Relej za kontrolu napona: princip rada, shema, nijanse spajanja

Naponski skokovi nisu rijetkost u domaćim kućama. Nastaju zbog dotrajalosti električnih mreža, kratkih spojeva i nejednake raspodjele opterećenja po pojedinim fazama.

Kao rezultat toga, kućanski uređaji ili ne dobivaju dovoljno električne energije ili izgaraju od viška. Kako biste izbjegli navedene probleme, preporučuje se ugraditi naponski kontrolni rele (RKN).

Predlažemo da razumijete koje prednosti donosi upotreba takvog uređaja, koje su razlike između RKN i stabilizatora, kako odabrati odgovarajući rele i izvršiti njegovo povezivanje.

Zašto je potreban naponski regulacijski rele

Ispravan naziv razmatranog uređaja je „rele za kontrolu napona“. No, srednja riječ u razgovorima električara među sobom često ispada iz tog termina.

U principu, radi se o istom elektrotehničkom uređaju zaštitne automatike. Osim toga, ova se oprema često naziva i „zaštitom od prekida nule“. Zašto – bit će jasno u nastavku.

Ne treba brkati RCD zaštitne prekidače i RKN. Prvi štite liniju od preopterećenja i kratkog spoja, a drugi od naponskih skokova. To su uređaji različite funkcionalne namjene.

Glavna zadaća RKN-a je isključivanje električnih uređaja iz mreže pri previsokim i preniskim naponima u njoj, kako priključena tehnika ne bi otkazala.

Natpis «~220 V» poznat je svim Rusima. Na takvom izmjeničnom naponu rade kućanski uređaji priključeni u utičnice. Međutim, u stvarnosti maksimalni napon u kućnoj električnoj mreži samo oscilira oko te vrijednosti s odstupanjima od +/-10%.

U pojedinim slučajevima skokovi dosežu i veće iznose. Voltmetar može pokazati padove do 70 V i skokove do 380 W.

Za električne uređaje opasni su i preniski i previsoki naponi. Ako kompresor hladnjaka “ne dobije” dovoljno električne energije, jednostavno se neće pokrenuti. Kao rezultat, uređaj će se neizbježno pregrijati i pokvariti.

Pri niskom naponu običan korisnik u većini slučajeva čak ni izvana ne može odrediti radi li oprema ispravno ili ne u takvoj situaciji. Vizualno se može vidjeti samo slabo svijetleće žarulje sa žarnom niti, kojima se napon dovodi manji nego što bi trebalo.

S visokim naponskim skokovima sve je puno jednostavnije. Ako se na ulaz napajanja televizora, računala ili mikrovalne pećnice dovede 300–350 W, u najboljem slučaju će pregorjeti osigurač. A najčešće će sami "izgorjeti". I dobro je još ako pri tome ne dođe do stvarnog zapaljenja uređaja i nastanka požara.

Višestambene zgrade obično su napojene iz trofazne mreže 380 V, a do stana već dolazi jednofazna instalacija od 220 V iz električne razvodne ploče na katu.

Glavni problemi s naponskim kolebanjima u višekatnicama nastaju zbog prekida radne nule. Tu žicu oštete neoprezni električari tijekom popravka ili jednostavno pregori od starosti.

Ako u zgradi na ulaznoj liniji stoji set potrebne zaštite suvremene razine, tada kao rezultat takvog prekida dolazi do aktivacije automatike RCD. Sve završava relativno normalno.

Međutim, u starom stambenom fondu, gdje ne stoje zaštitni automati, nestanak nule dovodi do iskosa faza. I tada u nekim stanovima napon postaje nizak (50–100 V), a u drugim naglo visok (300–350 V).

Tko će što na kraju dobiti u utičnici ovisi o opterećenju koje je u tom trenutku priključeno na električnu mrežu. Nemoguće je unaprijed točno izračunati i predvidjeti.

U konačnici, kod jednih sva tehnika prestaje raditi, a kod drugih izgara od prenapona. Ovdje je potreban relej za nadzor napona. Kada se pojave problemi, isključit će mrežu, spriječivši kvar televizora, hladnjaka i sl.

U privatnom sektoru problem s naponskim kolebanjima je nešto drugačiji. Ako je vikendica smještena na velikoj udaljenosti od uličnog transformatora, tada pri povećanoj potrošnji električne energije u kućama do nje, na toj krajnjoj točki napon može pasti do kritično niskih razina.

Kao rezultat, zbog dugotrajnog nedostatka "volti", elektromotori u kućanskim aparatima neizbježno će početi gorjeti i otkazivati.

Vrste uređaja RKN

Svi modeli releja koji obavljaju funkciju regulatora napona dijele se na jednofazne i trofazne.

Jednofazni relej. Obično se ugrađuje u vikendicama i stanovima – više od toga u kućnim razvodnim pločama nije potrebno.

