Что такое реле контроля фаз и где оно применяется? Реле контроля фаз и напряжения – для чего предназначено, устройство и принцип работы Реле контроля одной фазы

Классические недостатки реле контроля фаз серии ЕЛ

"Новости Электротехники" №5(29) 2004

Проблема защиты электрооборудования от некачественного напряжения в сети существует практически на любом предприятии, особенно при работе от источников трёхфазного напряжения. Кроме снижения и повышения напряжения на всех трёх фазах, существенную опасность представляет так называемый «перекос фаз» – случай, когда напряжения на фазах имеют разную величину, что приводит к перегреву обмоток двигателей или трансформаторов и выходу их из строя. Очень часто встречается и обрыв одной фазы.

Во многих случаях для нормальной работы оборудования требуется строго определённый порядок чередования фаз питающего напряжения. Иногда в результате аварии в цепи питания может возникнуть ситуация, когда все три фазы имеют напряжение 220 В относительно земли, но при этом две из них замкнуты между собой (т.н. «слипание» фаз). Работа оборудования при таком напряжении приведёт к выходу его из строя.

Для защиты оборудования от таких случаев выпускается большое количество различных реле контроля напряжения (реле контроля фаз, мониторы напряжения).

Наиболее распространенными импортными реле являются SQZ3, С556, СМ-PVN концерна АВВ, TPW400VSN4X, TPF400S4X компании TeleControl, EFN, PBN фирмы Entrelec и др.

Самыми массово применяемыми отечественными реле контроля фаз для работы в сетях с изолированной нейтралью являются реле серии ЕЛ – ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13. Они были разработаны около 30 лет назад КБ «Ритм» Киевского «НПО реле и автоматика». Удачно выбранные пороги срабатывания и минимум регулировок, а также полное отсутствие альтернативы, способствовали широкому распространению этих реле. Практически без изменений они производятся и до сих пор.
Некоторые заводы выпускают эти реле в первозданном виде со всеми их достоинствами и недостатками. Другие компании предлагают улучшенные модели с цифровой обработкой сигнала, дополнительными функциями контроля, регулировками, повышенной надежностью.

Достоинства реле ЕЛ

Реле ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13 предназначены для контроля полнофазности сетевого напряжения, порядка чередования фаз, снижения напряжения и могут использоваться в схемах автоматического управления и защиты от недопустимой асимметрии фазных напряжений и работы на двух фазах.

Несмотря на огромный выбор импортных приборов на российском рынке, реле серии ЕЛ остаются популярными в первую очередь, из-за своей низкой цены, которая составляет 20–25 USD. Минимальная стоимость реле зарубежного производства – 50 USD, а максимальная – до 250 USD, что в условиях финансовой нестабильности многих российских промышленных предприятий является препятствием для применения импортной продукции.

Кроме того, некоторые зарубежные реле требуют для работы отдельного напряжения питания (так называемого напряжения «оперативного питания»), что усложняет схему их подключения и ограничивает область применения. При этом питание реле серии ЕЛ осуществляется от контролируемой сети.

Ещё одним аргументом в пользу применения отечественных реле служит диапазон рабочих температур. У импортных реле он редко бывает ниже минус 25оС, у наших, как правило, до минус 40°C. В российских климатических условиях это немаловажный фактор.

Не всегда импортные приборы рассчитаны на работу в тяжелых условиях. Например, большие трудности возникают при контроле сетевого напряжения в метрополитене и на железных дорогах. Движение электропоезда сопровождается появлением большого количества нелинейных искажений сетевого напряжения в смежных электросетях (рис. 1). Не лучше обстоит дело и в металлургическом производстве (рис. 2). Наблюдались случаи, когда дорогие импортные реле контроля (даже известных фирм) при использовании в таких сетях работали нестабильно или просто отказывались работать. Отечественные реле, изначально разработанные для наших сетей, как правило, работают в таких условиях более устойчиво.

Рис. 1

Рис. 2

Выявленные недостатки реле ЕЛ

Изначально у всех реле серии ЕЛ недостатком являлось большое тепловыделение и, как следствие, низкая надёжность. При плотной установке в шкафу и плохой вентиляции реле быстро выходили из строя. Так, у старых киевских реле на напряжение 380 В потребляемая мощность при номинальном напряжении была порядка 5 Вт. Современные реле потребляют около 3 Вт, а некоторые даже менее 2 Вт, что значительно повысило их надёжность.

Другим существенным недостатком всех реле серии ЕЛ с аналоговой обработкой сигнала можно считать некорректность работы реле при включении в аварийном режиме. К сожалению, в сопроводительной документации многих заводов-производителей это никак не отражено. Между тем реле дают ложное включение на установленное время задержки при подаче на него пониженного или повышенного напряжения. Казалось бы, это довольно безобидная ситуация. Но, к примеру, при использовании на кругловязальной машине такого реле авария неизбежна, т. к. даже одной-двух секунд вращения в обратную сторону достаточно для поломки всех игл (от 500 до 2000 шт. в зависимости от типа машины). Поэтому при эксплуатации таких машин действуют по старинке: после подключения машины или ремонта силового кабеля снимают приводной ремень, включают двигатель и смотрят, в какую сторону он вращается. Отметим, что указанного недостатка лишены реле с цифровой обработкой сигнала.

Приведем трагический пример недостатка реле с аналоговой обработкой сигнала. Дерево упало на ЛЭП и оборвало два провода. Провода упали на землю друг на друга, произошло так называемое «слипание» фаз. Автоматика не отключила напряжение и в результате погиб человек. В качестве защитного реле применялось реле ЕЛ-11. Электротехническая лаборатория эксплуатирующей организации, в чьём ведении находилась ЛЭП, провела сравнительные испытания реле ЕЛ-11 разных производителей. Были получены следующие результаты:

• при включении реле на номинальное напряжение с последующей имитацией различных видов аварий сетевого напряжения, оговоренных в сопроводительной документации, все реле работали точно в соответствии с документацией;
• при включении реле на номинальное напряжение с последующей имитацией «слипания» фаз (эта ситуация в документации не оговорена), реле, кроме приборов с цифровой обработкой сигнала, в большинстве случаев не отключаются, что и привело к трагическим последствиям;
• при включении реле на напряжение с оборванной фазой, или обратным порядком чередования фаз, или при «слипшихся» фазах, или при заниженном напряжении, все реле, кроме производимых ЗАО «Меандр», включали исполнительное реле на установленное время задержки и только после этого отключали его, обнаружив аварию сетевого напряжения.

Оставляют желать лучшего устаревший дизайн корпуса реле серии ЕЛ, качество литья корпуса, а порой и сам материал корпуса. Поэтому некоторые производители уже освоили производство реле в других корпусах, в том числе импортных.

Области применения реле ЕЛ

Несмотря на то, что все реле серии ЕЛ контролируют полнофазность напряжения, они имеют разные области применения: ЕЛ-11 предназначено для контроля уровня напряжения, ЕЛ-12 – для контроля порядка чередования фаз и асимметрии напряжения (перекоса фаз), ЕЛ-13 – для контроля асимметрии напряжения без контроля чередования. Некоторые сферы применения:

Реле ЕЛ-11 используется для защиты источников питания, генераторов, а также в качестве приборов контроля в системах АВР и пр.

