Контроль фаз — назначение, принцип работы и схема подключения. Реле контроля фаз и напряжения – для чего предназначено, устройство и принцип работы Реле контроля одной фазы

Качественное выполнение тех или иных технологических процессов в современном мире обеспечивается за счет высокоточного и дорогостоящего оборудования. Работа которого напрямую зависит от качества поставляемой электроэнергии и состояния электроснабжающих линий. Увы, далеко не все отечественные сети способны обеспечить безопасный режим работы для них, из-за чего создается угроза поломки. Для предотвращения которой используются специальные защитные устройства – реле контроля фаз (РКФ).

Они позволяют отключить нагрузку в случае каких-либо неисправностей в питающей сети. Все что может нести угрозу для оборудования и влияет на результативность его работы или технологический процесс, воспринимается как сигнал к немедленному обесточиванию и реле контроля переводит коммутирующие элементы в отключенное положение.

Конструкция и принцип работы

Рис. 1. Конструктивное исполнение реле на примере устройства CKF-2BT

Конструктивно устройство включает в себя входные и выходные контакты, индикаторы нормального электроснабжения и аварийной ситуации, регуляторы, обозначенные на схеме соответствующими номерами (рисунок 1):

1. Индикатор аварийной ситуации;
2. Индикатор подключенного питания нагрузки;
3. Потенциометр, позволяющий выбирать нужный режим;
4. Регулятор уровня асимметрии;
5. Регулятор снижения напряжения;
6. Потенциометр, позволяющий регулировать временную уставку срабатывания.

Далеко не все модели предоставляют весь комплекс настроек по вышеприведенным параметрам. Они зависят от назначения конкретного реле и сферы применения.

Рис. 2. Принципиальная схема работы

В нормальном режиме к цепи питания от источника ЭДС E1 (рисунок 2) подается напряжение к потребителю, будь то двигатель, станок или другое оборудование. Реле контроля фаз R подключается в отпайку через соответствующие клеммы, обозначенные на схеме, как L1, L2, L3 и нулевым проводом N. Внутри устройства собрана логическая схема на транзисторах, которая посылает сигнал с выходных контактов на разрыв катушки пускателя P для отключения. При необходимости сигнал отключения можно настроить как для обесточивания потребителя, так и отключения внешней электрической сети.

В случае аварийной ситуации – пропадания одной из фаз, короткого замыкания, резкого увеличения токов, изменяется гармоническая составляющая электрических параметров сети. На что реагирует устройство защиты и посылает по цепям питания через клеммы 24 и 21 на катушку контактора соответствующий сигнал на отключение.

После срабатывания силовых контактов в практике электроснабжения потребителей может произойти естественное восстановление параметров питающей сети, при которой произойдет выравнивание фаз. При этом реле возвратит контакты во включенное положение, за счет чего реализуется система АПВ и на обмотки двигателя или другого потребителя возобновится подача напряжения.

За счет кнопок «Пуск» и «Стоп» можно осуществлять ручное управление питанием электрического прибора.

Назначение и функции

Данная технология применяется в сети трехфазных нагрузок. Наиболее востребована для защиты электродвигателя синхронного или асинхронного, трехфазных станков высокой точности, технологичной электроники, насосов. Заметьте, что неправильное чередование фаз приведет к низкой эффективности его работы, перегреву и снижению уровня изоляции, что может привести к пробою.

Применяется для следующих целей:

• Для коммутации преобразовательного оборудования, которому важно соблюдение последовательности фаз: источников питания, выпрямителей, инверторов и генераторов;
• Для (введения в работу резервных источников питания) или подключения системы аварийного освещения;
• Для специального оборудования – станков, крановых установок, мощность которых составляет не более 100 кВт;
• Для электроприводов трехфазных двигателей, имеющих мощность не более 75 кВт.

Для коммутации однофазной нагрузки данное устройство не используется.

В целом реле контроля фаз применяется для различного промышленного и бытового оборудования и является обязательным предохранителем для тех схем управления, в которых требуется постоянный мониторинг величины напряжения и других параметров внешних линий.

В трехфазных сетях осуществляет контроль:

• уровня напряжения , реализуемая, в преимущественном большинстве, для оборудования такого класса в случаях, когда его величина выходит за установленные пределы;
• чередования фаз – выполнит коммутацию в случае аварийного слипания фаз или при их неверном расположении относительно питающих вводов оборудования;
• пропадания фазы – производит отключение потребителя в случае обрыва фазы и последующего отсутствия напряжения;
• перекоса фаз – производит коммутацию в случае изменения фазного или линейного напряжения по отношению к номинальному значению.

Преимущества реле контроля фаз

В сравнении с другими устройствами аварийных отключений данные электронные реле отличаются рядом весомых преимуществ:

• в сравнении с не зависит от влияния ЭДС питающей сети, так как его работа отстраивается от тока;
• позволяет определять аномальные скачки не только в трехфазной сети питания, но и со стороны нагрузки, что позволяет расширить спектр защищаемых компонентов;
• в отличии от реле, работающих на изменение тока в электродвигателях, данное оборудование позволяет фиксировать еще и параметр напряжения, обеспечивая контроль по нескольким параметрам;
• способно определить дисбаланс уровней питающих напряжений из-за неравномерности загрузки отдельных линий, что чревато перегревом двигателя и снижением параметров изоляции;
• не требует формирования дополнительной трансформации со стороны рабочего напряжения.

В отличии от реле, работающих только по напряжению обеспечивает действующую защиту от регенерированного напряжения, вырабатываемого обратными ЭДС. В случае, когда одно из фазных напряжений пропадает, двигатель продолжает набирать достаточный уровень энергии с остающихся двух. При этом в обесточенной фазе будет генерироваться ЭДС от вращения ротора, который продолжает крутиться от двух фаз в аварийном режиме.

Из-за того, что контакторы электродвигателей не размыкаются от реле при такой работе, возникает риск повреждения электрической машины с ее дальнейшей поломкой. Реле контроля, в свою очередь, способно обнаружить смещение фазового угла, за счет чего обеспечивается полноценная защита.

Такая функция особенно актуальна, когда рабочий режим двигателя, в случае его реверсивного вращения, способен повредить вращаемый элемент или травмировать работника. Как правило, такая ситуация возникает при внесении изменений во время обесточивания электрической машины, смене фазных нагрузок, порядка чередования фаз и прочих.

Технические характеристики

Среди технических параметров, реализуемых реле контроля фаз необходимо выделить:

• питающее напряжение;
• диапазон контроля перенапряжения;
• диапазон снижения уровня напряжения;
• границы временной задержки для включения после скачка напряжения;
• границы временной задержки для включения после падения напряжения;
• время, расходуемое на отключение в случае пропадания фазы;
• номинальный ток на контактах электромагнитного реле;
• количество контактов для совершения коммутационных опраций;
• мощность устройства;
• климатическое исполнение;
• механическая и электрическая износоустойчивость.

Схема подключения определяет порядок чередования фаз, поэтому нормальное питание нагрузки возможно при условии их правильного соблюдения на этапе монтажа и настройки. При этом существует возможность регулировки задержки коммутации для различных режимов работы устройства. Таким образом, для двигателей, в момент пуска можно отстроить время задержки срабатывания от 1 до 3 сек, для выдержки пусковых токов.

То же относиться к возможности отстройки аварийного срабатывания в случае , где время до коммутации можно регулировать от 5 до 10 сек.

Обзор популярных реле контроля фаз

• Реле РНПП-311 украинского производства является одним из наиболее популярных и подходящих для сетей постсоветского пространства. Аббревиатура расшифровывается как реле напряжения, перекоса и последовательности фаз. Современные модификации, в дополнение к стандартным параметрам способны отслеживать еще и частоту напряжения.
• OMRON K8AB данная модель осуществляет контроль не только за снижением, но и за превышением уровня напряжения, выполняя тем самым функции ограничителя или разрядника, причем, куда более эффективно. Имеет ряд модификаций, отличающихся регулировками порогов срабатывания и техническими параметрами.
• Carlo Gavazzi DPC01 отличается двумя реле на выходных клеммах устройства. Имеет несколько точек регулировки различных параметров, и переключатель режимов. Предоставляет 7 возможных функций по выставлению задержек, интервалов или цикличных функций.
• Реле ЕЛ-11 отечественного производства контролирует параметры электрической сети, может применяться как в закрытых отапливаемых, так и в не отапливаемых помещениях. Устанавливается в любом положении, но требует защиты от прямого попадания на них солнечных лучей и атмосферной влаги.

Типичные схемы подключения

В большинстве случаев, на корпусе каждого устройства производителем устанавливаются все необходимые данные о способе подключения конкретного реле. Для примера заберем несколько схем известных производителей:

Схема подключения РКФ РНПП-311

На схеме показано подключение клеммного ряда к соответствующим фазам линии L1, L2, L3 и нейтрале N. На выходе возможно получить две цепи управления «Выход 1» и «Выход 2», отличающиеся по уровням напряжений.

Питание осуществляется по вводным каналам L1, L2, L3 и через нейтраль N. На выходе получается два варианта трехфазная трехпроводная система и трехфазная четырехпроводная, для работы с соответствующим коммутатором.

В отличии от предыдущих вариантов клеммы вводов L1, L2, L3 запитываются через предохранители. Блок регулировки параметров позволяет отстраивать соответствующий режим работы и пределы отключения по ним. Два выхода с возможностью ручной коммутации посылают управленческие сигналы на переключение тех или иных устройств.

Последние две схемы демонстрируют работу вторичных цепей отключения нагрузки с соответствующей временной задержкой по этим клеммам. Как видите, все схемы подключения имеют идентичные компоненты, предназначенные для отслеживания всех параметров сети, способных сигнализировать сбой в электроснабжении трехфазных потребителей.

При питании электроустановки от 3-фазной сети возможно снижение или повышение напряжении, обрыв одной из фаз или «0-го» проводника, а также несимметричности I и U. Для защиты оборудования от этих ситуаций устанавливается реле контроля фаз.

Ниже рассмотрим, в чем особенности этого устройства, для чего оно предназначено, и каковы тонкости подключения изделия. Кроме того, приведем советы по выбору и опишем лучшие модели, которые достойны внимания.

Для чего предназначено

Реле контроля фаз и напряжение - устройство, которое необходимо при подключении оборудования к системе с тремя фазами, а также в ситуациях, когда важно соблюсти правильное чередование.

На практике изделие применяется при частом переносе оборудования, когда при изменении фазировки возможно его повреждение или некорректная работа.

Яркий пример - компрессор винтового типа, неправильное подключение которого и включение на срок больше пяти секунд приводит к поломке дорогостоящего изделия.

Реле контроля фаз и напряжения позволяет определить следующие проблемы:

• Обрыв любой из фаз;
• Повышение или снижение напряжения выше (ниже) заданного уровня;
• Нарушение фазировки (порядка подключения фаз);
• Обрыв «нуля»;
• Несимметрия I и U (здесь речь идет о перекосе фаз, когда угол между векторами значительно больше или меньше 120 градусов).

Принципиальная схема устройства показана ниже.

