Для передачи электроэнергии от распределительных подстанций используются магистральные линии, в которых возможны колебания напряжения. Для предотвращения пагубного воздействия скачков на электронику используются реле напряжения. В случае изменения параметров в сети устройство обеспечивает автоматический разрыв цепи питания с подачей предупредительного сигнала.
Зачем нужно регулирующее напряжение реле
В жилых помещениях используется однофазная сеть переменного тока, состоящая из фазового и нулевого проводников. При нормальных условиях работы вольтаж в цепи составляет от 210 до 240 В, что не оказывает негативного воздействия на электрические или электронные приборы. При падении значения наблюдается снижение яркости работы ламп накаливания, а часть оборудования не включается (например, электродвигатели стиральных машин или компрессоров холодильников). Подобное явление неприятно, но оно не наносит вреда бытовой технике.
Скачок вольтажа до 270 В и выше приводит к выходу из строя блоков питания и электронных компонентов. Основной причиной резкого повышения напряжения в сети является обрыв нулевого проводника, приводящий к смещению фаз. Для предотвращения негативных последствий в жилых домах, построенных после 2010 г., устанавливается защитная автоматика. В зданиях ранней постройки предохранительные блоки отсутствуют, в квартирах таких домов рекомендуется устанавливать реле контроля вольтажа, позволяющее защитить бытовую технику.
Технические характеристики
Для оценки рабочих параметров защитного блока необходимо учитывать максимальный ток нагрузки, передаваемый контактными элементами. Сила тока определяет допустимую мощность приборов, которые можно подключить к блоку. Хорошие изделия выдерживают ток до 63 А, что позволяет подсоединять оборудование мощностью до 13,9 кВт. Важным эксплуатационным параметром является защищенность корпуса от пробоя электрическим током, согласно стандарту изделия должны соответствовать нормативам IP20.
Реле напряжения создаются под заданный температурный диапазон эксплуатации. Например, изделия, рассчитанные на температуру от -5° до 40°С, запрещается ставить в уличные щитки. Установленные на корпусе контактные площадки позволяют закрепить медный кабель ограниченного сечения. Еще одним важным параметром является ресурс контактной группы, определяющий срок службы изделия. Примеры технических параметров реле напряжения приведены в таблице.
| Параметр | Digitop VP-32A | Digitop VP-63A |
| Номинальный ток, А | 32 | 63 |
| Максимальный ток (на протяжении 10 минут), А | 40 | 80 |
| Мощность нагрузки, кВт | 7,0 | 13,9 |
| Нижний предел срабатывания, В | 120 | 120 |
| Верхний предел срабатывания, В | 250 | 250 |
| Погрешность измерения, % | не более 1 | не более 1 |
| Диапазон программирования таймера, секунд | 15-600 | 15-600 |
| Стойкость контактов, тыс. циклов | 100 | 100 |
| Допустимое сечение провода, мм ² | 8 | 16 |
Устройство и принцип действия
Реле оснащается корпусом из специального пластика, внутри располагается измерительный блок и контактная группа. Модуль измерения обеспечивает замер напряжения в цепи, полученный результат сравнивается с заранее запрограммированным интервалом. Если цифры совпадают, то контакты исполнительного блока находятся в замкнутом состоянии, поддерживая работоспособность внешней цепи. Контактная группа не требует непрерывной подачи электроэнергии для удержания пластин в замкнутом или разомкнутом состояниях, ток подается только в момент переключения.
Измеритель осуществляет постоянный мониторинг напряжения, при отклонении параметра от запрограммированного интервала формируется управляющий сигнал. Импульс передается к контактной группе, которая отсекает питание от оборудования в квартире или жилом доме. В конструкции оборудования предусматривается энергонезависимая память, в которой хранится информация о последнем аварийном срабатывании. Контроль напряжения осуществляется микропроцессором или сравнивающим устройством (компаратором).