Реле ЕЛ-12 применяется для защиты мощных асинхронных электродвигателей, работающих в нереверсивном режиме.
К сожалению, в документации на это реле у большинства производителей указан порог срабатывания при снижении напряжения одной из фаз при номинальном напряжении двух других, что не позволяет полностью судить о том, как работает реле. Экспериментальным путем было установлено, что фактически оно срабатывает при асимметрии напряжений более 15–18%.

При обрыве одной из фаз некоторые типы двигателей генерируют напряжение (т.н. напряжение рекуперации) на оборванную фазу. Амплитуда напряжения может достигать 95% от напряжения на других фазах (в зависимости от типа двигателя и условий его работы). Реле ЕЛ-12 с цифровой обработкой сигнала имеют регулировку допустимого значения асимметрии в пределах от 5 до 20% линейного напряжения, что позволяет остановить двигатель при обрыве фазы. При этом реле не будет реагировать на симметричное проседание напряжения при пуске двигателя. Ещё одним плюсом таких реле является наличие минимального порога включения. Реле включится, только если напряжение в сети будет не ниже 70% номинального значения. Это особенно актуально для двигателей насосов, компрессоров и пр., где момент на валу не зависит от скорости вращения.

Реле ЕЛ-13 используется для защиты мощных электродвигателей, работающих в реверсивном режиме. Контролируемые параметры практически те же, что у ЕЛ-12, кроме контроля чередования фаз.

Реле выпускаются с разным временем срабатывания – 0,1 с, 0,15 с и 0,5 с, а также с регулировкой задержки от 0,1 до 10 с. Эти реле могут применяться для защиты от падения груза и стрелы на подъёмных кранах при обрыве одной или двух фаз питающей сети. В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов», эти механизмы должны быть оснащены устройствами контроля, обеспечивающими включение режима торможения при аварии питающей сети. Этим требованиям отвечают реле ЕЛ-13 производства киевского «НПО реле и автоматики» и московского ООО «Реле и автоматика», ЕЛ-13М петербургского ЗАО «Завод СТС», ЕЛ-13М-10-01 и ЕЛ-13М-11-01 компании «Меандр». Реле с увеличенным временем срабатывания (0,5 с) применяется на кранах, где возможно кратковременное исчезновение питающего напряжения при переходе токосъёмника с одного троллея на другой для исключения ложных срабатываний. Для исключения человеческого фактора применять для этих целей реле с регулировкой времени срабатывания не рекомендуется.
Выпускается также модификация реле с регулировкой времени срабатывания и регулировкой порога срабатывания по напряжению ЕЛ-13М-5-01. Регулятор времени реакции позволяет установить желаемое значение от 0,1 до 10 секунд, чтобы избежать ложных срабатываний при наличии кратковременных возмущений в сети.

О новых моделях

Несколько слов о моделях реле типа ЕЛ с расширенным набором функций. Все реле производства ЗАО «Меандр» имеют контроль перенапряжения на уровне 1,3 Uном. Реле ЕЛ12М-5-01 и ЕЛ13М-5-01 имеют дополнительно порог включения реле на уровне 0,7 Uном для защиты электродвигателей от пуска при заниженном напряжении, а реле ЕЛ12М-6-01 и ЕЛ13М-6-01 – ещё и задержку повторного включения 6 мин. Эти реле предназначены для защиты электродвигателей компрессоров, холодильников, кондиционеров и пр., где частые повторные включения нежелательны.

В заключение хотелось бы отметить следующее. Эволюция реле серии ЕЛ, а именно:

• применение современных микроконтроллеров с аналого-цифровой обработкой сигналов;
• избавление от врождённых пороков;
• появление дополнительных функций и регулировок,
• ставит эти реле по своим характеристикам и надёжности в один ряд с реле контроля мировых лидеров, таких, как ABB, Siemens, Turk, Crouzet и пр.

Таблица

Сравнительные характеристики реле контроля фаз различных производителей

• Uн – номинальное напряжение,
• Uфн – фазное номинальное напряжение,
• Uлн – линейное номинальное напряжение

• * н/н – не нормируется,
• ** данные получены экспериментально для реле на 380 В при номинальном напряжении

Производители:

1. «НПО реле и автоматики», г. Киев
2. ЗАО «Завод СТС», г. Санкт Петербург
3. ООО «Реле и автоматика», г. Москва
4. ЗАО «Меандр», г. Санкт-Петербург
5. ОАО «ВНИИР», г. Чебоксары

Реле контроля фаз серии ЕЛ, несмотря на то, что они были разработаны около 30 лет назад, при соответствующей модернизации могут составить конкуренцию реле ведущих мировых производителей – так считает автор предыдущего материала. С ним не совсем согласен Валентин Сушко, сотрудник одного из ведущих российских предприятий в области релестроения.

В свое время при разработке реле серии ЕЛ ставилась задача получить более-менее приемлемые технические характеристики приборов при минимальной стоимости. Поэтому, как наиболее простое техническое решение, в измерительной части реле была использована бестрансформаторная схема с использованием выпрямления фазных напряжений.

Именно это и вызвало техническое несовершенство реле в части определения несимметрии питающего напряжения. В связи с выпрямлением измеряемых синусоидальных величин, измерялась амплитудная несимметрия при однофазном снижении напряжения. При этом фазная несимметрия не учитывалась. Такой метод определения несимметрии питающего напряжения не дает однозначного соотношения с величиной напряжения обратной последовательности, приводящего к перегреву и выходу из строя асинхронных двигателей. Не исключается и повреждение отдельных типов двигателей с учетом их нагрузочных режимов, так как реле не срабатывает по каналу несимметрии питающего напряжения.

Определение амплитудной несимметрии в реле серии ЕЛ породило еще один их недостаток: они не реагируют на аварийные режимы, когда отсутствует амплитудная несимметрия или она незначительна, но имеется существенная фазовая несимметрия, вызывающая появление больших значений напряжения обратной последовательности, приводящих к перегреву двигателей и выходу их строя. Одним из таких режимов является аварийный режим так называемого «слипания» фаз, когда при повреждении питающей сети обрывается одна из фаз и замыкается со стороны двигателя на другую фазу. При этом одно линейное напряжение сети подается на три фазы двигателя, две из которых замкнуты между собой.

Приветствуя попытки отечественных производителей модернизировать реле серии ЕЛ, не могу не отметить следующие моменты.

О несимметрии напряжений

Технические усовершенствования реле ЕЛ-12, ЕЛ-13 с использованием микропроцессорной элементной базы проводились, как это следует из схем реле, с использованием в измерительной части трехфазного выпрямительного моста. Таким образом, обработка информации в реле стала аналого-цифровой с операциями со скалярными величинами, а не с векторами, что не позволяет принципиально улучшить алгоритмы функционирования реле.

К сожалению, отсутствие в материале Е. Васина подробного описания алгоритмов обработки информации после выпрямления напряжений трехфазным выпрямительным мостом не позволяет объективно оценить техническое совершенство этих алгоритмов. Заявленные же технические характеристики реле могут либо приниматься доверительно, либо проверяться экспериментально. Как следует из данных таблицы, цифровая обработка сигналов скалярных величин позволила обеспечить работу реле при «слипании» фаз, хотя эта задача может быть решена и на аналоговых принципах.

Алгоритм определения асимметрии питающего напряжения, при указанных выше принципах аналого-цифровой обработки информации, принципиально улучшить невозможно.

О регулировке разбаланса фаз

Введение плавной регулировки разбаланса фаз в реле серии ЕЛ практически мало что дает, так как выбор уставки будет проводиться «вслепую». Выбор уставки разбаланса фаз по принципу отстройки от длительно существующей в сети несимметрии напряжений также не гарантирует защиту от опасного перегрева двигателя и выхода его из строя с учетом продолжительного нагрузочного режима.
Примененный в усовершенствованных реле алгоритм не позволяет использовать для расчета уставок разбаланса фаз известные псевдотепловые математические модели двигателей, базирующиеся на использовании фазных токов и токов обратной последовательности, как поступает, например, Schneider Electric. Применение указанных математических моделей позволяет рассчитать с использованием постоянных времени нагрева и охлаждения двигателя (приведенных фирмой-производителем или полученных экспериментально) уставку срабатывания реле по напряжению обратной последовательности, опасному с точки зрения перегрева двигателя.

Однако определить величину напряжения обратной последовательности в реле ЕЛ-12М, ЕЛ-13М принципиально невозможно. Для этого требуется реле с другими алгоритмами обработки информации о трех векторах напряжения вместо обработки информации о скалярных величинах. Соответственно будет необходим более производительный процессор и разделительный трехфазный трансформатор. При этом цена реле может вырасти в несколько раз.

Востребованность российским рынком таких более совершенных и одновременно дорогих реле находится под большим вопросом. При современном состоянии российской экономики потребитель, к сожалению, часто отдает предпочтение менее совершенным, но более дешевым техническим устройствам.

Кроме того, состояние нормативно-технической базы в России в ближайшие годы также не будет способствовать применению более совершенных реле защиты, так как, в соответствии с законом РФ «О техническом регулировании», все нормативно-технические документы, кроме технических регламентов, не будут носить обязательного характера, включая национальные стандарты и ПУЭ.
Необходимо отметить, что реле контроля фаз не могут полностью обеспечить защиту присоединений 0,4 кВ, включая двигатели, от аварийных и ненормальных режимов и они должны дополняться токовыми защитами присоединений.
Даже применяемые зарубежными производителями технические решения не обеспечивают в большинстве случаев защиту двигателей от несимметричных режимов в сети 0,4 кВ. Западные фирмы (Schneider Electric, Moeller и другие) выпускают специальные автоматические выключатели для защиты двигателей с термоэлектромагнитными или электронными расцепителями. Но эти выключатели в лучшем случае реагируют на «чистый» обрыв фазы в сети 0,4 кВ, но не реагируют на обрыв фазы со стороны высокого напряжения трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда–треугольник» и «треугольник–звезда», а также в других случаях несимметричных режимов.

В России автоматические выключатели для защиты двигателей не выпускаются вообще, а от перегрузки двигатели защищаются электротепловыми токовыми реле. В связи с известными недостатками последних, с 80-х годов прошлого столетия различными производителями выпускаются микроэлектронные реле защиты двигателей, в том числе от несимметричных режимов. Они применяются в дополнение или вместо электротепловых токовых реле.

Применить для защиты двигателя 0,4 кВ технически совершенные микропроцессорные защиты высоковольтных двигателей не представляется возможным из-за высокой цены последних (от 50 до 150 тыс. рублей за комплект). Таким образом, назрела необходимость разработки оптимальной системы построения в России защиты присоединений 0,4 кВ.

1. Модернизация реле контроля фаз серии ЕЛ с использованием микропроцессорной элементной базы и аналого-цифровой обработкой информации о скалярных величинах не позволяет принципиально улучшить защиту от асимметрии питающего напряжения. Уставки защиты невозможно согласовать с тепловой характеристикой асинхронного двигателя при перегреве его токами обратной последовательности, вызванными напряжением обратной последовательности вследствие асимметрии питающего трехфазного напряжения.

2. Техническое совершенствование защиты от асимметрии питающего напряжения возможно только на пути применения фильтрового аналогового или цифрового реле напряжения обратной последовательности или введения соответствующей функции защиты в мониторе напряжения, как это реализуется во всех мониторах напряжения в сетях 6–35 кВ. Однако стоимость таких реле контроля фаз низковольтного напряжения значительно возрастет по сравнению с существующими реле серии ЕЛ, что ставит под сомнение их востребованность на российском рынке в ближайшее время.

3. Проведенная модернизация реле контроля фаз серии ЕЛ с применением аналого-цифровой обработки информации представляется полезной с точки зрения введения дополнительных функций: защиты от повышения напряжения, от «слипания» фаз, введения минимального напряжения включения.

Внимание!

Наше предприятие реализует аналоги реле контроля фаз серии ЕЛ с улучшенными характеристиками.

В статьях ведущего научного сотрудника ОАО «ВНИИР» г. Чебоксары В. Сушко «Полноценная защита стоит дорого. Готов ли платить потребитель?» («Новости Электротехники» №5(29) 2004) и «Реле серии ЕЛ. Врожденные пороки вряд ли излечимы» («Новости Электротехники» №6(30) 2004) автор ставит под сомнение во-первых, саму целесообразность использования микропроцессорной техники на стороне низкого напряжения, а, во-вторых, возможность этой техники в определении действующего значения напряжения и тока. Он считает, что методами аналоговой техники, такая задача решается и проще и дешевле.

С ним не согласны специалисты компании «Новатек-Электро», которые считают, что такую задачу методами аналоговой техники решить практически невозможно и раскрывают алгоритмы обработки информации своих устройств.

Принцип измернения действующего значения.

По определению, квадрат действующего значения сигнала X2 равен среднему значению квадрата сигнала

X2= , (1)

где < > означает усреднение.

Для периодического сигнала x(t+T)=x(t) среднее значение квадрата определяется интегрированием за период сигнала T.

(2)

Задача реле напряжения: определить действующее значение напряжения и в зависимости от его величины принять определеное решение. Определение действующего значения и принятие решений можно производить или аналоговыми или цифровыми методами.

Аналоговые методы

а) получить из входного сигнала с помощью различных аналоговых модулей требуемый выходной сигнал.

б) по величине выходного сигнала принять решение

Цифровые методы

а) ввести массив величин значений сигнала (отсчетов).

б) провести математическую обработку отсчетов.

в) сформировать числовую величину и принять по ней решение.