В некоторых реле предусмотрена возможность изменения уставок по верхнему и нижнему пределу U, а также T (времени) срабатывания.

Как правило, выходная контактная группа реле является «сухой». При этом в распоряжении есть два варианта - нормально замкнутые и разомкнутые. В некоторых моделях предусмотрены элементы, работающие на индукционном принципе.

Устройство и принцип работы

Несмотря на многообразие реле контроля фаз напряжения, конструктивные особенности почти неизменны. В основе устройства лежат микропроцессоры с заложенной в них программой и возможностью пользовательской настройки. Такая конструкция обеспечивает надежность работы и неприхотливость обслуживания.

В конструкцию изделия также входит схема, рассчитывающая порядок расположения (последовательности) фаз, а также контролирующая соответствие текущей ситуации той программе, которая заложена в реле.

На простейших моделях ко входу подходит три фазы и нулевой проводник, а на выходных клеммах предусмотрено реле с меняющимся контактом.

Напряжение на внутреннюю схему, как правило, подается с первой фазы (L1). Для наглядности устанавливается пара или более индикаторов (многое зависит от модели изделия) и компании-производителя.

В более дорогостоящих реле предусмотрен регулятор, позволяющий менять уставку по времени (смотрите фото выше). Благодаря этой опции, можно увеличивать или уменьшать время срабатывания реле при выполнении определенной программы.

Кроме того, во многих устройствах предусмотрена схема, реагирующая на снижение или повышение напряжения.

В основе работы реле контроля фаз U лежит выделение гармоник обратной последовательности (от 2-х и выше). При этом используются только кратные «двойке» гармоники, то есть «четвертая», «шестая», «восьмая» и прочие гармонические составляющие. Именно они появляются в случае обрыва любой из питающих фаз.

Для выделения таких U используются специальные фильтры (также обратной последовательности), роль которых играют фильтры аналогового типа. В их состав входят активные и реактивные узлы (резисторы и конденсаторы соответственно).

Типы

К наиболее популярным типам реле, предназначенным для контроля фаз, можно отнести модели ЕЛ следующих серий - 11, 12, 13, 11МТ и 12МТ.

Важно учесть, что сфера применения изделия зависит от их типов реле контроля фаз напряжения (ЕЛ):

• 11 и 11 МТ - защита источников питания, участие в системе АВР, питание преобразователей и генераторных установок.
• 12 и 12МТ - для защиты кранов, имеющих мощность, не превышающую 100 кВт.
• 13 - применяются при подключении электрических моторов реверсивного типа, имеющих мощность до 75 кВт.

Фиксация устройств осуществляется на специальную DIN-рейку или только винтами (в зависимости от ситуации).

Характеристики

Современные реле контроля фаз выбираются с учетом следующих характеристик:

1. НАПРЯЖЕНИЕ. Рабочее U напрямую зависит от спецификации оборудования. К примеру, EL серии 11 могут работать на напряжении от 100 до 415 В (в том числе 110 В, 220 В, 380 В и 400 В). Что касается ЕЛ 13, они функционируют только на 100, 2000 или 280 В, а ЕЛ13 - на 220 и 380 В.
2. ГРАНИЦА СРАБАТЫВАНИЯ. Этот параметр также зависит от вида реле и сложившейся ситуации. Так, при симметричном уменьшении напряжения устройства ЕЛ серий 11, 12 и 13 имеют минимальный предел, равный 0,7; 0,5 и 0,5 Uфн соответственно. В случае обрыва одной или более фаз все реле сработают. Если нарушено чередование, то модели ЕЛ11 и 12 распознают проблему и замыкают контактную группу, а ЕЛ13 нет.
3. ВРЕМЯ ЗАДЕРЖКИ. Этот показатель отражает, насколько задерживается срабатывание реле контроля фаз напряжения при достижении необходимой уставки (заданное пороговое значение). Для моделей ЕЛ11 и 12 этот показатель равен от 0,1 до 10 секунд (в зависимости от регулировки), а для ЕЛ13 - до 0,15 с.
4. РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА. Как и в рассмотренных выше случаях, здесь ситуация зависит от типа реле. ЕЛ типа 11 и 12 работают от 40 градусов мороза до 40 градусов тепла. Что касается ЕЛ13, эти реле имеют меньший диапазон - от -10 до +45 градусов Цельсия.
5. Температура хранения - от -60 до +50 градусов Цельсия.
6. Вес изделия - 300 грамм (ЕЛ 11 и 13) и 250 грамм (ЕЛ 12).

Тонкости выбора

При выборе реле контроля фаз напряжения нужно ориентироваться на технические параметры устройства, которое подключается к цепи.

Для примера рассмотрим ситуацию, когда нужно выбрать модель для подключения АВР.

Алгоритм действий следующий:

• ОПРЕДЕЛЯЕМ СПОСОБ ПОДКЛЮЧЕНИЯ - с «нулем» или без него.
• ОПРЕДЕЛЯЕМСЯ С ПАРАМЕТРАМИ. Для схемы АВР важно, чтобы устройство контролировало факт обрыва фаз и последовательность фаз. При этом время задержки должно быть в диапазоне между 10 и 15 секундами. Требуется наличие контроля колебаний U больше или меньше уставки. Чтобы коммутировать реле с 0-ым проводом требуется визуальный контроль для каждой из фаз.

После анализа рассмотренных требований можно отдать предпочтение ЕЛ11Е.

Кроме того, при выборе нужно учитывать модификацию реле. К примеру, устройства отечественного производства обозначаются, как ЕЛ.

