Варианты защиты для однофазной сети
О необходимости монтажа комплекта защитных приборов упоминают производители мощной бытовой техники. Нередко в сопроводительной документации к стиралке, электроплите, посудомойке или бойлеру указано, какие устройства необходимо дополнительно установить в сеть.
Учитывая количество различных контуров, обслуживающие розетки, выключатели, технику, максимально нагружающую сеть, можно сказать, что схем подключения УЗО бесконечное множество. В бытовых условиях можно даже установить розетку со встроенным УЗО.
Далее рассмотрим популярные варианты подключения, которые являются основными.
Вариант #1 – общее УЗО для 1-фазной сети.
Место УЗО – на входе силовой линии в квартиру (дом). Его устанавливают между общим 2-полюсным автоматом и комплектом автоматов для обслуживания различных электролиний — осветительных и розеточных контуров, отдельных ответвлений для бытовой техники и др.
Предположим, что произошла утечка тока из-за соприкосновения фазного провода с включенным в сеть металлическим прибором. УЗО срабатывает, напряжение в системе пропадает, и найти причину отключения будет довольно сложно.
Положительная сторона касается экономии: один прибор стоит дешевле, да и места в электрощите занимает меньше.
Вариант #2 – общее УЗО для 1-фазной сети + счетчик.
Отличительной чертой схемы является наличие прибора учета электроэнергии, установка которого обязательна.
Защита от утечки тока так же подключается к автоматам, но на входящей линии к ней присоединен счетчик.
Преимущества такого расположения те же, что и у предыдущего решения – экономия пространства на электрощите и денег. Недостаток – сложность обнаружения места утечки тока.
Вариант #3 – общее УЗО для 1-фазной сети + групповые УЗО.
Схема является одной из усложненных разновидностей предыдущего варианта.
Благодаря установке дополнительных приборов на каждый рабочий контур защита от токов утечки становится двойной. С точки зрения безопасности — это отличный вариант.
Чтобы сразу не срабатывали оба аппарата (частный и общий), необходимо соблюдать селективность, то есть при установке учитывать и время срабатывания, и токовые характеристики приборов.
Положительная сторона схемы – в аварийной ситуации отключится один контур. Крайне редко происходят случаи, когда отключается вся сеть.
Это может произойти, если установленное на конкретной линии УЗО:
- бракованное;
- вышло из строя;
- не соответствует нагрузке.
Чтобы подобных ситуаций не возникало, рекомендуем ознакомиться с методами проверки УЗО на работоспособность.
Минусы – загруженность электрощитка множеством однотипных приборов и дополнительные траты.
Вариант #4 – 1-фазная сеть + групповые УЗО.
Практика показала, что схема без монтажа общего УЗО тоже неплохо функционирует.
Конечно, страховки от несрабатывания одной защиты нет, но это легко исправить, купив более дорогостоящее устройство от производителя, которому можно доверять.
С точки зрения экономии, электромонтаж нескольких устройств проигрывает – один общий обошелся бы намного дешевле.
Если в вашей квартире электросеть не заземлена, рекомендуем ознакомиться со схемами подключения УЗО без заземления.
Перед первым включением.
Перед первым включением нужно либо погрузить мотор в воду, если он погружной, либо залить его водой, если он поверхностный. Эта информация не относится к теме текущей статьи. Возможно я напишу об этом в другой статье.
Если мы все проверили и подготовили, то щелкаем выключателем и мотор начинает работать. Это значит, что мы все подключили правильно!.
Мы бежим к насосу и с замиранием сердца смотрим, как растет давление. У нас для этого есть манометр. Предположим, оно выросло до 1.5 атмосфер и насос выключился. Ура! Все работает. Осталось только настроить реле на нужное давление. Но перед этим мы открываем воду в туалете (кричим кому-нибудь из родных, или звоним, если дом большой) и следим, как давление начинает падать. Предположим, оно упало до 1 атмосферы и насос включился. Да! Действительно все работает.