Методами аналоговой схемотехники можно легко производить интегрирование аналоговых сигналов. Имея входной сигнал y(t) можно сравнительно просто на операционном усилителе реализовать интегратор, выполняющий преобразование сигнала по закону

Такой интегратор можно запускать и сбрасывать в нужные моменты времени. Однако методами аналоговой схемотехники практически невозможно осуществить:

а) операцию возведения сигнала в квадрат, т.е реализовать такой узел, в котором бы осуществлялось преобразование

x(t) > y(t) = x2(t)

б) операцию извлечения квадратного корня

x(t) > y(t) =vx(t)

Реализация таких операций требует применения сложных и дорогих узлов, выполненых на специализированных аналоговых микросхемах. Такие аналоговые преобразователи сигналов выполняются на нелинейных элементах, отличаются низкой температурной стабильностью, уходом параметров и нуждаются в периодической подстройке характеристик.

Можно утверждать, что ни в одном из аналоговых реле по настоящему не определяется действующее значение напряжения. Как правило, сигнал выпрямляется и усредняется

=∫|x(t)|dt (4)

и полученная таким образом величина используется вместо действующего значения для принятия решений в аналоговых реле.

С помощью современных микроконтроллеров, имеющих встроенные АЦП (аналогово-цифровые преобразователи) можно определять действующее значение сигнала с высокой точностью.

Определение действующего значения напряжения.

Для дискретных сигналов или при дискретном вводе непрерывного сигнала вместо x(t) известны значения x i
сигнал заменяется отсчетами x(t) > xi ,

Интеграл заменяется суммой (5)

Входное сетевое напряжение через резистивный делитель подается на аналоговый вход микроконтроллера. Микроконтроллер вводит с частотой 10 кНz мгновенные отсчеты напряжения Ui.

По мгновенным отсчетам производится:

Для определения действующего значения сигнала производится накопление за период суммы квадратов мгновенных отсчетов SUi2. Величины отсчетов возводятся в квадрат и суммируются. Накопленная за период сумма нормируется на количество взятых отсчетов SUi2/ n, из полученной величины извлекается квадратный корень

Вычисленная величина U линейно пропорциональна действующему значению сетевого напряжения. Коэффициент пропорциональности определяется

а) делителем входного напряжения

б) разрядностью внутреннего АЦП.

в) опорным напряжением АЦП.

Для каждого прибора автоматически подбирается и записывается в память переводной множитель X, такой чтобы величина V= U*X соответствовала величине действующего значения напряжения в вольтах.

Таким образом только применение микроконтроллеров позволяет создавать массовые, дешевые устройства, с высокой точностью измеряющие действующие значения напряжений.

Особенностью измерения действующего значения напряжений сети является

а) большая величина входного сигнала. Сигнал ослабляется входным делителем, в нем отсутствуют шумы электроники.

б) малый диапазон изменения сигнала. Для принятия решений по сети ~220 V достаточно измерять с высокой точностью напряжение в диапазоне 150-300 Вольт, т.е диапазон изменений входного сигнала всего 2 раза.

Для напряжения метод цифрового накопления суммы квадратов отсчетов позволяет с высокой точностью производить измерение действующего значения.

Определение действующего значения тока.

Особенностью измерения действующего значения токов является:

а) малая величина входного сигнала.

Сигнал снимается с различных датчиков (Холла, трансформаторов тока, шунтов), как правило удаленных от прибора и требует предварительного усиления. В сигнале присутствуют шумы электроники и постоянные смещения;

б) большой диапазон изменения сигнала. Измеряемые величины тока зависят от включеной нагрузки и могут различаться в 100 – 1000 раз.

Для таких сигналов метод цифрового накопления суммы квадратов отсчетов не обеспечивает требуемую точность. Для задач измерения действующего значения токов применяется метод определения действующего значения по измерению отдельных гармоник сигнала тока. Принципом измерения является свертка входной последовательности отсчетов тока с соответствующей опорной гармоникой, построенной по периоду сетевого напряжения, т.е. строится функция синуса, период которой совпадает с периодом входного напряжения. Это связано с тем, что ток может или вообще отсутствовать или не иметь четко выраженной периодики, а сетевое напряжение всегда имеет четко выраженную периодичность.

Отсчеты входного сигнала x i сворачивается с синусом первой гармоники sin(t i) (7)

Аналогично сигнал сворачивается с косинусом первой гармоники (8)

Смысл различия синуса и косинуса заключается в том, что это две взаимо ортогональные функции (9)

Соотношение величин S1 и С1 определяется сдвигом фаз между измеряемым током и напряжением, что позволяет измерять сдвиги фаз между токами и напряжениями, а также и сдвиги фаз между токами (в трехфазной нагрузке).

Величина (10) линейно пропорциональна действующему значению первой гармоники тока.

Аналогично проводится свертки с кратными опорными гармониками и определяются действующие значения 3-й, 5-й, 7-й гармоник входного сигнала.

Величина (11) линейно пропорциональна действующему значению тока.

В прибор автоматически подбирается и записывается в память переводной множитель X, такой чтобы величина V= U*X соответствовала величине действующего значения тока в амперах.Количество гармоник включаемых в анализ зависит от возможностей микроконтроллера по скорости ввода информации и проведению вычислений. Для дешевых приборов достаточно ограничиться 7-й гармоникой, так как опыт показывает, что в реальных токовых сигналах суммарная мощность гармоник выше 7 не превышает долей процента и их исключение не влияет на точность определения действующего значения и принятия решений.

Применение универсальных микроконтроллеров с аналоговыми входами позволяет создавать дешевые и надежные устройства контроля, с высокой точностью измеряющие действующие значения входных величин.

Реле напряжения и тока на микроконтроллерах отличаются высокой стабильностью, долгим сроком службы и не требуют подстройки параметров в течение всего срока эксплуатации.

Schneider Electric нашей электрике не указчик.

Во второй из вышеуказанных статей В. Сушко прозвучала не только критика в адрес отечественных микропроцессорных устройств, но и утверждения о том, что западные производители, особенно Schneider Electric, пошли в плане надежности и точности измерений значительно дальше. Действительность же показывает совершенно обратную картину и позволяет нам утверждать, что у указанного производителя в измерительной цепи используются аналоговые (пороговые) элементы, не способные в принципе произвести надежные измерения, особенно в проблемных сетях.

Испытательным Центром Железнодорожной Автоматики и Телемеханики (ИЦ ЖАТ ПГУПС) при Петербургском Государственном Университете Путей Сообщения производился выбор поставщика реле напряжения на современной элементной базе для замены дискретных устройств сертифицированных еще в 60-х годах прошлого века. Их выбор остановился на трех производителях реле: Меандр, Schneider Electric, Новатек-Электро. Испытания проводились по ГОСТ Р 50656-2001, предусматривающем более жесткие параметры испытаний, чем испытания для устройств общепромышленного назначения. Согласно этому ГОСТу указанные устройства относятся к техническим средствам, непосредственно не влияющим на безопасность движения поездов и предполагаемое место их эксплуатации характеризуется жесткой электромагнитной обстановкой третьего класса ТС ЖАТ и должно функционировать с критерием качества В при воздействии помех со степенями жесткости, предусмотренными для данного класса.

