Relé pro řízení napětí – co to je a jak to funguje?

Poměrně běžnou situací v SNT, soukromých domácnostech nebo obytných domech se starými elektroinstalacemi je výpadek domácích spotřebičů v důsledku přepětí na elektrickém vedení v důsledku úderu blesku, poškození vedení nebo zapínání/vypínání v blízkosti objektů velkoodběratelů. Používání svářečky sousedem na venkově může snadno vést k vyhoření elektroniky kotle nebo alarmu.

Je možné se proti takovým přepětím chránit? Ano, a taková ochrana nebude vyžadovat velké investice. Speciální zařízení bylo vyvinuto speciálně pro ochranu domácích spotřebičů a uvnitř domů – napěťové relé.

Napěťové relé je instalováno v elektrických panelech bytů, soukromých domů a malých komerčních budov s jednofázovým napájením pro ochranu elektrického zařízení před poškozením způsobeným dlouhodobým zvýšením nebo snížením napětí.

U objektů s 3fázovým vstupem je na každé fázi na vstupu elektropanelu instalováno napěťové relé v případech, kdy vlivem místních podmínek dochází nebo může docházet ke kolísání napětí, způsobené např. nedodržením vyvážení zatížení ve fázích.

Důvodem pro prodloužené zvýšení nebo snížení napětí může být fázová nerovnováha způsobená nesymetrií zátěže nebo přerušením pracovní nuly. Fázovou nerovnováhu lze pozorovat v různých případech, jak v domech a bytech staré výstavby, tak v novostavbách. Důvodem je zpravidla chování spotřebitelů, nikoli technický stav sítí a zařízení.

K nulovému přerušení obvykle dochází v důsledku zhoršení stavu elektrických sítí, dlouhé absence oprav a údržby. Nejčastěji se tento jev vyskytuje u starých domů, jejichž sítě jsou ve špatném technickém stavu. V moderních domácnostech a komerčních zařízeních mohou být příčinou nulové přestávky chyby při opravách a údržbě elektrických sítí.

Častou příčinou nízkého síťového napětí je přetížení způsobené nedostatečným výkonem z napájecí sítě. Tento obrázek je typický pro velké množství vesnic a měst.

Riziko poškození zařízení nízkým nebo vysokým napětím je tedy vysoké, bez ohledu na stáří konstrukce, stav sítí a použití napěťového relé s cenou asi 2,5 tisíc rublů může chránit majitele před poškozením. v řádu desítek a někdy i stovek tisíc rublů.

Nastavení a prahové hodnoty vypnutí

Uveďme si příklad výběru a konfigurace napěťového relé na příkladu jednoho z nejběžnějších modelů řady Easy 9 Relé EZ9C1240 má z výroby přednastaveno základní nastavení pro řízení napětí a chod: 265 Voltů pro vypnutí při přepětí a. 160 voltů pro nízkonapěťové vypnutí. Časová prodleva pro sepnutí relé po vypnutí je nastavena na 30 sekund. Tovární nastavení napěťového relé zjednodušuje instalaci relé do stávajícího elektrického panelu a chrání uživatele a domácí spotřebiče před nesprávným nastavením, které by mohlo poškodit připojené zařízení.

Uvedený práh vypnutí při přepětí je zvolen na základě maximálního provozního napětí domácích spotřebičů. U většiny moderních domácích zařízení je provozní napětí 230 nebo 230-240 V. Vzhledem k tomu, že stávající GOST stanovuje požadavky na kolísání napětí v rozmezí +/- 10 %, bude maximální napětí 264 V, s přihlédnutím k chybě – 265 V .

Rád bych řekl pár slov o potřebě ochrany před nízkým napětím. Moderní domácí spotřebiče se spínanými zdroji skutečně fungují normálně, když je napájecí napětí sníženo na 120-150 V. Existují však zařízení, pro která může být snížení napětí škodlivé. Patří sem chladničky, mrazničky, klimatizace, pračky, myčky a další zařízení, která mají elektromotory. Faktem je, že pro normální provoz elektromotoru je vyžadován určitý výkon, spotřebovaný ze sítě. Připomeňme, že elektrická energie je součinem proudu a napětí.

