Relé kontroly napětí: princip fungování, schéma, nuance zapojení

Výkyvy napětí – v našich domácnostech nejsou zdaleka výjimkou. K nim dochází kvůli opotřebení elektrických sítí, zkratům a nerovnoměrnému rozložení zátěže na jednotlivých fázích.

V důsledku toho domácí spotřebiče buď nedostávají dostatek elektřiny, nebo se spálí z jejího nadbytku. Abyste se vyhnuli uvedeným problémům, doporučuje se instalovat relé kontroly napětí (RKN).

Navrhujeme, abyste si ujasnili, jaké výhody přináší použití takového zařízení, jaké jsou rozdíly mezi RKN a stabilizátorem, jak vybrat vhodné relé a provést jeho zapojení.

K čemu slouží napěťové regulační relé

Správný název tohoto zařízení je „relé kontroly napětí“. Ale prostřední slovo v rozhovorech elektrikářů mezi sebou často vypadává z tohoto termínu.

V zásadě se jedná o stejný elektrotechnický přístroj ochranné automatizace. Navíc se toto zařízení často nazývá také „ochrana proti přerušení nulového vodiče“. Proč – bude jasné níže.

Nezaměňujte automaty RCD a RKN. První chrání vedení před přetížením a zkratem, zatímco druhé před napěťovými špičkami. Jedná se o přístroje s různým funkčním určením.

Hlavním úkolem RKN je odpojení elektrických spotřebičů od sítě při příliš vysokém a příliš nízkém napětí v ní, aby připojená technika nepodlehla poškození.

Nápis „~220 V“ je všem Rusům povědomý. Na takovém střídavém napětí pracuje v domě domácí spotřebiče připojené do zásuvek. Ve skutečnosti se však vrcholné napětí v domácí elektrické síti pouze pohybuje kolem této hodnoty s rozptylem +/-10%.

V jednotlivých případech dosahují výkyvy i větších hodnot. Voltmetr může klidně ukazovat poklesy až na 70 a nárůsty až na 380 W.

Pro elektroniku je stejně nebezpečné jak nízké, tak vysoké napětí. Pokud kompresor chladničky „nedostane“ dostatek elektřiny, jednoduše se nespustí. V důsledku toho se zařízení nevyhnutelně přehřeje a rozbije.

Při nízkém napětí není běžný uživatel ve většině případů ani schopen z vnějšku určit, zda zařízení v takové situaci funguje správně, či nikoli. Vizuálně lze vidět pouze matně svítící žárovky, ke kterým je přiváděno nižší napětí, než by mělo být.

S vysokými výkyvy je to mnohem jednodušší. Pokud se na napájecí vstup televizoru, počítače nebo mikrovlnné trouby přivede 300–350 W, v lepším případě v nich přepálí pojistka. Častěji však shoří samy. A ještě dobře, pokud přitom nedojde ke skutečnému vznícení zařízení a vzniku požáru.

Bytové domy jsou obvykle napájeny z třífázové sítě 380 V a do bytu již vede jednofázové vedení 220 V z rozvaděče na patře.

Hlavní problémy s výkyvy napětí ve výškových budovách vznikají v důsledku přerušení pracovního nulového vodiče. Tento vodič poškodí elektrikáři neopatrností při opravě, nebo prostě sám přepálí stářím.

Pokud je v domě na přívodní lince sestava potřebné ochrany moderní úrovně, pak v důsledku takového přerušení dojde k aktivaci automatiky proudového chrániče (RCD). Vše skončí relativně normálně.

Avšak ve starém bytovém fondu, kde nejsou instalovány ochranné jističe, vede ztráta nulového vodiče k fázové nesymetrii. A pak v některých bytech je napětí nízké (50–100 V) a v jiných prudce vysoké (300–350 V).

Co nakonec v zásuvce bude, závisí na zátěži připojené v daném okamžiku k elektrické síti. Předem to přesně vypočítat a předpovědět nelze.

V důsledku toho u některých všechna zařízení přestanou fungovat, u jiných shoří z přepětí. Právě zde je potřeba relé kontroly napětí. Při vzniku problémů odpojí síť a zabrání tak poruše televizorů, ledniček atd.

V soukromém sektoru je problém s výkyvy napětí poněkud odlišný. Pokud je dům umístěn ve velké vzdálenosti od pouličního transformátoru, pak při zvýšené spotřebě elektřiny v domech před ním může v tomto krajním bodě napětí klesnout na kriticky nízké hodnoty.

V důsledku toho kvůli dlouhodobému nedostatku „voltů“ začnou elektromotory v domácích spotřebičích nevyhnutelně hořet a selhat.

Různé typy zařízení RKN

Všechny modely relé, které plní funkce regulátoru napětí, se dělí na jednofázové a třífázové.

Jednofázové relé. Obvykle se instaluje v rodinných domech a bytech – v domovních rozvaděčích není potřeba více.

