Реле напряжения для квартиры. схемы подключения

Отличия реле напряжения от стабилизатора

Современная квартира напичкана многочисленными электрическими и электронными приборами, многие из которых достаточно чувствительны к изменению напряжения. В то же время, даже в крупных городах электрическая сеть грешит нестабильностью, а что говорить о сельской местности. От любого скачка напряжения домашняя электроника может просто выйти из строя.

Защита бытовой техники от скачков напряжения и перенапряжения в сети обеспечивается в основном двумя типами устройств – стабилизатор и реле контроля максимального и минимального напряжения. Их работа основывается на различных принципах, и выбор проводится с учетом особенностей.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор – это прибор, который поддерживает напряжение на заданном уровне при его колебании в сети в определенных пределах. Обычно в бытовых условиях применяется стабилизатор, удерживающий значение 220 В ±5% при колебании входного сигнала от 160 до 260 В. При скачке за пределы возможностей прибор просто отключает сеть.

Конструктивно стабилизаторы подразделяются на несколько типов. Наиболее распространены приборы ступенчатого типа, включающие трансформатор и силовые ключи (релейные или полупроводниковые). Плавная установка обеспечивается в электромеханических стабилизаторах, в которых трансформатор имеет регулировку первичной и вторичной обмотки. Этот прибор снижает нижний предел входного напряжения до 120-130 В.

Наиболее совершенным, но и самым дорогим, является инверторный стабилизатор, содержащий накопительную ёмкость. Она способна сгладить перепады напряжения в пределах 100-300 В, а выходной сигнал имеет значение 220 В ± (1-3)% с практически идеальной синусоидальной формой.

Реле напряжения

Реле контроля – это устройство, контролирующее нижнюю или верхнюю границу допустимого значения напряжения. Соответственно, существуют реле минимального и максимального напряжения. Для защиты от перенапряжений используется реле максимального напряжения. Если входное напряжение превысит установленное значение (например, 230 В), то нагрузка отключается. При возврате его величины в нужные пределы сеть снова включается.

Чаще используется принцип задержки включения. В таких реле есть настройка времени отключения. Например, если осуществлена установка 2 с, то после истечения этого времени сеть снова включится, и ток поступит на бытовое оборудование.

Надо отметить, что при коротких импульсах скачка реле может не сработать. Для таких случаев существует многофункциональное реле МР-63, которое выполняет роль максимального и минимального реле, а также реагирует на мгновенные импульсы значительной амплитуды.

В чем заключается различие

Предыдущий анализ показывает, что рассматриваемые устройства имеют принципиальные различия. Оба прибора отключают подачу электроэнергии, если напряжение превышает минимально или максимально допустимое значение. Однако, стабилизатор в пределах между экстремальными значениями еще и выравнивает напряжение, поддерживая его на заданном уровне. Реле осуществляет только контроль предельных величин, после чего отключает сеть, но включает снова при исправлении положения.

Таким образом, бытовая техника при использовании стабилизатора не только защищена от скачков напряжения и перенапряжения в сети, но и получает стабильный электросигнал, что повышает её работоспособность. В то же время, нельзя говорить о полном превосходстве стабилизаторов над реле. Для составления полной картины необходимо разобраться со всеми плюсами и минусами этих приборов.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Вне зависимости от сферы применения ЗМН, ее принцип действия остается неизменным. Объясним алгоритм работы защиты на примере произвольного объекта, где для производственного процесса используется несколько электродвигателей и подключено оборудование собственных нужд. Допустим, на линии питающей объект произошло КЗ, вызвавшее срабатывание выключателя ввода (токовая защита). После завершения ремонтных работ и восстановления питания происходят следующие действия:

1. Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
2. Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.

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.

Выбор между реле и стабилизатором.

Виды электромагнитных реле

Первая классификация — по питанию. Есть электромагнитные реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока могут быть нейтральными или поляризованными. Нейтральные срабатывают при подаче питания любой полярности, поляризованные реагируют только на положительное или на отрицательное (зависят от направления тока).

Виды электромагнитных реле по типу питающего напряжения и внешний вид одной из моделей

По электрическим параметрам

Еще делят электромагнитные реле по чувствительности:

• Мощность для сработки 0,01 Вт и меньше — высокочувствительные.
• Потребляемая обмоткой мощность при срабатывании — от 0,01 Вт до 0,05 Вт — чувствительные.
• Остальные — нормальные.

В первую очередь стоит определиться с электрическими параметрами

Первые две группы (высокочувствительные и чувствительные) могут управляться от микросхем. Они вполне могут выдавать требуемый уровень напряжения, так что промежуточное усиление не требуется.

