Реле для контроля напряжения: принцип действия, схема, особенности подключения

Изменения напряжения – это довольно распространенное явление в российских домах. Они могут возникать из-за устаревших электросетей, коротких замыканий и дисбаланса нагрузки на различные фазы.

В результате этого бытовая техника может либо недополучать необходимую электроэнергию, либо же выходить из строя из-за ее избытка. Чтобы избежать таких неприятностей, целесообразно устанавливать реле контроля напряжения (РКН).

РКН автоматически отключает нагрузку при достижении заданного предела напряжения и может включаться заново, когда напряжение вернется в норму. Это устройство эффективно защищает электроприборы от негативных последствий и продлевает срок их службы.

Существует несколько основных типов реле контроля напряжения: однофазные и трехфазные, с аналоговыми или цифровыми показателями. Выбор зависит от конфигурации вашей электросети и конкретных требований к оборудованию.

При выборе реле контроля напряжения стоит обратить внимание на такие характеристики, как диапазон контролируемых напряжений, максимальная нагрузка, наличие дополнительных функций (например, плавный пуск или защита от перегрева) и удобство в использовании. Правильная установка реле также играет важную роль: его следует подключать в соответствии с руководством пользователя, учитывая схему подключения и рабочие условия.

В данной статье мы рассмотрим, какие преимущества приносит использование данного устройства, в чем разница между РКН и стабилизаторами, как правильно выбрать реле и подсоединить его.

Необходимость реле для контроля напряжения

Корректное название данного устройства – «реле контроля напряжения». Однако в разговорах специалистов часто опускается среднее слово.

По сути, это защитный электротехнический прибор. К тому же, его иногда называют «защитой от обрыва нуля», о чем станет понятно позже.

Следует отличать устройства УЗО от РКН. УЗО предназначены для защиты сети от перегрузок и короткого замыкания, в то время как РКН функционирует для защиты от скачков напряжения. Это разные по назначению технические устройства.

Основная функция РКН заключается в том, чтобы отключать электроприборы от сети при слишком высоком или низком напряжении, чтобы избежать повреждений подключенной техники.

Значение «~220 В» знакомо всем россиянам. На этом переменном напряжении функционируют бытовые приборы, подключенные к электросети. При этом фактически напряжение в домашней сети может колебаться в пределах +/-10% от этой отметки.

Иногда изменения могут быть и значительно более выраженными. Например, вольтметр может фиксировать падения до 70 В и всплески до 380 В.

Нежелательные как низкие, так и высокие значения напряжения неблагоприятно влияют на электротехнику. Если компрессор холодильника недополучает электроэнергию, он не сможет запуститься, что приведет к перегреву и поломке устройства.

При низком напряжении пользователь зачастую даже не может внешне понять, работает ли оборудование должным образом. Визуально можно заметить лишь тускло светящиеся лампочки, которые получают меньше энергии, чем требуется.

С высокими скачками все однозначно: если на вход питания телевизора или компьютера подать 300–350 В, то в лучшем случае просто перегорит предохранитель, но чаще всего техника выйдет из строя. И еще хорошо, если при этом не произойдет возгорание.

Многоквартирные дома, как правило, подключены к трехфазной сети 380 В, а в квартирах установлена однофазная проводка на 220 В от общего электрощита.

Основные проблемы с изменениями напряжения в многоэтажках возникают из-за обрыва рабочего нуля, который может быть поврежден во время ремонта электриками или со временем может выйти из строя.

Если в доме установлены современные защитные устройства, тогда при обрыве происходит срабатывание УЗО, что позволяет избежать серьезных последствий.

Однако в старых домах, где отсутствуют защитные автоматы, обрыв нуля может привести к перекосу фаз. В одних квартирах напряжение может упасть до 50–100 В, тогда как в других оно возросло до 300–350 В.

Что в итоге будет в розетках – зависит от нагрузки, подключенной в данный момент. Предсказать это заранее невозможно.

Таким образом, в одних помещениях вся техника останавливается, а в других – сгорает от перепадов напряжения. Здесь-то и приходит на помощь реле контроля напряжения, которое отключает сеть, предотвращая повреждение приборов, таких как телевизоры, холодильники и др.

В частном секторе ситуация с изменениями напряжения несколько иная. Если коттедж находится далеко от уличного трансформатора, при высоком потреблении электроэнергии в домах на удалении напряжение может упасть до критически низких значений.

Это, в свою очередь, приведет к тому, что электродвигатели в бытовой технике начнут перегреваться и выходить из строя из-за недостатка мощности.

Одним из ключевых преимуществ реле контроля напряжения является возможность настройки пороговых значений для срабатывания. У пользователей есть возможность установить минимальное и максимальное допустимые напряжения, что делает использование устройства более гибким и эффективным.