Při poklesu napětí začne motor spotřebovávat více proudu ze sítě, aby kompenzoval pokles výkonu, což vede ke zvýšenému zahřívání motoru a rychlému selhání. Ještě složitější situace je při startování motoru na nízké napětí. I při normálních parametrech elektrické sítě proud odebíraný motorem převyšuje provozní proud 3-5krát (někdy i více v závislosti na typu zařízení). Při nízkém napětí motor často prostě nemá dostatek výkonu na nastartování, případně se start opožďuje, což zaručeně poškodí elektromotor. Proto je třeba při nebezpečném poklesu napětí odpojit i zařízení od sítě.

Prahová hodnota vypínání podpětí u napěťového relé Easy 9 uvedená v našem příkladu byla přijata na základě několika faktorů: na jedné straně je nutné minimalizovat počet vypnutí, ale zároveň je nutné maximálně chránit zařízení, která je nejcitlivější na podpětí.

S přihlédnutím k těmto podmínkám je práh vypnutí při nízkém napětí 160 V. Právě při tomto napětí je stále možné relativně bezpečné spouštění motoru ledniček, klimatizací atd. Podotýkám, že na většině stabilizátorů napětí je 160 V (+/-10 V) také spodní mez provozu, po které je stabilizátor odpojen od sítě. A pokud si koupíte napěťové relé, které vám umožní provádět úpravy nastavení provozního prahu, pak doporučuji zvolit přesně tuto hodnotu pro spodní vypínací práh.

Celkový

Vnitřní provedení napěťového relé EZ9C1240 z řady Easy 9 je navrženo pro dlouhý a bezproblémový provoz. Zejména všechna relé mají uvnitř flexibilní konektory, které mají řadu výhod oproti jiným typům elektrického připojení. Faktem je, že relé je bezúdržbové zařízení a všechna vnitřní spojení jsou provedena bodovým svařováním, jehož kvalita a spolehlivost přímo ovlivňuje životnost produktu.

Je to flexibilní spojení, které vám umožní získat nejspolehlivější kontakt, který navíc nepodléhá mechanickému namáhání, protože takové spojení je provedeno s rezervou délky. Pružné spoje jsou navíc odolnější vůči vibracím, které nevyhnutelně vznikají při provozu elektrického zařízení.

Z tohoto důvodu se tento typ zapojení používá téměř všude v elektrických zařízeních, například v modulárních jisticích a diferenciálních zařízeních jakéhokoli výrobce, v lisovaných jističích do 630 A a dokonce i v zařízeních vysokého napětí 6-10 kV (např. například jistič Evolis od Schneider Electric). Napěťové relé je instalováno na vstupu do elektrického panelu, bezprostředně za vstupním jističem.

Zdroj: Společnost ASberg AS založená na materiálech od Schneider Electric

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki

Potřeba chránit různé zátěže před nejrůznějšími událostmi v napájecí síti je každému jasná, ale taková ochrana je velmi široký pojem.

Jsou stabilizátory a UPS vždy vhodné?

První věc, která vás napadne, když se mluví o takových tématech, jsou stabilizátory a nepřerušitelné zdroje napájení. Ale ochrana poskytovaná těmito dvěma třídami zařízení se spíše opírá o standardní regulaci, tedy o uvedení napětí dodávaného do zátěže na normální hodnotu nebo do přípustného rozsahu (UPS – včetně výpadku vstupního napětí).

Výhody takových ochranných zařízení jsou jasné, ale nejsou bez nevýhod. Nejzřetelnější jsou značné rozměry, hmotnost a cena, přičemž všechny tyto tři parametry při zachování ostatních parametrů jsou tím větší, čím větší je zátěžový výkon.