По уровню коммутируемой нагрузки есть такое деление:

• Не больше 120 Вт переменного и 60 Вт постоянного тока — слаботочные.
• 500 Вт переменного и 150 Вт постоянного — повышенной мощности;
• Более 500 Вт переменного тока — контакторы. Применяются в силовых цепях.

Есть еще деление по времени срабатывания. Если контакты замыкаются не более чем после 50 мс (миллисекунд) после подачи питания на катушку — это быстродействующее. Если проходит от 50 мс до 150 мс — это нормальная скорость, а все которые требуют для сработки контактов больше 150 мс — замедленные.

По исполнению

Есть еще электромагнитные реле с различной степенью герметичности.

• Открытые электромагнитные реле. Это те, у которых все части «на виду».
• Герметичные. Они запаяны или заварены в металлический или пластиковый корпус, внутри которого воздух или инертный газ. Доступа к контактам и катушке нет, доступны только выводы для подачи питания и подключения цепей.
• Зачехленные. Есть чехол, но он не припаян, а соединяется с корпусом при помощи защелок. Иногда присутствует накидная проволочная петля, которая удерживает крышку.

По массе и размерам отличия могут быть очень существенными

И еще один принцип деления — по размерам. Есть микроминиатюрные — они весят менее 6 граммов, миниатюрные — от 6 до 16 граммов, малогабаритные имеют массу от 16 гр до 40 гр, а остальные — нормальные.

Классификация защитных реле напряжения

Такая схема защищает электродвигатель от проблем с подходящим напряжением и от неисправностей пускателя, но остальное оборудование остаётся без защиты. Так, когда напряжение выйдет за дозволенные пределы катушка контактора обесточится, его контакты разомкнуться и отключатся от сети потребители. Допускается ли установка РН до счётчика электроэнергии? Это нужно для реализации различных схем, например формирования сигнала для запуска генератора или другой системы бесперебойной подачи электроэнергии в вашем доме, или включения аварийного освещения и отключения важных цепей

Обратите внимание, общаются ли сотрудники фирм-производителей с пользователями

Реле на DIN-рейку для монтажа в распределительном щитке имеют более компактные размеры, в них нет ничего лишнего. Материалы: реле напряжения небольшой отрезок провода. Подключение реле в однофазных сетях Разберемся, как подключить однофазное реле в домашней сети В. Достаточно только в цепи нагрузок выполнить электромонтаж реле напряжения. В сравнении со стабилизирующими аппаратами элементы контроля разности потенциалов потребляют ничтожно малое количество электроэнергии. Реле напряжения. Защита от перепадов (скачков) напряжения.

Достоинства и недостатки

Реле электромагнитное имеет следующие преимущества над полупроводниковыми конкурентами:

• коммутация больших нагрузок при малых габаритах;
• гальваническая развязка между цепью управления и группой коммутации;
• низкое тепловыделение на контактах и катушке;
• небольшая цена.

Устройству присущи также недостатки:

• медленное срабатывание;
• относительно небольшой ресурс;
• радиопомехи при переключении контактов;
• сложность коммутации на постоянном токе высоковольтных и индуктивных нагрузок.

Рабочие напряжение и ток катушки не должны выходить за заданные пределы. При их низких значениях становится ненадежным контактирование, а при высоких — перегревается обмотка, увеличивается механическая нагрузка на детали и может произойти пробой изоляции.

Долговечность реле зависит от вида нагрузки и тока, частоты и количества коммутаций. Больше всего контакты изнашиваются при размыкании, образующем дугу.

Бесконтактные аппараты имеют преимущество, поскольку у них не появляется дуга. Но есть также масса других недостатков, что не дает возможности заменить реле.

Особенности настройки РКН

Реле напряжения имеют три основные настройки:

• Установка порогового срабатывания по максимальному значению – Umax.
• Установка минимального значения, при котором происходит срабатывание устройства – Umin.
• Установка времени задержки коммутации после нормализации параметров электрической сети.

При установке пороговых значений необходимо соблюдать «золотую середину». Если пороги заданы слишком широко, то потребители могут не получить эффективную защиту. Пороги, заданные слишком жестко, становятся причиной слишком частого срабатывания РКН. Частые включения и выключения негативно влияют на эксплуатационный период как самого реле контроля напряжения, так и подключаемых нагрузок.

Управление настройками реле контроля напряжения может быть электромеханическим или цифровым. В первом случае пороговые значения устанавливаются переменным резистором, расположенным на передней панели, во втором – кнопками с отображением значений на LED-экране.