U električnim ormarima privatnih i višestambenih zgrada obično se koriste jednofazni releji u kompaktnom izvođenju za DIN-šinu (+)

Trofazni relej. Takvi RKN namijenjeni su za industrijsku primjenu. Često se koriste u zaštitnim shemama trofaznih strojeva. Osim toga, ako je na ulazu takve složene opreme potreban takav trofazni relej, tada ga se često bira u kombiniranoj izvedbi s nadzorom ne samo napona, već i sinkronizacije faza.

Glavni nedostatak i ujedno prednost tropolnog releja je potpuno isključenje napajanja na izlazu pri skoku napona čak i u jednoj od faznih linija na ulazu. U industriji to je samo korisno. Ali u kućanstvu često fluktuacije napona u jednoj fazi nisu kritične, a RKN uzima i isključuje zaštićenu mrežu.

U pojedinim slučajevima takva superpouzdana prekomjerna zaštita je potrebna. Međutim, u velikoj većini situacija ona je suvišna.

Prema vrsti izvedbe i dimenzijama

Cijeli modelni raspon releja napona dijeli se na tri vrste:

• adapteri "utikač-utičnica";
• produžni kablovi s 1-6 utičnica;
• kompaktni modularni uređaji za DIN-šinu.

Prve dvije varijante koriste se za zaštitu jednog određenog električnog uređaja ili neke grupe. Uključuju se u običnu sobnu utičnicu.

Treća varijanta namijenjena je za montažu u električni ormarić u sklopu zaštitnog sustava električne mreže stana ili kuće.

Adapteri i produžni kablovi navedenih regulatora imaju prilično velike dimenzije. Proizvođači ih nastoje napraviti što manjima kako ne bi svojim izgledom kvarili interijer.

Ali unutarnje komponente releja napona imaju svoje čvrste dimenzije, a osim toga ih treba smjestiti u isto kućište s utičnicom i utikačem. Dizajnerski se tu ne može puno razmahivati.

Releji za DIN-šinu za montažu u razvodnom ormariću imaju kompaktnije dimenzije, u njima nema ničeg suvišnog. Njihovo spajanje na mrežu obavlja se pomoću spajanja žica i stezaljki.

Prema osnovi i dodatnim funkcijama

Unutarnja logika i rad releja za kontrolu napona izgrađeni su na temelju mikroprocesora ili jednostavnijeg komparatora. Prva varijanta je skuplja, ali omogućuje precizniju i glađu regulaciju pragova aktivacije RKN-a. Većina prodavanih zaštitnih uređaja danas je izgrađena na mikroprocesorskoj osnovi.

Gornji (Umax) i donji (Umin) prag su dva osnovna podesiva parametra RKN-a – ako ulazni napon izađe iz zadanog raspona, relej isključuje izlaznu liniju od električne struje (+)

Najmanje, na kućištu releja nalazi se par LED dioda pomoću kojih se može odrediti prisutnost napona na ulazu i izlazu. Napredniji uređaji opremljeni su zaslonima koji prikazuju postavljene dopuštene granice i postojeći napon u liniji.

Podešavanje graničnih vrijednosti vrši se potenciometrom s graduiranom skalom ili gumbima s prikazom parametara na ploči.

Sam relej odgovoran za sklapanje unutar RKN izveden je prema bistabilnoj shemi. Ova zavojnica ima dva stabilna stanja. Energija se troši samo za prebacivanje zasuna. Za držanje kontakata u zatvorenom ili otvorenom položaju nije potrebna električna energija.

S jedne strane to minimizira potrošnju energije, a s druge strane jamči da se zavojnica neće grijati tijekom rada regulatora.

Pri odabiru naponskog releja morate obratiti pažnju na sljedeće parametre:

• radni raspon u voltima;
• mogućnosti postavljanja gornje i donje granice djelovanja;
• postojanje/nepostojanje indikatora razine napona;
• vrijeme isključenja pri aktiviranju RKN;
• vrijeme odgode ponovnog uspostavljanja napajanja;
• maksimalnu sklopnu snagu u kW ili propusnu struju u amperima.

Za posljednji parametar relej treba uzeti s rezervom od 20–25%. Ako ne postoji RKN koji odgovara postojećim visokim opterećenjima u liniji, tada se uzima model male snage, a na njegov izlaz spaja se magnetski pokretač.

S postavljanjem granica situacija je sljedeća. Ako ih postavite previše strogo, frekvencija djelovanja releja bit će visoka. Ovdje ćete morati napraviti kompromis.

Podešavanje ovih parametara mora se izvršiti tako da osiguraju odgovarajuću razinu zaštite, ali da ne dopuštaju prečesto prebacivanje RKN. Konstantna uključivanja i isključivanja neće koristiti ni opremi spojenoj na mrežu niti samom regulatoru napona.

Pritom neki releji uopće nemaju mogućnost samostalnog podešavanja granica. One su im postavljene "kruto". Na primjer, tvornička postavka donje granice je 170 V, a gornje 265 V.

Takvi RKN su jeftiniji, ali ih treba pažljivije odabrati. Kasnije ih nećete moći ponovno podesiti; u slučaju pogrešaka u izračunima morat ćete kupiti nove da zamijene neodgovarajuće.

