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

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.

Классификация реле

Защитные реле классифицируются по 2 признакам:

• по способу подключения к сети;
• по количеству подведенных фаз.

По типу подключения

Способы коммутации блоков зависят от конструкции изделия:

1. Устройство для защиты бытовой розетки, которое оснащается штепсельными контактами. Изделие представляет собой переходной узел, внутри которого расположены измерительный прибор, контроллер и контактная группа. Детали установлены в пластиковом корпусе, на внешней стороне предусмотрено гнездо для подключения внешних потребителей. В конструкции изделия предусмотрены поворотные регуляторы или кнопки, позволяющие выставить рабочие параметры. Устройства рассчитаны на мощность до 3,5 кВт (сила тока до 16 А).
2. Изделие, оборудованное блоком розеток и удлинительным кабелем. Оборудование подключается к бытовой электрической сети, защищаемые приборы получают питание от встроенных распределительных элементов. В конструкции предусмотрен выключатель, имеется цифровой вольтметр и кнопки регулировки параметров. Максимальный ток нагрузки не превышает 10 А (из-за использования удлинительного кабеля), время срабатывания по верхнему пределу 0,02 секунды.
3. Отсекатель питания, предназначенный для установки на DIN-рейку, установленную в распределительном квартирном щитке. Изделия отличаются применением измерительного блока с повышенной точностью замера (погрешность составляет 1-2 В). Существуют разновидности оборудования, рассчитанные на силу тока до 63 А (в аварийном кратковременном режиме реле не выходит из строя при подаче 80 А). Устройства оснащаются встроенным термическим реле, предотвращающим возгорание блока при перегреве.

Классификация реле по способу подключения.

По количеству фаз

Существуют реле для бытовой однофазной сети напряжением 220 В и устройства промышленного назначения, адаптированные под трехфазную систему питания напряжением 380 В. Оборудование 2 типа оснащается тройной индикацией напряжения, при обрыве одной фазы происходит автоматическое отключение всех проводников. Блок фиксирует момент перекоса фаз, отключая подачу тока к потребителям. Если в помещении отсутствует нагрузка с трехфазным питанием, то рекомендуется развести магистраль на 3 линии и оснастить каждую однофазным реле.

Устройство

РПН имеет встроенный измеритель тока и исполнительный элемент, который осуществляет коммутацию контактов при достижении порогового значения тока и с заданной выдержкой времени. Встроенный измерительный элемент может контролировать ток в определенном диапазоне, в зависимости от конкретного типа устройства.

Что касается максимального тока, коммутируемого встроенными контактами, то он обычно имеет стандартное значение 16 А. При необходимости коммутации больших токов применяют контакторы (магнитные пускатели) — в данном случае реле приоритета будет подавать только управляющий импульс на контактор.

Для необходимости контроля больших токов есть отдельные типы аппаратов, позволяющие подключить внешние трансформаторы тока. РПН могут быть как однофазными, так и трехфазными, а в зависимости от количества управляемых нагрузок они разделяются на одноканальные и многоканальные.

Трехфазные устройства могут работать в качестве реле приоритета фаз, осуществляя переключение однофазных нагрузок между фазами для предотвращения большой не симметрии по фазам или для предотвращения обесточения линии при обрыве одной из фаз в электрической сети.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Основными компонентами фазового реле являются:

• блок измерений;
• устройство обработки информации;
• исполнительная (коммутационная) часть.

БЛОК ИЗМЕРЕНИЙ

Эта часть схемы реле осуществляет непрерывный контроль параметров электропитания – фазных токов и напряжений. Для фиксации искажений симметрии трёхфазной питающей системы напряжений устройство содержит фильтр гармонических составляющих обратной последовательности.

Гармонические составляющие или высшие гармоники представляют собой высокочастотные сигналы, сопутствующие основной частоте промышленного тока и кратные ей.

Теоретически кривые каждого из фазных напряжений, вырабатываемых генераторами электростанций должны иметь строго синусоидальную форму. На практике любой источник напряжения даёт некоторые искажения синусоиды.

Свой вклад в дело ухудшения синусоидальности вносят также разнообразные потребители, содержащие нелинейную нагрузку. В результате, питающее напряжение электрической сети никогда не является синусоидальным на 100%.

В соответствии с теоремой Фурье любая сложная периодическая функция может быть представлена суммой простых гармонических функций.

Примечание. Гармонической называют функцию, изменяющуюся по закону синуса или косинуса.