Некоторые РКН не имеют возможности настройки пороговых значений. Обычно нижний предел равен 170 В, а верхний – 265 В. Пороги определяются в заводских условиях, и изменить их самостоятельно невозможно. Эти приборы стоят дешевле. Но перед покупкой необходимо удостовериться, что такой допустимый диапазон соответствует эксплуатационным условиям.

Общие рекомендации по установке реле контроля напряжения

РКН являются достаточно дорогими устройствами, поэтому при их монтаже необходимо соблюдать несколько условий, среди них:

• Установка перед РКН автоматического выключателя стандартного исполнения, токовая нагрузка которого ниже максимальной токовой нагрузки реле напряжения на 20 %. Эта мера обеспечивает защиту прибора от короткого замыкания.
• Использование в комплексе с реле дополнительных защитных устройств – УЗО и стабилизаторов.
• При стационарной установке – обеспечение доступа для осмотра, обслуживания и параметрирования прибора.

Схемы подключения однофазных реле контроля напряжения

В зависимости от производителя РКН могут иметь разные варианты подключения. Перед тем как подключить реле контроля напряжения необходимо ознакомиться со схемой, указанной в инструкции или на его корпусе.

Однофазные реле обычно подключают в электросеть напрямую, то есть через их контакты протекает рабочий ток электросети. РКН монтируют в разрыве между электрическим счетчиком и группой потребителей. Для защиты от сверхтоков перед ним устанавливают дифавтомат. До прибора учета устанавливают вводный автомат, поэтому проведение монтажных работ при выключенном вводном АВ совершенно безопасно.

Этапы работ:

• Обесточить электросеть с помощью вводного автоматического выключателя. Для контроля отсутствия напряжения используют индикаторную отвертку.
• Установить РКН на DIN-рейку, защелкнуть фиксатор, проверить надежность удерживания прибора.
• Зачистить концы разрыва проводов, идущих от счетчика к нагрузкам.
• Закрепить провода, идущие от прибора учета, на штатных местах в верхней части РКН. Это – «фаза» и «ноль».
• Провод «фаза», идущий к потребителям, закрепляется на штатное место внизу прибора.
• Включить вводный автоматический выключатель и убедиться с помощью индикаторной отвертки, что напряжение поступает на вход реле.
• Включить РКН и выставить пороговые значения и время задержки включения.

Схема подключения трехфазных РКН в электрическую цепь

Трехфазные реле контроля напряжения могут подключаться двумя способами:

• Напрямую. В этом случае потребители в нештатных ситуациях отключаются контактами самого реле.
• Опосредовано. Такая схема подключения предусматривает прохождение рабочего тока через контакты не реле, а управляемого им магнитного пускателя. После магнитного пускателя устанавливаются одно- и трехполюсные автоматы, с помощью которых нагрузки разделяют на группы. Опосредованная схема подключения применяется в случаях обслуживания высокомощных нагрузок.

Проверка работоспособности реле контроля напряжения

Простых домашних способов проверки РКН на исправность не существует. Для того чтобы проверить реле контроля напряжения на работоспособность, в лабораторных условиях создают схему с имитацией нагрузки способом регулирования подаваемого напряжения. Прибор должен срабатывать на установленных пороговых значениях.

Напряжение питания катушки

На корпусе реле написано, например, 12 В, что означает для его срабатывания потребуется 12 В. Вот только редко бывает напряжение точно требуемого значения. И что делать если напряжение в схеме упадёт до 9 В или повыситься до 15 В?

Если напряжение будет слишком высоким, катушка соленоида, обычно герметично закрытая в небольшом пластиковом корпусе, просто перегреется. Закон Джоуля здесь неумолим. К счастью производители предоставляют некоторый запас по напряжению. И наоборот, если напряжение слишком низкое, через катушку постоянного сопротивления будет протекать меньший ток, что сделает якорь менее слабым на притягивание. А если сила тока слишком низкая, якорь вообще не сдвинется с места.

Это значение, при котором производитель гарантирует замыкание контакта. Оно дается для строго определенной температуры, чаще всего комнатной или аналогичной. При более высоких температурах сопротивление провода увеличивается, поэтому приложение того же напряжения к катушке вызовет протекание более низкого тока (что может быть недостаточно для перемещения якоря).

Напряжение отключения (отпускания) информирует, до какого значения необходимо снизить напряжение питания катушки, чтобы контакты вернулись в исходное положение. Часто это всего лишь 10% от номинального напряжения! Таким образом, реле с напряжением питания 5 В, указанным на корпусе, отключится когда падение напряжения упадёт до 0,5 В, что даже меньше прямого напряжения кремниевых p-n переходов. Разница в процентах вызвана магнитным гистерезисом ферромагнитного материала, из которого изготовлен сердечник электромагнита. 

