Реле контроля напряжения: принцип работы, схема, нюансы подключения

Перепады напряжения – далеко не редкость в отечественных домах. Происходят они из-за изношенности электросетей, замыканий и неравномерности распределения нагрузки по отдельным фазам.

В результате бытовая техника либо недополучает электроэнергию, либо перегорает от ее переизбытка. Чтобы избежать перечисленных проблем, рекомендуется устанавливать реле контроля напряжения (РКН).

Предлагаем разобраться, какие преимущества дает применение такого устройства, каковы отличия РКН от стабилизатора, как выбрать подходящее реле и осуществить его подключения.

Зачем нужно регулирующее напряжение реле

Грамотное название рассматриваемого устройства – «реле контроля напряжения». Но среднее слово в разговорах электриков между собой нередко выпадает из этого термина.

В принципе, это один и тот же электротехнический прибор защитной автоматики. Плюс данное оборудование часто называют еще и «защитой от обрыва нуля». Почему – станет понятно ниже.

Не стоит путать автоматы УЗО и РКН. Первые защищают линию от перегруза и короткого замыкания, а вторые от скачков напряжения. Это разные по функциональному предназначению приборы.

Главная задача РКН – это отключение электроприборов от сети при слишком высоких и слишком низких напряжениях в ней, чтобы подключенная к электропитанию техника не вышла из строя

Надпись «~220 В» привычна всем россиянам. На таком переменном вольтаже работает в доме бытовая техника, подключенная к розеткам. Однако по факту максимум напряжения в домашней электросети только колеблется вокруг этой отметки с разбросом +/-10%.

В отдельных случаях перепады достигают и больших величин. Вольтметр вполне может показывать падения до 70 и всплески до 380 Вт.

Для электротехники страшно излишне как низкое, так и высокое напряжение. Если компрессор холодильника “недополучит” электроэнергии, то он просто не запустится. В итоге техника неизбежно перегреется и сломается.

При низком вольтаже обыватель в большинстве случаев даже не в состоянии внешне определить, исправно или нет работает оборудование в такой ситуации. Визуально можно лишь увидеть тускло светящиеся лампочки накаливания, напряжение к которым подается меньшее, чем положено.

С высокими всплесками все гораздо проще. Если на вход питания телевизора, компьютера или микроволновки подать 300–350 Вт, то в лучшем случае в них перегорит предохранитель. А чаще всего они “сгорят” сами. И хорошо еще, если при этом не произойдет реального возгорания техники и возникновения пожара.

Многоквартирные дома обычно запитаны от трехфазной сети 380 В, а к квартире уже идет однофазная проводка на 220 В от электрощита на этаже

Основные проблемы с перепадами напряжения в многоэтажках возникают из-за обрыва рабочего нуля. Этот провод повреждают по неосторожности электрики во время ремонта либо он сам просто перегорает от старости.

Если в доме на подъездной линии стоит комплект необходимой защиты современного уровня, то в результате такого обрыва происходит срабатывание автоматики УЗО. Все заканчивается относительно нормально.

Однако в старом жилом фонде, где не стоят защитные автоматы, пропадание нуля приводит к перекосу фаз. И тогда в одних квартирах напряжение становится низким (50–100 В), а в других резко высоким (300–350 В).

У кого что в результате выйдет в розетке, зависит от подключенной в данный конкретный момент к электросети нагрузки. Заранее точно рассчитать и предугадать это невозможно.

В итоге у одних вся техника перестает работать, а у других сгорает от перенапряжения. Здесь-то и нужно реле контроля напряжения. При возникновении проблем оно отключит сеть, предупредив поломку телевизоров, холодильников и т.п.

В частном секторе проблема с перепадами напряжения несколько иная. Если коттедж расположен на большом удалении от уличного трансформатора, то при повышенном потреблении электроэнергии в домах до него в этой крайней точке вольтаж может упасть до критически низких отметок.

В результате из-за длительной нехватки «вольт» электродвигатели в бытовых электроприборах неизбежно начнут гореть и выходить из строя.

Разновидности устройства РКН

Все модели реле, выполняющих функции регулятора напряжения, подразделяются на однофазные и трехфазные.

Однофазное реле. Обычно устанавливают в коттеджах и квартирах — большего в домовых щитках не требуется.

В электрических щитах частных и многоквартирных домов обычно применяются однофазные реле в компактном исполнении на DIN-рейку (+)

Трехфазное реле. Такие РНК предназначены для промышленного применения. Их часто используют в схемах защиты трехфазных станков. Причем если на входе подобной сложной техники требуется такой трехфазник, то его зачастую выбирают в комбинированном исполнении с контролем не только по напряжению, но и по синхронизации фаз.

Главный недостаток и одновременно плюс трехфазного реле – полное отключение питания на выходе при скачке вольтажа даже в одной из фазных линий на входе. В промышленности это идет только на пользу. Но в быту часто колебания напряжения в одной фазе не являются критичными, а РКН берет и отключает защищаемую сеть.

В отдельных случаях такая сверхнадежная перестраховка нужна. Однако в подавляющем большинстве ситуаций она излишня.

По типу исполнения и габаритам

Весь модельный ряд реле напряжения делится на три вида:

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

Первые два варианта используются для защиты одного конкретного электроприбора или какой-либо группы. Они включаются в обычную комнатную розетку.

Третий вариант предназначен для монтажа в электрощитке в составе защитной системы электросети квартиры или коттеджа.

Переходники и удлинители рассматриваемых регуляторов имеют достаточно большие размеры. Производители стараются сделать их как можно меньше, чтобы они не портили своими видом интерьер.

Но у внутренних компонентов реле напряжения свои жесткие габариты, к тому же их еще надо скомпоновать в одном корпусе с розеткой и вилкой. В плане дизайна здесь не развернешься.

Реле на DIN-рейку для монтажа в распределительном щитке имеют более компактные размеры, в них нет ничего лишнего. Подключение их в сеть производится посредством соединения проводов и клемм.

По базе и дополнительным функциям

Внутренняя логика и работа реле для контроля напряжения выстраиваются на основе микропроцессора либо более простого компаратора. Первый вариант дороже, но предполагает более точную и плавную регулировку порогов срабатывания РКН. Большинство продаваемых защитных приборов сейчас выстроено на микропроцессорной базе.

Верхний (Umax) и нижний (Umin) пороги являются двумя основными регулируемыми параметрами РКН – если входное напряжение выходит за установленный диапазон, то реле отключает выходную линию от электротока (+)

Как минимум, на корпусе реле присутствует пара светодиодов, по которым можно определить наличие напряжения на входе и выходе. Более продвинутые приборы оснащаются дисплеями, показывающими выставленные допустимые пределы и имеющийся в линии вольтаж.

Регулировка пороговых значений производится потенциометром с градуированной шкалой либо кнопками с отображением параметров на табло.

Само отвечающее за коммутацию реле внутри РКН выполнено по бистабильной схеме. У этой катушки два устойчивых состояния. Энергия затрачивается только на переключение защелки. Для удержания контактов в сомкнутом или разомкнутом положении электричество не требуется.

С одной стороны это минимизирует энергопотребление, а с другой – гарантирует, что катушка не станет греться при работе регулятора.

При выборе реле напряжения в параметрах надо смотреть на:

• рабочий диапазон в Вольтах;
• возможности по установки верхнего и нижнего порогов срабатывания;
• наличие/отсутствие индикаторов уровня напряжения;
• время отключения при срабатывании РКН;
• время задержки возобновления подачи электричества;
• максимальную коммутируемую мощность в кВт или пропускаемый ток в Амперах.

По последнему параметру реле следует брать с запасом в 20–25%. Если подходящего под существующие в линии высокие нагрузки РКН нет, то берется маломощная модель, а на ее выходе подсоединяется магнитный пускатель.

С установкой порогов ситуация следующая. Если их задать слишком жестко, то частота срабатывания реле получится высокой. Здесь придется идти на компромисс.

Регулировку этих параметров надо выполнять так, чтобы они обеспечивали должный уровень защиты, но не допускали слишком частого переключения РКН. Постоянные включения и выключения не пойдут на пользу как подключенной к сети технике, так и самому регулятору напряжения.

При этом некоторые реле вообще не имеют возможности самостоятельно корректировать пороги. Они у них установлены “жестко”. Например, уставка по нижнему пределу заводом выполнена на 170 В, а во верхнему – на 265 В.

