Spänningsövervakningsrelä: funktionsprincip, schema, anslutningsnyanser

Spänningsvariationer är inte ovanliga i våra hem. De beror på slitna elnät, kortslutningar och ojämn lastfördelning mellan faser.

Som ett resultat får hushållsapparater antingen för lite el eller brinner upp på grund av överskott. För att undvika dessa problem rekommenderas att installera ett spänningsrelä.

Vi föreslår att du tittar på vilka fördelar användningen av en sådan enhet ger, vad skillnaderna är mellan spänningsrelä och en stabilisator, hur man väljer ett lämpligt relä och hur man ansluter det.

Varför behövs ett spänningsreglerande relä?

Det korrekta namnet på enheten är 'spänningsrelä'. Men mellanordet faller ofta bort i samtal mellan elektriker.

I princip är det samma elektrotekniska skyddsautomatenhet. Dessutom kallas utrustningen ofta för 'nollbrottsskydd'. Varför kommer att framgå nedan.

Förväxla inte jordfelsbrytare och spänningsrelä. De första skyddar ledningen mot överbelastning och kortslutning, de senare mot spänningsspikar. Det är enheter med olika funktioner.

Huvuduppgiften för spänningsreläet är att koppla bort elapparater från nätet vid för höga och för låga spänningar, så att den anslutna utrustningen inte skadas.

Skriften '~220 V' är bekant för alla ryssar. Hushållsapparater som är anslutna till eluttag fungerar med denna växelspänning. Men i verkligheten varierar spänningen i hemnätet runt denna nivå med en spridning på +/-10%.

I vissa fall kan variationerna bli ännu större. Voltmeter kan visa fall till 70 och toppar till 380 V.

För elektrisk utrustning är både för låg och för hög spänning skadlig. Om kylskåpets kompressor får för lite ström startar den helt enkelt inte. Som ett resultat överhettas utrustningen oundvikligen och går sönder.

Vid låg spänning kan den vanliga användaren i de flesta fall inte utvändigt avgöra om utrustningen fungerar korrekt eller inte. Visuellt kan man bara se glödlampor som lyser svagt, eftersom spänningen till dem är lägre än den borde vara.

Med höga spänningsspikar är det mycket enklare. Om man matar 300–350 W till en tv, dator eller mikrovågsugn kommer i bästa fall säkringen att gå. Oftast brinner de istället. Och det är tur om det inte leder till verklig brand och eldsvåda.

Flerbostadshus är vanligtvis anslutna till ett trefasnät på 380 V, medan lägenheten har enfasledningar på 220 V från elskåpet på våningen.

De största problemen med spänningsvariationer i höghus uppstår på grund av avbrott i neutralledaren. Denna ledare skadas av oaktsamma elektriker vid reparationer eller brinner helt enkelt av på grund av ålder.

Om huset på matarledningen har en modern skyddsutrustning, så aktiveras jordfelsbrytaren vid ett sådant avbrott. Allt slutar relativt normalt.

I äldre bostadsbestånd där det inte finns skyddsautomater leder nollavbrott till obalans i faserna. Då blir spänningen i vissa lägenheter låg (50–100 V) och i andra mycket hög (300–350 V).

Vad som kommer ut i uttagen beror på belastningen som är ansluten till elnätet just då. Det går inte att beräkna och förutsäga i förväg.

I slutändan slutar all utrustning fungera för vissa, medan den brinner upp av överspänning hos andra. Det är här som spänningsövervakningsreläet behövs. När problem uppstår kopplar det bort nätet och förhindrar skador på TV-apparater, kylskåp och liknande.

I privatsektorn är problemet med spänningsvariationer något annorlunda. Om ett hus ligger långt från gatutransformatorn kan spänningen vid hög elförbrukning i husen före det falla till kritiskt låga nivåer vid den yttersta punkten.

Som ett resultat av långvarig brist på 'volt' kommer elmotorerna i hushållsapparater oundvikligen att börja brinna och gå sönder.

Varianter av spänningsrelä

Alla modeller av reläer som fungerar som spänningsregulatorer delas in i enfas- och trefas.

Enfasrelä. Installeras vanligtvis i hus och lägenheter – mer behövs inte i husets elcentraler.

I elcentraler i privata hus och flerbostadshus används vanligtvis enfasreläer i kompakt utförande på DIN-skena (+)

Trefasrelä. Sådana RKN är avsedda för industriellt bruk. De används ofta i skyddskretsar för trefasverktygsmaskiner. Och om en sådan trefasanordning krävs vid ingången till en sådan komplex utrustning, väljs den ofta i en kombinerad utförande med kontroll inte bara av spänning utan även av fassynkronisering.

Den största nackdelen och samtidigt fördelen med ett trefasrelä är att strömmen kopplas bort helt på utgången vid en spänningsstöt även i en av faslinjerna på ingången. Inom industrin är detta bara bra. Men i hemmet är spänningsvariationer i en fas ofta inte kritiska, men reläet kopplar ändå bort det skyddade nätet.

I vissa fall behövs en sådan extremt pålitlig försiktighet. Men i de allra flesta situationer är den överflödig.

Efter utförandetyp och dimensioner

Hela modellserien av spänningsreläer delas in i tre typer:

• adaptrar 'stickkontakt-uttag';
• förlängningssladdar med 1-6 uttag;
• kompakta 'moduler' för DIN-skena.

De två första alternativen används för att skydda en specifik elektrisk apparat eller en grupp. De ansluts till ett vanligt rumuttag.

Det tredje alternativet är avsett för montering i elskåp som en del av skyddssystemet för elnätet i en lägenhet eller ett hus.

Adaptrar och förlängningssladdar för dessa regulatorer har relativt stora dimensioner. Tillverkarna försöker göra dem så små som möjligt för att de inte ska förstöra inredningen med sitt utseende.

Men spänningsreläets interna komponenter har sina egna strikta mått, dessutom måste de monteras i samma hölje som uttag och stickkontakt. Designmässigt är det svårt att göra mycket.

Reläer för DIN-skena för montering i fördelningscentraler har mer kompakta dimensioner, de har inget överflödigt. Anslutning till nätet sker via anslutning av ledningar och plintar.

Efter bas och extrafunktioner

Den interna logiken och funktionen hos ett spänningsövervakningsrelä bygger på en mikroprocessor eller en enklare komparator. Det första alternativet är dyrare men ger mer exakt och jämn justering av reläets tröskelvärden. De flesta skyddsenheter som säljs idag är baserade på mikroprocessor.

Övre (Umax) och nedre (Umin) tröskelvärden är de två huvudsakliga justerbara parametrarna för reläet – om inspänningen ligger utanför det inställda området kopplar reläet bort utgångslinjen från elströmmen (+)

Minst finns det ett par lysdioder på reläets hölje som visar om det finns spänning på in- och utgång. Mer avancerade enheter är utrustade med displayer som visar inställda tillåtna gränser och den aktuella spänningen i ledningen.

Justering av tröskelvärdena görs med en potentiometer med graderad skala eller med knappar där parametrarna visas på en display.

Själva reläet som ansvarar för omkopplingen inuti RKN (spänningsreläet) är utfört enligt en bistabil krets. Denna spole har två stabila tillstånd. Energi förbrukas endast för att växla spärren. För att hålla kontakterna i slutet eller öppet läge krävs ingen elektricitet.

Å ena sidan minimerar detta energiförbrukningen, å andra sidan garanterar det att spolen inte blir varm vid regulatorns drift.

Vid val av spänningsrelä bör man titta på följande parametrar:

• arbetsområde i volt;
• möjlighet att ställa in övre och nedre utlösningströsklar;
• förekomst/frånvaro av spänningsnivåindikatorer;
• frånkopplingstid vid RKN-utlösning;
• fördröjningstid för återställning av elförsörjningen;
• maximal omkopplingsbar effekt i kW eller genomströmningsström i ampere.

För den sista parametern bör reläet väljas med en marginal på 20–25%. Om det inte finns något lämpligt RKN för de befintliga höga lasterna i ledningen, tar man en lågeffektsmodell och ansluter en magnetstartare till dess utgång.

När det gäller inställning av trösklarna är situationen följande. Om de ställs in för snävt blir reläets utlösningsfrekvens hög. Här måste man kompromissa.

Justeringen av dessa parametrar måste göras så att de ger ett tillräckligt skydd men inte leder till alltför frekvent omkoppling av RKN. Ständiga på- och avslagningar gynnar varken den anslutna utrustningen eller själva spänningsregulatorn.

Vissa reläer har dock ingen möjlighet att själva justera trösklarna. De är inställda 'hårt'. Till exempel är den nedre gränsen från fabrik inställd på 170 V och den övre på 265 V.

Sådana RKN är billigare, men de måste väljas noggrannare. Man kan inte omkonfigurera dessa enheter i efterhand; vid fel i beräkningarna måste man köpa nya som ersättning för de som inte passar.