Existují i ​​další nevýhody. Za prvé, účinnost moderních stabilizátorů a UPS, i když je vysoká, stále nedosahuje 100%, a pokud je to při nízkých výkonech zanedbatelný faktor, pak pro zatížení mnoha stovek wattů, s přihlédnutím k konstantnímu provoznímu režimu, ztráty jsou patrné a při několika kilowattech – významné. A nejde jen o peníze navíc, které elektroměr nasčítá, ale také o teplo, které je třeba odvést jak z těla ochranného zařízení samotného (což znamená hluk), tak z místnosti, ve které se nachází (což znamená náklady na klimatizaci).

Kromě toho existují zátěže, které jsou kritické pro tvar napájecího napětí – například střídavé motory v ledničkách a pračkách a také mnoho elektronicky řízených topných kotlů. A výstup levných UPS a stabilizátorů je obvykle to, co jejich výrobci nazývají „přibližná (nebo upravená) sinusovka“ – signál, jehož tvar má jen velmi málo společného s normální sinusovkou, která by měla být v síti střídavého proudu.

A konečně, řada zátěží (stejné motory, stejně jako laserové tiskárny a multifunkční zařízení) má významné startovací proudy, které mohou být několikanásobně nebo dokonce řádově vyšší než provozní proudy. To se však UPS kategoricky „nelíbí“ a mnoho stabilizátorů také ne, takže je třeba zvolit model pro práci s takovými zátěžemi s výraznou rezervou výkonu, což znamená extra velikost, hmotnost a hlavně cenu.

Samozřejmě v řadě případů nejsou námi popisované hororové příběhy tak významné ve srovnání s potřebou nepřetržitého napájení důležitých elektronických zařízení. Ale je tu ještě jedno „neštěstí“, proti kterému je stabilizátor nebo UPS bezmocný: výrazné zvýšení napětí v napájecí síti. Například nepozorný elektrikář během oprav spletl nulu s jednou z fází a nyní ve vašem bytě nebo kanceláři není 220, ale 380 voltů; něco podobného se může stát při přetržení nebo spálení nulového vodiče a mezi méně katastrofální důvody patří práce se svařovacím transformátorem nebo vypínání a zapínání jiných velmi výkonných elektrických spotřebičů, když jsou připojeny na stejnou fázi jako citlivé spotřebiče. UPS a stabilizátory proti tomu mohou chránit pouze za cenu svého vlastního „života“ a jejich oprava znamená peníze i čas, během kterého zůstanou důležité zátěže nechráněné.

Pro tento případ existují reléová ochranná zařízení (dále jen RSD) – napěťová relé, která jednoduše vypnou zátěž, pokud se napětí v síti zvýší nebo sníží (a příliš nízká napětí při absenci stabilizátoru mohou být také nebezpečná pro „zdraví“ zátěže) určité prahové hodnoty.

Takové nabíječky jsou kompaktní a levné, jejich velikost a cena závisí mnohem méně na výkonu zátěže, nespotřebovávají téměř žádnou energii „pro své vlastní potřeby“, a proto nevydávají mnoho tepla, nevydávají hluk, nezkreslují tvar napájecího napětí a jsou mnohem tolerantnější vůči krátkodobému přetížení

Jejich nevýhoda je jasná: nelze od nich očekávat nepřetržité napájení, stejně jako regulaci napětí. Mohou však dobře zajistit bezpečnost drahých elektronických zařízení a bez významných nákladů. A pokud je to nutné a žádoucí, nic vám nebrání je používat společně se stejnou UPS a zároveň ji chránit.

Napěťové relé: na co se zaměřit při výběru

Napěťová relé lze rozdělit do dvou kategorií: individuální, která se zapojují mezi konkrétní zátěž a zásuvku, a skupinová – jsou určena pro vyšší zatěžovací proudy a instalují se do elektrického panelu. Připojení druhého bude vyžadovat zásah kvalifikovaného elektrikáře, proto podrobně zvážíme vzorky z první kategorie jako nejdostupnější k použití.

