Įtampos kontrolės relė: veikimo principas, schema, prijungimo niuansai

Įtampos svyravimai – toli gražu ne retenybė mūsų šalies namuose. Jie atsiranda dėl elektros tinklų susidėvėjimo, trumpųjų jungimų ir netolygaus apkrovos paskirstymo atskiromis fazėmis.

Dėl to buitinė technika arba negauna pakankamai elektros energijos, arba perdega nuo jos pertekliaus. Norint išvengti išvardytų problemų, rekomenduojama įdiegti įtampos kontrolės relę (RKN).

Siūlome išsiaiškinti, kokius privalumus suteikia tokio įrenginio naudojimas, kokie yra RKN ir stabilizatoriaus skirtumai, kaip pasirinkti tinkamą relę ir atlikti jos prijungimą.

Kam reikalinga įtampos reguliavimo relė?

Teisingas nagrinėjamo įrenginio pavadinimas – „įtampos kontrolės relė“. Tačiau elektrikų tarpusavio pokalbiuose vidurinis žodis dažnai iškrenta iš šio termino.

Iš esmės tai yra tas pats elektrotechninis apsauginės automatikos prietaisas. Be to, ši įranga dažnai vadinama ir „nulio pertraukimo apsauga“. Kodėl – paaiškės toliau.

Nereikėtų painioti RCD automatai ir RKN. Pirmieji apsaugo liniją nuo perkrovos ir trumpojo jungimo, o antrieji – nuo įtampos šuolių. Tai skirtingos pagal paskirtį funkciniai prietaisai.

Pagrindinė RKN užduotis – atjungti elektros prietaisus nuo tinklo, kai jame yra per aukšta arba per žema įtampa, kad prie maitinimo prijungta technika nesugestų.

Užrašas „~220 V“ yra įprastas visiems rusams. Tokia kintama įtampa namuose veikia prie rozetių prijungta buitinė technika. Tačiau iš tikrųjų namų elektros tinkle įtampa svyruoja tik apie šią žymą su +/-10% nuokrypiu.

Kai kuriais atvejais svyravimai pasiekia dar didesnes vertes. Voltmetras gali rodyti kritimus iki 70 V ir šuolius iki 380 V.

Elektrotechnikai baisus tiek per žema, tiek per aukšta įtampa. Jei šaldytuvo kompresorius „negaus“ pakankamai elektros energijos, jis tiesiog nepradės veikti. Dėl to technika neišvengiamai perkais ir suges.

Esant žemai įtampai, paprastas žmogus daugeliu atvejų net negali išoriškai nustatyti, ar įranga tokiame režime veikia tinkamai. Vizualiai galima pastebėti tik blankiai šviečiančias kaitrines lemputes, kurioms tiekiama mažesnė nei reikia įtampa.

Su aukštais šuoliais viskas yra daug paprasčiau. Jei į televizoriaus, kompiuterio ar mikrobangų krosnelės maitinimo įvestį paduodama 300–350 W, tai geriausiu atveju jose perdegs saugiklis. O dažniausiai jie „perdegs“ patys. Ir dar gerai, jei tuo metu neįvyks tikras technikos užsidegimas ir gaisras.

Daugiabučiai namai paprastai yra maitinami iš trifazio tinklo 380 V, o į butą jau eina vienfazė instaliacija 220 V nuo elektros skydo laiptinėje.

Pagrindinės problemos dėl įtampos svyravimų daugiaaukščiuose namuose kyla dėl darbinio nulio pertraukimo. Šį laidą dėl neatsargumo pažeidžia elektrikai remonto metu, arba jis tiesiog perdega nuo senatvės.

Jei name prie įvado linijos yra sumontuotas reikalingos šiuolaikinės apsaugos rinkinys, dėl tokio pertraukimo suveikia automatinė apsauga (UZO). Viskas baigiasi gana normaliai.

Tačiau sename gyvenamajame fonde, kur nėra apsauginių automatų, nulio dingimas sukelia fazių disbalansą. Ir tada vienuose butuose įtampa tampa žema (50–100 V), o kituose staigiai aukšta (300–350 V).