Что касается зарубежных изделий, их маркировка несколько иная. К примеру, РАНА В380 А А 3 С. Здесь «РАНА» - наименование серии, В380 - напряжение 380В. Следующие две буквы А - регулирование с помощью потенциометра и тип монтажа (под дин-рейку). Цифра «3» показывает размер корпуса 3,5 см, а С - последняя цифра маркировки.

Реле контроля фаз ЕЛ-11Е (380 В, 50 Гц), РКФ, ИЭК

Эти модели реле контроля фаз выпускает компания «Меандр», которая работает на рынке с 1992 года. Расположена компания в городе Санкт-Петербург.

В основе деятельности компании лежит разработка и изготовление устройств промышленной автоматики. За время существования компании удалось занять лидирующие позиции по изготовлению электронных устройств на российском рынке. Число производимых товаров превышает 500 единиц.

Клиентам предприятия являются такие гиганты, как Газпром, РЖД, Концерн Аврора, Ленэнерго и другие. Товары компании пользуются высоким спросом, благодаря качеству и широкому модельному ряду.

В распоряжение клиентов поступают электронные реле времени, приборы контроля напряжения, реле максимального тока, устройства управления освещением и многое другое.

Описание и технические характеристики реле ЕЛ-11Е (380 Вольт, 50 Гц)

Реле ЕЛ-11Е имеет по одному нормально замкнутому, нормально-разомкнутому и перекидному контакту.

Устройство предназначено для контроля фаз в 3-фазной сети, работает на переменном напряжении 380 Вольт. На практике применяется для контроля наличия U и правильности симметрии.

Кроме того, реле могут применяться для проверки правильности чередования фазировки в системах 3-фазного напряжения и в других случаях.

Технические характеристики ЕЛ-11Е и других модификаций серии.

К дополнительным плюсам стоит отнести контроль минимального и максимального U, функцию гистерезиса для 3-фазного тока.

Принципиальная схема показана ниже.

Описание и технические характеристики РКФ-М05-1-15/РКФ-М05-2-15

Реле РКФ-М05-1-15/РКФ-М05-2-15 применяются для контроля 3-фазного U в 3-проводных сетях (там, где не предусмотрено «нейтрали»).

С помощью устройства можно контролировать обрыв, правильность чередования и факт «слипания» фаз. Порог срабатывания по напряжению находится в диапазоне от 105 до 130% от номинального U.

Нижний порог U можно регулировать в диапазоне от 70 до 95%. Уставку по времени также удается менять от 0,1 до 10 с в зависимости от поставленной задачи.

Реле выпускается в пластмассовом корпусе и крепится на ДИН-рейку, имеющую ширину 35 мм. Максимальное напряжение составляет 400 В.

Описание и технические характеристики ИЭК ЕЛ-11М-15

Реле ЕЛ-11М-15 - устройство, предназначенное для применения в схемах автоматического управления. Применяется для контроля U в 3-фазных сетях без 0-го проводника. С помощью прибора можно контролировать и вовремя определять порядок чередования, факт обрыва и «слипания» разных фаз.

Кроме того, ЕЛ-11М-15 реагирует на факт повышения или снижения U выше (ниже) установленного параметра.

Применяется для защиты преобразователей электроэнергии и других источников питания. Эту модель нельзя применять в схемах АВР, где имеется нейтраль.

Это связано с тем, что в случае обрыва «0-го» провода возникает перекос напряжений и возможна поломка потребителей, работающих на одной фазе.

Модель потребляет меньше 2 ВА. Отключение происходит при превышении номинального U больше, чем на 30 процентов от уставки. Отключение происходит при уменьшении U ниже отметки 0,8 U ном. При появлении асимметрии между фазами больше 30% происходит отключение.

Реле контроля фаз Шнайдер

Компания Schneider (Шнайдер) считается одним из лучших производителей устройств в сфере электроэнергетики. Изделия этого предприятия активно применяются как на гражданских объектах, так и в крупных промышленных организациях.

Преимущества товаров предприятия заключаются в гибкой ценовой политике высоком качестве и специальных условий для покупателей.

Компания производит автоматические выключатели, предохранители, выключатели нагрузки и щитовое оборудование.

Кроме того, на заводе Schneider выпускаются реле, рубильники, розетки, контакторы и многие другие устройства.

К популярным моделям можно отнести реле:

• Контроля 1-фазного напряжения (от 65 до 260 В и временной выдержкой от 0,1 до 10 с - RM17UBE
• Контроля 3-фазного напряжения (от 208 до 480 В) - RM17TE
• Контроля 1-фазного напряжения (от 160 до 280 В, 30-секундная задержка) - EZ9C
• Контроля 3-фазного напряжения (от 208 до 480 В) - RM17TT00 и другие.

Реле контроля фаз ABB

Компания ABB ведет деятельность с 1883 года, что является лишним подтверждением надежности и востребованности продукции швейцарского бренда.

Первоначально производитель изготавливал генераторы и осветительные устройства, но с 1891 года начался выпуск электрических машин.

На современном этапе офисы производителя работают в многочисленных странах мира, а их число перевалило через отметку 100.

Компания производит и выпускает на рынок изделия для автоматизации производства, генерации и передачи электричества, защиты и автоматизации различных объектов в энергетическом секторе.

К наиболее востребованным моделям можно отнести следующие реле контроля напряжения - CM-PVE, CM-MPS.21S, CM-MPS.41S, CM-PFS и другие.

Все они различаются по уровню напряжения, типу крепления, времени выдержки и другим параметрам.

Как подключить устройство? Схемы

Сразу отметим, что в случае применения частотного преобразователя в схеме подключения оборудования, установка реле контроля напряжения не требуется.

При подключении изделия важно ориентироваться на инструкцию, которая поставляется производителем. В большинстве случаев схема указана прямо на корпусе изделия, что упрощает монтаж и подключение.

В качестве проводника используются провода на 2,5 «квадрата» или сдвоенные провода по 1,5 «квадрата». При подключении важно соблюдать правильное чередование трех фаз.

Схема подключения может быть различной, как с «нулевым» проводом, так и без него. Первый вариант, как правило, встречается в частных домах и квартирах. В этом случае нагрузка равномерно подключается на каждую из фаз. Если имеется отклонение от нормы, происходит срабатывание реле.

Схема и видео подключения ЕЛ-11М-15

Схема подключения РФК-М05-1-15, РФК-М05-2-15

Чтобы избежать погашения света во всей квартире или доме, устанавливаются три разных изделия (индивидуально для каждой из фаз). При появлении проблем в одной из фаз срабатывает ответственное реле, а по остальным фазам продолжает поступать нагрузка.

Итоги

Важность реле контроля фаз сложно переоценить. С его помощью удается вовремя определить обрыв любой из фаз, повышение или снижение U выше (ниже) заданного параметра, проблемы в фазировке или обрыв «нулевого» проводника».

Но это лишь часть возможностей изделия, позволяющих предотвратить более серьезную аварию и защитить дорогое оборудование от поломки.

Задачей автоматических выключателей является защита от перегрузок и коротких замыканий, а , устанавливаемые вместе с ними, защищают от токовых утечек. Однако эти приборы эффективны лишь в однофазных сетях, но ведь существуют еще и трехфазные сети со своими особенностями эксплуатации. Чтобы предотвратить возможные негативные последствия, в таких сетях широко используется трехфазное реле напряжения, срабатывающее при обрыве любого фазного кабеля или нулевого провода, при импульсных скачках напряжения и прочих неисправностях.

Применение трехфазных реле контроля

Основной функцией реле напряжения является контроль над разностью потенциалов или напряжением в трехфазных электрических сетях, рассчитанных на 380 В. Обычные колебания напряжения, происходящие в небольших пределах, не наносят вреда проводке, подключенным приборам и оборудованию. Однако в случае скачков в сторону увеличения или уменьшения, могут возникнуть большие проблемы.

Под действием слишком высокого напряжения изоляция проводов и кабелей перегревается и в конце концов расплавляется. Наступает и перегорание бытовой техники, включенной в трехфазную цепь. Если же напряжение слишком маленькое, это приводит к снижению мощности и последующим сбоям в работе электронной аппаратуры. В некоторых случаях приборы перестают работать и самостоятельно выключаются.

Особенно тяжелые последствия наступают для электродвигателей, которые в результате падения напряжения очень часто сгорают. В связи с этим, необходим постоянный контроль над состоянием фаз, осуществляемый с помощью трехфазного реле контроля напряжения, установленного в сети.

Принцип работы

Схема реле оборудована специальным микроконтроллером, непосредственно выполняющим функцию слежения и дающим возможность контролировать разность потенциалов на каждой фазе. В случае каких-либо изменений на одном из проводников этот микроконтроллер включает в работу реле электромагнитного действия. Данная операция выполняется в автоматическом режиме. В результате происходит размыкание контактов прибора и течение электрического тока прекращается. Когда показатели напряжения вновь станут нормальными, контакты замыкаются и питание начинает поступать в цепь.

Работоспособность прибора проверяется с помощью тестера. Щупами нужно коснуться контактов 1 и 3, после чего на дисплее мультиметра появится цифра 1, свидетельствующая об исправности прибора. Для контроля нужно замкнуть контакты 2 и 3. Экран покажет цифру 0, что также указывает на нормальное рабочее состояние реле напряжения.

Схема подключения и монтаж реле напряжения

Большинство реле монтируются в распределительном щитке на DIN-рейку. Они могут устанавливаться в любом положении, сохраняя при этом свою работоспособность. Однако схема подключения у разных моделей будет отличаться, поэтому она наносится на корпус каждого прибора.

Это позволяет легко соединить реле контроля трехфазного напряжения с электрической цепью, соблюдая правила, одинаковые для всех типов этих устройств.

Подключение вводных контактов к сети осуществляется через контактор или специальный пускатель. Проводники всех трех фаз подключаются к соответствующим клеммам, расположенным сверху прибора. Фазы маркируются буквами А, В и С, а клемма для нулевого провода - буквой N.

Нижние клеммы нумеруются 1, 2, 3 и подключаются в следующей последовательности:

• Из клеммы № 1 проводник подсоединяется к одному из выходов катушки, находящейся в контакторе.
• Клемма № 3 подключается к любой фазе, проходящей в обход реле напряжения.
• Второй выход катушки контактора подключается к нулевому проводнику трехфазной сети.

Соединение силовых элементов осуществляется следующим образом. Каждая фаза, подающая напряжение, подключается к соответствующей входной клемме контактора. Проводники, отходящие к нагрузке, соединяются с выходными клеммами контактора. Для подключения нулевых проводников в распределительном щитке устанавливается общая нулевая шина.

Контакты всех соединений должны быть максимально плотными, поэтому желательно не пользоваться скрутками, особенно при соединении проводников с клеммами контактора. Существуют специальные , обеспечивающие надежный контакт. Все подключения выполняются с помощью медных проводов, сечением от 1,5 до 2,5 мм2.

Общие настройки трехфазного реле

Большое значение для дальнейшей работы реле напряжения имеют первоначальные настройки. Порядок их выполнения можно рассмотреть на примере типовой модели VP-380V, представленной на рисунке.

После того как реле подключено к электрической цепи, к нему подается питание. На дисплее будет отражаться вся необходимая информация:

• Мигающие цифры указывают на отсутствие напряжения в сети.
• Если на дисплее появились черточки, это означает изменение чередования фаз или отсутствие какой-то из них.
• Когда параметры электрической сети соответствуют норме, а подключение устройства выполнено правильно, то примерно через 15 секунд контакты №№ 1 и 3 замыкаются, начинается подача питания на катушку контактора и далее - в сеть. То есть прибор уже контролирует состояние всех трех фаз.
• Экран дисплея может мигать очень долго. Это означает, что контактор не включается. Такая ситуация чаще всего возникает из-за ошибки подключения.

Само трехфазное реле напряжения настраивается с помощью двух настроечных кнопок с нанесенными треугольниками, которые расположены справа от экрана. На верхней кнопке треугольник направлен вершиной вверх, а на нижней - вершиной вниз. Чтобы выставить максимальный предел отключения, нажимается верхняя кнопка. В этом положении она удерживается в течение 2-3 секунд. После этого в центральном ряду экрана появится цифра, отображающая заводской уровень. Далее верхнюю кнопку следует нажимать до того момента, пока не установится нужное значение верхнего предела отключения.

Установка нижнего предела осуществляется таким же образом, только в этом случае используется нижняя кнопка. По окончании настройки прибор автоматически перепрограммируется примерно через 10 секунд.

Прочие настройки

В трехфазном реле напряжения имеется много регулировок и настроек. В обеспечении нормальной работы прибора важную роль играет правильная настройка времени повторного отключения.

Справа от дисплея, между кнопками с треугольниками, расположена еще одна кнопка управления и регулировки, с нанесенным значком в виде часов. Ее необходимо нажать и удерживать, после чего на экране появится значение, выставленное заводом-изготовителем. Обычно выставляется временной интервал в 15 секунд.

Важность этой функции проявляется следующим образом. При перепадах напряжения, превышающих предельно допустимые значения, реле выполняет отключение сети. После нормализации напряжения контрольное устройство вновь включает подачу электроэнергии через период времени, указанный в заводских настройках. Это уже известные 15 секунд. Это значение можно изменить, например, в сторону уменьшения. Эта операция производится путем прокручивания контрольной заводской цифры с помощью верхней или нижней кнопки. Цифра на экране будет соответственно увеличиваться или уменьшаться.

Так же просто настраивается - интервал между значениями напряжения на разных фазах. Для настройки нужно одновременно нажать две кнопки с треугольниками. На экране появится цифра 50 В, означающая, что подача питания в сеть прекратится при этом значении перекоса фаз. Нужный параметр выставляется верхней или нижней кнопкой в сторону уменьшения или увеличения.

АВР, в зависимости от исполнения, может контролировать следующие типы аварий:

Перенапряжение . Повышенное напряжение приводит к нагреву подключенного оборудования. Если своевременно не обнаружить перенапряжение, оно может привести к разрушению оборудования.

• ›U - ненастраиваемый пользователем уровень перенапряжения
• ∆›U - регулируемый пользователем уровень перенапряжения

Низкий уровень напряжения. Пониженное напряжение приводит к возникновению неопределенного состояния в работе оборудования. Если на катушку контактора подается пониженное напряжение, контакты могут неправильно работать при переключении.

• ‹U - ненастраиваемый пользователем уровень низкого напряжения
• ∆‹U - регулируемый пользователем уровень низкого напряжения

¦L - обрыв/пропадание фазы. Обрыв фазы может привести к тому, что двигатели перестанут запускаться или будут забирать необходимый ток из других фаз. Такая ситуация приводит к неравномерным нагрузкам на обмотку двигателя и может вызвать его поломку.

¦N - обрыв нейтрального провода. В случае симметричной нагрузки в сети обрыв нейтрального провода не оказывает никакого влияния на сеть. При обрыве нейтрального провода в сети с ассиметричной нагрузкой в отдельных фазах возникают колебания напряжения, способные нанести значительный ущерб подключенному оборудованию.

⅍U - асимметрия напряжения (только для трехфазных реле). При несимметричном напряжении питания двигателя часть энергии двигателя превращается в реактивную мощность. Производительность падает; кроме того, двигатель подвергается повышенной тепловой нагрузке и может выйти из строя.

§L - нарушение чередования фаз (только для трехфазных реле). Нарушение чередования фаз при работе двигателя или неправильное подключение фаз до пуска приводит к изменению направления вращения подключенного оборудования. Генераторы, насосы или вентиляторы вращаются в неверном направлении, что приводит к неправильной работе оборудования. Своевременное обнаружение ошибок в чередовании фаз имеет большое значение, особенно для машин с вращающимися и движущимися частями.

ʏL - "слипание" фаз (только для трехфазных реле). Аварийный режим «слипания» фаз происходит в случае обрыва одной из питающих фаз и замыкании ее со стороны двигателя на другую фазу. При этом одно и то же фазное напряжение подается на две фазы двигателя, на третьей остается в норме. При незначительной амплитудной несимметрии наблюдается значительная фазная несимметрия, приводящая к появлению значительных напряжений обратной последовательности, вызывающих перегрев двигателя и выход его из строя.

Результатом технической ситуации, когда статорные обмотки двигателя потребляют тока больше установленных параметрических значений, является избыточное тепло. Этот фактор вызывает снижение качества изоляции двигателя. Оборудование выходит из строя.

Времени реакции тепловых реле перегрузки обычно недостаточно, чтобы обеспечить эффективную защиту от избыточного тепла, создаваемого высоким током. В таких случаях только реле контроля фаз видится действенным защитным устройством.

Функциональность электрических приборов подобного типа существенно шире, нежели только лишь защита от перегрева и КЗ.

На практике отмечены эффективные свойства реле выбора перегруженных фаз, которые в конечном счете обеспечивают комплексную защиту.

Один из многочисленных вариантов конструкторских решений в производстве реле фаз. Однако, несмотря на разнообразие корпусов и схемных конфигураций, функциональность приборов едина

Благодаря устройствам отслеживания состояния фаз достигаются преимущества:

• увеличение срока службы двигателя;
• сокращение дорогостоящего ремонта или замену мотора;
• уменьшение времени простоя из-за дефектов двигателя;
• снижение рисков поражения электрическим током.

Кроме того, приспособление обеспечивает надежную защиту от возгорания и от КЗ обмоток двигателя.

Типичное исполнение защитных реле

Существует два основных типа защитных приборов, предназначенных для использования в составе трехфазных систем, - реле измерения тока и измерения напряжения.

Плюсы использования устройств

Преимущественная сторона токовых защитных реле по отношению к очевидна. Этот тип приборов функционирует независимо от влияния ЭДС (электродвижущей силы), которая неизменно сопровождает фазовый сбой при перегрузках двигателя.

Кроме того, устройства, действующие по принципу измерения тока, способны определять аномальное поведение мотора. Контроль возможен либо на стороне линии в цепи ответвления, либо на стороне нагрузки, где установлено реле.

Так выглядит одна из моделей реле контроля напряжения. Подобные устройства могут применяться не только для производственных нужд, но также и для частных хозяйств

Приборы, контролирующие процесс по принципу измерения напряжения, ограничиваются обнаружением ненормальных условий работы только на стороне линии, где подключено устройство.

Тем не менее приспособления, чувствительные к изменению напряжения, тоже обладают важным преимуществом. Заключается оно в способностях приборов подобного типа обнаруживать ненормальное состояние, не зависящее от состояния двигателя.

К примеру, тип реле, чувствительный к изменениям тока, обнаруживает ненормальное состояние фаз только непосредственно в процессе работы двигателя. А вот устройство измерения напряжения обеспечивает защиту непосредственно перед запуском мотора.

Также среди преимуществ аппаратов измерения напряжения выделяются простая установка и меньшая цена.

Этот тип приборов защиты:

• не нуждается в дополнительных трансформаторах тока;
• применяется независимо от нагрузки системы.

А для его работы требуется всего лишь подключить напряжение.

Обнаружение фазового сбоя

Сбой фазы вполне возможен по причине выхода из строя предохранителя одной из частей системы распределения электроэнергии. Механический отказ коммутационного оборудования или обрыв одной из линий электропередач также провоцируют сбой фазы.

Защита электродвигателя, организованная через реле контроля. Такой способ позволяет более эффективно эксплуатировать моторы, без опасения их быстрого вывода из строя

Трехфазный двигатель, работающий на одной фазе, вытягивает необходимый ток из оставшихся двух линий. Попытка его запустить в однофазном режиме приведет к блокировке ротора и двигатель не запустится.

Время реакции на единицу тепловой перегрузки может быть слишком продолжительным, чтобы обеспечить эффективную защиту от чрезмерного нагрева. Если для защиты от него не установлено , то когда происходит сбой из-за перегрева, появившегося в обмотках двигателя.

Защита трехфазного двигателя от фактора отказа фазы затруднена по той причине, что недогруженный трехфазный двигатель, работающий на одной фазе из трех, генерирует напряжение, называемое регенерированным (обратной ЭДС).

Оно образуется внутри оборванной обмотки и практически равняется величине утраченного подводимого напряжения. Поэтому реле измерения напряжения, контролирующие только его величину, в таких ситуациях не обеспечивают полной защиты от фактора отказа фазы.

Схема подключения прибора контроля фаз и напряжения в цепь управления трехфазным мотором. Это классический схемный вариант, применяемый на практике повсеместно

Более высокая степень защиты может быть получена с помощью устройства, которому доступно обнаружение смещения фазового угла, как правило, сопровождающего отказ фазы. В нормальных условиях трехфазное напряжение составляет 120 градусов по фазе относительно друг друга. Сбой приведет к смещению угла от нормальных показателей в 120 градусов.

Выявление фазового реверса

Реверсирование фазы может произойти:

1. Выполняется техническое обслуживание на моторном оборудовании.
2. В систему распределения электроэнергии внесены изменения.
3. Когда восстановление мощности приводит к другой фазовой последовательности, что была до отключения электроэнергии.

Обнаружение разворота фазы важно, если двигатель, работающий в обратном направлении, может повредить ведомый механизм или, что еще хуже, – нанести физический вред обслуживающему персоналу.

Кроме всего прочего, использование защитных реле – это обеспечение безопасности рабочего персонала: 1 – оборванная фаза; 2 – шаговое напряжение

Правила эксплуатации электросетей требуют применения защиты от возможного реверсирования фаз на всем оборудовании, включая транспортные средства для перевозки персонала (эскалаторы, лифты и т. п.).

Обнаружение дисбаланса напряжения

Несбалансированность обычно проявляется, если входящие линейные напряжения, подаваемые электроэнергетической компанией, имеют разные уровни. Дисбаланс может иметь место, когда однофазные нагрузки освещения, электрических выходов,однофазных двигателей и прочего оборудования подключаются на отдельных фазах и не распределяются сбалансированным образом.

В любом из таких случаев в системе образуется дисбаланс тока, который снижает эффективность и сокращает срок службы двигателя.

Несбалансированное или недостаточное напряжение, прикладываемое к трехфазному двигателю, приводит к дисбалансу тока в обмотках статора, равному многократному значению разбаллансировки межфазных напряжений. Этот момент, в свою очередь, сопровождается увеличением нагрева, что является основной причиной быстрого разрушения изоляции двигателя.

Сгоревшая обмотка статора мотора – можно сказать, обычное явление там, где не предусматривалось внедрение в цепь управления релейного контроля

Исходя из всех описанных технических и технологических факторов, становится очевидной важность применения этого типа реле и не только для случаев эксплуатации электрических двигателей, но также для генераторов, трансформаторов и прочего электрооборудования.

Как подключить прибор контроля?

Конструкции реле, осуществляющих контроль фаз, при всем имеющемся обширном ассортименте изделий, имеют унифицированный корпус.

Конструктивные элементы изделия

Клеммники для подключения электрических проводников, как правило, выведены на фронтальную часть корпуса, что удобно для проведения монтажных работ.

Сам прибор сделан под установку на рейку типа DIN либо просто на ровную плоскость. Интерфейс клеммника обычно представляет собой стандартный надежный зажим, предназначенный под крепление медных (алюминиевых) жил сечением до 2,5 мм 2 .

Передняя панель прибора содержит регулятор/регуляторы настройки, а также световую контрольную индикацию. Последняя показывает присутствие/отсутствие питающего напряжения, а также состояние исполнительного механизма.

Среди элементов настройки потенциометра может быть индикатор аварий, индикатор подключенной нагрузки, потенциометр выбора режима, регулировка уровня асимметрии, регулятор падения напряжения, потенциометр регулировки задержки по времени

Подключение трехфазного напряжения выполняется на рабочих клеммах устройства, обозначенных соответствующими техническими символами (L1, L2, L3). Монтаж нулевого проводника на таких устройствах обычно не предусматривается, но этот момент конкретно определяется исполнением реле - типом модели.

Для соединения с цепями управления используется вторая интерфейсная группа, состоящая обычно не менее чем из 6 рабочих клемм. Одной парой контактной группы реле коммутируется цепь катушки магнитного пускателя, а через вторую - цепь управления электрооборудования.

Все достаточно просто. Однако каждая отдельная модель реле может иметь свои особенности подключения. Поэтому применяя устройство на практике, следует всегда руководствоваться сопроводительной документацией.

Шаги настройки приспособления

Опять же в зависимости от исполнения, конструкция изделия может оснащаться разными схемными вариантами настройки и регулировки. Есть модели простые, предусматривающие конструктивно вывод на панель управления одного-двух потенциометров. И есть устройства с расширенными элементами настройки.

Элементы настройки микропереключателями: 1 – блок микропереключателей; 2, 3, 4 – варианты установки рабочих напряжений; 5, 6, 7, 8 – варианты установки функций асимметрии/симметрии

Среди таких расширенных настроечных элементов часто встречаются блочные микропереключатели, расположенные непосредственно на печатной плате под корпусом прибора или в специальной открываемой нише. Установкой каждого из них в то или иное положение создается требуемая конфигурация.

Настройка обычно сводится к тому, чтобы выставить посредством вращения потенциометров или расположением микропереключателей номинальные значения защиты. Например, для контроля состояния контактов уровень чувствительности разницы напряжений (ΔU) обычно ставят на значение 0,5 В.

Если необходимо контролировать линии питания нагрузки, регулятор чувствительности разницы напряжений (ΔU) настраивают на такое граничное положение, где отмечается точка перехода от рабочего сигнала к аварийному с небольшим допуском в сторону номинала.

Как правило, все нюансы настройки приборов доходчиво описывает сопроводительная документация.

Маркировка устройства контроля фаз

Приборы классического исполнения маркируются просто. На передней или боковой панели корпуса наносится символьно-цифровая последовательность или же обозначение отмечается в паспорте.

Вариант маркировки одного из популярных устройств отечественного производства. Обозначение вынесено на фронтальной панели, но встречаются также вариации с размещением на боковинах

Так, устройство российского производства на подключение без нулевого провода маркируется:

ЕЛ-13М-15 АС400В

где: ЕЛ-13М-15 – наименование серии, АС400В – допустимое напряжение переменного тока.

Образцы импортной продукции имеют маркировку несколько иную.

Например, реле серии «PAHA» отмечено следующей аббревиатурой:

PAHA B400 A A 3 C

Расшифровка примерно такая:

1. PAHA - наименование серии.
2. B400 – стандартное напряжение 400 В или подключенное от трансформатора.
3. А – регулировка потенциометрами и микропереключателями.
4. А (Е) – тип корпуса под монтаж на DIN рейку или в специальный разъем.
5. 3 – размер корпуса в 35 мм.
6. С – конец кодовой маркировки.

На некоторых моделях перед пунктом 2 может добавляться еще одно значение. Например, «400-1» или «400-2», а последовательность остальных не изменяется.

Так маркируются аппараты контроля фаз, наделенные дополнительным интерфейсом питания под внешний источник. В первом случае напряжение питания 10-100 В, во втором 100-1000 В.

С принципом действия, конструктивными особенностями и назначением выключателя нагрузки ознакомит , прочитать которую мы очень советуем.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик посвящен описанию и обзору отдельно взятого изделия от компании EKF. Однако по такому же принципу действуют практически все выпускаемые аппараты контроля фаз:

При всем многообразии приборов на рынке сложно определить какой-никакой стандарт маркировки. Если зарубежные производители маркируют по одним канонам, то отечественные - по другим. Тем не менее всегда есть возможность обратиться к справочным данным, если требуется точная расшифровка характеристик.