Таким образом, любое отклонение от синусоидальности влечёт за собой появление высших гармоник – слагаемых формулы разложения Фурье. Каждая из функций – слагаемых имеет частоту, в n раз превышающую частоту основной функции, где n – порядковый номер слагаемого.

То есть применительно к системе питания промышленной частоты 50 Гц, 1-я гармоника обладает частотой 50 Гц, 2-я – 100 Гц, 3-я – 150 Гц и так далее. Амплитуда гармоник уменьшается с увеличением их порядкового номера.

Вся совокупность гармоник образует три последовательности фазных чередований:

• составляющие 1, 4, 7, 10 … образуют прямую последовательность;
• 2, 5, 8, 11… — соответствуют обратному фазному чередованию;
• 3, 6, 9, 12… — составляют нулевую последовательность.

Нарушения симметрии системы характеризуются увеличением гармоник обратной последовательности, что и является критерием отклонения от нормы, применяемым в алгоритме контроля при работе реле.

БЛОК ЛОГИКИ

Данные, полученные из блока измерения, подвергаются здесь сравнению с условиями, определёнными выставленными уставками. Блок логики формирует команды, которые передаются исполнительному органу.

Следует заметить, что в схемотехнике реле контроля бывает невозможно выделить компоненты, относящиеся к блокам логики и измерений. В некоторых моделях используются многофункциональные микропроцессорные чипы, объединяющие эти блоки.

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН

Отключение защищаемой электроустановки или части сети производится «сухими» контактами электромагнитного реле или пускателя.

Термин «сухой контакт» является устойчивым жаргонным выражением проектировщиков автоматизированных систем. Выражение заимствовано из жаргона англоязычных коллег путём прямого перевода слов dry contact. Данное выражение никак не связано с отсутствием влаги.

Означает оно то, что контакт не имеет гальванической связи с цепями управления, не заземлён и не подключен к источнику питания.

В различных моделях реле контроля фаз применяются исполнительные органы двух типов, коммутирующие нагрузку непосредственно или воздействуя на промежуточный элемент – магнитный пускатель.

В первом случае устройство имеет три входа для подключения трёхфазного питания и три выхода для непосредственного присоединения к нагрузке. Коммутация нагрузки осуществляется внутри устройства.

При подключении реле контроля фаз второго типа подразумевается использование пускателя. В этих приборах имеются выходы контактов исполнительного реле, предназначенных для работы в цепях отключения. Сухие контакты реле контроля фаз коммутируют катушку пускателя.

Такие комбинации используются для защиты оборудования большой мощности, непосредственная коммутация которого невозможна контактами исполнительного органа.

Update (07.06.15). В настоящее время реле напряжения Zubr, продают в России под другим названием Rbuz (слово Zubr наоборот).

Связано это с тем, что в России торговая марка Zubr зарегистрирована за другим производителем и поменялось только названием реле, а все компоненты остались прежними.

.

УЗМ-51М. Устройство защиты многофункциональное.

В настоящее время УЗМ-51М зарекомендовало себя надежностью и простотой подключения.

УЗМ-51М рассчитано на ток до 63А, занимает 2 модуля на дин-рейке (ширина 35 мм). При стандартном исполнении температура эксплуатации УЗМ от – 20 до +55 градусов, поэтому устанавливать в щите на улице не рекомендую. Есть правда и от -40 до +55, но такие мне в продаже не встречались, если только обращаться непосредственно в ЗАО “Меандр”. Максимальная уставка по верхнему отключению напряжения 290 В, нижний порог срабатывания 100 В. Время повторного включения задается самостоятельно – это или 10 секунд или 6 минут. Может использоваться в сетях с любым типом заземления: TN-C, TN-S, TT или TN-C-S.

Схема подключения УЗМ-51М

Меандр производит еще два типа однофазных реле напряжения – это УЗМ-50М и УЗМ-16. Главное отличие УЗМ-50М от УЗМ-51М, пожалуй только в том, что у последнего, как мы знаем можно выставить уставку по срабатыванию самостоятельно, а в УЗМ-50М – уставка “жесткая”, по верхнему пределу напряжения – 265 В, а по нижнему – 170 В.

УЗМ-16 рассчитано на ток 16А, поэтому его ставят только на отдельный электроприемник. Например, чтобы не ожидать 6 минут пока включится УЗМ-51, холодильник можно подключить через УЗМ-16, на котором устанавливают задержку на включение 6 минут, а на основном УЗМ-51М в 10 секунд.