Кроме того, современные реле контроля напряжения могут быть оснащены функцией записи событий, что позволяет отслеживать моменты, когда происходили отключения и какие значения напряжения фиксировались, что может быть полезно для диагностики проблем в электросети.

Важно обратить внимание на выбор качественного устройства, так как низкокачественные реле могут ошибочно срабатывать или, наоборот, не выполнять свою защитную функцию. Рекомендуется приобретать реле от известных производителей, которые предоставляют гарантии на свою продукцию.

Таким образом, установка реле контроля напряжения является важным шагом для обеспечения безопасности и надежности работы электрических устройств, особенно в условиях нестабильной электросети.

Виды реле контроля напряжения

Все модели реле, выполняющих функции контроля напряжения, делятся на однофазные и трехфазные.

Однофазное реле. Обычно устанавливают в квартирах и домах – большее в бытовых щитках не требуется.

В щитах частных и многоквартирных домов чаще всего используются компактные однофазные реле, предназначенные для установки на DIN-рейку (+)

Трехфазное реле. Эти устройства предназначены для использования в промышленных условиях. Они часто используются в схемах защиты трехфазных машин. В таких случаях, если на входе такой сложной техники требуется трехфазное реле, его обычно выбирают в комбинированной версии с контролем не только по напряжению, но и по синхронизации фаз.

Главный недостаток и одновременно преимущество трехфазного реле заключается в том, что оно полностью отключает питание при скачке напряжения даже в одной из фаз. В промышленной сфере это совсем не мешает, а вот в быту такие колебания в одной фазе могут оказаться не столь критичными, но РКН отключает цепь.

В некоторых случаях такая высокая надежность действительно необходима. Но в большинстве случаев это излишне.

По принципу исполнения и размерам

Весь ассортимент реле напряжения можно разделить на три категории:

• переходники «вилка-розетка»;
• удлинители с 1-6 розетками;
• компактные модели на DIN-рейку.

Первые два варианта обычно используются для защиты конкретного устройства или группы приборов. Они подключаются в обычную настенную розетку.

Третий вариант предназначен для установки в распределительный щиток и включен в состав защитной системы электросети квартиры или загородного дома.

Модель с удлинителем, предназначенная для подключение нескольких электроприборов (оптимальна для компьютера с сопутствующими устройствами или домашнего кинотеатра с акустикой)

Трехфазное реле, используемое в высокомощных схемах – применяют в основном на производственных объектах

Типичное реле для установки на DIN-рейку в распределительном шкафу или щите – чаще всего применяется для регулировки напряжения в электросети

Устройство розеточного типа предназначено для защиты одного электрического прибора в помещении

Регулятор с проводом-удлинителем

Трехфазное реле для высоких нагрузок

Реле для установки в электрическом щите

Переходник для подключения через розетку

Переходники и удлинители таких средств имеют достаточно большие размеры. Производители стараются сделать их компактнее, чтобы они не портили интерьер.

Тем не менее внутренние составляющие реле напряжения имеют свои ограничения по размерам, и их необходимо разместить в одном корпусе с розеткой и вилкой. В плане дизайна здесь есть свои особенности.

Реле на DIN-рейку для установки в щиток делают более компактными, в них минимизированы лишние элементы. Подключение выполняется через соединительные провода и клеммы.

По принципу работы и дополнительным функциям

Внутренняя схема реле контроля напряжения основана на микропроцессоре или более простом компараторе. Первый вариант более дорогой, но обеспечивает более точную и плавную настройку порогов срабатывания РКН. Преобладающее количество современных защитных устройств построено на микропроцессорной основе.

Верхний (Umax) и нижний (Umin) пороги являются основными регулируемыми параметрами РКН – при выходе входного напряжения за установленные пределы реле отключает цепь от электроснабжения (+)

На корпусе реле, как минимум, присутствуют два светодиода, которые позволяют определить наличие напряжения на входе и выходе. Более продвинутые устройства могут быть оснащены дисплеями, отображающими установленные пределы и текущее напряжение в цепи.

Регулировка пороговых значений осуществляется при помощи потенциометра с градуированной шкалой или кнопок с отображением параметров на экране.

Устройство, выполняющее коммутацию внутри РКН, построено на бистабильной схеме. У этой катушки есть два устойчивых состояния. Энергия расходуется только на переключение защелки. Для удержания контактов в одном из состояний электрические ресурсы не требуются.

Это снижает энергопотребление и предотвращает перегрев катушки во время работы регулятора.

При выборе реле напряжения необходимо обращать внимание на:

• рабочий диапазон в Вольтах;
• возможности по установки верхнего и нижнего порогов срабатывания;
• наличие индикаторов напряжения;
• время отключения при срабатывании РКН;
• время задержки на восстановление подачи электроэнергии;
• максимальную коммутируемую мощность в кВт или величину тока в Амперах.