Общие настройки трехфазного реле
Большое значение для дальнейшей работы реле напряжения имеют первоначальные настройки. Порядок их выполнения можно рассмотреть на примере типовой модели VP-380V, представленной на рисунке.
После того как реле подключено к электрической цепи, к нему подается питание. На дисплее будет отражаться вся необходимая информация:
- Мигающие цифры указывают на отсутствие напряжения в сети.
- Если на дисплее появились черточки, это означает изменение чередования фаз или отсутствие какой-то из них.
- Когда параметры электрической сети соответствуют норме, а подключение устройства выполнено правильно, то примерно через 15 секунд контакты №№ 1 и 3 замыкаются, начинается подача питания на катушку контактора и далее – в сеть. То есть прибор уже контролирует состояние всех трех фаз.
- Экран дисплея может мигать очень долго. Это означает, что контактор не включается. Такая ситуация чаще всего возникает из-за ошибки подключения.
Само трехфазное реле напряжения настраивается с помощью двух настроечных кнопок с нанесенными треугольниками, которые расположены справа от экрана. На верхней кнопке треугольник направлен вершиной вверх, а на нижней – вершиной вниз. Чтобы выставить максимальный предел отключения, нажимается верхняя кнопка. В этом положении она удерживается в течение 2-3 секунд. После этого в центральном ряду экрана появится цифра, отображающая заводской уровень. Далее верхнюю кнопку следует нажимать до того момента, пока не установится нужное значение верхнего предела отключения.
Установка нижнего предела осуществляется таким же образом, только в этом случае используется нижняя кнопка. По окончании настройки прибор автоматически перепрограммируется примерно через 10 секунд.
Прочие настройки
В трехфазном реле напряжения имеется много регулировок и настроек. В обеспечении нормальной работы прибора важную роль играет правильная настройка времени повторного отключения.
Справа от дисплея, между кнопками с треугольниками, расположена еще одна кнопка управления и регулировки, с нанесенным значком в виде часов. Ее необходимо нажать и удерживать, после чего на экране появится значение, выставленное заводом-изготовителем. Обычно выставляется временной интервал в 15 секунд.
Важность этой функции проявляется следующим образом. При перепадах напряжения, превышающих предельно допустимые значения, реле выполняет отключение сети. После нормализации напряжения контрольное устройство вновь включает подачу электроэнергии через период времени, указанный в заводских настройках
Это уже известные 15 секунд. Это значение можно изменить, например, в сторону уменьшения. Эта операция производится путем прокручивания контрольной заводской цифры с помощью верхней или нижней кнопки. Цифра на экране будет соответственно увеличиваться или уменьшаться
После нормализации напряжения контрольное устройство вновь включает подачу электроэнергии через период времени, указанный в заводских настройках. Это уже известные 15 секунд. Это значение можно изменить, например, в сторону уменьшения. Эта операция производится путем прокручивания контрольной заводской цифры с помощью верхней или нижней кнопки. Цифра на экране будет соответственно увеличиваться или уменьшаться.
Так же просто настраивается перекос фаз – интервал между значениями напряжения на разных фазах. Для настройки нужно одновременно нажать две кнопки с треугольниками. На экране появится цифра 50 В, означающая, что подача питания в сеть прекратится при этом значении перекоса фаз. Нужный параметр выставляется верхней или нижней кнопкой в сторону уменьшения или увеличения.
Реле контроля напряжения 3-фазное
Трехфазное УЗО
Схема подключения трехфазного электродвигателя
Подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети
Схема реверса трехфазного двигателя
Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока
Преимущества реле по сравнению со стабилизаторами
Использование реле напряжения для квартиры или для дома, если это позволяет устойчивость линии, во многом предпочтительнее, чем установка стабилизаторов. Перечислим основные преимущества РКН:
Компактность. Этот прибор занимает намного меньше места, чем любой стабилизатор.
- Простота монтажа. Элемент контроля напряжения в сети может быть установлен внутри электрощита на ДИН-рейку, при этом даже не придется долго возиться с подключением кабелей. А чтобы установить стабилизатор, придется врезаться в линию (при монтаже прибора в помещении) или размещать устройство внутри специально изготовленного защитного ящика, рядом со щитком.
- Быстрота реакции. Это основной плюс реле контроля напряжения. При внезапном скачке разности потенциалов срабатывание элемента происходит всего через несколько миллисекунд. В этом вопросе с РКН могут конкурировать только симисторные стабилизаторы, цена которых на порядок выше.
- Бесшумность. Реле работают тихо, в то время как работающий стабилизатор слышно даже на довольно большом расстоянии.
- Экономичность. В сравнении со стабилизирующими аппаратами элементы контроля разности потенциалов потребляют ничтожно малое количество электроэнергии.
- Низкая цена. Как уже говорилось, реле контроля напряжения стоят во много раз дешевле стабилизаторов.
Учитывая вышеперечисленные преимущества РКН, становится понятно, почему при возможности следует выбирать именно их. И все же, ознакомившись с достоинствами этих элементов, увлекаться и ставить их везде вместо стабилизаторов не нужно.
Если вы используете реле как отсекатель напряжения для холодильника, а разность потенциалов в сети регулярно скачет, то постоянные включения и отключения питания закончатся тем, что дорогостоящий агрегат через несколько месяцев выйдет из строя.
Критерии для классификации
Классификация реле или «электрических выключателей» связана с типом сигнала и конструктивными особенностями, подключением к однофазным или трёхфазным сетям. Ниже будут рассмотрены основные виды этого устройства.
Твердотельное реле является прибором электронного типа, в котором отсутствуют какие-либо движущиеся (механические) части. Область применения связана с включением и отключением цепей высокой мощности за счёт низкого напряжения. Прибор контроля максимального напряжения сконструирован на противоположном принципе. В связи с его принципом работы оно подключается исключительно к сети с постоянным током.
Под реле задержки времени понимают такие электротехнические устройства, которые используются для замыкания или размыкания цепи не в зависимости от значения поступающего сигнала, а строго спустя установленный промежуток времени. В устройствах присутствует микроконтроллер, регулирующий его работу по времени и управляющий задержкой отключения и включения.
Программируемое реле времени – это и есть прибор с микроконтроллерами, позволяющий пользователю более детально программировать желаемые временные параметры.
Электронное реле времени для создания задержки выключения подразумевает использование разнообразных решений – от цифровых до аналоговых, включая интегральные цепи и таймеры.
Цифровое реле времени делится на несколько типов. Одной из его разновидностей является беспроводное устройство. Блок управления передаёт на него кодированный сигнал. В основном используется в автомобилестроении.
Наиболее ярким примером использования реле времени с задержкой выключения 220 В можно назвать принцип работы старых стиральных машин. Потребителю приходилось поворачивать ручку, после чего внутри были слышны звуки обратного отсчёта.
Электромеханическое реле времени можно эксплуатировать только при подключении к трёхфазной сети постоянного тока. В его состав входит как основная, так и дополнительная обмотка короткозамкнутого типа из медной гильзы.
Достаточно вспомнить, как работают старые стиральные машинки. Для пуска аппарата необходимо было лишь повернуть ручку на несколько делений. При этом машинка начинала работать, а внутри корпуса около ручки что-то начинало тикать. Как только ручка доходила до нулевой отметки, стиральная машина переставала работать. Вот так работало реле времени с задержкой выключения 220 В.
Когда требуется обеспечить защиту электрического двигателя или установки, работающей от трёхфазной сети, используют реле контроля фаз. Значения управляемого сигнала могут контролироваться в зависимости от наличия всех или отсутствия хотя бы одной фазы, перенапряжения, изменения последовательности фаз и т. д.
Во многих бытовых приборах, включая холодильники, телевизоры, стиральные машины и даже котлы, применяются реле контроля напряжения или РКН. Связано это с тем, что такие устройства уязвимы к перепадам напряжения. Они могут выходить из строя как из-за повышения, так и ввиду уменьшения напряжения.
Назначение реле напряжения РН – разъединение и замыкание электрических цепей в случае повышения заданного значение давления. Принцип действия можно сравнить с предохранителями, только с одной разницей – вместо срабатывания от высокого тока оно активируется из-за повышения напряжения.
Для осуществления контроля над станками и целыми комплексами используется промежуточное реле. Один контакт отвечает за активацию станка, в то время как при помощи другого отключается иное устройство.
Импульсное реле характеризуется важным преимуществом над обычным. Речь идёт об отсутствии необходимости в постоянной подаче электроэнергии. Использовать бистальное реле (как ещё его называют) приходится только тогда, когда с заданной мощностью обычное уже не справляется.
Устройство с экзотическим названием герконовое реле размыкает или замыкает управляющую и управляемую сеть за счёт магнитного поля, создаваемого постоянным или внешним магнитом. К примеру, им может быть соленоид.
Подключение РН
В распределительном щитке устройство устанавливается за электрическим счетчиком на разрыве фазы. При такой схеме подключения реле способно контролировать фазный провод и при возникновении аварийной ситуации обесточит электроприборы посредством отсекания фазы.
Виды реле напряжения
В большинстве случаев при выполнении электромонтажа используется первый вариант схемы. Однофазное реле имеет на корпусе три клеммы. Одна из них предназначена для нулевого провода, две другие – для входа и выхода фазного провода.
В упаковку с реле кладется инструкция, в которой должна быть схема подключения устройства, в противном случае такое реле лучше не покупать. После установки реле, необходимо распознать фазу и ноль на автоматическом выключателе посредством индикаторной отвертки. Фазный провод разрезается в той части цепи, где входной автоматический выключатель подсоединяется к самой квартире.
Входящий в жилище провод подсоединяется к клемме IN защитного прибора, а провод, идущий из квартиры, следует подключить к клемме ОUT. Далее необходимо взять кусок кабеля, один конец которого подсоединяется к нулевому проводу, а другой – к отверстию на реле со значением N. Процесс подключения окончен и можно подключать питание к сети, перед этим проверяя еще раз правильность соединений.
Эта схема предназначена для однофазных линий, величина нагрузки которых не превышает семи киловатт. При таком значении не требуется дополнительного магнитного пускателя или контактора.
Помимо автоматического выключателя в электрическом щитке нужно УЗО или дифавтомат, с целью защиты от утечки тока, а также поражения электротоком.
При подключении трехфазного реле в электрическую сеть с одноименным названием, имеющим напряжение 380 В, можно воспользоваться двумя вариантами. Первый вариант используют, когда в сети не существует трехфазных электрической техники. Если потребитель пользуется приборами, имеющими устройства с тремя фазами, требуется дополнительный пускатель.
Недельный таймер
Электронный таймер включений-выключений в автоматическом режиме используется в разных сферах. «Недельное» реле коммутирует в рамках заранее установленного недельного цикла. Прибор позволяет:
- Обеспечить функции коммутации в системах освещения.
- Включать/выключать технологическое оборудование.
- Запускать/отключать охранные системы.
https://youtube.com/watch?v=VRrU_eYT2l4
Габариты устройства небольшие, в конструкции предусмотрены функциональные клавиши. Используя их, можно легко запрограммировать прибор. Помимо этого, имеется жидкокристаллический дисплей, на котором отображается информация.
Режим управления можно активировать, нажав и удерживая кнопку «Р». Настройки сбрасываются кнопкой «Reset». Во время программирования можно установить дату, лимит — недельный срок. Реле времени может работать в ручном или автоматическом режиме. Современная промышленная автоматика, а также разные бытовые модули чаще всего оборудуются приборами, которые можно настроить при помощи потенциометров.