Valet av tidsinställningar för frånkoppling och återställning av matningen på utgången beror på den anslutna lasten och det specifika nätets egenskaper (+)

Om det i elnätet ständigt förekommer kortvariga (bråkdelssekunder) svaga spänningsfall, är det bäst att ställa in frånkopplingstiden för den nedre tröskeln på max. Då blir utlösningarna färre och hotet mot den anslutna utrustningen minimalt.

Fördröjningen för påslagning bör väljas beroende på typen av elektriska apparater som är anslutna till uttaget. Om den anslutna utrustningen har en kompressor eller elmotor bör spänningstiden ökas till 1–2 minuter.

Detta gör det möjligt att undvika plötsliga spännings- och strömstötar vid återställning av nätmatningen, vilket skyddar kylskåp och luftkonditioneringsapparater från skador.

Och för datorer och TV-apparater kan denna parameter minskas till 10–20 sekunder.

Vad är bättre: stabilisator vs relä

Istället för att ansluta ett spänningsrelä (RKN) i elcentralen rekommenderar man ofta att installera en spänningsstabilisator i huset. I vissa fall är detta motiverat. Det finns dock ett antal nyanser att tänka på när man väljer det ena eller andra alternativet för skydd av elapparater.

Funktionellt sett utjämnar stabilisatorn inte bara spänningen, utan den stänger också av vid alltför höga spänningsnivåer. Spänningsrelät är däremot endast en skyddsautomatik. Den första verkar inkludera den andras funktioner.

Men jämfört med RKN är stabilisatorn:

• dyrare och bullrig;
• trögare vid plötsliga variationer;
• saknar möjligheter att justera parametrar;
• tar mycket större plats.

När inspänningen minskar, för att stabilisatorn ska kunna ge rätt utspänning, börjar den ”dra” mer ström från nätet. Och det är en direkt väg till överhettning av ledningarna om de inte från början är dimensionerade för detta.

Den andra stora nackdelen med stabilisatorn jämfört med spänningsrelät (RKN) är dess oförmåga att fånga en plötslig spänningsökning vid neutralledaravbrott.

Det räcker med en halv sekund med 350–380 V i uttaget för att all utrustning i huset ska brinna upp. De flesta stabilisatorer kan inte anpassa sig till sådana förändringar och släpper igenom den höga spänningen, och stänger först av efter 1–2 sekunder efter toppens början.

Förutom stabilisatorer och relän för att skydda ledningen mot spänningsvariationer i nätet kan man även använda max- och minspänningsutlösare. Men jämfört med RKN har de längre reaktionstid. Dessutom återställer de inte strömmen automatiskt, utan fungerar mer som UZO (jordfelsbrytare).

Efter strömavbrott måste dessa utlösare återställas manuellt.

Kopplingsscheman för spänningsrelä

I elcentralen installeras spänningsrelät alltid efter elmätaren, i series med fasledaren. Den ska övervaka och vid behov bryta just 'fasen'. Det går inte att ansluta den på något annat sätt.

Vanligast för enfasförbrukare används standardschemat med direkt last via relä (+).

Det finns två huvudsakliga kopplingsscheman för enfasiga spänningsregleringsrelän:

• med direkt last via RKN;
• med anslutning av last via kontaktor – med anslutning av magnetstartare.

Vid montering av elcentral i hus används nästan alltid det första alternativet. Det finns gott om olika modeller av RKN med nödvändig effekt på marknaden. Dessutom kan man vid behov installera flera av dessa relän i parallellkoppling, och ansluta en separat grupp elapparater till var och en.

Monteringen är extremt enkel. På höljet till ett standard enfasrelä finns tre terminaler – 'nolla' plus fas 'ingång' och 'utgång'. Man behöver bara se till att inte blanda ihop de anslutna ledningarna.

Slutsatser och användbar video om ämnet

För att göra det enklare för dig att orientera dig i kopplingsscheman och valet av lämpligt reläspänningsregulator har vi sammanställt ett urval av videomaterial med beskrivning av alla nyanser av denna apparats funktion.

Hur skyddar man utrustning från spänningsvariationer i elnätet med hjälp av RKN:

Inställning av spänningsrelä:

Ett nätspänningsövervakningsrelä är ett utmärkt skydd mot 'nollbrott' och plötsliga spänningsvariationer. Det är enkelt att ansluta. Du behöver bara föra in motsvarande kablar i klämmorna och dra åt dem.I nästan alla fall används en standardschema med direkt last via RKN.

Dela med dig av din erfarenhet av anslutning och användning av spänningsrelä till läsarna. Lämna gärna kommentarer, ställ frågor om artikelns ämne och delta i diskussioner – formuläret för feedback finns nedan.