Для ТС ЖАТ третьего класса предусмотрены следующие максимальные параметры испытательных воздействий:

Электростатические разряды по ГОСТ Р 51317.4.2-99

Амплитуда напряжения импульса контактного разряда + 6 кВ

Амплитуда напряжения импульса воздушного разряда + 8 кВ

Наносекундные импульсные помехи по ГОСТ Р 51317.4.4-99

Амплитуда напряжения импульса помехи в цепях питания и заземления + 2 кВ

Амплитуда напряжения импульса помехи в цепях ввода/вывода + 1 кВ

Микросекундные импульсные помехи большой энергии по ГОСТ Р 51317.4.5-99

Амплитуда напряжения импульса «провод – земля» + 2 кВ

Амплитуда напряжения импульса «провод – провод» + 1 кВ

Амплитуда напряжения импульса на порты ввода-вывода + 1 кВ

Динамические изменения напряжения электропитания по ГОСТ Р 51317.4.11-99

Испытательное напряжение и длительность воздействия при:

провале напряжения питания 0,7 Uном в течение 1 с;

прерывание напряжения питания с критерием В 0 Uном в течение 1,3 с;

выбросе напряжения питания 1,2 Uном в течение 1 с.

Магнитное поле промышленной частоты по ГОСТ Р 50648-94

Длительное магнитное поле 30 А/м

Кратковременное магнитное поле 300 А/м

Радиочастотное электромагнитное поле по ГОСТ Р 51317.4.3-99

Напряженность поля в полосе частот 80 - 1000 МГц 10 В/м

Напряженность поля в полосе частот 800 - 960 МГц и 1,4 - 2 ГГц 30 В/м

Кондуктивные помехи, наведенные радиочастотными электромагнитными

полями по ГОСТ Р 51317.4.6-99

Испытательное напряжение в полосе частот 0,15 - 80 МГц 10 В

Кондуктивные помехи в полосе частот от 0 до 150 кГц по ГОСТ Р 51317.4.16-2000

Длительное напряжение помехи на частоте 50 Гц 30 В

Кратковременное напряжение помехи на частоте 50 Гц 100 В

Длительное напряжение помехи в полосе частот 15-150 Гц 100-10 1) В

Длительное напряжение помехи в полосе частот 150-1500 Гц 10 В

Длительное напряжение помехи в полосе частот 1,5-15 кГц 10-100 2) В

Длительное напряжение помехи в полосе частот 15-150 кГц 100 В

Примечания:

Испытания дали следующие результаты:

Реле напряжения производства Меандр сгорели (в прямом смысле) после первого же испытания,
- реле производства Schneider Electric не дали ни одного надежного срабатывания ни по одному параметру,
- реле Новатек-Электро прошли все испытания.

В результате заказчик остановился именно на них и сейчас эти реле сертифицированы в составе комплетного устройства автоматики для железной дороги.

Реле контроля напряжения, реле контроля фаз, реле фаз, напряжения, реле обрыва фаз, реле наличия фаз, монитор напряжения.
Эти названия приборов по сути представляют собой один класс изделий предназначенных для контроля за качеством питающего напряжения, защите электрических приборов от выхода из строя.
У разных производителей и в разных источниках они могут называться по - разному, но имеют одно и тоже назначение и порой примерно одинаковый перечень характеристик.
Основные параметры которые могут контролировать реле контроля фаз (далее по тексту мы будем применять разные названия реле, подразумевая один смысл назначения):
- Величину питающего напряжения.
- Наличие напряжения.
- Правильность чередования фаз (в трехфазной сети).
- Обнаруживать короткие провалы питающего напряжения (в некоторых случаях бывает необходимо обнаруживать провалы длительностью от 10 мс).
- Подключение (обрыв нулевого провода) в трехфазной сети с нейтралью.
- Обнаруживать неправильное подключение в трехфазной сети фазных проводов и нулевого провода (перепутывание).
- Асимметрию питающего напряжения, иногда можно встретить название разбаланс фаз.
- На реле контроля фаз, в отдельных случаях, возлагают функцию грубо измерять сопротивление изоляции, это необходимость вызвана тем, что перед подачей напряжения в линию, необходимо контролировать сопротивление изоляции (к примеру менее 500 ком), и если оно находится ниже нормы запрещать подачу трехфазного напряжения (применяется для контроля сопротивления изоляции обмоток электродвигателя и в других случаях).
- Выходные контакты при нормальном состоянии включаются, а при появлении "аварии" разрывают цепь.
- Некоторые модели реле напряжений имеют раздельные контакты на срабатывание реле при превышении напряжения, другая группа при понижении напряжения, в соответствии с установленными уровнями порогов напряжения.
Необходимо отметить, что перечислены основные особенности реле контроля фаз, в отдельных случаях имеются и другие функции реле.

Реле фаз

Большинство современных реле контроля фаз выполнены на элементной базе с использованием микропроцессорной техники, что намного повышает качество изделий и точность контролируемых параметров.
Современные реле контроля напряжения могут иметь регулировки контроля (указаны основные значения применяемые в реле контроля фаз, в основном считаются от номинального значения, имеются реле контроля напряжения в которых регулировка считается не от номинального значения):

• - Регулируемый верхний порог, до + 30%
• - Регулируемый нижний порог напряжения, до - 30%
• - Величину асимметрии фазных напряжений, регулируемая до 30% (больше в отдельных случаях)
• - Задержку срабатывания при появлении "аварии", регулируемая до 10с (до нескольких минут)

Недостатки реле аналогового типа

В 80-х годах прошлого столетия в Советском Союзе появились первые реле контроля трехфазного напряжения аналогового типа, которые имели крепление на рейку Din и ровную поверхность, название их было ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13 и имели достаточно большой корпус с прорезями по бокам для отвода тепла, размер корпуса этих реле фаз составлял 75х45х100мм.
Существенным недостатком аналоговых реле контроля фаз типа ЕЛ являлось:

1. нестабильный контроль порогов напряжения
2. большое тепловыделение внутри корпуса
3. нестабильное срабатывание при слипании фаз
4. отсутствии регулировок установки значений порогов напряжения
5. достаточно большая потребляемая мощность

С появлением на рынке изделий на базе микроконтроллеров, недостатки в новых реле были устранены, название они получили ЕЛ-11М, ЕЛ-12М, ЕЛ-13М, ЕЛ-11Е, ЕЛ-12Е, ЕЛ-13Е. РКН, РКФ, РНПП. Кроме этих реле фаз, появились и новые реле со специальными функциями, которых не было ранее:
-реле выбора фаз;
-реле приоритета фаз;
-реле контроля напряжения (фаз) коротких провалов;
-реле минимального напряжения;
-реле максимального напряжения.

