Реле за контрол на напрежението: принцип на работа, схема, нюанси на свързване

Колебанията на напрежението съвсем не са рядкост в родните домове. Те се случват поради износване на електрическите мрежи, къси съединения и неравномерност на разпределението на товара по отделни фази.

В резултат на това битовата техника или не получава достатъчно електроенергия, или изгаря от нейния излишък. За да се избегнат изброените проблеми, се препоръчва да се инсталира реле за контрол на напрежението (РКН).

Предлагаме да се запознаем какви предимства дава прилагането на такова устройство, какви са разликите между РКН и стабилизатора, как да изберем подходящо реле и да осъществим неговото свързване.

Защо е необходимо реле за регулиране на напрежението

Правилното наименование на разглежданото устройство е «реле за контрол на напрежението». Но средната дума в разговорите между електротехниците често изпада от този термин.

По принцип това е един и същ електротехнически прибор за защитна автоматика. Освен това това оборудване често наричат още и «защита от прекъсване на нулата». Защо – ще стане ясно по-долу.

Не бива да се бъркат автоматите УЗО и РКН. Първите защитават линията от претоварване и късо съединение, а вторите – от скокове на напрежението. Това са различни по функционално предназначение прибори.

Основната задача на РКН е да изключва електроуредите от мрежата при твърде високи и твърде ниски напрежения в нея, за да не се повреди свързаната към електрозахранването техника.

Надписът «~220 V» е познат на всички руснаци. При такова променливо напрежение работи битовата техника, свързана към контактите в дома. Но в действителност максималното напрежение в домашната електрическа мрежа само се колебае около тази стойност с размах от +/-10%.

В отделни случаи колебанията достигат и по-големи стойности. Волтметърът може спокойно да показва спадове до 70 и скокове до 380 V.

За електротехниката е опасно както ниското, така и високото напрежение. Ако компресорът на хладилника "не получи достатъчно" електроенергия, той просто няма да стартира. В крайна сметка техниката неизбежно ще прегрее и ще се счупи.

При ниско напрежение обикновеният човек в повечето случаи дори не е в състояние визуално да определи дали оборудването работи изправно или не в такава ситуация. Визуално може да се видят само слабо светещи крушки с нажежаема жичка, към които се подава по-малко напрежение от необходимото.

С високите скокове нещата са много по-прости. Ако на входа на захранването на телевизора, компютъра или микровълновата се подаде 300–350 W, то в най-добрия случай ще изгори предпазителят. А най-често те сами „изгарят“. И е добре още, ако при това не стане реално запалване на техниката и възникване на пожар.

Многофамилните сгради обикновено са захранени от трифазна мрежа 380 V, а към апартамента вече отива еднофазна инсталация на 220 V от електротаблото на етажа.

Основните проблеми с колебанията на напрежението в многоетажните сгради възникват поради прекъсване на работната нула. Този проводник се поврежда поради небрежност от електротехниците по време на ремонт, или просто изгаря от старост.

Ако в къщата на входната линия има комплект необходима защита от съвременно ниво, то в резултат на такова прекъсване се задейства автоматиката на УЗО. Всичко завършва относително нормално.

Въпреки това, в стария жилищен фонд, където няма защитни автомати, изчезването на нулата води до дисбаланс на фазите. И тогава в някои апартаменти напрежението става ниско (50–100 V), а в други рязко високо (300–350 V).

Какво ще излезе в контакта при кого зависи от свързания в конкретния момент към електрическата мрежа товар. Предварително точно да се изчисли и предвиди това е невъзможно.

В крайна сметка при едни цялата техника спира да работи, а при други изгаря от пренапрежение. Тук точно е необходимо реле за контрол на напрежението. При възникване на проблеми то ще изключи мрежата, предотвратявайки повреда на телевизори, хладилници и т.н.

В частния сектор проблемът с колебанията на напрежението е малко по-различен. Ако вилата е разположена на голямо разстояние от уличния трансформатор, то при повишено потребление на електроенергия в къщите до нея в тази крайна точка напрежението може да падне до критично ниски нива.

В резултат на продължителната липса на „волтове“ електродвигателите в битовите уреди неизбежно ще започнат да горят и да излизат от строя.

Разновидности на устройството РКН

Всички модели релета, изпълняващи функциите на регулатор на напрежението, се подразделят на еднофазни и трифазни.

Еднофазно реле. Обикновено се инсталира във вили и апартаменти – повече от това в домашните табла не е необходимо.

В електрическите табла на частни и многофамилни къщи обикновено се използват еднофазни релета в компактно изпълнение на DIN-рейка (+)

Трифазно реле. Такива РНК са предназначени за промишлено приложение. Често се използват в защитни схеми на трифазни машини. При това, ако на входа на подобна сложна техника се изисква такъв трифазник, то той често се избира в комбинирано изпълнение с контрол не само по напрежение, но и по синхронизация на фазите.

Основният недостатък и едновременно плюс на трифазното реле е пълното изключване на захранването на изхода при скок на напрежението дори в една от фазните линии на входа. В промишлеността това е само от полза. Но в бита често колебанията на напрежението в една фаза не са критични, а РКН взема и изключва защитаваната мрежа.

В отделни случаи такава свръхнадеждна презастраховка е необходима. Въпреки това в преобладаващото мнозинство от ситуации тя е излишна.

По вид изпълнение и габарити

Цялата моделна гама релета за напрежение се разделя на три вида:

• преходници «вилка-контакт»;
• удължители с 1-6 контакта;
• компактни «пакетници» за DIN-шина.

Първите два варианта се използват за защита на един конкретен електроуред или някаква група. Те се включват в обикновен стаен контакт.

Третият вариант е предназначен за монтаж в електротабло като част от защитната система на електропреносната мрежа на апартамент или къща.

Преходниците и удължителите на разглежданите регулатори имат доста големи размери. Производителите се стараят да ги направят възможно най-малки, за да не развалят с вида си интериора.

Но вътрешните компоненти на релето за напрежение имат свои строги габарити, освен това те трябва да бъдат композирани в един корпус с контакт и вилка. В план на дизайна тук няма място за развитие.

Релетата за DIN-шина за монтаж в разпределително табло имат по-компактни размери, в тях няма нищо излишно. Свързването им в мрежата става посредством съединение на проводници и клеми.

По база и допълнителни функции

Вътрешната логика и работа на релето за контрол на напрежението се изграждат на базата на микропроцесор или по-прост компаратор. Първият вариант е по-скъп, но предполага по-точна и плавна регулировка на праговете на задействане на РКН. Повечето продавани защитни устройства в момента са изградени на микропроцесорна база.

Горният (Umax) и долният (Umin) праг са двата основни регулируеми параметъра на РКН – ако входното напрежение излезе извън зададения диапазон, релето изключва изходната линия от електрическия ток (+)

Като минимум, на корпуса на релето има двойка светодиоди, по които може да се определи наличието на напрежение на входа и изхода. По-напредналите уреди са оборудвани с дисплеи, които показват зададените допустими граници и наличното напрежение в линията.

Регулирането на праговите стойности се извършва с потенциометър с градуирана скала или с бутони с показване на параметрите на табло.

Самото реле, отговарящо за комутацията вътре в РКН, е изпълнено по бистабилна схема. Тази намотка има две устойчиви състояния. Енергия се изразходва само за превключване на ключалката. За задържане на контактите в затворено или отворено положение електричество не е необходимо.

От една страна, това минимизира енергопотреблението, а от друга – гарантира, че намотката няма да се нагрява при работа на регулатора.

При избора на реле за напрежение в параметрите трябва да се гледа на:

• работен обхват във Волтове;
• възможности за настройка на горния и долния праг на задействане;
• наличие/отсъствие на индикатори за ниво на напрежение;
• време за изключване при задействане на РКН;
• време за закъснение за възобновяване на подаването на електричество;
• максимална комутируема мощност в kW или пропускаем ток в Ампери.

По последния параметр релето трябва да се вземе с резерв от 20–25%. Ако няма подходящ РКН за съществуващите в линията високи натоварвания, тогава се взема маломощен модел, а на неговия изход се свързва магнитен пускател.

С настройката на праговете ситуацията е следната. Ако те се зададат твърде стриктно, то честотата на задействане на релето ще бъде висока. Тук ще се наложи да се отиде на компромис.

Настройката на тези параметри трябва да се извършва така, че те да осигуряват нужното ниво на защита, но да не допускат твърде често превключване на РКН. Постоянните включвания и изключвания няма да са от полза нито за свързаната към мрежата техника, нито за самия регулатор на напрежение.

При това някои релета изобщо нямат възможност самостоятелно да коригират праговете. При тях те са настроени „твърдо“. Например, настройката по долната граница от завода е направена на 170 V, а по горната – на 265 V.

Такива РКН са по-евтини, но трябва да се подбират по-внимателно. След това пренастройването на тези уреди няма да е възможно, при грешки в изчисленията ще се наложи да се закупят нови за замяна на неподходящите.

Изборът на времевите параметри за изключване и възобновяване на захранването на линията на изхода зависи от свързания товар и особеностите на конкретната мрежа (+)

Ако в електрическата мрежа постоянно възникват краткотрайни (за части от секундата) несилни спадове на напрежение, то времето за изключване по долния праг е по-добре да се настрои на максимум. Така задействанията ще бъдат по-малко, а заплахата за захранваното оборудване ще бъде минимална.

Закъснението за включване трябва да се подбира в зависимост от типа на включените в контакта електроуреди. Ако свързаната техника има компресор или електромотор, то времето за подаване на напрежение трябва да се увеличи до 1–2 минути.

Това ще позволи да се избегнат резки скокове на напрежение и ток при възобновяване на захранването в мрежата, което ще предпази хладилниците и климатиците от повреди.

А за компютрите и телевизорите този параметър може да се намали и до 10–20 секунди.

Кое е по-добро: стабилизатор срещу реле

Не рядко вместо включване в таблото на реле за контрол на електриката препоръчват да се инсталира в дома стабилизатор на напрежението. В отделни случаи това е оправдано. Обаче има редица нюанси, които трябва да се помнят при избора на една или друга опция за защита на електроуредите.

По отношение на функционалността стабилизаторът не само изравнява напрежението, но и се изключва при твърде високи показатели на последното. А релето за напрежение е изключително защитна автоматика. На пръв поглед първият включва функциите на втория.

Но в сравнение с РКН стабилизаторът:

• по-скъп и шуми;
• по-инертен при резки промени;
• няма възможности за регулиране на параметрите;
• заема много повече място.

При намаляване на входното напрежение, за да има на изхода на стабилизатора необходимите показатели, той започва да изтегля в себе си повече ток от мрежата. А това е пряк път към прегаряне на окабеляването, ако то първоначално не е изчислено за подобно.

Вторият основен минус на стабилизатора в сравнение с релето за контрол – това е неговата неспособност да пресече рязък скок на напрежението при прекъсване на нулата.

Достатъчно е буквално половин секунда с 350–380 W в контакта, за да изгори цялата техника в дома. А повечето стабилизатори не са способни да се настроят към такива промени и пропускат високо напрежение, изключвайки се едва след 1–2 секунди от началото на скока.

Освен стабилизатори и релета за защита на линията от колебания на напрежението в мрежата могат да се прилагат и разединители за максимално и минимално напрежение. Но при тях в сравнение с РКН времето за задействане е по-голямо. Освен това те не включват захранването обратно в автоматичен режим, по функционалност повече приличат на УЗО.

След изключване на електроенергията тези разединители ще трябва да се превключат ръчно в изходно положение.

Схеми за свързване на РКН

В таблото релето за напрежение винаги се инсталира след електромера в прекъсване на фазния провод. То трябва да контролира и при необходимост да отсича именно „фазата“. По никакъв друг начин не може да се свърже.

Най-често за еднофазни консуматори се прилага стандартна схема с директно натоварване през релето (+)

Съществуват две основни схеми за свързване на еднофазни релета за регулатор на мрежовото напрежение:

• с директно натоварване през РКН;
• с присъединяване на товара през контактор – с свързване на магнитен пускател.

При монтажа на електротаблото в дома практически винаги се прилага първият вариант. Разнообразни модели РКН с необходимата мощност са достатъчно на пазара. Освен това при необходимост тези релета могат да се инсталират и в паралелна схема, като към всяко от тях се свърже отделна група електроуреди.

Монтажът е изключително прост. На корпуса на стандартно еднофазно реле има три клеми – „нула“ плюс фазни „вход“ и „изход“. Трябва само да не се объркат свързваните проводници.

Изводи и полезно видео по темата

За да Ви е по-лесно да се ориентирате в схемите за свързване и избора на подходящо реле за регулатор на напрежение, направихме подборка от видеоматериали с описание на всички нюанси на работата на това устройство.

Как да защитите оборудването от колебания в електропреносната мрежа с помощта на РКН:

Настройка на реле за напрежение:

Релето за контрол на мрежовото напрежение е отлична защита от „прекъсване на нулата“ и резки колебания на волтажа. Свързването му не е сложно. Трябва само да поставите съответните проводници в клемите и да ги затегнете.Практически във всички случаи се прилага стандартна схема с директно натоварване през РКН.

Споделете с читателите вашия опит по свързване и приложение на реле за напрежение. Моля, оставете коментари, задавайте въпроси по темата на статията и участвайте в дискусиите – формата за отзиви се намира по-долу.