.jpg)
В конструкции всех защитных реле предусмотрен регулируемый таймер задержки включения питания. Устройство необходимо для корректного подсоединения оборудования, оснащенного электрическими двигателями. Например, компрессор холодильника рекомендуется подключать к сети через 1-2 минуты после аварийного отключения. В зависимости от производителя используются таймеры, рассчитанные на установку задержки на время от 15 секунд до 15 минут.
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:
- 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).
- 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.
- 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.
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.
Что лучше: стабилизатор или реле
Стабилизатор позволяет выравнивать напряжение в выходной цепи, а при фиксации повышенных параметров на входе автоматически отключает подачу тока к потребителям. При падении напряжения на входе блок стабилизации пытается отрегулировать значение до требуемых параметров, увеличивая силу тока в цепи. Из-за наращивания энергопотребления происходит нагрев электропроводки и разрушение изоляции, что может привести к коротким замыканиям и возгоранию.
Дополнительные недостатки стабилизаторов электрического тока:
- повышенная стоимость;
- шум при работе;
- инертность при работе;
- не предусмотрена возможность регулировки параметров;
- большие габариты и масса.
Стабилизатор не обеспечивает защиту оборудования при обрыве нулевого проводника в цепи, допуская подачу повышенного напряжения к потребителям. Изделие фиксирует повышение параметров только через 1-2 секунды, в то время как реле обеспечивает мгновенное размыкание контактов. Допускается совместная установка стабилизирующего блока и реле (при условии использования медной электропроводки во входящей цепи, рассчитанной на повышенное энергопотребление стабилизатора при понижении вольтажа).
Как выбрать реле напряжения
Выбор реле напряжения для жилого помещения осуществляется на основе следующих критериев:
- количества фаз в цепи питания;
- мощности электроприборов в помещении;
- планируемой схемы коммутации блока.
В жилом секторе используется однофазная электрическая сеть переменного тока напряжением 220 В. Для коммутации домашнего оборудования трехфазная сеть напряжением 380 В не применяется. Для определения мощности приборов необходимо просуммировать энергопотребление всей техники и добавить резерв 20-30%. Если планируется защита выделенной магистрали, то учитывается мощность оборудования, подключенного к цепи. Например, если блок климатической установки потребляет ток 7 А, то требуется изделие, рассчитанное на силу тока 10 А.
Существуют устройства с упрощенной конструкцией, лишенные рукояток корректировки верхнего и нижнего порогов напряжения. Производитель жестко фиксирует диапазон вольтажа в интервале от 170 до 265 В. Оборудование отличается пониженной стоимостью, но не обеспечивает должного уровня защиты. Блоки рассчитаны на уменьшенную мощность, поэтому при установке в помещении дополнительного оборудования (например, стиральной машины или кондиционера) потребуется замена реле напряжения.
При установке реле на входе в квартиру учитывается номинал автоматического предохранителя. Например, если устройство рассчитано на срабатывание при силе тока более 25 А, то контактная группа реле должна выдерживать ток силой 32-40 А. При установке предохранителя на ток 32 А рекомендуется ставить реле с номиналом до 50 А. При подборе устройства следует обращать внимание на качество изготовления корпуса и контактов. Рекомендуется покупать реле напряжения, поставляемые под брендами Zubr (RBUZ), УЗМ или DigiTop.
Схемы подключения
Методики подключения реле к однофазной сети:
- 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.
- 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.
- 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.
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.
Если в помещении находится установка, рассчитанная на напряжение 380 В (например, электрический котел или плита с повышенной мощностью), то в схему вводится трехфазное реле. Прибор работает совместно с магнитным пускателем, обеспечивающим размыкание цепи при увеличенной силе тока.
Проверяем работу устройства
Чтобы проверить работоспособность изделия потребуется собрать электрическую схему, включающую источник питания, нагрузку, предохранитель-автомат и реле. Для подачи питания используется трансформатор лабораторного типа ЛАТР, оснащенный рукояткой для плавной корректировки напряжения в диапазоне от 0 до 250 В. После программирования порогов срабатывания производится включение цепи питания, а затем выполняется понижение и повышение вольтажа. Для проверки значения параметра используется тестовый прибор, переключенный в режим вольтметра.