Я выставляю на УЗМ-51М максимальное (верхнее) значение по напряжению 250 Вольт, а нижнее значение – 180 Вольт.

Меандр также выпускает трехфазное реле напряжение УЗМ-3-63, как я уже писал выше, такие реле используют в основном для защиты двигателей.

Хорошая надежная защита от перенапряжений. УЗМ не нужно включать с контактором, как это обычно делают с другими реле напряжения. Устройство производится в России. Гарантия на УЗМ 2 года

Что немаловажно, представитель Меандра присутствует на самом популярном форуме Mastercity, всегда проконсультирует по продукции, а также внимательно относится к комментариям пользователей форума, замечания которых в свое время и помогли улучшить УЗМ-51М

Пример установки УЗМ-51М в трехфазном щите для загородного дома, где УЗМ установлены в каждую фазу.

Пожалуй один недостаток в УЗМ-51М относительно других реле напряжения – это отсутствие индикации напряжения. Но и разница в цене между УЗМ и реле напряжения с контактором, позволяет купить и поставить вольтметр отдельно.

Схемы подключения

Методики подключения реле к однофазной сети:

1. При мощности нагрузки менее 7 кВт реле ставится после счетчика и автомата. В схеме не используется магнитный пускатель, поскольку сила тока в цепи не превышает 32 А. При монтаже реле следует учитывать, что устройство обеспечивает защиту только от перепадов напряжения и должно использоваться одновременно с автоматическим предохранителем.
2. Установка реле между главным автоматом и счетчиком. Предохранитель подключается к вводу питания в помещение, а затем подсоединяется реле. К выходным клеммам коммутируется счетчик электроэнергии, фаза после прибора учета разводится пакетом автоматов по комнатам или рабочим зонам. Нулевой кабель от счетчика выводится на отдельную шину, от которой проведены кабели к розеткам и светильникам. По аналогичной схеме выведены кабели заземления, которые подключены к шине, соединенной с общим контуром заземления здания.
3. При повышенной мощности нагрузки в цепь вводится контактор или магнитное реле, к которому подключается фаза. Дополнительный кабель соединяет фазу контактора с фазовым входом на защитном реле. После магнитного пускателя устанавливаются автоматы, нулевая шина и заземление разводится к потребителям от отдельных реек.

Схема напряжения реле напряжения.

При использовании трехфазной сети на входе ставится специальный прибор учета, от которого идут 4 кабеля. Каждая фаза последовательно подключается к автоматическому предохранителю и однофазному реле. Выходной провод с нулевым кабелем обеспечивает получение напряжения 220 В. Всего на выходе из данной схемы получается 3 линии переменного тока, позволяющих подсоединять бытовое оборудование.

Что такое электромагнитное реле, устройство, назначение

Электромагнитное реле — коммутирующее устройство, которое для работы использует электромагнитное поле. Состоит оно из электромагнитной катушки и подвижного якоря, подвижных и неподвижных контактов. Якорь и катушка закреплены на основании. Якорь подпружинен и расположен так, чтобы неподвижные контакты с неподвижными имели точки соприкосновения.

Устройство электромагнитного реле

Как работает электромагнитное реле? При подаче напряжения на обмотку в ней возникает электромагнитное поле. Закрепленный подвижно якорь притягивается к сердечнику катушки, контакты переключаются (смыкаются/размыкаются). В этом и состоит работа реле — перекидывать контакты. К ним подключена разная нагрузка и, в результате срабатывания, изменяется цепи, по которым протекает электрический ток.

При снятии питания электромагнитное поле исчезает, якорь под действием пружины возвращается в исходное состояние. Соответственно и схема возвращается в исходное состояние. По принципу действия очень похоже на работу обычного выключателя. С той лишь разницей, что кнопки нет и  «управляются» контакты автоматически, а вместо лампочки может быть участок цепи или какое-то устройство.

Для чего нужно реле в электросхемах

На рисунке выше представлена простейшая схема с электромагнитным реле. Есть кнопка, при помощи которой подается питание на катушку. К контактам подключен исполнительный орган, например, электрическая лампа. При нажатии кнопки питание подается на катушку, якорь притягивается к сердечнику катушки, и давит на контакты. Они замыкаются, на лампочку поступает напряжение и она загорается. При снятии питания с катушки, пружина оттягивает якорь в исходное положение, цепь питания лампочки разрывается и она тухнет. Этот пример показывает, для чего и как используют электромагнитные реле.

