Реле контроля фаз и напряжения – для чего предназначено, устройство и принцип работы

Все современные механизмы, облегчающие труд и бытовые работы, функционируют на основе электричества. Для питания применяется переменный ток, поставляемый конечному потребителю тремя фазами и нейтралью энергетической сети.

При нагрузке линии менее 10 кВт для питания маломощной техники достаточно подводить одну из фаз, вместе с нейтралью. Что обычно и делается в отношении жилых помещений. Зачастую вводом в квартиру или дом выступает всего два провода. Хотя есть и исключения. К примеру, в некоторых моделях холодильников, вентиляционных механизмов или плит, обязательно подключение всех трех фаз. Другое дело производства, где используются мощные электромоторы, сварки, компрессоры и все прочие механизмы, сильно нагружающие сети электропитания. Снабжение их полноформатным электрическим током обеспечивает необходимую функциональность с покрытием всех возникающих запросов.

Мощные электродвигатели:

Для механизмов, использующих полнофазное питание, есть некоторые требования к его характеристикам. Речь идет об очередности и вольтаже во всех трех линиях. Если они отличаются от стандарта или неправильны подведены, КПД конечных устройств будет ниже. Последнее в большей степени затрагивает электродвигатели и трансформаторы тока. С целью соблюдения настоящего условия соответствия и применяются реле контроля фаз вводных линий.

Для чего предназначено

Реле контроля фаз и напряжения — устройство, которое необходимо при подключении оборудования к системе с тремя фазами, а также в ситуациях, когда важно соблюсти правильное чередование.

На практике изделие применяется при частом переносе оборудования, когда при изменении фазировки возможно его повреждение или некорректная работа.

Яркий пример — компрессор винтового типа, неправильное подключение которого и включение на срок больше пяти секунд приводит к поломке дорогостоящего изделия.

Реле контроля фаз и напряжения позволяет определить следующие проблемы:

• Обрыв любой из фаз;
• Повышение или снижение напряжения выше (ниже) заданного уровня;
• Нарушение фазировки (порядка подключения фаз);
• Обрыв «нуля»;
• Несимметрия I и U (здесь речь идет о перекосе фаз, когда угол между векторами значительно больше или меньше 120 градусов).

Принципиальная схема устройства показана ниже.

В некоторых реле предусмотрена возможность изменения уставок по верхнему и нижнему пределу U, а также T (времени) срабатывания.

Как правило, выходная контактная группа реле является «сухой». При этом в распоряжении есть два варианта — нормально замкнутые и разомкнутые. В некоторых моделях предусмотрены элементы, работающие на индукционном принципе.

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.

Устройство и принцип работы

Несмотря на многообразие реле контроля фаз напряжения, конструктивные особенности почти неизменны. В основе устройства лежат микропроцессоры с заложенной в них программой и возможностью пользовательской настройки. Такая конструкция обеспечивает надежность работы и неприхотливость обслуживания.

В конструкцию изделия также входит схема, рассчитывающая порядок расположения (последовательности) фаз, а также контролирующая соответствие текущей ситуации той программе, которая заложена в реле.

На простейших моделях ко входу подходит три фазы и нулевой проводник, а на выходных клеммах предусмотрено реле с меняющимся контактом.

Напряжение на внутреннюю схему, как правило, подается с первой фазы (L1). Для наглядности устанавливается пара или более индикаторов (многое зависит от модели изделия) и компании-производителя.

В более дорогостоящих реле предусмотрен регулятор, позволяющий менять уставку по времени (смотрите фото выше). Благодаря этой опции, можно увеличивать или уменьшать время срабатывания реле при выполнении определенной программы.

Кроме того, во многих устройствах предусмотрена схема, реагирующая на снижение или повышение напряжения.

В основе работы реле контроля фаз U лежит выделение гармоник обратной последовательности (от 2-х и выше). При этом используются только кратные «двойке» гармоники, то есть «четвертая», «шестая», «восьмая» и прочие гармонические составляющие. Именно они появляются в случае обрыва любой из питающих фаз.