Kas kam išeis iš lizdo, priklauso nuo konkrečiu momentu prie elektros tinklo prijungtos apkrovos. Iš anksto tiksliai apskaičiuoti ir numatyti to negalima.

Galutiniame rezultate vieniems visa technika nustoja veikti, o kitiems perdega nuo viršįtampio. Būtent čia ir reikia įtampos kontrolės relės. Kilus problemoms, ji išjungs tinklą, užkirsdama kelią televizorių, šaldytuvų ir pan. gedimui.

Privačiame sektoriuje problema su įtampos svyravimais yra kiek kitokia. Jei kotedžas yra dideliu atstumu nuo gatvės transformatoriaus, tai padidėjus elektros energijos vartojimui namuose iki jo, šiame kraštutiniame taške įtampa gali nukristi iki kritiškai žemų verčių.

Dėl ilgalaikio „voltų“ trūkumo elektros varikliai buitiniuose prietaisuose neišvengiamai pradės perdegti ir gesti.

RKN įrenginio rūšys

Visi relės modeliai, atliekantys įtampos reguliatoriaus funkcijas, skirstomi į vienfazius ir trifazius.

Vienfazė relė. Paprastai montuojama kotedžuose ir butuose – daugiau namų skydeliuose nereikia.

Privačių ir daugiabučių namų elektros skyduose paprastai naudojamos vienfazės relės kompaktiškame DIN bėgelio variante (+).

Trifazė relė. Tokios RNK skirtos pramoniniam naudojimui. Jos dažnai naudojamos trifazių staklių apsaugos schemose. Be to, jei prie tokios sudėtingos technikos įvesties reikia tokio trifazio, jis dažnai parenkamas kombinuotame vykdyme su kontrole ne tik pagal įtampą, bet ir pagal fazių sinchronizaciją.

Pagrindinis trifazio relės trūkumas ir kartu privalumas – visiškas maitinimo išjungimas išėjime, kai įtampa šokteli net vienoje iš fazinių linijų įėjime. Pramonėje tai tik į naudą. Tačiau buityje dažnai įtampos svyravimai vienoje fazėje nėra kritiški, o RKN ima ir išjungia saugomą tinklą.

Kai kuriais atvejais tokia itin patikima apsidraudimo priemonė yra reikalinga. Tačiau didžiojoje daugumoje situacijų ji yra perteklinė.

Pagal vykdymo tipą ir matmenis

Visa įtampos relių modelių linija skirstoma į tris tipus:

• „kištukas-lizdas“ adapteriai;
• ilgintuvai su 1-6 lizdais;
• kompaktiški „paketiniai“ ant DIN bėgelio.

Pirmieji du variantai naudojami vieno konkretaus elektros prietaiso ar tam tikros grupės apsaugai. Jie įjungiami į įprastą kambario lizdą.

Trečiasis variantas skirtas montavimui elektros skydelyje kaip buto ar kotedžo elektros tinklo apsaugos sistemos dalis.

Nagrinėjamų reguliatorių adapteriai ir ilgintuvai yra gana dideli. Gamintojai stengiasi juos padaryti kuo mažesnius, kad jie savo išvaizda negadintų interjero.

Tačiau įtampos relės vidiniai komponentai turi savo griežtus matmenis, be to, juos dar reikia sutalpinti viename korpuse su lizdu ir kištuku. Dizaino požiūriu čia nėra daug galimybių.

Relės ant DIN bėgelio montavimui skirstomajame skydelyje yra kompaktiškesnės, jose nėra nieko nereikalingo. Jų prijungimas prie tinklo atliekamas naudojant laidų ir gnybtų sujungimą.

Pagal bazę ir papildomas funkcijas

Vidinė logika ir įtampos kontrolės relės veikimas yra pagrįsti mikroprocesoriumi arba paprastesniu komparatoriumi. Pirmasis variantas brangesnis, tačiau užtikrina tikslesnį ir sklandesnį RKN veikimo slenksčių reguliavimą. Dauguma šiuo metu parduodamų apsauginių prietaisų yra pagrįsti mikroprocesorine baze.

