Relé kontroly napätia: princíp činnosti, schéma, nuansy zapojenia

Výkyvy napätia nie sú v domácich domácnostiach vôbec zriedkavé. Dochádza k nim v dôsledku opotrebovanosti elektrických sietí, skratov a nerovnomerného rozloženia záťaže na jednotlivých fázach.

V dôsledku toho domáce spotrebiče buď nedostávajú dostatok elektrickej energie, alebo vyhoria v dôsledku jej nadbytku. Aby ste sa vyhli uvedeným problémom, odporúča sa inštalovať relé kontroly napätia (RKN).

Ponúkame vám, aby ste sa oboznámili s tým, aké výhody prináša použitie takéhoto zariadenia, aké sú rozdiely medzi RKN a stabilizátorom, ako vybrať vhodné relé a vykonať jeho pripojenie.

Prečo je potrebné relé regulujúce napätie

Správny názov uvažovaného zariadenia je «relé kontroly napätia». Ale stredné slovo v rozhovoroch elektrikárov medzi sebou často vypadáva z tohto termínu.

V princípe ide o ten istý elektrotechnický prístroj ochrannej automatizácie. Navyše sa toto zariadenie často nazýva aj «ochrana proti prerušeniu nulového vodiča». Prečo – bude jasné nižšie.

Nezamieňajte automaty RCD (prúdový chránič) a RKN. Prvé chránia vedenie pred preťažením a skratom, druhé pred prepätím. Sú to zariadenia s rôznym funkčným určením.

Hlavnou úlohou RKN je odpojenie elektrospotrebičov od siete pri príliš vysokom a príliš nízkom napätí v nej, aby pripojené zariadenie nezlyhalo.

Nápis «~220 V» je známy všetkým Rusom. Na takomto striedavom napätí fungujú domáce spotrebiče pripojené do zásuviek. V skutočnosti sa však maximálne napätie v domácej elektrickej sieti len pohybuje okolo tejto hodnoty s odchýlkou +/-10%.

V jednotlivých prípadoch výkyvy dosahujú aj veľké hodnoty. Voltmeter môže pokojne ukazovať poklesy až na 70 a nárasty až na 380 V.

Pre elektrické zariadenia je rovnako nebezpečné nízke aj vysoké napätie. Ak kompresor chladničky „nedostane“ dostatok elektrickej energie, jednoducho sa nespustí. V dôsledku toho sa zariadenie nevyhnutne prehreje a pokazí.

Pri nízkom napätí bežný človek vo väčšine prípadov ani nedokáže navonok určiť, či zariadenie v takejto situácii funguje správne alebo nie. Vizuálne je možné vidieť len matne svietiace žiarovky, na ktoré je privedené nižšie napätie, ako by malo byť.

S vysokými prepätiami je to oveľa jednoduchšie. Ak sa na vstup napájania televízora, počítača alebo mikrovlnnej rúry privedie 300–350 W, v najlepšom prípade v nich prepáli poistka. A častejšie „zhoria“ samy. A ešte dobre, ak pritom nedôjde k skutočnému vznieteniu zariadenia a vzniku požiaru.

Bytové domy sú zvyčajne napájané z trojfázovej siete 380 V, a do bytu už vedie jednofázové vedenie 220 V z elektrického rozvádzača na poschodí.

Hlavné problémy s prepätiami vo výškových budovách vznikajú v dôsledku prerušenia pracovného nulového vodiča. Tento vodič poškodia elektrikári neopatrnosťou počas opráv, alebo jednoducho sám prepáli od staroby.

Ak je v dome na prívodnej linke nainštalovaná súprava potrebnej ochrany moderného štandardu, potom v dôsledku takéhoto prerušenia dôjde k aktivácii automatiky prúdového chrániča. Všetko sa skončí relatívne normálne.

Avšak v starom bytovom fonde, kde nie sú inštalované ochranné ističe, stratenie nulového vodiča vedie k nesymetrii fáz. A potom v niektorých bytoch je napätie nízke (50–100 V) a v iných prudko vysoké (300–350 V).

Čo nakoniec kto dostane v zásuvke, závisí od pripojenej záťaže v danom konkrétnom okamihu. Vopred to presne vypočítať a predvídať nie je možné.

V dôsledku toho u niektorých všetky zariadenia prestanú fungovať, u iných zhoria od prepätia. Tu je potrebné relé kontroly napätia. Pri vzniku problémov odpojí sieť a zabráni tak poškodeniu televízorov, chladničiek a pod.

V súkromnom sektore je problém s prepätiami trochu iný. Ak je dom umiestnený vo veľkej vzdialenosti od pouličného transformátora, pri zvýšenej spotrebe elektriny v domoch pred ním môže v tomto krajnom bode napätie klesnúť na kriticky nízke hodnoty.

V dôsledku dlhodobého nedostatku „voltov“ elektromotory v domácich spotrebičoch nevyhnutne začnú horieť a zlyhávať.

Druhy zariadenia RKN

Všetky modely relé, ktoré plnia funkciu regulátora napätia, sa delia na jednofázové a trojfázové.

Jednofázové relé. Zvyčajne sa inštaluje v domoch a bytoch – viac v domových rozvádzačoch nie je potrebné.

V elektrických rozvádzačoch súkromných a bytových domov sa zvyčajne používajú jednofázové relé v kompaktnom prevedení na DIN lištu (+)

Trojfázové relé. Takéto RKN sú určené na priemyselné použitie. Často sa používajú v ochranných schémach trojfázových strojov. Navyše, ak na vstupe takéhoto zložitého zariadenia je potrebné takéto trojfázové relé, často sa volí v kombinovanom prevedení s kontrolou nielen napätia, ale aj synchronizácie fáz.

Hlavnou nevýhodou a zároveň výhodou trojfázového relé je úplné odpojenie napájania na výstupe pri skokovom náraste napätia aj v jednej z fázových liniek na vstupe. V priemysle to je len prospešné. Ale v domácnosti často nie sú výkyvy napätia v jednej fáze kritické a napäťové relé jednoducho odpojí chránenú sieť.

V niektorých prípadoch je takéto nadmerné prepoistenie potrebné. V drvivej väčšine prípadov je však zbytočné.

Podľa typu vyhotovenia a rozmerov

Celý modelový rad napäťových relé sa delí na tri typy:

• adaptéry „vidlica-zásuvka“;
• predlžovacie káble s 1–6 zásuvkami;
• kompaktné modulárne prístroje na DIN lištu.

Prvé dve možnosti sa používajú na ochranu jedného konkrétneho elektrického zariadenia alebo nejakej skupiny. Zapájajú sa do bežnej izbovej zásuvky.

Tretia možnosť je určená na montáž do elektrického rozvádzača v rámci ochranného systému elektrickej siete bytu alebo chaty.

Adaptéry a predlžovacie káble týchto regulátorov majú pomerne veľké rozmery. Výrobcovia sa snažia urobiť ich čo najmenšie, aby svojím vzhľadom nekazili interiér.

Ale vnútorné komponenty napäťového relé majú svoje pevné rozmery, navyše ich treba skombinovať v jednom kryte so zásuvkou a vidlicou. Čo sa týka dizajnu, tu sa nedá veľmi rozvinúť.

Relé na DIN lištu na montáž do rozvodnej skrine majú kompaktnejšie rozmery, nie je v nich nič zbytočné. Ich pripojenie do siete sa vykonáva pomocou spojenia vodičov a svoriek.

Podľa základne a doplnkových funkcií

Vnútorná logika a činnosť relé na kontrolu napätia sú postavené na základe mikroprocesora alebo jednoduchšieho komparátora. Prvá možnosť je drahšia, ale predpokladá presnejšie a plynulejšie nastavenie prahov spínania napäťového relé. Väčšina predávaných ochranných zariadení je v súčasnosti postavená na mikroprocesorovej báze.

Horná (Umax) a dolná (Umin) hranica sú dva hlavné nastaviteľné parametre napäťového relé – ak vstupné napätie prekročí nastavený rozsah, relé odpojí výstupné vedenie od elektrického prúdu (+)

Aspoň na tele relé sú dvojice LED diód, podľa ktorých možno zistiť prítomnosť napätia na vstupe a výstupe. Pokročilejšie prístroje sú vybavené displejmi, ktoré zobrazujú nastavené dovolené medze a aktuálne napätie v linke.

Nastavenie prahových hodnôt sa vykonáva potenciometrom s odstupňovanou stupnicou alebo tlačidlami so zobrazením parametrov na displeji.

Samotné relé zodpovedné za spínanie vo vnútri RKN je realizované bistabilným obvodom. Táto cievka má dva stabilné stavy. Energia sa vynakladá len na prepínanie západky. Na udržanie kontaktov v zopnutom alebo rozopnutom stave sa elektrická energia nevyžaduje.

Na jednej strane to minimalizuje spotrebu energie, na druhej strane zaručuje, že cievka sa počas prevádzky regulátora nezahrieva.

Pri výbere napäťového relé sa v parametroch musíte zamerať na:

• pracovný rozsah napätia v rozsahu voltov;
• možnosti nastavenia horného a dolného prahu spínania;
• prítomnosť/neprítomnosť indikátorov úrovne napätia;
• čas vypnutia pri aktivácii RKN;
• čas oneskorenia obnovenia dodávky elektriny;
• maximálny spínaný výkon v kW alebo prepúšťaný prúd v Ampéroch.

Podľa posledného parametra treba relé brať s rezervou 20–25%. Ak nie je k dispozícii RKN vhodné pre existujúce vysoké zaťaženie v linke, berie sa nízkovýkonový model a na jeho výstup sa pripojí magnetický spúšťač.

S nastavením prahov je to nasledovné. Ak sú príliš prísne, frekvencia spínania relé bude vysoká. Tu bude potrebné ísť na kompromis.

Nastavenie týchto parametrov treba vykonať tak, aby zabezpečovali náležitú úroveň ochrany, ale nedochádzalo k príliš častému prepínaniu RKN. Neustále zapínanie a vypínanie neprospeje ani zariadeniam pripojeným do siete, ani samotnému regulátoru napätia.

Pričom niektoré relé vôbec nemajú možnosť samostatne korigovať prahy. Sú nastavené „pevne“. Napríklad nastavenie dolnej hranice je z výroby na 170 V a hornej na 265 V.

Takéto RKN sú lacnejšie, ale treba ich vyberať pozornejšie. Neskôr tieto prístroje nebude možné prenastaviť, pri chybách vo výpočtoch bude potrebné zakúpiť nové na výmenu nevyhovujúcich.

Výber časových parametrov vypnutia a obnovenia napájania linky na výstupe závisí od pripojenej záťaže a špecifík konkrétnej siete (+)

Ak v elektrickej sieti neustále vznikajú krátkodobé (na zlomky sekúnd) mierne poklesy napätia, potom čas vypnutia pri dolnom prahu je lepšie nastaviť na maximum. Tak bude menej aktivácií a ohrozenie napájaného zariadenia bude minimálne.

Oneskorenie zapnutia treba zvoliť podľa typu elektrospotrebičov zapojených do zásuvky. Ak pripojené zariadenie má kompresor alebo elektromotor, potom čas dodávania napätia je vhodné predĺžiť na 1–2 minúty.

To umožní vyhnúť sa prudkým skokom napätia a prúdu pri obnovení napájania v sieti, čo ochráni chladničky a klimatizácie pred poruchami.

A pre počítače a televízory je možné tento parameter znížiť až na 10–20 sekúnd.

Čo je lepšie: stabilizátor vs relé

Často namiesto pripojenia relé kontroly elektriky v rozvádzači odporúčajú inštalovať v dome stabilizátor napätia. V niektorých prípadoch je to opodstatnené. Je však potrebné pamätať na množstvo nuansy pri výbere toho či onoho variantu ochrany elektrospotrebičov.