Začněme základními parametry.

Rozsah provozního napětí samotné napěťové relé. Nabíječka musí zůstat v provozuschopném stavu při všech reálně možných napětích v síti, ke které je připojena. Za skutečně možné považujeme nejen 220-230 V plus minus 10 procent, jak požaduje norma, ale i 380 V (možné důvody vzniku takového napětí jsme již uvedli) a při zohlednění stejné dovolené odchylky Napěťové relé by mělo pracovat v rozsahu alespoň 400 voltů a nejlépe až 420 voltů.

Samozřejmě může dojít i k velmi dramatickým událostem: například pulzní napětí způsobené výbojem blesku mohou dosahovat desítek a stovek kilovoltů. Ale chránit proti tomu je úplně jiný příběh, spojený s úplně jinými náklady.

Je žádoucí, aby i při výrazně nižších napětích v napájecí síti zůstala v provozu i nabíječka a pomáhala tak sledovat, co se děje. Proto se vyplatí věnovat pozornost nejen horní, ale i spodní hranici rozsahu provozního napětí, i když to není tak důležité.

Maximální provozní proud. Zde je třeba vzít v úvahu nejen a ne tolik provozní proudy připojeného zařízení, ale především startovací proudy. Čerpadlo na povrchovou vodu Grundfos MQ3-35 má tedy ustálený proud 4 A a po spuštění dosáhne 11,7 A, i když krátce; u ponorných čerpadel (kromě vibračních čerpadel, jako je „Malysh“ nebo „Rucheek“) je rozdíl ještě výraznější. Bohužel taková data nelze najít pro každé zařízení mezi možnými zátěžemi.

Na toto téma je ještě jedna úvaha: s rostoucím napájecím napětím se také zvýší proud spotřebovaný mnoha typy zátěží.

Proto je lepší zvolit napěťové relé s proudovou rezervou a pamatujte: pokud je 16ampérové ​​relé připojeno například k prodlužovacímu kabelu s maximálním proudem 10 A, pak bude maximum pro zátěž přesně 10 ampér, ne 16.

Doba odezvy. U relé to nemůže být nula, ale pro jakákoli připojená zařízení – domácnost, průmysl nebo laboratoř pravděpodobně nenajdete údaje jako „zvýšení napájecího napětí na 380 V je přijatelné do 0,1 s“. To znamená, že jedna věc je jasná: čím rychleji napěťové relé pracuje, tím lépe. Navíc, pokud může být doba provozu při poklesu napětí delší, pak při nárůstu zátěže na nebezpečnou úroveň je vhodné zátěž co nejrychleji vypnout.

Existuje řada dalších bodů, menších i dosti důležitých, ale takových, na které je obtížné formulovat obecné odpovědi.

Například spolehlivost. Pohon v takových nabíječkách je elektromechanické relé, jehož kontakty se otevřou, pokud napětí v síti překročí stanovené limity a odpojí zátěž. Jedním z důležitých parametrů takových relé je odhadovaný počet operací; bude záviset jak na vnějších faktorech – zatěžovací proud a provozní napětí, tak na vnitřních, především na materiálu, ze kterého jsou kontakty vyrobeny.

Při přepínání mezi kontakty relé dochází k jiskření, díky kterému bude povrch levné slitiny pokryt uhlíkovými usazeninami, čímž se zvýší přechodový odpor; pokud relé není utěsněno, povrch kontaktů při vystavení atmosféře zoxiduje, což bude mít stejný účinek. Proud procházející zvyšujícím se odporem způsobí zvyšující se zahřívání, což způsobí další zhoršování elektrického kontaktu, což může následně vést k roztavení plastových částí relé a dokonce i k požáru.