Передняя часть панели предполагает наличие одного или нескольких штоков потенциометра. Их можно регулировать при помощи лезвия отвертки и устанавливать в нужное положение. Вокруг штока имеется размеченная шкала. Подобные приборы широко применяются в конструкциях контроля вентиляционных и отопительных систем.
Выбор РН
Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.
loaпоьзователь FORUMHOUSE
Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но уставка увеличится).
Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.
Реле напряжения 220 В для дома: управление и дополнительные возможности
Управление устройства осуществляется с помощью кнопок на передней панели. Устанавливается нижний предел (обычно от 190 до 210 В). Шаг переключения составляет 1−2 В. После таким же образом выставляется верхний предел (220−280 В, шаг в 1−2 В). На последнем этапе можно установить задержку включения – от 3 до 900 сек.
Номинальный ток прибора зависит от марки и модели и может быть равен 25А, 32А, 40А, 50А или 63А. Этот параметр будет зависеть от нагрузки, создаваемой всеми потребителями в квартире или частном доме, подключёнными к 3- или 1-фазному реле контроля напряжения. Но это лишь общие сведения. В зависимости от марки и модели, перечисленные параметры могут отличаться.
Довольно удобны простые розетки со встроенным реле напряжения
К дополнительным возможностям можно отнести термозащиту, срабатывающую при внутреннем перегреве. Она отключает устройство при нагреве до определённой температуры, что может произойти при плохом контакте.
Особенности конструкции аппарата
На верхней стороне пластикового корпуса устройства УЗМ-51м установлены входные клеммы L и N, на нижней – выходные U и N. Они похожи на своего рода трубку, что дает плотный зажим провода площадью до 40 мм2. Спереди находится два индикатора. Один указывает о режиме работы, а другой о неисправности в сети. Второй индикатор светится желтым цветом, сигнализируя о работе встроенного реле.
В том же месте находится кнопка подключения тестового режима, которая соответствует ручному управлению. На корпусе расположены регуляторы порога рабочего охвата напряжения.
В роли управляющей детали будет РIС12F683 – небольшой контроллер с 6 выводами, который работает в онлайн-режиме. Все компоненты реле могут функционировать при напряжении 450 В в течение долгого времени. На схеме есть большое число деталей в SMD-исполнении. Благодаря своему качеству прибор приобрел большую популярность.
Установка реле напряжения RBUZ в квартирный электрощит
Итак, после теории переходим к практике.
РН было установлено в процессе капитального ремонта квартиры в панельной девятиэтажке.
Девятиэтажка, в которой будет стоять новый щиток с реле напряжения
Вот так выглядит щиток в подъезде, к которому необходимо было подключить квартирный щиток:
Электрощит в подъезде, от которого идет питание на электрощит в квартире
Не самый печальный вариант.
Щиток в квартиру на этапе проектирования:
Проектирование и начало сборки электрощита
Схему щита я обязательно приведу и мы её обсудим ниже. А вот ещё несколько фото щитка, в котором установлено реле напряжения RBUZ.
Процесс монтажа щитка в квартире. Рядом – слаботочный щиток
Электрощит в квартире на автоматах ИЕК и РН RBUZ
Продолжаем сборку. Расключены нули и некоторые фазные провода:
Продолжаем сборку щита в квартире, подключаем нули
Итоговая сборка щитка, всё подключено
Вверху – земляная шина РЕ (Protect Earth, подробнее про системы заземления здесь), внизу – три шины нейтралей N1, N2, N3. Подробнее я расскажу при описании электрической схемы щитка.
Общий вид щитков – слаботочный и силовой
Квартирный электрощит в сборе
Напряжение на электрощит подано. Приятная особенность реле напряжения – на его индикатора всегда видно, какое напряжение подается в квартиру. На фото – 239 В.
Вот ещё пара фотографий окончательного монтажа, с подписями нагрузок:
Фото рабочего электрощита с закрытой дверцей
Электрощиток с надписями на автоматах
Модель электрощита – Schneider Electric Easy 9. В щитке оставлено 4 или 5 мест модулей. Как показывает жизнь, потом хозяину квартиры обязательно захочется поставить ещё пару автоматов)
Твердотельные реле по типу переключения
С коммутацией перехода через ноль
Посмотрите внимательно на диаграмму
Такие ТТР на выходе коммутируют переменный ток. Как вы здесь можете заметить, когда мы подаем на вход такого реле постоянное напряжение, у нас коммутация на выходе происходит не сразу, а только тогда, когда переменный ток достигнет нуля. Выключение происходит подобным образом.
Для чего это делается? Для того, чтобы уменьшить влияние помех на нагрузках и уменьшить импульсный бросок тока, который может привести к выходу нагрузки из строя, если тем более нагрузкой будет являться схема на полупроводниковых радиоэлементах.
Схема подключения и внутреннее строение такого ТТР выглядит примерно вот так:
управление постоянным током
управление переменным током
Мгновенного включения
Здесь все намного проще. Такое реле сразу начинает коммутировать нагрузку при появлении на нем управляющего напряжения. На диаграмме видно, что выходное напряжение появилось сразу, как только мы подали управляющее напряжение на вход. Когда мы уже снимаем управляющее напряжение, реле выключается также, как и ТТР с контролем перехода через ноль.
В чем минус данного ТТР? При подаче на вход управляющего напряжения, у нас на выходе могут возникнуть броски тока, а в следствии и электромагнитные помехи. Поэтому, данный тип реле не рекомендуется использовать в радиоэлектронных устройствах, где есть шины передачи данных, так как в этом случае помехи могут существенно помешать передаче информационных сигналов.
Внутреннее строение ТТР и схема подключения нагрузки выглядят примерно вот так:
С фазовым управлением
Здесь все намного проще. Меняя значение сопротивления, мы тем самым меняем мощность на нагрузке.
Примерная схема подключения выглядит вот так:
Одна фаза или три?
Следующий момент, на который следует обратить внимание – на какой ток рассчитан прибор:
- Однофазный. Наиболее часто используемый тип подключенияв жилых помещениях (квартиры, дома, коттеджи). Если ваша проводка рассчитана на 220 В, то следует устанавливать однофазное реле напряжения.
- Трехфазный. Такие реле используются для защиты мощных потребителей (станки, холодильное оборудование, сварочные аппараты и т. п.), требующих для своего питания 380 В. Контроль напряжения у них идет по трем фазам. В случае обесточивания одной из них, отключаются все три.
Если у вас нет высокомощных потребителей, требующих трехфазное подключение, лучше будет установить однофазное реле. А если есть, то будет надежнее произвести подключение с использованием контактора.
Контактор (пускатель) – это устройство, используемое для частого дистанционного включения/выключения электрических цепей. Его применение требуется при больших нагрузках (более 7–8 кВт). Чтобы правильно выбрать подходящий контактор нужно рассчитать, под какой нагрузкой он будет эксплуатироваться.
В каких случаях целесообразно использование реле?
Если у вас не было случаев перегорания бытовых приборов, это не означает, что напряжение стабильно и не требуется его контролировать. Во многих случаях оно может незначительно отклоняться от нормы, что тоже негативно сказывается на работе техники. Правда, в таких случаях лучше дополнительно установить стабилизатор, но это тема отдельной статьи.
Подключение через реле используется для следующих целей:
- Обеспечения защиты одно или трехфазных сетей.
- Предохранения дорогостоящего оборудования и приборов от поломок.
- В случаях вероятности обрыва или перекоса фаз.
- Безопасной работы установок, имеющих электродвигатели.
- Защиты сетей от перенапряжения в жилых помещениях (домах, квартирах), общественных местах, а также на промышленных предприятиях.
Внимание! Реле контроля напряжения не защищает от удара молнии!
