Přehled napěťových relé – zařízení pro ochranu před nepřípustnými výkyvy v napájecí síti

Vedoucí a šéfredaktor webu, autor článků.
Zkušenosti 5 let.

Fázová nesymetrie v třífázové síti je nepříjemný moment, který negativně ovlivňuje v tu chvíli připojená elektrická zařízení do sítě. Koneckonců je to řád fází a velikost napětí na nich, kvůli kterým fungují elektrické stroje, jako jsou motory a transformátory. Aby nedošlo k poškození, používá se relé, které monitoruje fáze. Co to tedy je a kde se tento design používá? Toto zařízení je nezbytné, aby se každá fáze v třífázové síti správně střídala. Pokud alespoň jeden selže, zařízení chrání zařízení. Dále zvážíme zařízení, princip činnosti a účel relé pro řízení fáze.

Výstavba

Moderní mikroprocesorové mechanismy používané při výrobě zařízení mu poskytují snadné nastavení, jednoduchou konstrukci a vysokou spolehlivost parametrů. Je-li zařízení dováženo, je to zvláště důležité, protože je zvláště náročné na napájení a vyžaduje kvalitní napájecí síť. Vždyť i drobná nehoda může způsobit velké ztráty a selhání drahého zařízení.

Níže je schéma zapojení zařízení:

Konstrukce relé fázového řízení je založena na mikroobvodu. Je to ona, kdo řídí jeho práci. Jakmile dojde k poklesu (nebo úplné ztrátě) napětí v jedné z fází, mikroobvod vyšle signál do elektromagnetického relé, které odpojí zátěž.

Konstrukce RKF může také obsahovat indikátory střídání a asymetrie fázových napětí a také regulátor doby odezvy.

Jmenování

Vzhledem k tomu, že elektrická zařízení se používají téměř ve všech podnicích a je nutné je neustále chránit před fázovou nerovnováhou, stejně jako poklesy napětí v síti, relé se používají v mnoha oblastech činnosti.

Mechanismus se používá k ochraně třífázových zařízení. Relé řízení fáze chrání před přerušením, nevyvážeností nebo zaseknutím a také sleduje, zda se každá fáze správně střídá.

Více o tom, k čemu se tento typ relé používá, se dozvíte z videa:

Toto zařízení může mít také funkci napěťového ovládacího relé – hlídá úroveň napětí a vypne napájení, když jsou hodnoty pod nastavenou hodnotou.

Princip činnosti

Zařízení pracuje na principu samočinného resetování: relé se vypne, když je spuštěn signál alarmu. Při příjmu třífázového napětí do mechanismu jsou kontrolovány všechny provozní a řízené parametry.

Pokud jsou všechny parametry během kontroly v pořádku, sepne vestavěné elektromagnetické relé. Pokud kontrola ukáže, že alespoň jeden z parametrů neodpovídá normě, mechanismus se automaticky vypne. Poté, co se všechny parametry vrátí na přijatelnou úroveň, zařízení se automaticky bez zpoždění zapne. Pokud není vypnuta jedna fáze, ale dvě nebo tři, může se zařízení vypnout bez zpoždění.

Při jakékoli nouzové situaci dojde k odpojení zátěže zařízením. Nouzové situace mohou být různé, například:

• chybí jakákoli fáze;
• úroveň napětí překračující povolené limity (symetrické nebo asymetrické);
• Nesprávné připojení třífázového napájení, což má za následek nesprávné střídání.

Takové řízení pomocí takové konstrukce umožňuje rychlou a kvalitní ochranu zařízení před nebezpečnými a nouzovými režimy napájení elektrické sítě a také sledování kvality spotřebované elektřiny.

Typy zařízení

V současnosti je na trhu velké množství relé pro řízení fáze. Některé z populárních typů jsou následující:

Kromě toho se rozšířily a známé modifikace takových modelů jako EL-12 MT a EL-11 MT.

Model EL-11 a jeho modifikace EL-11 MT se zpravidla používají k ochraně generátorových jednotek, zdrojů energie a také v obvodech automatického přepínání rezerv (ARS).

Reléový model EL–12 a jeho modifikace EL–12 MT slouží především k ochraně elektromotorů zdvihacích zařízení do výkonu 100 kW.

Model EL–13 a jeho modifikace EL–13 MT provádí řízení v reverzních elektropohonech o výkonu nejvýše 75 kW.

Zařízení je upevněno dvěma způsoby. První možností je upevnění pomocí montážních šroubů a druhou možností je upevnění na DIN lištu.

Zde jsme se podívali na účel, princip činnosti a strukturu relé pro řízení fáze. Doufáme, že nyní chápete, co toto zařízení je a k čemu slouží!

Doporučujeme seznámit se s:

• Jak vybrat tepelné relé pro motor
• Jak sestavit třífázový štít vlastníma rukama
• Jak zkontrolovat rotaci fáze

Zveřejněno 01.11.2016 Aktualizováno 02.10.2017 Alexandrem (administrátorem)

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: