Обзор реле напряжения — устройств защиты от недопустимых колебаний в питающей сети
Необходимость защиты различных нагрузок от всякого рода происшествий в питающей сети понятна всем, но такая защита — понятие очень широкое.
Всегда ли годятся стабилизаторы и ИБП
Первое, что приходит на ум в разговоре на подобные темы, это стабилизаторы и источники бесперебойного питания. Но защита, обеспечиваемая этими двумя классами устройств, скорее сводится к нормирующей регулировке, то есть к приведению напряжения, подаваемого на нагрузку, к нормальному для нее значению или к допустимому диапазону (ИБП — в том числе при пропадании напряжения на входе).
Достоинства подобных устройств защиты понятны, но не обходится и без недостатков. Самые очевидные — это немалые габариты, вес и цена, причём все эти три параметра при прочих равных тем больше, чем больше мощность нагрузки.
Есть и другие минусы. Прежде всего, КПД современных стабилизаторов и ИБП хоть и велик, но всё же не дотягивает до 100%, и если при небольших мощностях это пренебрежимый фактор, то для нагрузок в многие сотни ватт с учетом постоянного режима работы потери становятся заметными, а в несколько киловатт — значительными. И дело не только в лишних деньгах, которые накручивает электросчетчик, но и в тепле, которое надо отводить как из корпуса самого защитного устройства (а это шум), так и из помещения, в котором он находится (а это расходы на кондиционирование).
Кроме того, есть нагрузки, критичные к форме питающего напряжения — например, электродвигатели переменного тока в холодильниках и стиральных машинах, а также многие отопительные котлы с электронным управлением. А на выходе недорогих ИБП и стабилизаторов обычно бывает то, что их производители именуют «аппроксимированной (или модифицированной) синусоидой» — сигнал, по форме имеющий очень мало общего с нормальным синусом, который должен быть в сети переменного тока.
Вверху форма питающего напряжения в соответствии с ГОСТ, внизу модифицированная синусоида
Наконец, ряд нагрузок (те же двигатели, а также лазерные принтеры и МФУ) имеют значительные пусковые токи, которые в несколько раз, а то и на порядок, могут превосходить токи в рабочем режиме. Но ИБП категорически «не любят» подобного, да и многие стабилизаторы тоже, поэтому модель для работы с такими нагрузками приходится выбирать с значительным запасом по мощности, а это и лишние размеры, и вес, и главное — цена.
Конечно, в целом ряде случаев описанные нами страшилки не столь существенны по сравнению с необходимостью бесперебойного питания важных электронных устройств. Но есть еще одна «напасть», перед которой стабилизатор или ИБП бессилен: это существенное повышение напряжения в питающей сети. Например, невнимательный электрик во время ремонтных работ перепутал ноль с одной из фаз, и вот уже в вашей квартире или офисе не 220, а 380 вольт; нечто подобное может произойти и при обрыве или отгорании нулевого провода, а из менее катастрофических причин можно назвать работу со сварочным трансформатором или отключение-включение других очень мощных электроприборов при их подключении к той же фазе, что и чувствительные потребители. ИБП и стабилизаторы способны защитить от подобного разве что ценой собственной «жизни», а их ремонт — это и деньги, и время, в течение которого важные нагрузки останутся без защиты.
На этот случай существуют релейные защитные устройства (далее ЗУ) — реле напряжения, которые попросту отключают нагрузку, если напряжение в сети становится выше или ниже (а слишком низкие напряжения в отсутствие стабилизатора тоже могут быть опасны для «здоровья» нагрузки) определенного порога.
Такие ЗУ компактны и недороги, их размер и цена гораздо меньше зависят от мощности нагрузки, они почти не потребляют энергии «для собственных нужд» и соответственно не выделяют много тепла, не шумят, не искажают форму питающего напряжения и в существенно большей степени лояльны к кратковременным перегрузкам.
Их недостаток понятен: бесперебойного питания, равно как и нормирования напряжения, от них ждать не приходится. Зато они вполне могут обеспечить сохранность дорогого электронного оборудования, причем без существенных затрат. А при необходимости и желании ничто не мешает использовать их совместно с тем же ИБП, защищая одновременно и его.
Реле напряжения: на что обращать внимание при выборе
Реле напряжения можно разбить на две категории: индивидуальные, которые включаются между конкретной нагрузкой и розеткой, и групповые — они рассчитаны на бо́льшие токи нагрузки и устанавливаются в электрическом щитке. Подключение последних потребует вмешательства квалифицированного электрика, поэтому мы подробно рассмотрим образцы из первой категории, как наиболее доступной в использовании.
Начнем с основных параметров.
Диапазон рабочих напряжений самого реле напряжения. ЗУ при всех реально возможных напряжениях в сети, к которой оно подключено, должно оставаться в рабочем состоянии. К реально возможным мы относим не только 220—230 В плюс-минус 10 процентов, как того требует стандарт, но и 380 В (возможные причины для появления такого напряжения мы уже упоминали), а с учетом такого же допустимого отклонения реле напряжения должно работать в диапазоне минимум до 400, а лучше до 420 вольт.
Конечно, могут происходить и совсем уж драматические события: так, импульсные напряжения, вызываемые разрядом молнии, могут достигать десятков и сотен киловольт. Но защита от подобного — это совершенно другая история, связанная совсем с другими затратами.
Желательно, чтобы и при значительно заниженных напряжениях в питающей сети ЗУ тоже сохраняло работоспособность, помогая отслеживать происходящее. Поэтому сто́ит обращать внимание не только на верхний, но и на нижний предел диапазона рабочих напряжений, хотя это и не столь важно.
Максимальный рабочий ток. Здесь надо учитывать не только и не столько рабочие токи подключенного оборудования, но прежде всего пусковые токи. Так, у поверхностного водяного насоса Grundfos MQ3-35 ток в установившемся режиме 4 А, а при запуске достигает 11,7 А, пусть и кратковременно; у погружных насосов (кроме вибрационных, типа «Малыш» или «Ручеек») разница еще существеннее. К сожалению, не для каждого устройства из числа возможных нагрузок можно найти такие данные.
Есть и другое соображение на эту тему: при повышении питающего напряжения будет повышаться и ток, потребляемый многими типами нагрузок.
Поэтому реле напряжения лучше выбирать с запасом по току и при этом помнить: если 16-амперное реле подключено, например, к удлинителю с предельным током 10 А, то максимум для нагрузки будет именно 10 ампер, а не 16.
Время срабатывания. У реле оно не может быть нулевым, но для любых подключаемых устройств — бытовых, производственных или лабораторных, вы вряд ли найдете данные вроде «повышение питающего напряжения до 380 В допустимо в течение 0,1 с». То есть понятно одно: чем быстрее сработает реле напряжения, тем лучше. Причем если для срабатывания при понижении напряжения время может быть и побольше, то при повышении до опасного уровня нагрузку желательно отключать максимально быстро.
Есть и еще ряд моментов, как второстепенных, так и довольно важных, но таких, ответы на которые трудно сформулировать в общем виде.
Например, надежность. Исполнительным механизмом в подобных ЗУ является электромеханическое реле, контакты которого размыкаются в случае выхода напряжения в сети за установленные рамки и обесточивают нагрузку. Одним из важных параметров таких реле является расчетное количество срабатываний; оно будет зависеть как от внешних факторов — тока нагрузки и рабочего напряжения, так и от внутренних, прежде всего от материала, из которого изготовлены контакты.
При коммутациях между контактами реле происходит искрение, из-за которого поверхность дешевого сплава будет покрываться нагаром, увеличивающими переходное сопротивление; если реле не герметизировано, поверхность контактов под воздействием атмосферы будет окисляться, что даст тот же эффект. Протекающий через увеличивающееся сопротивление ток будет вызывать всё больший нагрев, который вызовет дальнейшее ухудшение электрического контакта, что в дальнейшем может привести к оплавлению пластмассовых деталей реле и даже к возникновению пожара.
И не надо думать, что если для какого-то реле заявлено 100 тысяч срабатываний, а для другого миллион, то практической разницы всё равно не будет, поскольку даже меньшего из этих значений и даже при десяти ежесуточных срабатываниях достигнуть получится лет за тридцать. Дело совсем в другом: большее расчетное значение при прочих равных свидетельствует о более качественных контактах.
Другой момент, связанный с использованием релейных ЗУ: многие устройства «не любят» частых включений-выключений. Например, холодильники после выключения рекомендуется включать только через несколько минут, это написано в их инструкциях. Поэтому очень желательно, чтобы реле напряжения имело задержку включения на случай, если сбой в питающей сети был кратковременным. И совсем хорошо, если длительность задержки может устанавливаться пользователем, причем в широких пределах.
А вот ширина регулировки диапазона изменения верхней и нижней границ срабатывания не столь уж важный параметр: вряд ли для какого-то реального устройства, подключаемого через ЗУ, потребуется слишком широкий (например, от 100 до 300 В) и особенно слишком узкий (от 210 до 230 В) диапазон. И максимальная дискретность установок тоже ни к чему: порог ровно в 253 В не потребуется ни для одного подключаемого устройства, вполне можно установить 250 или 255 — практической разницы для защиты не будет.
Прочие аспекты лучше показать на примере конкретных образцов, чему и посвящена остальная часть обзора.
Реле напряжения DigiTop, Volt Control и Rbuz с подключением в розетку
Все образцы имеют одинаковую форму, отличаясь лишь размерами. В нижней части на тыльной стороне расположена вилка для подключения к розетке питающей сети, соосно с ней на лицевой части находится выходная розетка для нагрузок. У всех моделей и вход, и выход имеют заземляющие контакты и соответствуют Тип F (Schuko) по стандарту CEE 7/4 или C2 по ГОСТ 7396.1-89.
Верхняя часть корпуса содержит органы управления и трехразрядный цифровой индикатор (светодиодный, семисегментный с точкой, красного свечения), который в нормальном режиме показывает напряжение в сети, при настройках — значения для установок, а после восстановления нормального состояния на входе может отображать время, оставшееся до подключения нагрузки; в некоторых моделях предусмотрено отображение и других величин или кодов ошибки. Есть также отдельный светодиод, обозначающий подачу напряжения на выход.
Надо сказать, что подобная «геометрия» будет удобна не всегда, а только при подключении к розетке с горизонтальным расположением контактов. Если же контакты расположены вертикально или под углом 45 градусов, как часто бывает в колодках с несколькими розетками, то ЗУ окажется повернутым, и работать с его панелью управления будет неудобно. Кроме того, в многоместных колодках почти наверняка окажутся частично перекрытыми и соседние розетки. Всё это желательно учитывать при подключении.
Особо отметим: все рассматриваемые устройства не обеспечивают защиты от коротких замыканий и значительных перегрузок, для подобных целей линия электропитания должна быть оснащена автоматическим выключателем.
И еще: в период задержки включения после восстановления нормального состояния на входе все участники обзора продолжают отслеживание, и если напряжение вновь выйдет за установленные пределы, то нагрузка по истечении интервала задержки не подключится.
Реле напряжения DigiTop VP-10AS и VP-16AS
Выпускаются ООО «Росток-Электро», эта компания занимается разработкой и производством различного электрооборудования: помимо реле разных типов, в спектре продукции есть ограничители мощности, измерители (в том числе бескорпусные), переключатели, таймеры.
Используется торговая марка DigiTop. Серия реле носит название V-protector.
Это самые компактные изделия среди участников обзора, причем размер в данном случае имеет практическое значение: чем меньше длина корпуса, тем меньше получится рычаг при нажатии на его дальний край и тем меньше возможность механического повреждения самого ЗУ или розетки, к которой он подключен, при случайном сильном нажатии или толчке. А исключать вероятность такого воздействия нельзя. 
Отметим и хороший цифровой индикатор: на фотографиях это полностью передать трудно, но модели DigiTop отличаются от остальных более равномерным свечением сегментов, считывать показания очень удобно. Свою роль сыграло и наличие красной накладки-светофильтра, закрывающей индикатор. 
Яркость в темном помещении может показаться немного излишней, зато в хорошо освещенном месте цифры будут читаться нормально.
Правее находится индикатор подключения выхода; здесь он красный, тогда как в остальных образцах зеленый.
Корпус молочно-белого цвета, без выделенных цветом надписей. Выделяются только три управляющие кнопки, которые сделаны серыми, они расположены под индикатором. Дизайн самый бесхитростный, даже простецкий, но надо учесть, что это чисто утилитарный прибор, не претендующий на роль украшения, поэтому отсутствие изысканного экстерьера вполне простительно, особенно с учетом невысокой цены.
Помимо основных функций и связанных с ними настроек (описывать их мы не будем: подробности есть в инструкции, которую можно скачать с сайта производителя), есть и дополнительные.
Во-первых, это калибровка показаний вольтметра. Второе — значение напряжения, вызвавшего последнее срабатывание, сохраняется в памяти и может быть выведено на индикатор, это поможет определить, какие события происходили в сети вашей квартиры или офиса.
Наконец, если вы запутались в установках, то их можно сбросить в заводские значения: нижний предел 170 В, верхний 250 В, задержка 15 секунд. Напомним: действующий ГОСТ 32144-2013 определяет напряжение с отклонением в пределах 10% в обе стороны как нормальное, то есть в сети «на законных основаниях» может быть не ровно 220, а от 198 до 242 вольт. Поэтому для очень многих нагрузок заводские установки DigiTop можно считать вполне приемлемыми, разве что для холодильника следует выставить задержку в 4-5 минут или более, если того требует его инструкция.
Реле напряжения РН-116 и РН-122
Выпускаются ООО «Новатек-Электро», эта компания занимается разработкой и производством устройств защиты и автоматики. Помимо разного рода реле и других устройств защиты, предлагаются различные контроллеры, регистраторы, переключатели, приборы индикации, стабилизаторы и источники питания.
Реле РН-116 и РН-122 относятся к серии Volt Control.
Список заявленных параметров:
| Модель | РН-116 | РН-122 | |
|---|---|---|---|
| Номинальное напряжение на входе прибора | 220/230 В | 230 В | |
| Рабочее напряжение | 120—400 В | ||
| Максимальный ток при активной нагрузке | 16 А | ||
| Максимальная мощность подключаемого оборудования | 3,6 кВт | ||
| Время срабатывания | по верхнему пределу (UMAX) | 1 с | |
| при импульсном повышении свыше 420 В и длительности импульса более 1,5 мс | ≤ 0,02 с | ||
| при повышении более 30 В от уставки по UMAX или выше 285 В | 0,12 с | ||
| по нижнему пределу (UMIN) | 7 с | ||
| при снижении более 60 В от уставки по UMIN или ниже 145 В | 0,12 с | ||
| Нижний предел отключения | 160—210 В | 160—210 В (шаг 5 В) | |
| Верхний предел отключения | 230—280 В | 230—290 В (шаг 5 В) | |
| Время задержки включения | 5—900 с | 5—900 с (шаг 5 с) | |
| Погрешность определения порога срабатывания | ≤ 3 В | ||
| Гистерезис возврата по напряжению | ≥ 4 В | 5 В | |
| Степень защиты | IP30 | ||
| Рабочие температуры (УХЛ 3.1) | от −20 до +45 °C | от −10 до +45 °C | |
| Потребление от сети в отсутствие нагрузки | ≤ 0,015 А | ≤ 1,3 Вт | |
| Коммутационный ресурс выходных контактов | нагрузка 16 А | 100 тыс. срабатываний | |
| нагрузка 5 А | 1 млн срабатываний | ||
| Габаритные размеры (включая контакты вилки) | 123×61×79 мм | 122×61×76 мм | |
| Вес устройства | ≤ 0,16 кг | ||
| Дополнительные функции | снижение уровня ВЧ-помех | регистрация мин. и макс. значений напряжения в сети защита от перегрева |
|
| Описание на сайте производителя | novatek-electro.com | novatek-electro.com | |
| Ориентировочная цена | 1500 руб. | ||
| Гарантийный срок | 5 лет | ||
Модели отличаются способом установки параметров: у РН-122 используются кнопки, у РН-116 — переменные резисторы. И того, и другого по три, и расположение одинаковое — под цифровым индикатором.
Кнопочное управление и удобнее, и безопаснее: с одной стороны, ручки резисторов малы настолько, что ими неудобно пользоваться (но это не слишком большая неприятность: всё же настройки делаются не каждый день), с другой — велики достаточно, чтобы их можно было немного повернуть при случайном прикосновении, и тогда какая-то из установок будет изменена. А кнопку для этого придется нажимать несколько раз. Надежность и долговечность «крутисторов» тоже обычно бывает заметно меньше, чем у кнопок.
Корпуса этих ЗУ можно назвать наиболее элегантными среди участников обзора по форме, а светло-серая окраска представляется более практичной, чем молочно-белая у остальных. Имеющиеся надписи хорошо читаются. Причем у РН-116 надписи более контрастные, но те из них, что обозначают функции регуляторов, слишком мелкие.
Цифровой индикатор читается немного хуже, чем у моделей DigiTop. Накладка-светофильтр тоже есть, а яркость примерно такая же. Светодиод, отображающий наличие напряжения на выходе, находится справа.
В модели РН-122 имеется защита от перегрева: если температура внутри корпуса ЗУ превысит 85 °C, нагрузка отключится и на дисплее отобразится соответствующий код. Подобная забота, конечно, радует, но возникает вопрос: а с чего столь сильный нагрев вообще может произойти? На ум приходит единственная возможная причина — значительное повышение переходного сопротивления каких-то контактов, о чем мы как раз и говорили во вводной части обзора, поскольку прочая электронная начинка потребляет, как заявлено, чуть больше одного ватта, и при таких размерах корпуса не может существенно нагреть устройство.
Помимо электромеханического реле, контакты есть еще в розетке (и в вилке тоже, но она находится за пределами корпуса, а потому вряд ли способна сильно нагреть внутренности), и если производитель уверен в качестве контактов и других компонентов, имеющихся в самом ЗУ, то получается, что защита от перегрева предусмотрена лишь на случай, когда нагрузка имеет вилку, покрытую толстым слоем нагара, и при этом потребляет значительный ток.
Вероятность подобного события представляется не очень большой, причем не только нам: у РН-116 такой защиты нет. Нет ее и в моделях DigiTop.
Нашлась и иллюстрация к нашим рассуждениям о предельных токах, приведенным выше: несмотря на заявленный максимум в 16 А, инструкция РН-122 рекомендует (цитата): «для повышения эксплуатационных характеристик используйте изделие при токах нагрузки, не превышающих 10 А». И вот тут мы совершенно согласны: обозначенные в спецификациях значения для предельных нагрузок на практике лучше делить минимум на полтора, а то и на два.
Для РН-122 заявлено запоминание минимального и максимального значений напряжения в сети. Но память для них не энергонезависимая, и если устройство отключалось или были перебои в электроснабжении, ячейки памяти обнуляются. Сбрасываются значения и сразу после просмотра, после чего начинается новый цикл регистрации. То есть практическая ценность такой функции не очень велика.
Реле напряжения R116y
Выпускается компанией «ДС Электроникс», которая с торговой маркой Rbuz выпускает реле и вольтметры, а с торговой маркой Terneo — терморегуляторы.
Вообще-то Rbuz — это слово «зубр», прочитанное наоборот; так именуется продукция компании на российском рынке, где название «Зубр» уже было зарегистрировано производителем ручного и электрического инструмента.
Список заявленных параметров:
| Номинальное напряжение на входе прибора | 230 В | |
|---|---|---|
| Рабочее напряжение | 100—420 В | |
| Максимальный ток нагрузки | 16 А | |
| Максимальная мощность нагрузки | 3,0 кВт | |
| Время отключения | по верхнему пределу | ≤ 0,04 с |
| по нижнему пределу | ≤ 1,2 с | |
| Нижний предел отключения | 120—210 В (шаг 1 В) | |
| Верхний предел отключения | 220—280 В (шаг 1 В) | |
| Время задержки включения | 3—600 с (шаг 3 с) | |
| Потребление от сети при 230 В | ≤ 76 мА | |
| Количество коммутаций | под нагрузкой | ≥ 100 тыс. |
| без нагрузки | ≥ 20 млн | |
| Степень защиты | IP20 | |
| Рабочие температуры (УХЛ 3.1) | от −5 до +45 °C | |
| Габаритные размеры (включая контакты вилки) | 124×57×83 мм | |
| Вес устройства | 0,185 кг | |
| Дополнительные функции | память последнего аварийного напряжения калибровка вольтметра блокировка кнопок отключение нагрузки кнопкой панели управления защита от перегрева выбор сценария (модели) срабатывания |
|
| Описание на сайте производителя | rbuz.ru | |
| Цена на сайте производителя | 1380 руб. | |
| Гарантийный срок | 60 месяцев (5 лет) | |
Устройство выглядит чуть «веселее», чем модели DigiTop, но по экстерьеру не дотягивает до образцов Volt Control, с которыми оно имеет почти одинаковую длину.
Расположение органов иное, чем у других «кнопочных» образцов: кнопки находятся не под индикатором, а справа от него. Индикатор R116y понравился меньше всего: помимо неравномерной засветки сегментов, его яркость меньше, чем у предыдущих участников, несмотря на отсутствие светофильтра.
В инструкции есть предупреждение: данное ЗУ нельзя использовать с модифицированной синусоидой на входе, то есть включать его на выходе многих ИБП и стабилизаторов. Это связано с используемой схемой питания слаботочных цепей. Однако подобное включение — это «телега впереди лошади»: реле надо подключать к розетке, а уже к нему любое другое защитное устройство. Видимо, данный производитель просто перестраховался: схемы питания у всех пяти моделей принципиально не отличаются, а потому всем им нужен нормальный синус, но у остальных четырех подобного примечания нет.
В плане дополнительных функций в R116y собрано всё нужное и не очень, что имеется у остальных участников, включая защиту от перегрева (порог 80 °C), добавлены принудительное отключение нагрузки трёхсекундным нажатием средней кнопки, а также блокировка кнопок, что при наличии в квартире шустрых и любознательных малышей представляется полезной функцией.
Кроме того, для отключения можно выбрать один из двух сценариев (в инструкции их называют моделями, но это может вызвать путаницу с разными моделями самих реле напряжения): обычный с двумя значениями времени (они указаны выше в спецификации) и профессиональный с тремя. Конечно, название второго сценария надо отнести к чистому маркетингу, скорее его нужно называть расширенным. Суть в следующем: при «обычном» сценарии отклонения питающего напряжения вверх и вниз делятся на три диапазона, и если выбран предел, соответствующий среднему и потому не чрезмерно опасному диапазону, то время отключения будет бо́льшим из двух приведенных, а для более опасного диапазона — меньшим.
Для «профессионального» сценария таких диапазонов будет пять, а значений времени три, причем максимальное время отключения, соответствующее наименее опасному диапазону, уже не одна, а десять секунд. Средним по потенциальной опасности диапазонам соответствует время в 0,5 с, а наиболее опасным — 0,04 с. Таким образом, исключаются срабатывания от небольших кратковременных колебаний напряжения; насколько это полезно и востребовано на практике — сказать трудно: всё будет зависеть от конкретной электросети и реальных подключаемых нагрузок.
Заявлено, что схемотехника обеспечивает коммутацию нагрузки максимально близко к моменту перехода синусоиды напряжения через ноль, чтобы уменьшить искрение контактов и увеличить срок службы реле. Теоретически это неплохо, но практически вряд ли может быть реализовано в подобном устройстве: электроника может отследить нужный момент и подать команду на электромагнитное реле, но время срабатывания конкретного экземпляра реле всё равно точно не известно, а потому замыкание или размыкание контактов произойдёт в произвольной точке синусоиды. Это мы проверим во время тестирования.
Общая оценка конструкций
Мы вскрыли корпуса устройств, чтобы оценить их конструктивное исполнение.
DigiTop
В доставшихся нам экземплярах на задней стенке одно из отверстий с крепежным винтом было заклеено гарантийным стикером, образцы других производителей подобным недоверием к пользователю не грешат.
Вся электроника расположена на одной плате с максимальным использованием SMD-компонентов, навесных элементов совсем немного, самые заметные — конденсаторы, гасящий и сглаживающие. Это и позволило минимизировать длину корпуса.
Управление осуществляется контроллером Microchip PIC16F1823.
Разница двух моделей заключается в типе используемого реле: у VP-16 AS это DBL JZC-22F3SC16L, по спецификации материал контактов Ag·SnO2 Ag·CdO, номинальные параметры: 16 А / 277 В (AC), допустимые параметры: 20 А, 380 В (AC), предельный пусковой ток нагрузки 80 А, максимальная коммутируемая мощность 420 Вт / 1800 В·А.
DigiTop VP-16AS
Для возможного количества срабатываний есть два значения: чисто механические (без подключения нагрузки) — не менее 10 миллионов, электрические (с номинальной нагрузкой) — от 100 тысяч.
Еще один важный параметр реле — быстродействие. Различают время срабатывания (замыкания нормально разомкнутых контактов или размыкания нормально замкнутых после подачи управляющего сигнала) и время отпускания (то есть возврата в исходное состояние после снятия управляющего сигнала). Эти величины, декларированные в datasheet электромагнитных реле большинства рассмотренных образцов, одинаковы: соответственно не более 15 и 5 миллисекунд, единственное исключение мы оговорим особо.
У VP-10AS реле NCR NRP10-C12D, материал контактов Ag·SnO2 Ag·CdO, номинальные параметры: 10 А / 240 В (AC), допустимые параметры: 15 А, 250 В (AC), предельный пусковой ток нагрузки в спецификации от производителя реле не указан, максимальная коммутируемая мощность 240 Вт / 1800 В·А. Для количества срабатываний значения те же.
DigiTop VP-10AS
Дорожки печатной платы, связанные с подключением нагрузки, сделаны широкими и максимально короткими.
Кнопки сенсорные. Розетка без защитной шторки, но по способу защиты от поражения электрическим током прибор соответствует классу 2 согласно ГОСТ 12.2.007-75.
Volt Control
Электроника также расположена на одной плате, и компоненты тоже в основном SMD, однако длина корпуса у этих ЗУ всё же получилась больше, чем у DigiTop.
Для крепления платы в обоих образцах почему-то используются саморезы с конусной (потайной) головкой вместо любых типов головок с плоским основанием; конечно, это мелочь, но она свидетельствует о не самой высокой культуре сборки.
Управление у обеих моделей осуществляется контроллером ATmega48PA.
Но платы всё же заметно разные, и дело не только в использовании для настройки резисторов или кнопок (они, кстати, у РН-122 механические). 
РН-116 
РН-122
Даже электромагнитные реле почему-то разные. В РН-116 это Fujitsu K1CK024W, по спецификации материал контактов Ag·SnO2, номинальные параметры: 16 А / 250 В (AC), допустимые параметры: 20 А, 440 В (AC), предельный пусковой ток нагрузки 80 А, максимальная коммутируемая мощность 384 Вт / 4000 В·А.
Для возможного количества срабатываний есть несколько значений: чисто механических — не менее 20 миллионов (именно столько указано в спецификации ЗУ), электрических — на переменном токе от 50 тысяч, на постоянном от 30 тысяч, при пусковых токах от 25 тысяч. Второе из имеющихся в спецификации РН-116 значение в 100 тысяч срабатываний и вовсе относится к другому типу реле из той же серии.
Дорожки печатной платы, связанные с подключением нагрузки, в РН-116 сделать очень короткими разработчикам не удалось, и пришлось покрывать их очень толстым слоем припоя.
В РН-122 реле Forward Relays NT75 1C S 0.41 5, материал контактов Ag·Ni Ag·SnO2, номинальные параметры: 12 А / 250 В (AC), допустимые параметры: 16 А, 440 В (AC), предельный пусковой ток нагрузки в спецификации от производителя реле не указан, максимальная коммутируемая мощность 480 Вт / 4000 В·А. Возможное количество срабатываний: механических — не менее 10 миллионов , электрических — не менее 100 тысяч. Лишь для этого реле заявлено время срабатывания не более 10 мс, а для времени отпускания всё те же «не более 5 мс», но тут надо понимать: речь идет о предельных значениях, и конкретный экземпляр реле с заявленными «не более 15 мс» всё же может срабатывать не дольше, чем другой, для которого заявлено «не более 10 мс».
В этой модели реле расположено удачнее, чем в РН-116: силовые дорожки короткие и широкие, поэтому обошлось без «заливки» их припоем.
Каких-либо элементов защиты от ВЧ помех у РН-116 мы не обнаружили.
Термодатчик у РН-122 расположен на ближнем к розетке краю платы, хотя ближе к нему находятся не контакты розетки, а корпус реле, причем фактически вплотную. Это косвенно указывает, что разработчики сомневаются именно в реле.
Розетки у обеих моделей одинаковые, они оснащены защитной шторкой, но конструкция шторки оставляет сомнения в ее долговечности.
R116y
ЗУ выполнено на двух платах: слаботочной и силовой.
Слаботочная плата содержит контроллер ATmega88PA, кнопки и индикатор. На размере этой платы явно сэкономили: отверстия под крепежные саморезы пришлось делать настолько близко к краям, что кое-где они частично вышли за контур платы; если усердно нажимать на кнопки, плата в местах крепления может попросту надломиться.
На силовой плате находятся два выпрямителя на дискретных диодах, несколько конденсаторов (гасящих и сглаживающих), а также электромагнитное реле и управляющий им транзистор.
Реле того же типа, что и в Volt Control РН-116 — Fujitsu K1CK024W. Дорожки печатной платы, связанные с подключением нагрузки, сделаны довольно короткими, но, видимо, разработчики сочли их недостаточно широкими, а потому покрыли толстым слоем припоя, хотя имеется достаточно места и для более широких печатных проводников.
Термодатчик находится в промежутке между вилкой и розеткой.
Кнопки механические. Розетка оснащена защитной шторкой — такой же, как у Volt Control: конструкция сомнительной долговечности и надежности.
Итог сравнения
Если внешне самыми «симпатичными» являются модели Volt Control, то внутри больше понравились образцы DigiTop, в том числе по качеству розетки.
Был проведен тест на горючесть пластика корпусов. У DigiTop и Volt Control в пламени зажигалки он чернеет и деформируется, но не горит, у образца Rbuz горение продолжалось и после того, как зажигалку убрали.
Тестирование
Поскольку калибровка есть не у всех моделей, к тому же не каждый владелец будет проводить такую процедуру, для начала мы сравнили показания встроенных вольтметров с нашим лабораторным, причем в диапазоне входных напряжений.
| Вольтметр | VP-10AS | VP-16AS | РН-116 | РН-122 | R116y |
|---|---|---|---|---|---|
| 120 В | 121 В | 123 В | 118 В | 116 В | 121 В |
| 220 В | 218 В | 222 В | 222 В | 219 В | 223 В |
| 250 В | 249 В | 253 В | 254 В | 250 В | 254 В |
Конечно, абсолютного совпадения ожидать и не приходится, но результат порадовал, причем для всех моделей: разброс не превышал 2%-3% — для практических целей точность вполне приемлемая. Но это подтверждает бессмысленность установки порогов с точностью до вольта.
Следующий этап: проверим, в каком диапазоне ЗУ сохраняют работоспособность и не выключаются сами. Верхний предел замерить сложно — он явно превышает 400 В, к тому же наверняка будет связан с физической поломкой устройства, сопровождаемой «драматическими эффектами», поэтому ограничились нижним.
| VP-10AS | VP-16AS | РН-116 | РН-122 | R116y |
|---|---|---|---|---|
| 15 В | 27 В | 50 В | 46 В | 40 В |
Особой практической ценности этот тест не имеет, поскольку нагрузки давно будут отключены, но он показывает, до какого предела (нижнего) можно хотя бы контролировать состояние сети по показаниям встроенного вольтметра.
Дольше всех продержались изделия DigiTop — правда, ниже 30 В для VP-10AS и 35 В для VP-16AS начала уменьшаться яркость индикаторов.
Теперь оценим, как ведут себя реле при включении и выключении — значительный ли у них дребезг контактов, приводящий к кратковременным, но, возможно, значительным колебаниям напряжения на нагрузке.
Тесты проводились с резистивной нагрузкой 100 Вт, на всех приводимых осциллограммах одно деление по горизонтали — это 5 миллисекунд.
При отключении нагрузки все исследуемые образцы показали себя одинаково хорошо: дребезга практически не наблюдалось. Для примера приводим две осциллограммы, у остальных они выглядят фактически так же.
РН-116, отключение нагрузки
R116y, отключение нагрузки
Говорить о времени срабатывания по этим осциллограммам нельзя, для этого нужны более сложные замеры, которые выходят за рамки нашего обзора.
При включении уже не всё так замечательно. Минимальным дребезг оказался у обоих устройств DigiTop и у Volt Control РН-122:
VP-10AS, подключение нагрузки
VP-16AS, подключение нагрузки
РН-122, подключение нагрузки
У Volt Control РН-116 и Rbuz R116y, имеющих одинаковое электромагнитное реле, ситуация хуже:
РН-116, подключение нагрузки
R116y, подключение нагрузки
Для изделия Rbuz, как мы отмечали выше, заявлена коммутация нагрузки максимально близко к моменту перехода синусоиды напряжения через ноль для уменьшения искрения контактов и увеличения срока службы реле. Как видно на осциллограммах для этой модели, этого нет ни при включении, ни при отключении — именно так мы и предполагали.
Нет чего-то подобного и у других образцов; близость отключения к переходу через ноль можно заметить на приведенной выше осциллограмме подключения для VP-10AS, но это случайность: мы повторяли процедуры по несколько раз для каждого ЗУ, и нигде систематического отключения близко к нулю не было. Но заметим: в описаниях всех прочих устройств ничего подобного и не заявляется.
Еще одно наблюдение: все образцы даже на холостом ходу немного нагреваются — сказываются особенности схемы с гасящим конденсатором. Но нагрев слабый, корпус становится лишь на 12-15 °C теплее — DigiTop чуть больше, поскольку они самые маленькие по размеру, остальные чуть меньше.
Надеемся, наш обзор помог читателю понять принципы работы и возможности реле напряжения.
Из рассмотренных «розеточных» образцов нам в целом больше понравилась обе модели DigiTop («Росток-Электро»), пусть даже самые скромные по внешнему виду. К тому же они еще и самые компактные.
Устройства Volt Control компании «Новатек-Электро» неоднозначны: если РН-122 немногим уступает моделям DigiTop (в основном за счет сомнений на тему «зачем всё же нужна защита от перегрева в устройстве, которое в исправном состоянии не должно сильно нагреваться?»), то РН-116 не только менее удобно при настройке, но и имеет электромагнитное реле с заметным дребезгом контактов.
Устройству Rbuz («ДС Электроникс»), соответственно, досталось пятое место. Правда, у него есть отсутствующие у других образцов дополнительные функции, которые в ряде случаев могут быть небесполезны. Но есть и определенные сомнения относительно горючести материала, из которого изготовлен корпус — по крайней мере, у доставшегося нам образца.
Реле напряжения: какие бывают, как выбрать и подключить?
На сегодняшний момент существует огромное количество самых разнообразных бытовых приборов, которые с каждым годом оснащаются все более умной электроникой, уменьшаются в размерах, изменяют свой дизайн, форму и цвет. Но все же, несмотря на это, одно остается неизменным уже на протяжении многих лет: сегодня, как и десять, и двадцать лет назад, стабильная работа электрооборудования полностью зависит от качества электроэнергии.
Сколько бед натворили в быту и на производстве резкие провалы и пиковые всплески сетевого напряжения? Лучше всех об этом знают работники сервисных мастерских и противопожарные службы.
Можно ли свести к минимуму количество отказов бытовой техники и оборудования из-за нестабильного напряжения? Оказывается можно. Достаточно только в цепи нагрузок выполнить электромонтаж реле напряжения. Это устройство защиты способно в доли секунды обесточить электросеть при любом скачке или падении напряжения.
Реле напряжения – это прибор, представляющий собой совокупность электронного устройства контроля напряжения и силовой части разъединителя нагрузки, собранные в одном корпусе.
«Сердце» реле напряжения может быть изготовлено на базе микропроцессора или простого компаратора. При этом микропроцессорные реле напряжения отличаются более плавной регулировкой верхнего и нижнего порога срабатывания.
Главным параметром реле напряжения является быстродействие. При этом время срабатывания некоторых реле составляет всего лишь десятки наносекунд. Установка порога срабатывания осуществляется потенциометром по градуированной шкале.
В отличие от стабилизатора напряжения реле напряжения не выравнивает напряжение в сети, а только мгновенно отключает защищаемый участок при повышении или понижении напряжения и автоматически включает его при стабилизации напряжения в сети. Поэтому оно весьма эффективно при аварийных ситуациях, которые возникают в результате обрыва нейтрали, перегрузки, перекоса фаз и т.п.
В зависимости от типа подключения реле напряжения подразделяются на:
— Реле напряжения вилка-розетка (V-protector 16AN, РН-101М).
Такое реле напряжения устанавливается непосредственно в розетку и используется для защиты отдельных потребителей или их групп. Реле управляется при помощи микроконтроллера, который осуществляет анализ текущего питающего напряжения и отображает его действующее значение на цифровом табло. Отключение нагрузки осуществляется электромагнитным реле. Для установки допустимых пределов и времени задержки используются кнопки.
— Реле напряжения-удлинитель (РН-101М, ZUBR P616y, V-protector 10Acy).
Данный прибор аналогичен предыдущему, единственное отличие состоит в том, что реле напряжения-удлинитель может иметь две и более розетки. То есть с его помощью можно одновременно защитить, например: холодильник и телевизор или стиральную машинку, холодильник и кондиционер;
— Реле напряжения для установки на DIN-рейку (V-protector 16-80A, ZUBR D340t).
Это реле предназначено для установки в распределительном шкафу. Большим достоинством данного прибора является то, что с его помощью можно защитить не только определенную группу потребителей, но и весь дом или квартиру.
Обычно такие реле имеют широкий диапазон регулировок и могут работать в нескольких независимых режимах, например: как реле напряжения, как реле минимального напряжения, как реле максимального напряжения, как реле времени с задержкой на включение.
Коммутация нагрузки, мощность которой не превышает 8,5 кВА, осуществляется непосредственно контактами реле напряжение. Если же мощность нагрузки превышает 8,5 кВА, то для ее отключения используют магнитный пускатель, контактор или автоматический выключатель, соответствующей мощности.
Так же реле напряжения делятся на однофазные и трехфазные. Понятно, что если нагрузка однофазная, то для ее защиты следует использовать однофазные реле.
Трехфазные реле напряжения используется для защиты трехфазных двигателей и трехфазного оборудования. Они прекрасно подойдут для защиты от перенапряжения и пропадания фазы кондиционерных, холодильных, компрессорных установок, станков и другого оборудования, имеющего электропривод.
Не менее эффективно их применяют и в системах контроля полнофазности и качества сетевого напряжения. Если помещение оборудовано трехфазным вводом, то вы можете в качестве защиты от скачков напряжения, конечно же, поставить трехфазное реле. Но, при пропадании одной из фаз, трехфазное реле напряжения будет отключать и оставшиеся две, поскольку работа трехфазных двигателей в таком режиме недопустима.
Кроме этого трехфазное реле будет срабатывать даже при небольшом перекосе фаз, так как это тоже является опасным режимом для двигателей. К примеру: если у вас на одной фазе будут 220 В, а на второй 230 В, трехфазное реле обесточит весь дом, даже несмотря на то, что такое напряжения является абсолютно нормальным для питания большинства бытовых приборов. Поэтому, если у вас нет трехфазных потребителей, лучше всего будет поставить на каждую фазу по однофазному реле напряжения.
Выбирать реле напряжения необходимо с 20 – 30 % запасом по мощности. Поскольку номинал силы тока, на который рассчитано реле напряжения, означает силу тока, которую способно пропустить реле, но никак не разомкнуть. То есть если на вашем автоматическом выключателе написано 25 А, то вы можете взять реле напряжения на 32 А или 40 А.
Видео по теме. Защита от повышенного напряжения. Защита оборудования и бытовой техники от повышенного напряжения. Данная тема актуальна для старого фонда, там где проводка выполнена по старым нормам, не расчитанным на обилие в каждой квартире бытовой техники.
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Секреты электрика
Что такое реле напряжения — правильный выбор
Обязательно ли сегодня использовать для щитовой квартиры реле напряжения или можно обойтись обычными модульными автоматическими выключателями? Давайте сперва разберемся что это такое реле напряжения? Это устройство для отключения электроэнергии при перепадах напряжения в заданных диапазонах от нормального. А какое напряжение считается нормальным? Раньше номинальным считалось напряжение 220 Вольт. На сегодняшний день произошли некоторые изменение. Есть ГОСТ 29322-2014 напряжения стандартные, который устанавливает уровни напряжения:
- ⚡номинальное напряжение – 230В (не 220В!)
- ⚡наибольшее напряжение питания – 253В
- ⚡наименьшее напряжение питания – 207В
- ⚡наименьшее используемое напряжение – 198В
То есть как видно из данных, перепады напряжения при которых оборудование еще может работать, не должны превышать 10%.
Причины изменения напряжения
Основные причины того, что напряжение может в кратковременный, либо длительный период времени выйти из этих диапазонов следующие:
- ⚡обрыв нулевого питающего провода
- ⚡короткое замыкание нулевого проводника с фазным
- ⚡неравномерное распределение нагрузки
Как защитить свои электроприборы от этого? Есть два способа:
- ⚡установить стабилизатор напряжения (более дорогое решение)
- ⚡использовать реле напряжения для квартиры (экономичное решение)
При этом не стоит путать роль стабилизатора и реле напряжения.
Реле напряжения не поддерживает напряжение в заданном диапазоне, оно лишь прерывает его подачу при повышении или понижении.
Также реле напряжения, равно как и стабилизатор, не способны полноценно защитить вашу эл.проводку от молниевого удара. Для этого есть другие специальные устройства.
Еще помните, что стабилизатор не всегда способен защитить вас от резких перепадов из-за своей инерционности.
Чтобы сгорела техника достаточно долей секунд. Время срабатывания большинства реле напряжений – 0,02 сек.
Повышенное и пониженное напряжение
При понижении напряжения сверх номинала может:
- ⚡“сгореть” холодильник, кондиционер, стиральная машинка
- ⚡тускло светить лампа освещения
- ⚡не запускаться компрессор или двигатели
- ⚡долго готовиться пища в микроволновке, нагреваться вода в эл.титане и др.
Повышение напряжения просто приведет к выходу из строя техники, а может даже к пожару.
Виды реле
Реле напряжения состоит из электронного блока и силовой части, собранных в одном корпусе. Самый главный параметр реле – его быстродействие, причем порог срабатывания вы можете устанавливать сами по заданной шкале.
Основные типы реле напряжения:
- ⚡реле по типу розетка-вилка
- ⚡реле удлинитель
- ⚡реле под Din-рейку для установки в электрощит
Рассмотрим в отдельности каждый вид реле.
Реле розетка-вилка – включается непосредственно в розетку, если Вам необходимо защитить конкретный прибор, либо нет возможности установить отдельное реле в щитовую. Отключение потребителя происходит эл.магнитным расцепителем внутри реле. Для настройки имеются кнопки и цифровое табло. Обычно рассчитано на максимальный рабочий ток в 10-16А.
Реле под Din-рейку устанавливается в распредщиток. С помощью его защищается вся квартира или дом. Они имеют наибольший диапазон регулировок. Рассчитаны на мощность до 7квт. При большей мощности, необходимо еще использовать магнитный контактор.
Выбор реле напряжения для квартиры
Как правильно выбрать реле напряжения?
Реле напряжения всегда нужно использовать в связке с автоматическим выключателем.
Само по себе оно не способно защитить от короткого замыкания.
Номинальный ток реле должен быть на порядок больше, чем подключенный перед ним автомат.
Например — установлен автомат 25А, реле выбираем 32А. Автомат 16А, тогда реле – 25А. Учтите, что номинальный ток реле – это ток, который проходит через него в нормальном режиме.
Что такое время задержки в реле напряжения и зачем оно нужно? При отключении реле по причине перепада напряжения, его ”мозги” контролируют входное напряжение и при нормализации параметров, реле включается. Однако такие скачки могут быть очень частыми. Кто-то занимается сварочными работами на вашей фазе, где-то ветром схлестывает провода и т.д. Частые включения-отключения электроэнергии крайне отрицательно сказываются на аппаратуре.
Холодильники, кондиционеры, рекомендуется включать с перерывом 5-6 минут – это время необходимое для конденсации и спада давления хладагента. Поэтому в реле вручную можно установить время задержки, через которое происходит его включение. Если у Вас в группе электропроводки нет подключенного холодильного оборудования, можно выставить время до 10 сек. В противном случае от 5 минут и более.
Еще одной головной болью может стать вопрос выставления порога срабатывания реле. С одной стороны, если поставить минимальные значения от номинала, это максимально защитит вашу аппаратуру. Но с другой стороны, приведет к очень частым коммутациям, или постоянным включениям-выключениям напряжения.
Бороться с этим можно, установив несколько реле напряжения, отдельно под каждую группу электро-приемников. Для телевизоров, компьютеров и другой видео и радио аппаратуры рекомендуется установить диапазон 200-230В. Для другой бытовой техники 190-235В. Если имеется нагревательное оборудование – тены, бойлеры и т.д. для них можно увеличить диапазон от 170 до 250В.
Подводя итого можно однозначно сделать вывод, что имея в современном доме большое многообразие электроприборов и аппаратуры без реле напряжения для квартиры просто не обойтись. И главный вопрос должен стоять не в том, устанавливать или нет данную защиту, а в том — на каком производителе остановить свой выбор?
Какое выбрать реле напряжения для защиты бытовых приборов
Опубликовал(а): Артем Масальский
Обновлено: 26.02.2023
На продолжительность срока службы бытовых электроприборов, в первую очередь, влияет сила и частота колебаний напряжения в сети. Чтобы избежать аварийных сбоев и удержать показатели напряжения в пределах нормы, потребуется установка специального защитного реле. Выбрать подходящую модель поможет подробная информация о функциях, способе применения и основных характеристиках устройства.
Защитное реле – назначение и принцип действия
Защитными или реле контроля напряжения называются специальные коммутационные электроприборы. Их задача – устанавливать и выполнять разрыв соединения в электрической цепи, если входная величина напряжения начинает скачкообразно изменяться.
Защитное реле на щитке
РКН не выполняет функции стабилизатора напряжения. Зато эффективно оградит бытовую технику от аварийных ситуаций, если:
- допустимое значение напряжения в 220 В повышается до 380 В.
- рроисходит перегрузка фазы в трехфазной распределительной системе.
- напряжение падает ниже нормы, а распределительная подстанция расположена на большом расстоянии от дома.
РКН защищает бытовые электроприборы благодаря способности к мгновенному прекращению подачи тока микропроцессором, если возникает аварийная ситуация. Возобновление электропитания сети происходит не ранее 6 минут после отключения.
Реле контроля заслуживает внимания благодаря ряду преимуществ:
- работа внутри и вне помещений. В перечне параметров каждой модели производителя указывают допустимые колебания температуры воздуха окружающей среды. Некоторые РКН могут свободно выдерживать диапазон от — 20 градусов, до + 40 градусов по Цельсию.
- установку прибора можно выполнить самостоятельно.
- внешний вид прибора не выделяется на фоне окружающей обстановки.
Дополнительный плюс – во время работы РКН не оказывает никакого влияния на интенсивность освещения. Задача устройства – выполнить мгновенное отключение аварийного участка.
Видео — Реле напряжения
Виды защитных реле контроля
По типу нагрузки
Модели РКН делятся на однофазные и трехфазные. Первый вид предназначен для монтажа в загородных частных домах и в квартирах многоэтажек. Второй устанавливается в условиях промышленного производства. Например, для защиты станков, климатических установок, компрессоров, либо промышленного оборудования с электроприводом.
Трехфазные реле также можно использовать и в домах для систем, которые контролируют полнофазность и стабильность напряжения в сети. При условии оборудования помещения трехфазным вводом. Однако такой вид РКН может преподносить сюрпризы. Например, в случае незначительного фазового перекоса, от электропитания будет отключена вся многоэтажка. Даже если фазы будут демонстрировать приемлемый для работы техники уровень напряжения.
Тип подключения
По этому параметру реле подразделяются на:
- розетки-вилки;
- удлинители;
- под Din-рейку.
Если защита требуется одному или двум приборам в квартире, то реле «розетка-вилка» – лучший выбор. Устройство подключается прямо в розетку и рассчитано на силу тока в 16 А. Электропитание отключает специальный электромагнитный расщепитель, расположенные внутри РКН. Управление с помощью кнопок и цифрового дисплея.
Удлинители РКН способны защитить одновременно несколько маломощных приборов благодаря наличию нескольких розеток. Безопасность работы двух или более мощных устройств такое реле обеспечить не сможет.
Место монтажа реле защиты под Din-рейку – распределительный щит. Такие РКН защищают от перепадов напряжения не только квартиру, но и весь дом. Расчетная мощность – 7 кВт. Нужно больше – потребуется дополнительная установка магнитного контактора.
База и дополнительные функции
Микропроцессорная основа или устройство на основе простого компаратора. Первый вариант базы предполагает более дорогое, но надежное реле защиты. Микропроцессорная база обеспечивает плавное и точное регулирование порогов срабатывания.
Устройство реле напряжения
К дополнительным функциям относятся температурные датчики, наличие светодиодов или табло, а также возможность регулировки порогов срабатывания с помощью потенциометра. Градуированная шкала в современных моделях чаще уступает место дисплею.