Z hľadiska funkcionality stabilizátor nielen vyrovnáva napätie, ale aj sa vypína pri príliš vysokých hodnotách posledného. Relé napätia je výlučne ochranná automatika. Zdalo by sa, že prvý zahŕňa funkcie druhého.

Ale v porovnaní s RKN stabilizátor:

• drahší a hlučí;
• inertnejší pri prudkých výkyvoch;
• nemá možnosti na reguláciu parametrov;
• zaberá oveľa viac miesta.

Pri znižovaní vstupného napätia, aby na výstupe stabilizátora boli požadované hodnoty, začína do seba „vtiahovať“ viac prúdu zo siete. A to je priama cesta k prepáleniu vedenia, ak nie je pôvodne dimenzované na takéto zaťaženie.

Druhou hlavnou nevýhodou stabilizátora v porovnaní s relé kontroly je jeho neschopnosť zachytiť prudký skok napätia pri prerušení nulového vodiča.

Stačí doslova polsekunda s 350–380 V v zásuvke, aby všetka technika v dome zhorela. Väčšina stabilizátorov sa nedokáže prispôsobiť takýmto zmenám a prepúšťa vysoké napätie, pričom sa vypína až o 1–2 sekundy po začiatku nárazu.

Okrem stabilizátorov a relé na ochranu vedenia pred výkyvmi napätia v sieti možno použiť aj odpojovače maximálneho a minimálneho napätia. Tie majú v porovnaní s RKN dlhší čas odozvy. Navyše nezapínajú napájanie späť v automatickom režime, svojou činnosťou sa viac podobajú prúdovému chrániču (RCD).

Po výpadku elektriny bude potrebné tieto odpojovače prepnúť do pôvodného stavu ručne.

Schémy pripojenia RKN

V rozvádzači sa relé napätia vždy inštaluje za elektromerom do prerušenia fázového vodiča. Musí kontrolovať a v prípade potreby odseknúť práve „fázu“. Inak sa pripájať nesmie.

Najčastejšie sa pre jednofázové spotrebiče používa štandardná schéma s priamym zaťažením cez relé (+)

Existujú dve základné schémy pripojenia jednofázových relé regulátora sieťového napätia:

• s priamym zaťažením cez RKN;
• s pripojením záťaže cez kontaktor – s pripojením magnetického spúšťača.

Pri montáži elektrického rozvádzača v dome sa prakticky vždy používa prvý variant. Rôznych modelov RKN s požadovaným výkonom je na trhu dostatok. Navyše, v prípade potreby je možné tieto relé nainštalovať aj niekoľko paralelne, pričom ku každému z nich pripojiť samostatnú skupinu elektrospotrebičov.

S montážou je to veľmi jednoduché. Na tele štandardného jednofázového relé sú tri svorky – „nula“ plus fázové „vstup“ a „výstup“. Stačí len nezameniť pripájané vodiče.

Závery a užitočné video k téme

Aby ste sa ľahšie orientovali v schémach zapojenia a výbere vhodného relé regulátora napätia, pripravili sme pre Vás výber videomateriálov s popisom všetkých detailov práce tohto prístroja.

Ako ochrániť zariadenie pred výkyvmi v elektrickej sieti pomocou RKN:

Nastavenie relé napätia:

Relé kontroly sieťového napätia – je to výborná ochrana pred „prerušením nuly“ a prudkými výkyvmi napätia. Zapojenie nie je zložité. Stačí len vložiť príslušné vodiče do svoriek a utiahnuť ich.Prakticky vo všetkých prípadoch sa používa štandardná schéma s priamym zaťažením cez RKN.

Podeľte sa s čitateľmi o Vaše skúsenosti s pripájaním a používaním relé napätia. Prosím, zanechávajte komentáre, pýtajte sa otázky k téme článku a zúčastňujte sa diskusií – formulár pre spätnú väzbu sa nachádza nižšie.