Это очень удобно, поскольку позволяет значительно снизить энергопотребление катушки в установившемся режиме. Реле с номинальным напряжением питания 12 В достаточно для подачи напряжения выше 8,4 В, а затем его понижения (например до 2 В). Экономия электроэнергии, важная для схем с батарейным питанием, будет огромной.

Фактическое напряжение питания катушки может отличаться от указанного на корпусе, и в довольно широких пределах. Об этом стоит помнить. Подтянув якорь электромагнитом, можно снизить напряжение питания катушки и сэкономить энергию.

Корпуса электромагнитных реле

Все большую популярность приобретают реле с герметичными корпусами, но все еще доступны реле и в негерметичном корпусе в виде пластиковой крышки, устанавливаемой на защелки. При разработке оборудования для дома или в офисе, это не имеет особого значения

Но в загрязненной или сырой среде на это стоит обратить внимание

Разумеется только герметичные реле следует размещать в среде с повышенной влажностью. Но есть и помещения с совершенно другой спецификой, например, котельные. Воздух в них обычно сухой и теплый, но загрязнен угольной пылью и выхлопными газами. Примеси богаты серой, которая является неотъемлемым спутником всех видов углерода. Если сжигание в небольших котельных оказывает незначительное влияние на окружающую среду, то электроника внутри котельной может это сразу почувствовать. Большинство реле средней мощности имеют контакты из сплава серебра, идеально реагирующие с серой с образованием сульфида серебра, который нерастворим и не электропроводен. То есть контакты реле за короткое время сульфатируются. 

В своих примечаниях производители обращают внимание на использование реле с негерметичным корпусом только в местах, свободных от пыли, соединений серы и азота. Это сказывается и на классе герметичности — блоки с герметичным корпусом обычно имеют класс IP67, а обычные только IP40

Назначение реле напряжения

Согласно законодательству на поставку электроэнергии заключается контракт. Текст (и ГОСТ) прописывает номиналы, пределы параметров. Потребитель вправе требовать соблюдения условий договора, подать в суд. Право имеет, а прав окажется, у кого больше прав. Популярны поэтому в некоторых областях России реле напряжения.

Упрощенное сокращенное название приборов. Назначение – контролировать главный параметр сети. Напряжение сильно отклоняется от нормы, происходит отключение потребителя. В странах запада вопрос не стоит о  защите, выполняются договоры жестко.

Итак, теперь знаем: реле напряжения в случае эксцессов отключит оборудование, чем  отличается от прочих устройств: источников бесперебойного питания, стабилизаторов. Реле дешевы. Катушка медной проволоки с якорем, усилие размыкания рассчитано на ряд заданных условий. Источники бесперебойного питания в состав включают аккумуляторы, стабилизаторы напряжения строят на основе мощных трансформаторов, целых электронных конгломератов. Рядовому пользователю изыски ни к чему. Давайте перечислим особенности в едином списке, поясним необходимость применения реле напряжения:

Реле контроля напряжения

1. Реле опционально может работать с большой нагрузкой. Поскольку переключения происходят в нештатном режиме, ток велик без ущерба долговечности. Стабилизаторы, в особенности, источники бесперебойного питания имеют ограниченные возможности. Знает любой пользователь персонального компьютера.
2. Реле бесшумны, прочие устройства работают громко. Заметно в ночное время. Если с источниками бесперебойного питания мирятся, щелчки трансформаторов ощутимы, главное, могут звучать непрерывно при нестабильности напряжения сети.
3. Реле контроля напряжения исполняются в удобном корпусе, рассчитанном под установку на DIN-рейку в распределительный щит. Упрощает процесс эксплуатации, поскольку делает возможным централизованную защиту сразу квартиры. В то же время установить так просто источник бесперебойного питания или стабилизатор не удастся.

К достоинствам реле защиты отнесем некоторую долю автоматизации. Типичные образчики позволяют выставить задержку включения на случай вариаций напряжения сети в области порогового. В зависимости от уровня интеллекта оборудования алгоритм в каждом случае будет свой. Производители предоставляют пользователю возможность форсированного включения. Упало напряжения или поднялось выше нормы, но если вернулось быстро к фиксированному значению, не нужно ожидать срабатывания встроенного таймера. Необходимость в форсированном старте возникает при первом включении, оборудование не отличает режим от нештатной ситуации.