По последнему критерию реле стоит выбирать с запасом в 20–25%. Если нет подходящей модели, соответствующей высоким напряжениям в линии, то нужно использовать маломощное реле, к которому подключается магнитный пускатель.

С установкой порогов следует быть осторожным. Если они будут заданы слишком строго, частота срабатываний реле может оказаться высокой. Здесь необходимо искать компромисс.

Регулировка данных параметров должна обеспечивать нужный уровень защиты, но не приводить к излишним переключениям РКН. Частое включение и выключение негативно скажется как на технике, так и на самом реле напряжения.

Некоторые реле не способны самостоятельно изменять установленные пороги, они фиксированы на заводе. Например, нижний предел задан на уровне 170 В, а верхний – на 265 В.

Хотя такие устройства стоят дешевле, их выбор требует особой тщательности. Изменить настройки в будущем не получится, и если будут допущены ошибки в выборе, придется покупать новые приборы.

Время отключения и восстановления питания на выходе зависит от подключенной нагрузки и характеристик конкретной электросети (+)

Если в сети наблюдаются кратковременные и незначительные падения напряжения, рекомендуется устанавливать максимальное время отключения по нижнему ограничению. Это уменьшит количество срабатываний и минимизирует риски для оборудования.

При установке задержки на включение стоит учитывать тип электроприборов, подключенных к розетке. Для устройств с компрессорами или двигателями целесообразно увеличить время задержки до 1-2 минут.

Такой подход поможет избежать резких колебаний напряжения и тока при восстановлении питания, что убережет холодильники и кондиционеры от поломок.

Для компьютеров и телевизоров задержку можно установить на уровне 10-20 секунд.

Что выбрать: стабилизатор или реле

Зачастую вместо реле контроля электрических параметров в щитке предлагают устанавливать стабилизатор напряжения. В некоторых ситуациях это может быть оправданным. Но существуют важные аспекты, которые необходимо учесть при выбор между этими устройствами для защиты техники.

Стабилизатор выравнивает напряжение и отключается при слишком высоких значениях, тогда как реле напряжения выполняет лишь защитную роль. Похоже, что стабилизатор включает функции реле, однако у них есть значительные различия.

По сравнению с реле контроля напряжения, стабилизатор:

• стоит дороже и создает больше шума;
• медленнее реагирует на резкие изменения;
• не позволяет настраивать параметры;
• занимает значительно больше места.

Когда входное напряжение уменьшается, чтобы аккуратно подстроить параметры на выходе стабилизатора, он начинает потреблять больше тока из сети. Это может привести к перегреву проводки, если она не рассчитана на такие нагрузки.

Еще одним серьёзным недостатком стабилизатора в сравнении с реле является его неспособность реагировать на резкие скачки напряжения при обрыве нуля.

Если в течение полусекунды в сети появляется напряжение на уровне 350–380 В, это может привести к поломке всей подключенной техники. Большинство стабилизаторов не успевают отреагировать на такие изменения и допускают пропуск высокого напряжения, отключаясь лишь через 1-2 секунды после всплеска.

Кроме стабилизаторов и реле, для защиты от перепадов напряжения также используют расцепители минимального и максимального напряжения. Однако их время срабатывания больше, чем у реле контроля. Кроме того, они не восстанавливают питание в автоматическом режиме, по своей работе больше напоминают УЗО.

После отключения электричества эти расцепители нужно будет вручную возвращать в начальное состояние.

Схемы подключения реле контроля напряжения

В электрощите реле напряжения всегда устанавливается после счетчика в разрыв фазного провода. Оно должно контролировать и при необходимости отключать именно «фазу». Другой способ подключения не предусмотрен.

Для однофазных нагрузок чаще всего применяется стандартная схема с прямой нагрузкой через реле (+)

Существует две основные схемы подключения однофазных реле регулирующих напряжение:

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

При монтаже электрощита в большинстве случаев используется первый вариант. На рынке имеется множество моделей реле с необходимыми характеристиками. Также можно установить несколько реле параллельно, подключив к каждому из них отдельные группы оборудования.

С установкой все достаточно просто. На корпусе стандартного однофазного реле есть три клеммы: «нуль» и фазные «вход» и «выход». Главное — не перепутать подключаемые провода.

Заключение и полезное видео по теме

Чтобы облегчить вам понимание схем подключения и выбор подходящего реле для регулирования напряжения, мы подготовили коллекцию видеоматериалов, объясняющих все аспекты работы этого устройства.

Защита оборудования от перепадов в сети с помощью РКН:

Настройка реле напряжения:

Реле контроля сетевого напряжения – отличное средство для защиты от «обрыва нуля» и резких колебаний напряжения. Подключить его очень просто: необходимо лишь вставить соответствующий провод в клеммы и закрепить их. Обычно используется стандартная схема с прямой нагрузкой через РКН.

Поделитесь своим опытом подключения и использования реле напряжения с читателями. Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы по статье и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.