Средняя стоимость РН на российском рынке

Сейчас разберёмся, по какой стоимости можно купить реле напряжения 220В для дома, попутно отметив некоторые характеристики устройств. Средняя стоимость, отмеченная в таблице, указана по состоянию на апрель 2018 года.

Марка, модель	Мах мощ-ность, кВт	Номи-нальный ток, А	Место уста-новки	Наличие термо-защиты	Средняя стоимость (по состоянию на апрель 2018 г.), руб.
Новатек-Электро РН 113	7	32	DIN-рейка	Есть	1700
DigiTOP V-protector 10AS	2.2	10	Розетка	Есть	1400
DigiTOP Vp-20A	4.4	32	DIN-рейка	Есть	1900
Новатек-Электро РН-116	3.5	16	Розетка	Нет	1600
ZUBR RBUZ D63t	13,9	63	DIN-рейка	Есть	2900

Есть и более дорогие модели, но в сегодняшнем обзоре мы их рассматривать не будем. Те же, которые вошли в нашу таблицу, можно смело назвать идеальными по соотношению «цена−качество».

Электрощит должен быть настолько аккуратно смонтирован, насколько это возможно

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.

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.

Схемы подключения

Рассматривая схемы подключения, можно выделить несколько особенностей подключения каждой модели реле:

• схема предусматривает наличие пары замыкающих контактов без самовозврата;
• схема с парой замыкающих контактов без самовозврата и одним самовозвращающимся замыкателем;
• два контакта без самовозврата: один замыкающий, другой — размыкающий;
• схема с замыкающим и размыкающим контактами без самовозврата и одним самовозвращающимся замыкателем;
• парой размыкающих контактов без самовозврата;
• схема с парой размыкателей без самовозврата и одним самовозвращающимся замыкателем.

Твердотелки – надо ли их использовать?

Для начала рассмотрим также целесообразность применения таких реле. Например, реальный случай:

Другой случай, когда такие реле не нужны:

О перегрузках и защите твердотельных реле будет подробно сказано ниже, а в данном случае целесообразно применить обычный контактор, который прекрасно справляется с перегрузкой и стоит в 10 раз дешевле.

Поэтому, за модой гнаться не стоит, а лучше применить трезвый расчет. Расчет по току и по финансам.

Если кому-то придёт в голову, можно кнопкой звонка или герконом запускать двигатель мощностью 10 кВт! Но не так всё просто, подробности будут ниже.

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.

Разделение устройств защиты по типу подключения

По типу подключения можно выделить три вида:

• реле-розетка;
• реле-удлинитель;
• для установки на DIN-рейку.

Попробуем подробно разобрать, какие отличия есть у этих видов, в чём преимущества и недостатки каждого из них.

Но более распространёнными являются вот такие простые и недорогие модели

Достоинства и недостатки реле напряжения в розетку

Такие приборы не требуют монтажа и выглядят как обычный переходник. Реле втыкается в розетку, а к нему подключается бытовой прибор. Удобное РН, но только при условии, что к нему будет подключён лишь один электроприбор.

РН-удлинитель и его особенности

Отличием от предыдущего варианта является наличие двух и более розеток. Если требуется подключение нескольких потребителей, находящихся поблизости (к примеру, кухонные бытовые приборы), то лучше приобрести именно такое РН. Минус заключается в малом номинальном токе – такие устройства выдерживают не более 16А (как и реле-розетки).

Такие устройства используются, когда нужно подключить больше одного прибора в помещении

Реле напряжения, устанавливаемое на дин-рейку

Более мощные устройства, позволяющие подключить все приборы в квартире или частном доме. Произвести монтаж такого оборудования вполне возможно даже без опыта электромонтажных работ, при соблюдении определённых правил техники безопасности. О схемах подключения РН различных фирм мы сегодня ещё поговорим.

Мнение эксперта
Игорь Мармазов
Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО “АСП Северо-Запад”

“До работы проектировщиком у меня был опыт работы электромонтёром

Поэтому хочу обратить ваше внимание на то, что, если вы решили самостоятельно подключить реле напряжение, устанавливаемое на DIN-рейку (или любое другое электрооборудование), предварительно отключите напряжение! Помните, что поражение электрическим током опасно не только для здоровья, но и для жизни”.

Реле напряжения, устанавливаемое надин-рейку

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.

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.