Реле напряжения является малогабаритным, сравнительно дешёвым и простым способом защитить своё оборудование от капризов сети. Отказ в функционировании – при определенных устройствах потребители электроэнергии легко выходят из строя. На просторах интернета обмусоливается тема «выгорания» нулевого провода. Полагаем, никто из читателей не сталкивался с такой дилеммой на практике, смысл: при обрыве упомянутого проводника напряжения соседних фаз между квартирами типичного жилого дома оказывается приложенным к бытовым приборам.

Образование обрыва

Иллюстрации иллюстрирует случае. Дом снабжается сетью трех фаз, напряжение относительно земли составляет 230 вольт. Меж ними падает 400 вольт. Типичная схема снабжения электричеством, рвется нулевой провод ниже распределительного щитка на площадке, меж соседними квартирами приложены 400 вольт. Когда приборы соседних обладают одинаковым сопротивлением, потребляя сравнимый ток, напряжение поделится поровну. Не сложно заметить: в результате у каждой окажутся 190 вольт. Ниже нормы, в большинстве случаев отсутствует непосредственная угроза. Аварию заметят, устранят, как представится возможность.

Другое дело, потребляемый ток отличается в разы. Образуется делитель напряжения с неравнозначными плечами, и в самом неблагоприятном случае к нагрузке квартиры может попасть чуть менее 400 вольт. Понятно, такая ситуация несет опасность для большей части оборудования. На Ютуб иллюстрируют при помощи видео, где сгорает лампочка накала. Здесь пригодится реле напряжения, выключающее питание. На каждые три фазы можно поставить два прибора, одна квартира может сэкономить.

Устройство и принцип действия

Принцип работы реле достаточно простой. Работа управляемого объекта регулируется при помощи электрического магнита при поступлении сигнала с определённым значением. Элемент обязательно подключается к двум цепям – та, по которой идёт нужный сигнал, называется управляющей, а та, которая регулируется за счёт прибора – управляемой.
Есть несколько основных элементов у приборов любого типа:

• якорь;
• магниты;
• соединяющие элементы.

Когда сигнал попадает на электрический магнит, то происходит замыкание якоря и контакты – так замыкается и сама цепь. Как только значение тока уменьшается ниже заданного уровня, якорь за счёт пружины отходит от контакта и цепь размыкается.

Разновидности и принцип действия импульсных реле (ИР)

Существует две основных разновидности ИР, основанные на несколько различающихся принципах работы. Первая разновидность использует катушку индуктивности цилиндрической формы, выступающей в роли электромагнита при подаче на нее напряжения.

Первичный импульс тока приводит реле в действие, а последующий приводит его в исходное положение за счет храповика. Данный вид импульсных реле имеет название электромеханических, с использованием одной катушки индуктивности.

К этой же разновидности ИР, с небольшими вариациями, относится конструкция с двумя соленоидами. Они соединены между собой удерживающим контакт магнитом. Заряженные током соленоиды находятся в исходном состоянии.

Оба типа реле состоят из сенсорного блока и непосредственно катушки. На катушку может подаваться и переменный, и постоянный ток. Как только его значение превышает определенный порог, за счет катушки происходит срабатывание механизма, замыкающего или размыкающего цепь.

Действие механизма основано на возникающем в катушке под действием тока магнетизме, передающем, по сути, действие от контура к контуру. Устройство работает бесшумно благодаря своему принципу действия.

Вторая разновидность импульсных реле производится на основе процессора либо полупроводников, выполняется на печатных платах и имеет название цифровых. По сравнению с электромагнитными, боятся перепадов тока в сети.

Чувствительны к перепадам напряжения и могут стать причиной ложного срабатывания. В связи с этой особенностью, не рекомендуется применять их в цепях с большой длиной проводки.

Имеют либо входной сигнал на определенное напряжение, либо катушку, в зависимости от типа реле. Различные модели различаются между собой количеством выводов, полюсами, номинальным максимальным значением тока, подаваемого на контакты, а также способом монтажа – или в щиток на DIN-рейку, или навесные для потолков и коробок.

Электромагнитные реле тока

Реле тока и напряжения отличаются, хотя структура у них похожа. Различие состоит в исполнении катушки. Реле тока имеет малое количество витков на катушке, сопротивление которого невелико. При этом намотка производится толстым проводом.

Обмотка реле напряжения образуется большим количеством витков. Ее обычно включают в действующую сеть. Каждое устройство контролирует свой определенный параметр с автоматическим включением или отключением потребителя.

С помощью реле тока контролируют его силу в нагрузке, к которой подключается обмотка. Информация передается в другую цепь посредством подключения к ней сопротивления коммутирующим контактом. Подключение производится в силовую схему напрямую или через измерительные трансформаторы.

Защитные устройства отличаются быстродействием и имеют время срабатывания в несколько десятков миллисекунд.