отвертки, что напряжение поступает на вход реле.
- Включить РКН и выставить пороговые значения и время задержки включения.
Схема подключения трехфазных РКН в электрическую цепь
Трехфазные реле контроля напряжения могут подключаться двумя способами:
- Напрямую. В этом случае потребители в нештатных ситуациях отключаются контактами самого реле.
- Опосредовано. Такая схема подключения предусматривает прохождение рабочего тока через контакты не реле, а управляемого им магнитного пускателя. После магнитного пускателя устанавливаются одно- и трехполюсные автоматы, с помощью которых нагрузки разделяют на группы. Опосредованная схема подключения применяется в случаях обслуживания высокомощных нагрузок.
Проверка работоспособности реле контроля напряжения
Простых домашних способов проверки РКН на исправность не существует. Для того чтобы проверить реле контроля напряжения на работоспособность, в лабораторных условиях создают схему с имитацией нагрузки способом регулирования подаваемого напряжения. Прибор должен срабатывать на установленных пороговых значениях.