V elektrických rozvaděčích rodinných a bytových domů se obvykle používají jednofázová relé v kompaktním provedení na DIN lištu (+)

Třífázové relé. Takové RKN jsou určeny pro průmyslové použití. Často se používají v ochranných schématech třífázových strojů. Pokud je na vstupu takového složitého zařízení vyžadován tento třífázový prvek, pak se často volí v kombinovaném provedení s kontrolou nejen napětí, ale i synchronizace fází.

Hlavní nevýhoda a zároveň výhoda třífázového relé – úplné odpojení napájení na výstupu při skoku napětí i v jedné z fázových linek na vstupu. V průmyslu to jde pouze ku prospěchu. Ale v domácnostech často kolísání napětí v jedné fázi není kritické, a RKN vezme a odpojí chráněnou síť.

V ojedinělých případech je takové nadměrně spolehlivé zajištění potřebné. Avšak v naprosté většině situací je zbytečné.

Podle typu provedení a rozměrů

Celá modelová řada napěťových relé se dělí na tři typy:

• adaptéry „zástrčka-zásuvka“;
• prodlužovací kabely s 1-6 zásuvkami;
• kompaktní „packety“ na DIN lištu.

První dvě varianty se používají k ochraně jednoho konkrétního elektrospotřebiče nebo nějaké skupiny. Zasunují se do běžné pokojové zásuvky.

Třetí varianta je určena pro montáž do elektrorozvaděče jako součást ochranného systému elektrické sítě bytu nebo chaty.

Adaptéry a prodlužovací kabely uvažovaných regulátorů mají poměrně velké rozměry. Výrobci se snaží je udělat co nejmenší, aby svým vzhledem nekazily interiér.

Ale vnitřní komponenty napěťového relé mají své pevné rozměry, navíc je ještě třeba je sestavit do jednoho těla se zásuvkou a zástrčkou. Z hlediska designu se zde nedá příliš rozvíjet.

Relé na DIN lištu pro montáž do rozvodné skříně mají kompaktnější rozměry, není v nich nic zbytečného. Jejich připojení do sítě se provádí pomocí spojení vodičů a svorek.

Podle základu a doplňkových funkcí

Vnitřní logika a činnost relé pro kontrolu napětí jsou postaveny na základě mikroprocesoru nebo jednoduššího komparátoru. První varianta je dražší, ale předpokládá přesnější a plynulejší regulaci spínacích prahů RKN. Většina prodávaných ochranných přístrojů je nyní postavena na mikroprocesorové bázi.

Horní (Umax) a dolní (Umin) práh jsou dva základní regulovatelné parametry RKN – pokud vstupní napětí překročí stanovený rozsah, relé odpojí výstupní linku od elektrického proudu (+)

Alespoň na těle relé je dvojice LED diod, podle kterých lze určit přítomnost napětí na vstupu a výstupu. Pokročilejší přístroje jsou vybaveny displeji, které ukazují nastavené přípustné meze a stávající napětí v lince.

Regulace prahových hodnot se provádí potenciometrem s cejchovanou stupnicí nebo tlačítky s zobrazením parametrů na displeji.

Samotné relé odpovědné za spínání uvnitř RKN je provedeno podle bistabilního schématu. Tato cívka má dva stabilní stavy. Energie se spotřebovává pouze na přepnutí západky. Pro udržení kontaktů v sepnuté nebo rozepnuté poloze není elektřina potřeba.

Na jedné straně to minimalizuje spotřebu energie, a na druhé straně to zaručuje, že se cívka nebude zahřívat při činnosti regulátoru.

Při výběru relé napětí je třeba se dívat na:

• pracovní rozsah ve voltech;
• možnosti nastavení horní a dolní prahové hodnoty sepnutí;
• přítomnost/nepřítomnost indikátorů úrovně napětí;
• doba odpojení při sepnutí RKN;
• doba zpoždění obnovení dodávky elektřiny;
• maximální spínaný výkon v kW nebo propouštěný proud v ampérech.

Podle posledního parametru je třeba brát relé s rezervou 20–25%. Pokud není k dispozici RKN vhodný pro stávající vysoké zatížení v lince, vezme se model s nižším výkonem a na jeho výstup se připojí magnetický spouštěč.

S nastavením prahů je situace následující. Pokud jsou nastaveny příliš striktně, frekvence sepnutí relé bude vysoká. Zde bude nutné jít na kompromis.

Regulaci těchto parametrů je třeba provádět tak, aby zajišťovaly patřičnou úroveň ochrany, ale nedovolovaly příliš časté přepínání RKN. Neustálé zapínání a vypínání neprospěje ani zařízení připojenému k síti, ani samotnému regulátoru napětí.

Přitom některá relé vůbec nemají možnost samostatně korigovat prahy. Jsou u nich nastaveny „pevně“. Například nastavení dolní meze je z výroby provedeno na 170 V, a horní na 265 V.

Takové RKN jsou levnější, ale je třeba je vybírat pečlivěji. Později tyto přístroje nebude možné přenastavit, při chybách ve výpočtech bude nutné zakoupit nové na výměnu za nevyhovující.