Viršutinė (Umax) ir apatinė (Umin) slenksčiai yra du pagrindiniai reguliuojami RKN parametrai – jei įėjimo įtampa išeina už nustatyto diapazono, relė išjungia išėjimo liniją nuo elektros srovės (+)

Bent jau ant relės korpuso yra pora šviesos diodų, pagal kuriuos galima nustatyti įtampos buvimą įėjime ir išėjime. Pažangesni prietaisai turi ekranus, rodančius nustatytas leistinas ribas ir linijoje esančią įtampą.

Slenksčių verčių reguliavimas atliekamas potenciometru su graduota skale arba mygtukais su parametrų rodymu ekrane.

Pats už komutaciją atsakingas relė RKN viduje yra pagamintas pagal bistabilią schemą. Ši ritė turi dvi stabilias būsenas. Energija eikvojama tik fiksatoriaus perjungimui. Kontaktams išlaikyti uždarytoje ar atidarytoje padėtyje elektros nereikia.

Viena vertus, tai sumažina energijos suvartojimą, kita vertus – garantuoja, kad ritė neįkais reguliatoriaus veikimo metu.

Renkantis įtampos relę, parametruose reikia atkreipti dėmesį į:

• darbinį diapazoną voltais;
• viršutinės ir apatinės veikimo slenksčių nustatymo galimybes;
• įtampos lygio indikatorių buvimą / nebuvimą;
• RKN veikimo išjungimo laiką;
• elektros tiekimo atnaujinimo uždelsimo laiką;
• maksimalią perjungiamą galią kW arba praleidžiamą srovę amperais.

Pagal paskutinį parametrą relę reikėtų imti su 20–25% atsarga. Jei nėra RKN, tinkančio prie linijoje esančių didelių apkrovų, imamas mažos galios modelis, o prie jo išėjimo prijungiamas magnetinis paleidiklis.

Su slenksčių nustatymu situacija yra tokia. Jei jie nustatomi per griežtai, relės veikimo dažnis bus aukštas. Čia teks eiti į kompromisą.

Šių parametrų reguliavimą reikia atlikti taip, kad jie užtikrintų tinkamą apsaugos lygį, bet neleistų per dažno RKN perjungimo. Nuolatiniai įjungimai ir išjungimai nebus naudingi nei prie tinklo prijungtai įrangai, nei pačiam įtampos reguliatoriui.

Be to, kai kurios relės išvis neturi galimybės savarankiškai koreguoti slenksčių. Jos yra nustatytos „kietai“. Pavyzdžiui, gamyklos nustatytas apatinis slenkstis yra 170 V, o viršutinis – 265 V.

Tokie RKN yra pigesni, bet juos reikia atidžiau parinkti. Vėliau šių prietaisų perkonfigūruoti nepavyks, esant skaičiavimų klaidoms, teks įsigyti naujų, pakeisti netinkančius.

Išjungimo ir linijos maitinimo atnaujinimo laiko parametrų pasirinkimas priklauso nuo prijungtos apkrovos ir konkrečiojo tinklo ypatybių (+)

Jei elektros tinkle nuolat atsiranda trumpalaikių (trunkančių sekundės dalis) silpnų įtampos kritimų, tai išjungimo laiką pagal apatinį slenkstį geriau nustatyti maksimaliai. Taip veikimų bus mažiau, o grėsmė maitinamai įrangai bus minimali.

Įjungimo uždelsimą reikia parinkti priklausomai nuo į kištukinius lizdus įjungtų elektros prietaisų tipo. Jei prijungta įranga turi kompresorių ar elektros variklį, tai įtampos tiekimo laiką vertėtų padidinti iki 1–2 minučių.

Tai leis išvengti staigių įtampos ir srovės šuolių atnaujinus maitinimą tinkle, kas apsaugos šaldytuvus ir kondicionierius nuo gedimų.

O kompiuteriams ir televizoriams šį parametrą galima sumažinti net iki 10–20 sekundžių.

Kas geriau: stabilizatorius ar relė?

Neretai vietoj to, kad skydelyje būtų įjungta elektros kontrolės relė, rekomenduojama namuose įrengti įtampos stabilizatorių. Kai kuriais atvejais tai yra pateisinama. Tačiau yra keletas niuansų, kuriuos reikia prisiminti renkantis vieną ar kitą elektros prietaisų apsaugos variantą.

Funkcionalumo požiūriu stabilizatorius ne tik išlygina įtampą, bet ir išsijungia, kai ši yra per aukšta. O įtampos relė yra išimtinai apsauginė automatika. Atrodo, kad pirmasis apima antrojo funkcijas.

Tačiau, palyginti su RKN, stabilizatorius:

• brangesnis ir triukšmingas;
• inertiškesnis staigių pokyčių metu;
• neturi galimybių reguliuoti parametrus;
• užima daug daugiau vietos.

Mažėjant įėjimo įtampai, kad stabilizatoriaus išėjime būtų reikalingi rodikliai, jis pradeda „traukti“ daugiau srovės iš tinklo. O tai yra tiesioginis kelias į laidų perdegimą, jei jie iš pradžių nebuvo tam skirti.

Antras pagrindinis stabilizatoriaus trūkumas, palyginti su kontrolės relė, yra jo nesugebėjimas sugauti staigų įtampos šuolį nutrūkus nuliui.

Pakanka pažodžiui pusės sekundės, kai rozetėje yra 350–380 V, kad sudegtų visa namo technika. O dauguma stabilizatorių negali prisitaikyti prie tokių pokyčių ir praleidžia aukštą įtampą, išsijungdami tik po 1–2 sekundžių nuo šuolio pradžios.

Be stabilizatorių ir relių, apsaugant liniją nuo įtampos svyravimų tinkle, taip pat galima naudoti maksimalios ir minimalios įtampos atjungiklius. Tačiau jų, palyginti su RKN, veikimo laikas yra ilgesnis. Be to, jie neįjungia maitinimo atgal automatiniu režimu, savo veikimu jos labiau primena RCD.

Po elektros energijos atjungimo šiuos atjungiklius teks perjungti į pradinę būseną rankiniu būdu.

RKN prijungimo schemos

Skydelyje įtampos relė visada montuojama po skaitiklio, fazinio laido pertraukoje. Ji turi kontroliuoti ir prireikus atjungti būtent „fazę“. Jokiu kitu būdu jos prijungti negalima.

Dažniausiai vienfaziams vartotojams taikoma standartinė schema su tiesiogine apkrova per relę (+)

Yra dvi pagrindinės vienfazių tinklo įtampos reguliatoriaus relių prijungimo schemos:

• su tiesiogine apkrova per RKN;
• su apkrovos prijungimu per kontaktorių – su magnetinio paleidiklio prijungimu.

Montuojant elektros skydą namuose, beveik visada naudojamas pirmasis variantas. Parduodama pakankamai įvairių RKN modelių su reikiama galia. Be to, esant poreikiui, šių relių galima sumontuoti keletą lygiagrečioje schemoje, prie kiekvienos iš jų prijungiant atskirą elektros prietaisų grupę.

Montavimas yra ypač paprastas. Standartinės vienfazės relės korpuse yra trys gnybtai – „nulis“ bei faziniai „įėjimas“ ir „išėjimas“. Tereikia nesupainioti jungiamų laidų.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Kad Jums būtų lengviau orientuotis jungimo schemose ir pasirinkti tinkamą įtampos reguliatoriaus relę, mes parengėme vaizdo medžiagų rinkinį, kuriame aprašyti visi šio prietaiso darbo niuansai.

Kaip apsaugoti įrangą nuo įtampos šuolių elektros tinkle naudojant RKN:

Įtampos relės nustatymas:

Tinklo įtampos kontrolės relė yra puiki apsauga nuo „nulinio laido trūkimo“ ir staigių įtampos svyravimų. Ją prijungti nėra sudėtinga. Tereikia įkišti atitinkamus laidus į gnybtus ir juos priveržti.Beveik visais atvejais naudojama standartinė schema su tiesiogine apkrova per RKN.

Pasidalinkite su skaitytojais savo patirtimi, kaip prijungti ir naudoti įtampos reles. Prašome palikti komentarus, užduoti klausimus straipsnio tema ir dalyvauti diskusijose – atsiliepimų forma yra žemiau.