Odabir vremenskih parametara isključivanja i ponovnog uspostavljanja napajanja na izlazu ovisi o priključenom opterećenju i značajkama određene mreže (+)

Ako u električnoj mreži stalno dolazi do kratkotrajnih (djelić sekunde) blagih padova napona, tada je bolje postaviti vrijeme isključenja na donjoj granici na maksimum. Na taj način bit će manje aktivacija, a prijetnja napajanoj opremi bit će minimalna.

Odgodu uključivanja treba odabrati ovisno o vrsti električnih uređaja uključenih u utičnicu. Ako priključena oprema ima kompresor ili elektromotor, tada vrijeme dovoda napona treba povećati na 1-2 minute.

To će omogućiti izbjegavanje naglih skokova napona i struje prilikom ponovnog uspostavljanja napajanja u mreži, što će zaštititi hladnjake i klima uređaje od kvarova.

A za računala i televizore ovaj se parametar može smanjiti i do 10–20 sekundi.

Što je bolje: stabilizator vs rele

Nerijetko umjesto ugradnje releja kontrole elektrike u razvodnoj ploči preporučuju se ugraditi u kuću stabilizator napona. U pojedinim slučajevima to je opravdano. Međutim, postoji niz nijansi koje treba imati na umu pri odabiru jednog ili drugog načina zaštite električnih uređaja.

Što se tiče funkcionalnosti, stabilizator ne samo da izjednačava napon, već se i isključuje pri previsokim vrijednostima potonjeg. A relej napona isključivo je zaštitna automatika. Naizgled prvi uključuje funkcije drugog.

Ali u usporedbi s RKN-om stabilizator:

• skuplji je i bučan;
• inertniji je pri naglim promjenama;
• nema mogućnosti za podešavanje parametara;
• zauzima mnogo više mjesta.

Pri smanjenju ulaznog napona, kako bi na izlazu stabilizatora bili potrebni pokazatelji, on počinje "uvlačiti" u sebe više struje iz mreže. A to je izravan put do pregrijavanja ožičenja, ako ono nije izvorno predviđeno za tako nešto.

Drugi glavni nedostatak stabilizatora u usporedbi s relejem kontrole jest njegova nesposobnost da uhvati nagli skok napona pri prekidu nule.

Dovoljno je doslovno pola sekunde s 350–380 V u utičnici, da sav uređaji u kući izgore. A većina stabilizatora nije sposobna prilagoditi se takvim promjenama i propušta visoki napon, isključujući se tek 1–2 sekunde nakon početka skoka.

Osim stabilizatora i releja za zaštitu linije od oscilacija napona u mreži, također se mogu primijeniti rastavljači maksimalnog i minimalnog napona. Ali oni u usporedbi s RKN-om imaju duže vrijeme reagiranja. Osim toga, ne uključuju napajanje natrag u automatskom načinu rada, po radu su sličniji RCD-u.

Nakon isključenja električne energije, te rastavljače trebat će ručno vratiti u početno stanje.

Dijagrami povezivanja RKN

U razvodnoj ploči relej napona uvijek se postavlja nakon brojila u prekid fazne žice. On mora kontrolirati i po potrebi prekidati upravo 'fazu'. Nikako drugačije ne smije se spojiti.

Najčešće se za jednofazne potrošače primjenjuje standardna shema s izravnim opterećenjem preko releja (+)

Postoje dvije glavne sheme priključenja jednofaznih releja regulatora mrežnog napona:

• s izravnim opterećenjem preko RKN-a;
• s priključenjem opterećenja preko kontaktora – s spajanjem magnetskog pokretača.

Pri montaži električne ploče u kući gotovo se uvijek primjenjuje prva varijanta. Različitih modela RKN-a s potrebnom snagom ima u prodaji napretek. Osim toga, po potrebi se može ugraditi više tih releja u paralelnu shemu, tako da se svakom od njih priključi zasebna grupa električnih uređaja.

Što se tiče montaže, sve je krajnje jednostavno. Na kućištu standardnog jednofaznog releja nalaze se tri stezaljke – 'nula' plus fazni 'ulaz' i 'izlaz'. Treba samo paziti da se ne zamijene žice koje se spajaju.

Zaključci i koristan video na temu

Da biste se lakše snašli u shemama spajanja i odabiru odgovarajućeg relejnog regulatora napona, pripremili smo izbor video materijala s opisom svih nijansi rada ovog uređaja.

Kako zaštititi opremu od promjena napona u električnoj mreži pomoću RKN:

Podešavanje releja napona:

Relej kontrole mrežnog napona – odlična je zaštita od „prekida nule“ i naglih promjena napona. Spajanje nije teško. Potrebno je samo umetnuti odgovarajuće žice u stezaljke i zategnuti ih.U gotovo svim slučajevima koristi se standardna shema s izravnim opterećenjem preko RKN.

Podijelite s čitateljima svoje iskustvo spajanja i primjene releja napona. Molimo, ostavljajte komentare, postavljajte pitanja o temi članka i sudjelujte u raspravama – obrazac za povratne informacije nalazi se ispod.