Для выделения таких U используются специальные фильтры (также обратной последовательности), роль которых играют фильтры аналогового типа. В их состав входят активные и реактивные узлы (резисторы и конденсаторы соответственно).

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.

Типы

К наиболее популярным типам реле, предназначенным для контроля фаз, можно отнести модели ЕЛ следующих серий — 11, 12, 13, 11МТ и 12МТ.

Важно учесть, что сфера применения изделия зависит от их типов реле контроля фаз напряжения (ЕЛ):

• 11 и 11 МТ — защита источников питания, участие в системе АВР, питание преобразователей и генераторных установок.
• 12 и 12МТ — для защиты кранов, имеющих мощность, не превышающую 100 кВт.
• 13 — применяются при подключении электрических моторов реверсивного типа, имеющих мощность до 75 кВт.

Фиксация устройств осуществляется на специальную DIN-рейку или только винтами (в зависимости от ситуации).

Характеристики

Современные реле контроля фаз выбираются с учетом следующих характеристик:

1. НАПРЯЖЕНИЕ. Рабочее U напрямую зависит от спецификации оборудования. К примеру, EL серии 11 могут работать на напряжении от 100 до 415 В (в том числе 110 В, 220 В, 380 В и 400 В). Что касается ЕЛ 13, они работают на напряжении 220 и 380 В.
2. ГРАНИЦА СРАБАТЫВАНИЯ. Этот параметр также зависит от вида реле и сложившейся ситуации. Так, при симметричном уменьшении напряжения устройства ЕЛ серий 11, 12 и 13 имеют минимальный предел, равный 0,7; 0,5 и 0,5 Uфн соответственно. В случае обрыва одной или более фаз все реле сработают. Если нарушено чередование, то модели ЕЛ11 и 12 распознают проблему и замыкают контактную группу, а ЕЛ13 нет.
3. ВРЕМЯ ЗАДЕРЖКИ. Этот показатель отражает, насколько задерживается срабатывание реле контроля фаз напряжения при достижении необходимой уставки (заданное пороговое значение). Для моделей ЕЛ11 и 12 этот показатель равен от 0,1 до 10 секунд (в зависимости от регулировки), а для ЕЛ13 — до 0,15 с.
4. РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА. Как и в рассмотренных выше случаях, здесь ситуация зависит от типа реле. ЕЛ типа 11 и 12 работают от 40 градусов мороза до 40 градусов тепла. Что касается ЕЛ13, эти реле имеют меньший диапазон — от -10 до +45 градусов Цельсия.
5. Температура хранения — от -60 до +50 градусов Цельсия.
6. Вес изделия — 300 грамм (ЕЛ 11 и 13) и 250 грамм (ЕЛ 12).

Тонкости выбора

При выборе реле контроля фаз напряжения нужно ориентироваться на технические параметры устройства, которое подключается к цепи.

Для примера рассмотрим ситуацию, когда нужно выбрать модель для подключения АВР.

Алгоритм действий следующий:

• ОПРЕДЕЛЯЕМ СПОСОБ ПОДКЛЮЧЕНИЯ — с «нулем» или без него.
• ОПРЕДЕЛЯЕМСЯ С ПАРАМЕТРАМИ. Для схемы АВР важно, чтобы устройство контролировало факт обрыва фаз и последовательность фаз. При этом время задержки должно быть в диапазоне между 10 и 15 секундами. Требуется наличие контроля колебаний U больше или меньше уставки. Чтобы коммутировать реле с 0-ым проводом требуется визуальный контроль для каждой из фаз.

После анализа рассмотренных требований можно отдать предпочтение ЕЛ11Е.

Кроме того, при выборе нужно учитывать модификацию реле. К примеру, устройства отечественного производства обозначаются, как ЕЛ.

Что касается зарубежных изделий, их маркировка несколько иная. К примеру, РАНА В380 А А 3 С. Здесь «РАНА» — наименование серии, В380 — напряжение 380В. Следующие две буквы А — регулирование с помощью потенциометра и тип монтажа (под дин-рейку). Цифра «3» показывает размер корпуса 3,5 см, а С — последняя цифра маркировки.

Как выставить время повторного отключения?

На корпусной части прибора, рядом с дисплеем, имеется кнопка настройки времени повторного включения. Она находится между кнопками ▲ и ▼, обозначена значком часов. После нажатия на нее и удержания на дисплее появится настроечное число, выставленное на заводе. Чаще всего это 15 секунд.

Что дает эта функция? Если, например, на одной фазе произойдет перепад разности потенциалов, превышающий предельные значения, реле отключит питание сети.

После того, как напряжение нормализуется, контрольный прибор включит подачу электричества через тот период, который установлен при заводской настройке (15 секунд). Для изменения значения удерживайте кнопку настройки до появления этой цифры на экране. После этого установите нужную цифру, манипулируя верхней или нижней кнопкой. Шаг изменения, предусмотренный устройством – 5 секунд.

Реле контроля фаз ЕЛ-11Е (380 В, 50 Гц), РКФ, ИЭК

Эти модели реле контроля фаз выпускает , которая работает на рынке с 1992 года. Расположена компания в городе Санкт-Петербург.

В основе деятельности компании лежит разработка и изготовление устройств промышленной автоматики. За время существования компании удалось занять лидирующие позиции по изготовлению электронных устройств на российском рынке. Число производимых товаров превышает 500 единиц.

Клиентам предприятия являются такие гиганты, как Газпром, РЖД, Концерн Аврора, Ленэнерго и другие. Товары компании пользуются высоким спросом, благодаря качеству и широкому модельному ряду.

В распоряжение клиентов поступают электронные реле времени, приборы контроля напряжения, реле максимального тока, устройства управления освещением и многое другое.

Описание и технические характеристики реле ЕЛ-11Е (380 Вольт, 50 Гц)

Реле ЕЛ-11Е имеет по одному нормально замкнутому, нормально-разомкнутому и перекидному контакту.

Устройство предназначено для контроля фаз в 3-фазной сети, работает на переменном напряжении 380 Вольт. На практике применяется для контроля наличия U и правильности симметрии.

Особенности распространенных видов реле напряжения

На рынке существует несколько видов несколько реле контроля разных производителей. Они обладают одинаковым принципом работы, хотя конструкция и набор дополнительных функций могут отличаться.

В современных устройствах установлена цифровая индикация. Она позволяет следить за уровнем напряжения в трех фазах. Также присутствуют дополнительные настройки. С их помощью регулируют работу прибора и обеспечивают простоту и удобство использования.

Реле контроля трехфазного напряжения – это незаменимая в хозяйстве вещь. Подключить и настроить его не трудно. Это займет не более получаса, после чего все электрические приборы будут защищены от перепадов напряжения.

Реле контроля фаз Шнайдер

Компания Schneider (Шнайдер) считается одним из лучших производителей устройств в сфере электроэнергетики. Изделия этого предприятия активно применяются как на гражданских объектах, так и в крупных промышленных организациях.

Преимущества товаров предприятия заключаются в гибкой ценовой политике высоком качестве и специальных условий для покупателей.

Компания производит автоматические выключатели, предохранители, выключатели нагрузки и щитовое оборудование.

Кроме того, на заводе Schneider выпускаются реле, рубильники, розетки, контакторы и многие другие устройства.

К популярным моделям можно отнести реле:

• Контроля 1-фазного напряжения (от 65 до 260 В и временной выдержкой от 0,1 до 10 с — RM17UBE
• Контроля 3-фазного напряжения (от 208 до 480 В) — RM17TE
• Контроля 1-фазного напряжения (от 160 до 280 В, 30-секундная задержка) — EZ9C
• Контроля 3-фазного напряжения (от 208 до 480 В) — RM17TT00 и другие.

Применение приборов

• системам кондиционирования;
• холодильному оборудованию;
• компрессорным установкам.

Прибор незаменим для любого оборудования со схемой АВР и других устройств, работающих на электродвигательной нагрузке. Помогает избежать аварийных ситуаций.