Такие РКН дешевле, но подбирать их надо более внимательно. Потом перенастроить эти приборы не получится, при ошибках в расчетах придется приобретать новые на замену неподошедшим.

Выбор временных параметров отключения и возобновления питания линии на выходе зависит от подключенной нагрузки и особенностей конкретной сети (+)

Если в электросети постоянно возникают кратковременные (на доли секунды) несильные падения напряжения, то время отключения по нижнему порогу лучше установить по максимуму. Так срабатываний выйдет меньше, а угроза запитанному оборудованию будет минимальной.

Задержку на включение следует подбирать в зависимости от типа включенных в розетку электроприборов. Если подключенная техника имеет компрессор или электромотор, то время подачи напряжения стоит увеличить до 1–2 минут.

Это позволит избежать резких скачков вольтажа и тока при возобновлении питания в сети, что убережет холодильники и кондиционеры от поломок.

А для компьютеров и телевизоров этот параметр можно снизить и до 10–20 секунд.

Что лучше: стабилизатор vs реле

Нередко вместо подключения в щитке реле контроля электрики рекомендуют устанавливать в доме стабилизатор напряжения. В отдельных случаях это бывает оправдано. Однако есть ряд нюансов, о которых надо помнить при выборе того или иного варианта защита электроприборов.

В плане функционала стабилизатор не только выравнивает напряжение, но и отключается при слишком высоких показателях последнего. А реле напряжения – это исключительно защитная автоматика. Вроде бы первый включает в себя функции второго.

Но по сравнению с РКН стабилизатор:

• дороже и шумит;
• более инертен при резких перепадах;
• не имеет возможностей для регулировки параметров;
• занимает гораздо больше места.

При уменьшении входного напряжения, чтобы на выходе стабилизатора были нужные показатели, он начинает “втягивать” в себя больше тока из сети. А это прямой путь к перегоранию проводки, если она изначально не рассчитана на подобное.

Второй основной минус стабилизатора в сравнении с реле контроля – это его неспособность перехватить резкий скачок напряжения при обрыве нуля.

Достаточно буквально полусекунды с 350–380 Вт в розетке, чтобы вся техника в доме погорела. А большинство стабилизаторов не способно подстроиться под такие изменения и пропускает высокий вольтаж, отключаясь только через 1–2 секунды после начала всплеска.

Помимо стабилизаторов и реле для защиты линии от перепадов вольтажа в сети также можно применять расцепители максимального и минимального напряжения. Но у них в сравнении с РКН большее время срабатывания. Плюс они не включают питание обратно в автоматическом режиме, по работе больше походят на УЗО.

После отключения электроэнергии эти расцепители придется переключать в исходное состояние вручную.

Схемы подключения РКН

В щитке реле напряжения всегда устанавливается после счетчика в разрыв фазного провода. Он должен контролировать и по необходимости отсекать именно «фазу». Никак по-другому его подключать нельзя.

Чаще всего для однофазных потребителей применяется стандартная схема с прямой нагрузкой через реле (+)

Основных схем подсоединения однофазных реле регулятора сетевого напряжения существует две:

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

При монтаже электрощита в доме практически всегда применяется первый вариант. Разнообразных моделей РКН с необходимой мощностью в продаже предостаточно. Плюс при необходимости этих реле можно установить по параллельной схеме и несколько, подключив к каждому из них отдельную группу электроприборов.

С монтажом все предельно просто. На корпусе стандартного однофазного реле имеется три клеммы – «нуль» плюс фазные «вход» и «выход». Надо лишь не перепутать подсоединяемые провода.

Выводы и полезное видео по теме

Чтобы Вам проще было сориентироваться в схемах подключения и выборе подходящего реле регулятора напряжения, мы сделали подборку видеоматериалов с описанием всех нюансов работы этого прибора.

Как защитить оборудование от перепадов в электросети с помощью РКН:

Настройка реле напряжения:

Реле контроля сетевого напряжения – это отличная защита от «обрыва нуля» и резких перепадов вольтажа. Подключить его несложно. Надо лишь вставить соответствующие провода в клеммы и затянуть их. Практически во всех случаях применяется стандартная схема с прямой нагрузкой через РКН.

Поделитесь с читателями вашим опытом подключения и применения реле напряжения. Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы по теме статьи и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.