Обзор реле напряжения — устройств защиты от недопустимых колебаний в питающей сети

Интересное

Введение: почему и зачем

Необходимость защиты различных нагрузок от всякого рода происшествий в питающей сети понятна всем, но такая защита — понятие очень широкое.

Реле напряжения: на что обращать внимание при выборе

Реле напряжения можно разбить на две категории: индивидуальные, которые включаются между конкретной нагрузкой и розеткой, и групповые — они рассчитаны на бо́льшие токи нагрузки и устанавливаются в электрическом щитке. Подключение последних потребует вмешательства квалифицированного электрика, поэтому мы подробно рассмотрим образцы из первой категории, как наиболее доступной в использовании.

Начнем с основных параметров.

Диапазон рабочих напряжений самого реле напряжения. ЗУ при всех реально возможных напряжениях в сети, к которой оно подключено, должно оставаться в рабочем состоянии. К реально возможным мы относим не только 220—230 В плюс-минус 10 процентов, как того требует стандарт, но и 380 В (возможные причины для появления такого напряжения мы уже упоминали), а с учетом такого же допустимого отклонения реле напряжения должно работать в диапазоне минимум до 400, а лучше до 420 вольт.

Конечно, могут происходить и совсем уж драматические события: так, импульсные напряжения, вызываемые разрядом молнии, могут достигать десятков и сотен киловольт. Но защита от подобного — это совершенно другая история, связанная совсем с другими затратами.

Желательно, чтобы и при значительно заниженных напряжениях в питающей сети ЗУ тоже сохраняло работоспособность, помогая отслеживать происходящее. Поэтому сто́ит обращать внимание не только на верхний, но и на нижний предел диапазона рабочих напряжений, хотя это и не столь важно.

Максимальный рабочий ток. Здесь надо учитывать не только и не столько рабочие токи подключенного оборудования, но прежде всего пусковые токи. Так, у поверхностного водяного насоса Grundfos MQ3-35 ток в установившемся режиме 4 А, а при запуске достигает 11,7 А, пусть и кратковременно; у погружных насосов (кроме вибрационных, типа «Малыш» или «Ручеек») разница еще существеннее. К сожалению, не для каждого устройства из числа возможных нагрузок можно найти такие данные.

Есть и другое соображение на эту тему: при повышении питающего напряжения будет повышаться и ток, потребляемый многими типами нагрузок.

Поэтому реле напряжения лучше выбирать с запасом по току и при этом помнить: если 16-амперное реле подключено, например, к удлинителю с предельным током 10 А, то максимум для нагрузки будет именно 10 ампер, а не 16.

Время срабатывания. У реле оно не может быть нулевым, но для любых подключаемых устройств — бытовых, производственных или лабораторных, вы вряд ли найдете данные вроде «повышение питающего напряжения до 380 В допустимо в течение 0,1 с». То есть понятно одно: чем быстрее сработает реле напряжения, тем лучше.

Есть и еще ряд моментов, как второстепенных, так и довольно важных, но таких, ответы на которые трудно сформулировать в общем виде.

Например, надежность. Исполнительным механизмом в подобных ЗУ является электромеханическое реле, контакты которого размыкаются в случае выхода напряжения в сети за установленные рамки и обесточивают нагрузку. Одним из важных параметров таких реле является расчетное количество срабатываний; оно будет зависеть как от внешних факторов — тока нагрузки и рабочего напряжения, так и от внутренних, прежде всего от материала, из которого изготовлены контакты.

При коммутациях между контактами реле происходит искрение, из-за которого поверхность дешевого сплава будет покрываться нагаром, увеличивающими переходное сопротивление; если реле не герметизировано, поверхность контактов под воздействием атмосферы будет окисляться, что даст тот же эффект. Протекающий через увеличивающееся сопротивление ток будет вызывать всё больший нагрев, который вызовет дальнейшее ухудшение электрического контакта, что в дальнейшем может привести к оплавлению пластмассовых деталей реле и даже к возникновению пожара.

И не надо думать, что если для какого-то реле заявлено 100 тысяч срабатываний, а для другого миллион, то практической разницы всё равно не будет, поскольку даже меньшего из этих значений и даже при десяти ежесуточных срабатываниях достигнуть получится лет за тридцать. Дело совсем в другом: большее расчетное значение при прочих равных свидетельствует о более качественных контактах.