Реле контроля фаз ABB

Компания ABB ведет деятельность с 1883 года, что является лишним подтверждением надежности и востребованности продукции швейцарского бренда.

Первоначально производитель изготавливал генераторы и осветительные устройства, но с 1891 года начался выпуск электрических машин.

На современном этапе офисы производителя работают в многочисленных странах мира, а их число перевалило через отметку 100.

Компания производит и выпускает на рынок изделия для автоматизации производства, генерации и передачи электричества, защиты и автоматизации различных объектов в энергетическом секторе.

К наиболее востребованным моделям можно отнести следующие реле контроля напряжения — CM-PVE, CM-MPS.21S, CM-MPS.41S, CM-PFS и другие.

Все они различаются по уровню напряжения, типу крепления, времени выдержки и другим параметрам.

Типичные схемы подключения

В большинстве случаев, на корпусе каждого устройства производителем устанавливаются все необходимые данные о способе подключения конкретного реле. Для примера заберем несколько схем известных производителей:

На схеме показано подключение клеммного ряда к соответствующим фазам линии L1, L2, L3 и нейтрале N. На выходе возможно получить две цепи управления «Выход 1» и «Выход 2», отличающиеся по уровням напряжений.

Питание осуществляется по вводным каналам L1, L2, L3 и через нейтраль N. На выходе получается два варианта трехфазная трехпроводная система и трехфазная четырехпроводная, для работы с соответствующим коммутатором.

В отличии от предыдущих вариантов клеммы вводов L1, L2, L3 запитываются через предохранители. Блок регулировки параметров позволяет отстраивать соответствующий режим работы и пределы отключения по ним. Два выхода с возможностью ручной коммутации посылают управленческие сигналы на переключение тех или иных устройств.

Последние две схемы демонстрируют работу вторичных цепей отключения нагрузки с соответствующей временной задержкой по этим клеммам. Как видите, все схемы подключения имеют идентичные компоненты, предназначенные для отслеживания всех параметров сети, способных сигнализировать сбой в электроснабжении трехфазных потребителей.

Как подключить устройство? Схемы

Сразу отметим, что в случае применения частотного преобразователя в схеме подключения оборудования, установка реле контроля напряжения не требуется.

При подключении изделия важно ориентироваться на инструкцию, которая поставляется производителем. В большинстве случаев схема указана прямо на корпусе изделия, что упрощает монтаж и подключение.

Подключение к контактам изделия на входе и выходе осуществляется с помощью проводов, а их крепление производится под специальные зажимы.

В качестве проводника используются провода на 2,5 «квадрата» или сдвоенные провода по 1,5 «квадрата». При подключении важно соблюдать правильное чередование трех фаз.

Схема подключения может быть различной, как с «нулевым» проводом, так и без него. Первый вариант, как правило, встречается в частных домах и квартирах. В этом случае нагрузка равномерно подключается на каждую из фаз. Если имеется отклонение от нормы, происходит срабатывание реле.

Схема и видео подключения ЕЛ-11М-15

Плюсы и минусы отечественных реле

Разработчикам и наладчикам оборудования периодически приходится выбирать между отечественными и зарубежными производителями автоматики. С одной стороны, все хочется сделать дешевле, а с другой — надежнее. Для правильного выбора необходимо учесть плюсы и минусы каждого из вариантов.

Достоинства российских реле контроля:

1. Низкая цена. Импортные РКФ стоят минимум в 2 раза больше.
2. Возможность действия устройства при температурах ниже –25°C. У зарубежных такая выносливость встречается реже.
3. Российские реле серии ЕЛ не требуют дополнительного питания 24 В. Большинству же зарубежных требуется дополнительный источник напряжения.

1. Высокое тепловыделение. Это указывает на ненадежность силовых контактов или большое потребление тока собственных нужд.
2. Некорректность работы аналоговых цепей РКФ. Чувствительность к внешним помехам.
3. Устаревший внешний вид. Хотя в последнее десятилетие в плане дизайна отечественной автоматики наблюдается «оттепель».