Výběr časových parametrů odpojení a obnovení napájení linky na výstupu závisí na připojené zátěži a specifikách konkrétní sítě (+)

Pokud v elektrické síti neustále vznikají krátkodobé (na zlomky sekundy) mírné poklesy napětí, je lepší nastavit dobu odpojení podle dolní prahové hodnoty na maximum. Tak bude sepnutí méně a hrozba pro napájené zařízení bude minimální.

Zpoždění při zapnutí je třeba volit v závislosti na typu elektrických spotřebičů zapojených do zásuvky. Pokud má připojené zařízení kompresor nebo elektromotor, je vhodné prodloužit dobu podávání napětí na 1–2 minuty.

To umožní vyhnout se prudkým skokům napětí a proudu při obnovení napájení v síti, což ochrání ledničky a klimatizace před poruchami.

Pro počítače a televizory lze tento parametr snížit až na 10–20 sekund.

Co je lepší: stabilizátor vs relé

Často místo zapojení relé kontroly elektriky do rozvaděče doporučují instalovat v domě stabilizátor napětí. V některých případech to může být oprávněné. Je však řada nuancí, na které je třeba pamatovat při výběru té či oné varianty ochrany elektrických spotřebičů.

Z hlediska funkcionality stabilizátor nejen vyrovnává napětí, ale také se vypíná při příliš vysokých hodnotách napětí. A relé napětí je výhradně ochranná automatika. Zdá se, že první zahrnuje funkce druhého.

Ale ve srovnání s relé kontroly napětí (RKN) stabilizátor:

• je dražší a hlučí;
• je více inertní při prudkých výkyvech;
• nemá možnosti nastavení parametrů;
• zabírá mnohem více místa.

Při snížení vstupního napětí, aby na výstupu stabilizátoru byly požadované hodnoty, začne do sebe „vtahovat“ více proudu ze sítě. A to je přímá cesta k přepálení vedení, pokud není původně dimenzováno na takové zatížení.

Druhým hlavním nedostatkem stabilizátoru ve srovnání s relé kontroly napětí je jeho neschopnost zachytit prudký skok napětí při přerušení nulového vodiče.

Stačí doslova půl sekundy s 350–380 V v zásuvce, aby veškerá technika v domě shořela. A většina stabilizátorů není schopna se takovým změnám přizpůsobit a propouští vysoké napětí, přičemž se vypíná až 1–2 sekundy po začátku skoku.

Kromě stabilizátorů a relé na ochranu vedení před výkyvy napětí v síti lze také použít spouštěče maximálního a minimálního napětí. Ty mají ve srovnání s relé kontroly napětí (RKN) delší dobu odezvy. Navíc nezapínají napájení zpět v automatickém režimu, svou funkcí se více podobají proudovým chráničům (RCD).

Po odpojení elektrické energie bude nutné tyto spouštěče přepínat do původního stavu ručně.

Schémata zapojení RKN

V rozvaděči se relé napětí vždy instaluje za elektroměr do přerušení fázového vodiče. Musí kontrolovat a v případě potřeby odpojit právě „fázi“. Jinak ho nelze připojit.

Nejčastěji se pro jednofázové spotřebiče používá standardní schéma s přímou zátěží přes relé (+)

Existují dvě základní schémata zapojení jednofázových relé regulátoru síťového napětí:

• s přímou zátěží přes relé kontroly napětí (RKN);
• s připojením zátěže přes stykač – s připojením magnetického spouštěče.

Při montáži elektrického rozvaděče v domě se prakticky vždy používá první varianta. Různých modelů relé kontroly napětí (RKN) s potřebným výkonem je na trhu dostatek. Navíc v případě potřeby lze těchto relé nainstalovat několik v paralelním zapojení a připojit k nim samostatné skupiny elektrických spotřebičů.

S montáží je to zcela jednoduché. Na těle standardního jednofázového relé jsou tři svorky – „nulový vodič“ plus fázové „vstup“ a „výstup“. Stačí jen nezaměnit připojované vodiče.

Závěry a užitečné video k tématu

Aby se Vám lépe orientovalo v schématech zapojení a výběru vhodného relé regulátoru napětí, připravili jsme výběr videomateriálů s popisem všech nuancí práce tohoto přístroje.

Jak ochránit zařízení před výkyvy v elektrické síti pomocí RKN:

Nastavení relé napětí:

Relé kontroly síťového napětí – to je skvělá ochrana proti «přerušení nuly» a prudkým výkyvům napětí. Zapojit ho není složité. Stačí jen zasunout odpovídající vodiče do svorek a utáhnout je.Téměř ve všech případech se používá standardní schéma s přímým zatížením přes RKN.

Podělte se s čtenáři o své zkušenosti s připojením a použitím relé napětí. Prosím, zanechte komentáře, ptejte se na téma článku a zapojte se do diskusí – formulář pro zpětnou vazbu je níže.