A neměli byste si myslet, že když je deklarováno 100 tisíc operací pro jedno relé a milion pro druhé, tak tam stále nebude žádný praktický rozdíl, protože ještě méně těchto hodnot, a to i při deseti denních operacích, lze dosáhnout v třicet let. Pointa je úplně jiná: vyšší vypočítaná hodnota, pokud jsou ostatní věci stejné, znamená lepší kontakty.

Další bod související s používáním reléových nabíječek: mnoho zařízení „nemá ráda“ časté zapínání a vypínání. Například po vypnutí ledniček se doporučuje zapnout je až po několika minutách, je to napsáno v jejich pokynech. Proto je velmi žádoucí, aby napěťové relé mělo zpoždění sepnutí v případě, že výpadek sítě je krátkodobý. A je opravdu dobré, pokud si uživatel může nastavit dobu zpoždění, a to v širokých mezích.

Šířka rozsahu nastavení pro změnu horní a dolní meze odezvy však není tak důležitý parametr: je nepravděpodobné, že by nějaké skutečné zařízení připojené přes paměť vyžadovalo příliš široké (například od 100 do 300 V) a zejména příliš úzký (od 210 do 230 V) rozsah. A maximální diskrétnost nastavení je také k ničemu: pro žádné připojené zařízení není vyžadován práh přesně 253 V, je docela možné nastavit 250 nebo 255 – pro ochranu nebude žádný praktický rozdíl.

Další aspekty nejlépe ilustrují konkrétní ukázky, čemuž je věnován zbytek recenze.

Napěťová relé DigiTop, Volt Control a Rbuz se zásuvkovým připojením

Všechny vzorky mají stejný tvar, liší se pouze velikostí. Ve spodní části na zadní straně je zástrčka pro připojení k elektrické zásuvce a souose s ní na přední straně výstupní zásuvka pro zátěže. U všech modelů mají vstup i výstup zemnící kontakty a odpovídají typu F (Schuko) podle normy CEE 7/4 nebo C2 podle GOST 7396.1-89.

Horní část pouzdra obsahuje ovládací prvky a třímístný digitální indikátor (LED, sedmisegmentový s tečkou, červené světlo), který v normálním režimu zobrazuje síťové napětí, během nastavení – hodnoty pro nastavení a po obnovení normální stav na vstupu může zobrazit čas zbývající do připojení zátěže; Některé modely poskytují zobrazení jiných hodnot nebo chybových kódů. K dispozici je také samostatná LED indikující napětí na výstupu.

Je třeba říci, že taková „geometrie“ nebude vždy pohodlná, ale pouze při připojení k zásuvce s horizontálními kontakty. Pokud jsou kontakty umístěny svisle nebo pod úhlem 45 stupňů, jak je tomu často v blocích s několika zásuvkami, nabíječka se otočí a bude nepohodlné pracovat s jejím ovládacím panelem. Navíc ve vícemístných blocích budou sousední zásuvky téměř jistě částečně blokovány. S tím vším je vhodné při zapojování počítat.

Zvláště upozorňujeme: všechna uvažovaná zařízení neposkytují ochranu proti zkratu a výraznému přetížení pro tyto účely musí být napájecí vedení vybaveno jističem;

A ještě něco: během doby zpoždění zapnutí po obnovení normálního stavu na vstupu všichni účastníci kontroly pokračují ve sledování, a pokud napětí opět překročí nastavené limity, zátěž se po ukončení interval zpoždění.

Napěťové relé DigiTop VP-10AS a VP-16AS

Tato společnost, kterou vyrábí Rostock-Electro LLC, se zabývá vývojem a výrobou různých elektrických zařízení: kromě relé různých typů zahrnuje sortiment omezovače výkonu, měřiče (včetně otevřených), spínače a časovače.

Použitá ochranná známka DigiTop. Série relé se nazývá V-protektor.

Seznam deklarovaných parametrů: