Реле контроля фаз: устройство, принцип действия, назначение

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основным оборудованием, нуждающимся в защите от несимметричных режимов и нарушений порядка чередования фаз, являются трёхфазные асинхронные электродвигатели.

Ассимметрия трёхфазного питания приводит к снижению рабочего и пускового моментов электродвигателя, снижает его КПД и увеличивает величину скольжения.

Полное отсутствие одной из фаз в системе питания приводит к повреждению электродвигателя вследствие перегрева. Усугубляет опасность этого режима небольшой ток потребления и нечувствительность к нему максимальных токовых защит.

Обратное чередование фаз непосредственно двигателю вреда не наносит, но при этом меняется направление его вращения. Такой режим чаще всего губителен для механизмов, приводимых двигателем, и как минимум нарушает технологический процесс.

Изменение порядка чередования фаз возникает в результате ошибки персонала при подключении кабельных линий или шлейфов воздушных линий электропередачи после выполнения ремонтных работ. Это может произойти как на территории потребителя, так и в электроустановках электросетевой компании.

К основным параметрам настройки реле относятся:

регулирование уставки срабатывания при повышении уровня напряжения;
установка нижнего предела напряжения питания;
установка времени повторного включения.

Пределы допустимого изменения параметров питающей электросети устанавливаются исходя из характеристик питаемого оборудования.

Повторное включение происходит после восстановления нормального режима питающей сети. После отключения нагрузки в результате работы реле напряжения и контроля чередования фаз, орган измерения продолжает осуществлять непрерывный контроль состояния сети.

При возвращении параметров электропитания к норме происходит автоматическое повторное включение нагрузки. Время повторного включения выбирают с учётом характеристики сети питания.

Необходимость задержки включения обусловлена отстройкой от колебаний параметров переходного режима и возможной неуспешностью попыток включения линий питания.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Маркировка устройства

С целью маркировки контрольных приборов на их передней или боковой панели наносится последовательность из нескольких символов (иногда она указывается только в паспорте). В качестве примера рассматривается прибор российского производства ЕЛ-13М-15 АС400В, рассчитанный на подключение без нулевого провода. Он маркируется следующим образом:

ЕЛ-13М-15 –наименование серии;
сочетание АС400В – допустимое напряжение.

Маркировка импортных моделей несколько иная. Реле серии «PAHA», имеющее аббревиатуру PAHA B400 A A 3 C расшифровывается более подробно:

B400 – рабочее напряжение 400 Вольт.
А – тип регулировки.
А (Е) – способ крепления (на DIN рейку или на разъем).
3 – габариты корпуса в мм.

Символ «С» означает завершение кодовой комбинации.

Схема АВР с применением реле контроля фаз ЕЛ-11Е.

Подключение реле серии ЕЛ очень простое и не представляет особых затруднений: к клеммам L1, L2, L3 подключаются фазы А, В, С соответственно, а через контакты 15-16 и 25-28 напряжение подается в цепь управления катушек контакторов, где в зависимости от состояния электрической сети реле управляет работой контакторов замыканием или размыканием этих контактов.

На рисунке ниже изображена схема АВР, обеспечивающая бесперебойное снабжение трехфазным питающим напряжением потребителей. Схема собрана на двух контакторах КМ1 и КМ2, реле контроля фаз KV1, трехполюсных автоматических выключателей QF1, QF2 и SF1, однополюсного автоматического выключателя SF2 и двух ламп накаливания HL1 и HL2, обеспечивающих индикацию работы АВР.

Рассмотрим работу схемы.
Первым в работу запускаем основной ввод включением автоматических выключателей QF1 и SF1, после чего трехфазное напряжение основного ввода подается на входные клеммы реле L1, L2, L3. Если напряжение основного ввода в норме, то контакт реле KV1.1 замыкается и через него фаза А поступает на левый по схеме вывод катушки контактора КМ1, контактор срабатывает, его силовые контакты КМ1 замыкаются и через них трехфазное сетевое напряжение А3, В3, С3 поступает к потребителю.

Одновременно с этим нормально-замкнутые контакты реле KV1.2 и контактора КМ1.1 размыкаются и разрывают цепь питания катушки КМ2, а нормально-разомкнутый контакт КМ1.2 замыкается и включает лампу HL1, сигнализирующую о работе основного ввода.

Теперь включаем автоматы QF2 и SF2 и запускаем резервный ввод.
Напряжение резервного ввода А2, В2, С2 поступает на верхние клеммы силовых контактов контактора КМ2 и остается там дежурить. Фаза А2 через автомат SF2 поступает на левые по схеме клеммы контактов КМ1.1 и КМ2.2 и также остается на них дежурить. При этом никаких изменений в работе АВР не происходит, так как в данный момент работает основной ввод.

При возникновении аварийной ситуации на основном вводе реле KV1 переключает потребителя на резервный ввод: контакт реле KV1.1 (25-28) размыкается и прекращает подачу питания на катушку контактора КМ1, отчего контактор обесточивается, его силовые контакты КМ1 размыкаются и напряжение основного ввода перестает поступать к потребителю. Об этом также сигнализирует лампа HL1, которая гаснет при размыкании контакта КМ1.2.

Одновременно с этим нормально-замкнутые контакты реле KV1.2 (15-16) и контактора КМ1.1 становятся замкнутыми и через них фаза А2 поступает на катушку контактора КМ2, контактор срабатывает и теперь через его силовые контакты КМ2 трехфазное сетевое напряжение А3, В3, С3 поступает к потребителю.

Также нормально-замкнутый контакт КМ2.1 размыкается и разрывает цепь питания катушки контактора КМ1, а контакт КМ2.2 замыкается и включает лампу HL2, которая сигнализирует о работе резервного ввода.

При восстановлении параметров сетевого напряжения на основном вводе реле контроля фаз автоматически переключит потребителя с резервного ввода на основной.

В рамках этой части статьи мы рассмотрели стандартную схему АВР, реализованную на реле серии ЕЛ. Как уже было сказано выше, отечественной промышленностью выпускается достаточное количество различных типов реле контроля фаз, но принцип построения схем и работа автоматического ввода резерва с использованием подобных реле остается неизменным – будь то трех или четырехпроводная электрическая сеть. Главное надо понимать, что для каждого конкретного случая выбирается конкретный тип реле контроля фаз.

На этом хочу закончить статью о простых системах АВР, выполненных с применением контакторов и реле контроля фаз.
Удачи!

Литература:
Паспорт: реле контроля трехфазного напряжения ЕЛ-11Е, ЕЛ-12Е, ЕЛ-13Е. ТУ 3425-007-49874443-07.

Плюсы и минусы отечественных реле

Разработчикам и наладчикам оборудования периодически приходится выбирать между отечественными и зарубежными производителями автоматики. С одной стороны, все хочется сделать дешевле, а с другой — надежнее. Для правильного выбора необходимо учесть плюсы и минусы каждого из вариантов.

Достоинства российских реле контроля:

Низкая цена. Импортные РКФ стоят минимум в 2 раза больше.
Возможность действия устройства при температурах ниже –25°C. У зарубежных такая выносливость встречается реже.
Российские реле серии ЕЛ не требуют дополнительного питания 24 В. Большинству же зарубежных требуется дополнительный источник напряжения.

Устройства производства Электротехнической Компании Меандр Недостатки российских РКФ:

Высокое тепловыделение. Это указывает на ненадежность силовых контактов или большое потребление тока собственных нужд.
Некорректность работы аналоговых цепей РКФ. Чувствительность к внешним помехам.
Устаревший внешний вид. Хотя в последнее десятилетие в плане дизайна отечественной автоматики наблюдается «оттепель».

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии.

Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования.

Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт. Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

высокой долговечностью релейных элементов;
быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления.

К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение.

Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению.

Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше.

Помимо низковольтного оборудования релейные блоки используются для управления, конденсаторными установками, которые используются для плавного пуска электрических двигателей высокой мощности.

Но самым знаковым применением реле электромагнитного типа является их использование в первых электронно-вычислительных машинах, в качестве логических элементов способных выполнять простейшие логические операции. Не смотря на низкое быстродействие эти первые компьютеры по надежности превосходили следующее поколение ламповых вычислительных комплексов.

Простейшими примерами использования электромагнитного реле в повседневной жизни являются реле управления в различных видах бытовой техники: холодильниках, стиральных машинах и т.п.

Назначение и принцип работы реле контроля фаз

Реле для контроля напряжения фаз следует включать в схемы приборов, которые приходится часто переподключать к питающей трехфазной сети. К примеру, винтовой компрессор, не являющийся стационарным аппаратом, постоянно перемещают с одного места на другое, каждый раз подсоединяя его к линии заново. Если неправильно выполнить действия по его подключению, спутав при этом фазы, пяти секунд после запуска оборудования будет достаточно для того, чтобы произошла серьезная поломка.

Ремонт аппаратуры сопряжен с немалыми затратами, поэтому в таких устройствах контроль напряжения фаз просто необходим.

Есть и другие приборы, которые при неправильном соединении проводов не сгорают, а просто не включаются. В этом случае работники обычно приходят к выводу, что аппарат сломан, начинают его проверять – а прозвонка показывает, что все в порядке. И хорошо, если понимание того, что при подключении были просто перепутаны фазные жилы, придет быстро, иначе рабочее время будет потрачено впустую.

Что такое реле напряжения и как оно настраивается – на следующем видео:

Теперь поговорим о том, как работает реле контроля. Основная задача прибора заключается в защите электрических аппаратов от повреждения в результате воздействия некачественного напряжения

Это очень важно для дорогостоящего оборудования, поэтому электроприборы импортного производства устанавливаются только вместе с контрольным реле. Оно обеспечивает защиту аппаратуры при обрыве фаз, неправильном подсоединении, а также асимметричном напряжении

При соответствии фаз параметрам контрольного прибора релейные контакты включаются, пропуская через контактор в цепь трехфазное напряжение. Если ток хотя бы на одной фазной жиле отсутствует, напряжение в линию пропущено не будет

После восстановления питания на фазном проводе по истечении нескольких секунд произойдет автоматическое включение нагрузки. Итак, как можно убедиться, реле осуществляет автоматический контроль, отключая подачу напряжения в случае аварии и включая нагрузку после нормализации параметров электрической цепи.

Организация АВР в загородном доме

Для организации АВР загородного дома или беспрерывной работы насосов в качестве запасного источника питания можно использовать генератор. Он позволит на длительный период обеспечить электроэнергией потребителей, пока не восстановят основное электроснабжение.

В зависимости от типа генератора, такое устройство используется как в однофазных, так и трехфазных сетях. Чтобы срабатывание АВР происходило в автоматическом режиме, генератор должен быть снабжен стартером.

При монтаже системы необходимо подключить специальный блок автоматики, который производит запуск генератора во время отключения электроэнергии и его остановку при восстановлении электроснабжения. Блок совместим с любым видом двигателей и имеет три положения: «Запуск», «Включен», «Стоп».

Устройство снабжено подробным описанием, которое позволяет собрать АВР полностью своими руками. Правда, в зимний период двигатель внутреннего сгорания предварительно следует прогреть. Блок автоматики в своей программе подразумевает и такую функцию.

Следует учитывать, что мощности такого устройства хватит только для освещения. Для увеличения емкости можно подключить параллельно несколько батарей. Запуск системы осуществляется с помощью специального переключателя, который устанавливается в основную сеть.

Область применения

Повторимся, что прежде чем заказать переключатель, вы должны знать – для его работы нужно 3 фазы. Резервные линии берутся именно с дополнительных фаз. Между фазами напряжение 380 Вольт, его называют «линейное», а между фазой и нулем 220 Вольт, его называют «фазным». Они связаны между собой, но в пределах этой статьи мы не будем углубляться в основы электротехники. Главное чтобы вы поняли, что для подключения к электросетям нужно наличие трёхфазной сети именно 380 Вольт.

Как уже было сказано, применяется этот прибор для подключения резервной линии. Это работает только в том случае, если одна из фаз трансформатора перегружена или произошел перекос. В случаях, когда на ввод трансформатор поступает «плохое» напряжение нужен автоматический ввод резерва с другой линии, переключатель фаз в этой ситуации не поможет.

Питание установок с непрерывным режимом работы осуществляется от переключателя фаз. Предлагаю рассмотреть область применения в наглядных примерах.

В медицине:

аппараты жизнеобеспечения;
холодильники с лекарствами в аптеках;

На производстве и в офисах:

средства автоматизации;
управляющая и аппаратура отслеживающая, записывающая сигналы;
средства связи, стационарные радиостанции, диспетчерское оборудование;
системы вентиляции;

В доме:

газовый котел;
система охраны;
видеонаблюдение;
система «умный дом»;

Пример видео, где показана работа реле напряжения

Решать проблему скачков напряжения в сетях помогают специальные устройства – реле контроля напряжения. Принцип действия таких реле достаточно прост, есть “электронный блок”, который следит, чтобы напряжение находилось в заданных уставками пределах и при отклонениях сигнализирует расцепителю (силовой части), который отключает сеть. Все бытовые реле контроля напряжения включаются автоматически через определенное время. Для обычных потребителей достаточно задержки в несколько секунд, но для холодильников и кондиционеров с компрессорами нужна задержка в несколько минут.

Реле контроля напряжения бывают однофазные и трехфазные. Однофазные реле напряжения отключают одну фазу, а трехфазные – одновременно все три фазы. При трехфазном подключении в быту, следует применять однофазные реле напряжение, чтобы колебания напряжения на одной фазе, не привели к отключению других фаз. Трехфазные используют для защиты двигателей и других трехфазных потребителей.

Я разделяю приборы защиты от перенапряжений на три типа: УЗМ-51М от “Меандра”, Zubr от “Электроникс” и все остальные. Никому ничего не навязываю – это мое личное мнение.

Реле напряжения Zubr (Rbuz)

Данное устройство предназначено для защиты от перепадов напряжения (отгорания нуля). Производят ЗУБР в Донецке.

Отмечу особенности этого реле напряжения.

Индикация напряжения на устройстве – показывает значение напряжения в реальном времени. Это достаточно удобно и необходимо для оценки ситуации с напряжением в сети. Погрешность показаний низкая, разница относительно высокоточного мультиметра Fluke 87 всего 1-2 Вольта.

Реле напряжения Zubr выпускают на различные номинальные токи: 25, 32, 40, 50 и 63А. Устройство при номинальном токе на 63А выдерживает в течение 10 минут ток 80А.

Верхнее значение по напряжению выставляется от 220 до 280 В с шагом 1 Вольт, нижнее – от 120 до 210 В. Время повторного включения от 3 до 600 сек., с шагом 3 секунды.

Я выставляю на реле Zubr, максимальное (верхнее) значение по напряжению 250 Вольт, а нижнее значение – 190 Вольт.

У приборов с индексом t в названии, например Zubr D63t, есть термозащита от внутреннего перегрева. Т.е. при увеличении температуры самого прибора до 80 градусов (например из-за нагрева контактов) – он отключается.

Реле Zubr занимает 3 модуля или 53 мм на дин-рейке и бывают только однофазными.

В паспорте и приведенных схемах подключения Зубр, не сказано про ограничения по току, но в старой документации, ранее указывалось, что не более 0,75 от номинального.

Принципиальная электрическая схема АВР

Если агрегат имеет верхние клапаны и масляный фильтр, он может удвоить свою эффективность и работать 1500 часов (около шести месяцев по восемь часов в день). Некоторые системы превосходят структурные возможности большинства офисных зданий, и полная поддержка создает трудности при хранении, поэтому в коммерческом офисном здании может быть сложно установить дизельный генератор. Если компания ожидает значительного роста в течение следующих нескольких лет, необходимо изучить структуру здания, чтобы учесть этот рост и определить его потребности.

Скоростной, трёхфазный и дизельные агрегаты на 600 об / мин, которые потребляют меньше топлива, чем модели с более низкой скоростью вращения (1800 об / мин), работают дольше, потребляют меньше топлива и имеют четыре полюса вместо двух. Микропроцессорный центр управления контролирует постоянное напряжение в сети. Как только напряжение упадет ниже заданного значения, двигатель генератора запустится автоматически. Когда питание восстанавливается, генератор передает электроэнергию обратно в электроэнергию. Растет потребность в более надежных системах

Важно найти централизованную систему для подачи электроэнергии, когда в противном случае она становится недоступной. Все больше и больше людей находят способы оптимизировать эффективность в своих домах или офисах