Как правильно подключить

Как правильно установить реле обрыва фаз. Обращаем свое внимание на особенности подключения, т.е соблюдать определенные правила к реле трехфазного напряжения (фаз).
К этим правилам относятся:

• Реле подключаются к трехфазной сети
• При подключении трехфазного реле в однофазную сеть оно работать не будет, т.е не включится встроенное электромагнитное реле, так как видит АВАРИЮ - обрыв фаз.
• Соблюдать порядок подключения, т.е. фазу А к клемме А (L1), фазу В к клемме B (L2), фазу С к клемме C (L3), при неправильном подключении исполнительное реле не включится т.к. нарушен будет порядок чередования фаз.
• Если реле фаз (напряжения) имеет клемму для подключения нулевого провода N, то к нему необходимо подключать этот провод, если реле фаз работает без нулевого провода, то оно предназначено для контроля трехфазной сети без нулевого провода.
• Большинство реле трехфазной сети для контроля ABC и N, без подключения проводника N работать не будут, т.е не включит встроенное электромагнитное реле в виду АВАРИИ - обрыв нулевого провода.

В этой публикации мы рассмотрим, как обезопаситься от перепадов и скачков напряжения в трехфазных электрических сетях 380В .

О том, как влияют перепады напряжения на электропроводку и подключенные к ней приборы я уже подробно рассматривал. Напомню вкратце.

Повышение напряжения выше допустимого приводит к выходу из строя бытовой техники – она просто сгорает.

Снижение напряжения ниже допустимого уровня опасно для бытовой техники с электродвигателями, поскольку увеличиваются пусковые токи, что может привести к повреждению их обмоток.

Поэтому, с целью защиты электропроводки и подключаемых к ней электроприборов, применяют реле контроля напряжения, которые также еще называют реле перенапряжения, «барьерами» или реле максимального и минимального напряжения.

Эти реле осуществляют контроль действующего значения напряжения в электрической сети и, в случае выхода его за установленный диапазон, отключают внешнюю питающую электрическую сеть от внутренней сети, защищаю саму внутреннюю электропроводку и подключенные к ней электрические приборы.

В этой статье мы рассмотрим две различные схемы и два различных варианта использования реле напряжения в трехфазных электрических сетях 380В на примере реле напряжения DigiTOP.

Цель этой статьи – показать схематичное решение по защите от перепадов напряжения в трехфазных электрических сетях. Можно применять реле других производителей, принцип остается такой же.

Подробно описание принципа работы самого реле напряжения и схемы я рассматривал в статье по . Подробную инструкцию на само реле вы можете скачать в интернете, здесь напомню вкратце, что реле имеет две уставки:

— первая при превышении напряжением максимального значения, по умолчнию 250В;
— вторая уставка при снижении напряжения ниже 170В (по умолчнию).

Эти параметры выставляются на передней панели самого реле с помощью кнопок.

При выходе напряжения за этот диапазон, реле размыкает свой силовой контакт и отключает внешнюю электрическую сеть от внутренней.

Также можно задать время задержки на повторное подключение. После того, как реле отключилось, схематехника реле отслеживает значение напряжения, и когда оно снова возвращается в рабочий диапазон, спустя задержку времени реле снова замыкает свой силовой контакт и подключает внешнюю электрическую сеть к внутренней.

В тех квартирах и домах, где электропроводка трехфазная, все равно в основном используются однофазные потребители – обычные бытовые приборы и техника.

Потребители по фазам, чтобы по возможности была равномерная нагрузка по каждой из фаз.

Давайте рассмотрим все это на конкретном примере.

Трехфазное напряжение подводится через вводной автоматический выключатель, трехфазный счетчик электрической энергии к электропроводке квартиры.

Потребители сгруппированы по каждой из трех фаз следующим образом:

— в первую фазу LA подключена электроплита;
— во вторую фазу LB подключены кондиционер, стиральная машина и розетки одной из комнат;
— в третью фазу LC подключены розетки кухни, розетки другой комнаты и освещение.

Для того, чтобы при выходе напряжения за свои допустимые значения при срабатывании контроля напряжения не обесточивалась сразу вся квартира, вместо одного общего устанавливают три отдельных реле напряжения в каждую фазу.

Если в одной из фаз напряжение выйдет за свой рабочий диапазон, сработает соответствующее реле и отключит внутреннюю проводку только в этой фазе. В оставшихся фазах, если величина напряжения находится в заданном диапазоне, потребители останутся подключенными и работоспособными.

Подробно пошаговую работу этой схемы смотрите в видео внизу этой статьи.

В случае подключения трехфазных потребителей применяется несколько другая схемотехника.

Для этого применяют специальное трехфазное реле напряжения, которое позволяет контролировать напряжение в каждой отдельной фазе, последовательность чередования фаз и контроль перекоса фаз.

Схема подключения в этом случае будет выглядеть следующим образом.

К реле напряжения подключаются все три фазы и , чтобы контроллер реле контролировал напряжение отдельно по каждой из фаз, правильность чередования фаз и контроль перекоса фаз.

Через силовые контакты реле контроля напряжения подключен контактор К1. Один конец обмотки контактора подключен к нулевому проводу, второй через силовые контакты реле подключен к одной из фаз. На нашей схеме к фазе LA.

Силовые нормально-разомкнутые контакты К1.1, К1.2, К1.3 контактора подключают внешнюю трехфазную электрическую сеть к трехфазной нагрузке. Это могут быть электродвигатели, мощные калориферы, проточные водонагреватели и др.

Реле напряжения контролирует уровень действующих напряжений во всех трех фазах и, если они находятся в допуске, то через силовой контакт реле подается питание на К1. Контакты контактора находятся в замкнутом состоянии и трехфазное напряжение внешней сети подается к нагрузке.

Если в одной из фаз напряжение выходит за установленный диапазон, реле напряжения размыкает свой силовой контакт, снимая питание с обмотки контактора К1. Контакты контактора размыкаются, отключая нагрузку от внешней трехфазной сети.

Когда напряжение вернется в свой рабочий диапазон, реле напряжения, спустя выдержку времени, вновь замкнет свой силовой контакт, подавая питание на обмотку контактора.

Контакты контактора замкнутся и нагрузка снова подключится к питающей сети.

Таким вот образом работает эта схема. В быту эта схема применяется редко, это больше промышленный вариант, чаще всего применяется первая схема.

Более подробно пошагово смотрите работу этих схем в видео:

Реле контроля напряжения. Защита от скачков напряжения в трехфазных сетях

Рекомендую материалы

На любом промышленном предприятии необходима защита питаемых трехфазной сетью приборов-потребителей. Для защиты электрооборудования от нежелательных последствий и выхода из строя используют стабилизаторы или реле контроля фаз.

Помимо снижения и повышения напряжения в сети трехфазного тока каждой из фаз, существуют опасность возникновения и других аварийных состояний.

«Перекос фаз» - это явление, возникающее при неравномерном распределении нагрузки на каждую из фаз, то есть на фазах напряжения имеют разную, при этом амплитуды фазных и линейных напряжений и углы между ними не равны между собой. Идеальную модель, показывающую взаимосвязь и взаиморасположение фазных и линейных напряжений в которой отсутствует перекос фазных напряжений можно увидеть на рисунке. Линейные напряжения (380В) –векторы AB,BC,CA. Фазные напряжения тоже равные между собой – это векторы 0A, 0B, 0C, которые располагаются под 120º друг к другу.

При неравномерном подключении к фазам нескольких потребителей, в том числе однофазных с разным сопротивлением и в разное время, а так же зачастую разных по характеру: активных (резистивная) или реактивных (индуктивная или емкостная), то в каждый случайный момент времени можно ожидать, что суммарные нагрузки в различных фазах будут различны. Различие фазных нагрузок по величине и характеру создает условия для возникновения перекоса фазных напряжений. Последствия перекоса фаз проявляются в увеличении электропотребления из за некорректной работы потребителей, в их сбоях, отключениях, перегреве, перегорании предохранителей в приборах, темроизносе изоляции и перегорания обмоток двигателей.

Помимо перекоса фаз, существует опасность обрыва или слипания фаз:

Если сети происходит сбой, все три фазы могут иметь напряжение 220 В. При этом две фазы замкнуты между собой. Эта ситуация называется фазовое слипание. "Слипание" фаз - явление, когда по двум питающим проводам сети приходит только одно (без сдвига) фазное напряжение. При таком напряжении в сети любое электрооборудование выходит из строя.

Для нормальной работы электрических устройств и потребителей (в основном это электродвигатели) нужен определённый порядок чередования фаз питающего напряжения, контролировать его можно с помощью реле контроля фаз выпускаемых в различных модификациях.

В основе принципа работы реле контроля фаз ЕЛ лежит режим самовозврата, в измерительной части реле используется бестрансформаторная схема с использованием выпрямления фазных напряжений. При подаче трехфазного напряжения на реле ЕЛ проверяются все параметры напряжения в сети. Если все параметры в норме, то встроенное электромагнитное реле включается и происходит замыкание цепи. Напряжение подается на потребители и приборы.

Если какой-либо параметр напряжения сети выходит за пределы допустимого значения, то реле размыкает сеть и происходит остановка работы оборудования. Такое действие сопровождается загоранием красного светодиода на лицевой панели реле ЕЛ. Когда параметры напряжения в сети приходят в норму, то реле снова замыкает цепь и электропитание подается на приборы. При нормальной работе на панели реле светится зеленый светодиод.

Устройство контроля фаз контролирует на протяжении всего времени работы качество напряжения в электрической сети.

К достоинствам моделей из серии ЕЛ относят его дешевизну. Отечественные приборы стоят от 700 до 1500 рублей, импортные же таких производителей как ABB, TELE, Lovato, Schneider Electric, Omron, Finder – от 3000 рублей. Во времена финансовой нестабильности многих предприятий и заводов такие устройства не доступны для использования.

Питание многих импортные реле требует другого источника электроэнергии, отличного от контролируемого, а это усложняет схему их подключения, когда отечественные реле контроля фаз питаются от подконтрольной сети. Импортные модели не рассчитаны на работу при температурах ниже -25ºС, когда отечественные реле выдерживают температуру воздуха до -40ºС, например ЕЛ-11 с климатическим исполнением У3 Киевского завода Релсic (Украина). В нашей стране в регионах значительно различаются климатические условия и эти реле находят своё применение в суровых арктических, субарктических климатических поясах.

Отечественная электроэнергия отличается, мягко говоря, невысоким качеством. Это относится не только к Российской Федерации, но и практически ко всем странам СНГ. Следует так же отметить, что электропроводка и электрооснащение предприятий в подавляющем большинстве так же безнадежно устарели и морально, и физически. Поэтому отечественные устройства и оборудование выносливы к перепадам напряжения, потому что они изначально разрабатывались для работы в отечественных сетях. На металлургических предприятиях, на железных дорогах, в крановом и подъемном оборудовании они проявили себя как более надежные.

Но у реле серии ЕЛ существуют и недостатки. Во-первых, большая теплоотдача, что приводит к снижению надежности. При плохой вентиляции электрического шкафа прибор быстро может выйти из строя. Во-вторых, при аналоговой обработке сигнала в аварийном режиме его работа может быть некорректной. В технической документации производители, к сожалению, об этом умалчивают. Эта проблема решена в моделях с цифровой обработкой сигнала ЕЛ-11М, ЕЛ-12М, ЕЛ-13М, ЕЛ-11М-15, ЕЛ-12М-15 и других. А так же в реле контроля фаз Schneider Electric, Omron, Finder, Siemens, ABB и других иностранного производства. Со сравнительными характеристиками реле контроля фаз различных производителей можно ознакомиться в таблице.

На рисунке представлена принципиальная схема реле контроля фаз модификации ЕЛ-11.

Ниже приведен пример схемы подключения реле контроля фаз в сеть электрического питания.

Применение моделей серии ЕЛ различно: ЕЛ-11 используется непосредственно для контроля показателей напряжения в сети, ЕЛ-12 контролирует чередование фаз их «перекос», ЕЛ-13 – только асимметрию напряжения, ЕЛ-15 – дополнительно позволяет регулировать диапазоны контролируемых напряжений.

Исходя из вышеприведенных направлений применения, можно определить сферы применения реле. Первый вид приборов можно подключать к сети, где работают генераторы системы АВР. Тип ЕЛ-12 применим для защиты асинхронных двигателей большой мощности, которые работают в режиме без реверса. Тип ЕЛ-13 применим для защиты трехфазных реверсивных асинхронных двигателей.

Порог срабатывания, которые указывают в технической документации производители, работает только при нормальном номинальном напряжении двух оставшихся фаз. Такая техническая характеристика не дает возможности в полной мере оценить качество работы устройства. Испытания показали, что срабатывает оно при отклонениях напряжения 15-18% при асимметрии.

Когда происходит обрыв одной из фаз, многие типы двигателей начинают генерировать напряжение на фазу, где произошел обрыв. Напряжение на ней может достигать амплитуды 95%. Разница амплитуд зависит от типа двигателя и условий его работы. Модель ЕЛ-12, которая имеет цифровую обработку сигнала, может регулировать асимметрию от 5 до 20% напряжения в сети. Это позволяет произвести остановку двигателя, если обнаруживается обрыв фазы.

Еще одним из достоинств такого реле является присутствие минимального порога включения. Оно включится и подаст напряжение на сеть, только если напряжение в сети будет в нормах допустимого (не ниже 70% минимального). Хорошо использовать подобные реле в сетях, где питаются двигатели насосов и компрессоров. Другими словами момент вращения вала не зависит от скорости его вращения.

Параметры электрической сети, которые контролирует ЕЛ-13Е практически такие же, как у ЕЛ-12Е. Отличный параметр – это контроль чередования фаз. Время срабатывания подобных устройств от 0,1 до 0,5 сек. Оптимальное применение их может быть на подъемных устройствах (кранах, их стрелах) для безопасного передвижения грузов и защиты их от падения.

В трёхфазной электрической цепи при неравномерном значении напряжения на разных фазах возникает очень неприятное явление – перекос фаз. Его результатом, как правило, становится значительное понижение мощности прибора. Это приведет к поломке, как промышленного оборудования, так и обычной бытовой техники.

Не будем углубляться в причины возникновения этого перекоса, а рассмотрим способы его устранения. Для предотвращения возникновения перекоса фаз, который в основном проявляется в трёхфазных сетях, используют реле контроля фаз.

Назначение

Основное назначение реле контроля фаз это, безусловно, защита всех электротехнических промышленных и бытовых устройств, подключённых к трёхфазной сети. Реле обеспечивает контроль за наличием сетевого напряжения, его симметричности во всех фазах и правильным чередованием. Кроме этих прямых обязанностей, данное реле может обладать функцией контроля заданного уровня напряжения, и при уменьшении или увеличении определённого порога отключать питание.

Реле желательно располагать там, где происходит многократное переподключение приборов, например, для оборудования, которое часто переносят с одного места на другое и где неправильное чередование фаз будет довольно критично. Или при одновременном использованьи значительного количества приборов большой мощности (в квартирах или частных домах).

Конструктивные особенности

В процессе изготовление таких реле используют надёжные микропроцессоры, что объясняет простоту настройки, а также высокую надёжность этих устройств. Конструкция реле контроля обязательно включает в себя схему, вычисляющую порядок чередования фаз, и в соответствие с заложенным в схему алгоритмом срабатывают контакты на выходе реле.

В самых простых устройствах на вход подаётся 3-фазы и ноль, а на выходе имеем реле с переключающимся контактом. Запитка внутренней схемы осуществляется за счет фазы L1. Также обычно присутствуют 2 и более индикаторов – в зависимости от модели и производителя.

В более продвинутых устройствах присутствуют регулятор времени срабатывания (задержки) и схема, которая реагирует как на понижение, так и на повышение напряжения.

На выходы реле контроля можно подключать магнитные пускатели и контакты для запуска электродвигателей или любую сигнальную цепь, предупреждающую об отклонения в сети от нормы.

Типы

Самые распространенные типы реле контроля фаз, которые в основном используют на производстве и в бытовых условиях это ЕЛ11, ЕЛ12, ЕЛ13 и ЕЛ11МТ, ЕЛ-12МТ.

Для защиты источников питания, АВР, генераторов и преобразователей электроэнергии используют ЕЛ11 и ЕЛ11МТ.

Для обеспечения безопасности электродвигателей кранов мощностью до 100 кВт применяют ЕЛ-12 и ЕЛ12МТ.

ЕЛ13 применяется в основном при подключении реверсивных электродвигателей до75 кВт.

Крепление данных реле можно осуществить как с помощью DIN-рейки, так и с помощью крепёжных винтов.

Характеристики

Ниже приведены основные характеристики реле.

1) Рабочие напряжения:

• EЛ11 – 100 V, 110 V, 220 V, 380 V, 400 V, 415 V
• ЕЛ12 -100 V, 200V, 280 V
• ЕЛ13 – 220 V, 380 V

2) Предел срабатывания реле.

а) При симметричном снижений напряжений на фазе:

• EЛ11 – 0.7 * Uфн
• ЕЛ12 – 0,5 * Uфн
• ЕЛ13 – 0,5 * Uфн

б) При разрыве 1-ой или более фаз:

• Срабатывают все виды реле.

в) При неправильном чередования фаз

• ЕЛ11,ЕЛ12 – срабатывают
• ЕЛ13 – не срабатывает

3) Время задержки (срабатывания) в секундах

• ЕЛ11,ЕЛ12 – 0,1 до 10
• ЕЛ13 – не более 0,15

4) Рабочие температуры:

• ЕЛ11,ЕЛ12 – -40до +40 С
• ЕЛ13 – – 10 до +45 C

5) Температура хранения от -60 до +50

6) Масса устройства

• ЕЛ11,ЕЛ13 – 0,3 кг
• ЕЛ12 -0,25 кг

Как подключить реле

Если при подключении промышленного или бытового оборудования используются частотные преобразователи, то использование реле контроля фаз вовсе не обязательно.

Частотный преобразователь не чувствителен к расположению и он всегда преобразует переменное напряжение в постоянное.

Непосредственное подключение осуществляется по инструкции как подключить реле именно этого типа. Довольно часто схема подключения изображена на корпусе устройства. Для этого следует обратить внимание на различные фото реле контроля фаз.

Подключение к внешним и внутренним источникам осуществляется с помощью проводов под зажимы. Под него подводят либо один провод сечением 2,5 мм либо два провода с сечением до 1,5 мм. Для подключения обязательно нужно соблюсти строгое чередование фаз A, B и С.

Обычно реле проверяет разрыв плюса их чередование, и уровень напряжения сети. При обнаружении неисправности в сети в действие вступает реле. Схема подключения может быть как трёх проводная без ноля, так и четырёх проводная с нулём. В квартирах часто применяется такая схема подключения. Подключаемую нагрузку формируют равномерно на каждую из 3-х фаз.

При не совпадении входного напряжения с нормой, срабатывает реле, но для того чтобы не пропадал ток во всей квартире целиком, делают вместо одного общеквартирного три различных реле по одному на каждую фазу.

При выходе за заданные значения какой-либо из фаз, срабатывает реле, отвечающее за данный контур, а остальная нагрузка (при условии нахождении в границах нужного диапазона) продолжает работать.

Рассмотрим схему подключения с нулем. Такая схема обеспечивает полный контроль над напряжением на каждой фазе, перекос и правильное чередование, и еще стоит отметить тот факт, что они применяется, как промышленный вариант. На выходе устройства с помощью силового контакт подсоединяем контактор, который одним концом своей обмотки подключён к нулевому проводу, а вторым концом к выходу одной из фаз.

Контакты 1, 2 и 3 подключают напряжение снятое с реле контроля напряжения на любую трёхфазную нагрузку такую как электродвигатель, или проточные обогреватели высокой мощности и прочее. Внутренняя схема реле измеряет значение напряжения на каждой из фаз и при нахождении U пределах нормальных значений, то подаёт энергию на подключённый контактор. Тот в свою очередь держит контакты в замкнутом состояние, и напряжение достигает внешней подключенной нагрузки.

В случае если вольтаж на любой из фаз выходит за заданный нами диапазон, то реле прекращает питать обмотку нашего контактора и тот, в свою очередь, размыкает свои контакты, обесточивая всю подключенную внешнюю нагрузку.

Если происходит возвращение внешнего источника напряжения в заданный рабочий диапазон, реле, спустя какое-то время вновь подаёт напряжение на клемы контактора, затем тот замыкает нашу цепь вновь. Различные схемы реле контроля фаз приведены ниже.

Выбор реле

Выбор нужного нам типа реле зависит непосредственно от технических характеристик подключаемого устройства и самого реле. Рассмотрим, какое реле лучше выбрать нам на примере подключения АВР (автомата ввода резервного питания). Сначала определяем нужный нам вариант подключения с нулевым проводом или без него.