Другой момент, связанный с использованием релейных ЗУ: многие устройства «не любят» частых включений-выключений. Например, холодильники после выключения рекомендуется включать только через несколько минут, это написано в их инструкциях. Поэтому очень желательно, чтобы реле напряжения имело задержку включения на случай, если сбой в питающей сети был кратковременным. И совсем хорошо, если длительность задержки может устанавливаться пользователем, причем в широких пределах.

А вот ширина регулировки диапазона изменения верхней и нижней границ срабатывания не столь уж важный параметр: вряд ли для какого-то реального устройства, подключаемого через ЗУ, потребуется слишком широкий (например, от 100 до 300 В) и особенно слишком узкий (от 210 до 230 В) диапазон. И максимальная дискретность установок тоже ни к чему: порог ровно в 253 В не потребуется ни для одного подключаемого устройства, вполне можно установить 250 или 255 — практической разницы для защиты не будет.

Прочие аспекты лучше показать на примере конкретных образцов, чему и посвящена остальная часть обзора.

В чем причины перепадов напряжения в сети?


Возникновение колебаний и резких перепадов сетевого напряжения чаще всего обусловлено следующими причинами:

  1. Недостаточная мощность и общий износ подстанций, которые не всегда соответствуют фактическому потреблению электроэнергии, в результате чего сеть работает с перегрузкой и постоянными сбоями.

  2. Плохое состояние инфраструктуры энергетического комплекса, являющееся причиной частых аварий и ухудшения общего качества электроэнергии.

  3. Несимметричное (неравномерное) распределение нагрузки, вызывающее перекос фаз и скачок напряжения в однофазной сети.

  4. Атмосферные явления, например, попадание разряда грозовой молнии в линию электропередач или обрывающий провода ледяной дождь.

  5. Человеческий фактор. Короткие замыкания и перенапряжения часто возникают вследствие некорректного подключения или умышленного вандализма.

  6. Включение мощных нагрузок, приводящее к падению сетевого напряжения (при отключении таких нагрузок наблюдается обратная картина – резкий рост сетевого напряжения).

Возможные последствия скачков напряжения

Небольшие перепады напряжения в сети снижают, в первую очередь, эффективность осветительного и нагревательного оборудования. Кроме того, они могут повлечь за собой сбои в работе и остальных электроприборов, в особенности тех, которые имеют электронное управление (газовые котлы, стиральные машины, кухонная техника и т. п.).

Куда более плачевные последствия вызывают значительные сетевых отклонения: даже кратковременные провалы или скачки напряжения довольно часто становятся причиной сокращения срока службы бытовой техники, а в худшем случае и её моментального выхода из строя.

Наиболее опасны перенапряжения – резкие и сильные броски сетевого напряжения в большую сторону (на десятки и сотни вольт), такое явление практически всегда губительно для любого электрооборудования.

Датчик перепадов напряжения

Этот датчик, как и РКН, фиксирует информацию о величине разности потенциалов, отключая сеть при перенапряжениях. Однако функционирует он по другому принципу. Такой прибор нужно устанавливать в сеть вместе с устройством защитного отключения. Когда аппарат обнаружит нарушение сетевых параметров, он вызовет утечку тока, обнаружив которую, автомат защиты (УЗО) обесточит сеть.

Допустимые параметры электроэнергии

В России и на пост-советском пространстве стандартным напряжением является 220 вольт (для рядовых потребителей электроэнергии). При этом в реальности напряжение колеблется в определенных рамках от данного номинала. Допустимая амплитуда отклонения от нормы устанавливается нормами и актами, регулирующими предоставление данной услуги потребителю. При 220В минимальное допустимое значение составляет 198В, а максимальное — 242В.

Источники бесперебойного питания

Теперь поговорим об этих, ранее упомянутых нами, устройствах. Иногда неопытные пользователи путают их со стабилизаторами напряжения, но это совсем не так. Основная задача ИБП – при внезапном отключении электроэнергии обеспечить подсоединенные устройства питанием в течение определенного времени, что позволит плавно завершить работу на них, сохранив имеющуюся информацию. Резерв электроэнергии дают встроенные в аппарат аккумуляторы. Как правило, бесперебойники используются вместе с компьютерами.

В некоторых ИБП, например, с интерактивной схемой или режимом двойного преобразования, имеются встроенные стабилизаторы, которые способны нивелировать небольшие перепады разности потенциалов, но при этом цена их очень высока, и для общей защиты сети они подходят плохо. Поэтому полноценной заменой стабилизатору их считать нельзя. Но для защиты ПК при внезапных отключениях электричества такие аппараты поистине незаменимы.

Как защитить технику от скачков напряжения?

Для того, чтобы в условиях нестабильной электросети гарантировать безопасное и надёжное функционирование своей бытовой техники необходимо принять определённые меры защиты. Они заключаются в установке и правильной эксплуатации специального устройства, нейтрализующего скачки напряжения и другие негативные сетевые явления.

Рассмотрим основные типы данных устройств.

Куда установить: в розетку или электрощиток?

Существует два способа монтажа: на DIN-рейку в электрощиток или в отдельную розетку. Реле под DIN-рейку предназначены для защиты всей электросети в квартире или доме и устанавливаются в электрощитовую. Они рассчитаны на большую нагрузку и могут работать с высоким коммутирующим током. Например, РКН МЕАНДР УЗМ-51М рассчитан на ток в 63 А, что позволяет устанавливать прибор в сеть, от которой будут запитаны устройства суммарной мощностью до 13,5 кВт.

Розеточные РКН просты в монтаже: достаточно включить в розетку и подключить бытовую технику. Розеточные приборы рассчитаны на меньшую нагрузку и могут защищать лишь несколько устройств. Например, РКН RBUZ R116Y может защитить приборы суммарной мощностью до 3 кВт, например, водонагреватель и холодильник. Его плюс в том, что никаких навыков и инструментов для монтажа не нужно — просто включил в розетку и пользуйся.

Розеточные устройства удобны для дачи, так как там обычно не так много разных приборов. Также их можно брать с собой на выездные работы, чтобы через них подключать дрель, перфоратор и другой электроинструмент. Особенно это важно, когда приходится работать в сельской местности на большом удалении от подстанции, и линия часто сильно проседает — чтоб не повредить инструмент лучше подключить его через РКН.

Принцип работы ркн

Реле контроля напряжения состоит из двух блоков: электронного модуля (1) и собственно реле (2). Электронный модуль контролирует стабильность напряжения в сети, и при сильных перепадах подает сигнал на реле. Магнитный разъединитель в реле размыкает контакт, прекращая подачу напряжения на бытовые приборы.

Способы защиты от скачков напряжения

В зависимости от характеристик скачка напряжения и природы его возникновения используются различные устройства защиты. Рассмотрим основные из них:

Чем отличается реле напряжения от стабилизатора?

Напоследок хотелось бы объяснить, в чем разница между реле контроля напряжения и стабилизатором напряжения. Оба этих прибора отключают питание при падении или повышении напряжения до критических показателей. Однако в отличие от реле, стабилизатор также может выравнивать напряжение до показателя в 220 В.

То есть если в сети будет длительное время напряжение в 180 В, то реле работающее в диапазоне от 170 до 260 В будет передавать такое напряжение приборам, что конечно же может плохо на них сказаться. А стабилизатор при этом выровняет напряжение и подаст на приборы 220 В. В этом и заключается их принципиальная разница.

Однако стабилизатор напряжения стоит гораздо дороже реле, он больше в размерах и шумноват. Если вы живете в многоквартирном доме и напряжение обычно не падает/повышается, достаточно защитить от серьезных скачков установкой реле. Стабилизатор же потребуется для жителей сельской местности, где линия часто сильно проседает.

Передаем опыт домашним мастерам:

Итог

Надеемся, наш обзор помог читателю понять принципы работы и возможности реле напряжения.

Из рассмотренных «розеточных» образцов нам в целом больше понравилась обе модели DigiTop («Росток-Электро»), пусть даже самые скромные по внешнему виду. К тому же они еще и самые компактные.

Устройства Volt Control компании «Новатек-Электро» неоднозначны: если РН-122 немногим уступает моделям DigiTop (в основном за счет сомнений на тему «зачем всё же нужна защита от перегрева в устройстве, которое в исправном состоянии не должно сильно нагреваться?»), то РН-116 не только менее удобно при настройке, но и имеет электромагнитное реле с заметным дребезгом контактов.

Устройству Rbuz («ДС Электроникс»), соответственно, досталось пятое место. Правда, у него есть отсутствующие у других образцов дополнительные функции, которые в ряде случаев могут быть небесполезны. Но есть и определенные сомнения относительно горючести материала, из которого изготовлен корпус — по крайней мере, у доставшегося нам образца.

Оцените статью
Obzorka24.ru