Feszültségfigyelő relé: működési elv, kapcsolási rajz, bekötés finomságai

A feszültségingadozások nem ritkák a hazai otthonokban. A hálózatok elhasználódása, rövidzárlatok és a terhelés egyes fázisok közötti egyenlőtlen eloszlása miatt következnek be.

Ennek eredményeként a háztartási gépek vagy alulteljesítményt kapnak, vagy kiégnek a túlteljesítménytől. A felsorolt problémák elkerülése érdekében ajánlott feszültségfigyelő relét (FFR) telepíteni.

Javasoljuk, hogy ismerjük meg, milyen előnyöket nyújt egy ilyen eszköz használata, mi a különbség az FFR és a stabilizátor között, hogyan válasszunk megfelelő relét és hogyan valósítsuk meg annak bekötését.

Miért van szükség feszültségszabályozó relére?

A szóban forgó eszköz helyes neve: «feszültségfigyelő relé». Azonban a villanyszerelők egymás közötti beszélgetéseiben a középső szó gyakran kimarad ebből a kifejezésből.

Elvileg ez ugyanaz az elektrotechnikai védelmi automatika készülék. Ráadásul ezt a berendezést gyakran «nulla megszakadás elleni védelemnek» is nevezik. Hogy miért – az alábbiakban kiderül.

Ne keverjük össze az FI-relé automatikát és azFFR-t. Az előbbiek a túlterhelés és rövidzárlat ellen védik a vezetéket, az utóbiak a feszültségingadozások ellen. Ezek funkciójukat tekintve eltérő készülékek.

Az FFR fő feladata, hogy túl magas és túl alacsony feszültség esetén leválassza az elektromos készülékeket a hálózatlól, hogy a tápálásra csatlakoztatott berendezések ne hibásodjanak meg.

A «~220 V» felirat minden orosz számára ismerős. Ilyen váltakozó feszültségen működik a házban a konnektorokhoz csatlakoztatott háztartási készülékek. A valóságban azonban a háztartási elektromos hálózat maximális feszültsége csak ±10%-os szórással ingadozik e körül a jel körül.

Egyes esetekben az ingadozások nagyobb értékeket is elérhetnek. A voltmérő akár 70 V-os eséseket és 380 V-os kiugrásokat is mutathat.

Az elektrotechnika számára rendkívül káros mind az alacsony, mind a magas feszültség. Ha a hűtőszekrény kompresszora nem kap elég áramot, akkor egyszerűen nem indul el. Ennek eredményeként a készülék elkerülhetetlenül túlmelegszik és elromlik.

Alacsony feszültség esetén a laikus a legtöbb esetben külsőleg még azt sem tudja megállapítani, hogy a berendezés ilyen helyzetben megfelelően működik-e vagy sem. Szemmel csak a halványan világító izzólámpákat lehet látni, amelyekre a szükségesnél kisebb feszültség kerül.

A magas feszültségcsúcsokkal sokkal egyszerűbb a helyzet. Ha a tévé, számítógép vagy mikrohullámú sütő tápellátására 300–350 V kerül, akkor legjobb esetben a biztosíték kiég. Legtöbbször azonban maguk a készülékek „égnek ki”. Még szerencse, ha eközben nem következik be a készülék tényleges kigyulladása és tűz keletkezése.

A társasházak általában háromfázisú, 380 V-os hálózatról vannak ellátva, a lakásokhoz pedig az emeleti elosztószekrényből eg fázisú, 220 V-os vezeték meg.

A többszintes épületekben a feszültségingadozások fő pro...blémája a nullavezeték szakadásából adódi. Ezt a vezetéket a villanyszerelők gondatlanságból megsérthetik a javítás során, vagy egyszerűen az öregedés miatt kiég.

Ha a ház bejövő vezetékén moder szintű szükséges védelem van felszerelve, akkor egy ilyen szakadás hatására az FI-relé (áram-védőkapcsoló) automatikája működésbe lép. Minden viszonylag normálisan végződik.

Azonban a régi lakóépületekben, ahol nincsenek védőkapcsolók, a nulla vezeték eltűnése fáziseltólódáshoz vezet. Így egyes lakásokban a feszültség alacsony (50–100 V), másookban pedig hirtelen magas (300–350 V) lesz.

Hogy kinél mi lesz a konnektorban, az adott pillanatban a hálózatra kapcsolt terheléstől függ. Ezt előre pontosan kiszámítani és megjósolni lehetetlen.

Ennek eredményeként egyeseknél mnden berendezéas leáll, másoknál pedigh űfeszültség miatt kiég. Itt jön képbe a feszültség-ellenőrző relé. Probléma esetén lekapcsolja a hálózatot, megelőzve a televízóók, hűtők és hasonló készülékek meghibásodását.

A magánszektorban a feszültségingadozások problémája némileg más. Ha a villa nagy távolságra van az utcai transzformátortól, akkor a megnövekedett áramfogyasztás esetén az előtte lévő házakban ezen a szélső ponton a feszültség kritikusan alacsony szintre eshet.

Ennek következtében a „feszültség” tartós hiánya miatt a háztartási készülékekben lévő villanymotorok elkerülhetetlenül kiégnek és tönkremennek.

Az FFR eszköz típusai

A feszültség-szabályozó funkciót ellátó relék minden modellje eg fázisú és három fázisú típusra osztható.

Eg fázisú relé. Általában vilákban és lakásokban szerelik fel – ennél többre a ház elosztószekrényében nincs szükség.

A magán- és társaházi elektomos elosztószekrényekben általában kompakt, DIN-sínre szerelhető kivitelben használnak eg fázisú reléket (+).

Háromfázisú relé. Az ilen RKN-ek ipari használatra készültek. Gyakran használják háromfázisú gépek védelmi kapcsolásaiban. Ráadásul ha egy ilyen összetett berendezés bemenetén szükség van ilyen háromfázisú relére, akkor azt gyakran kombinált kivitelben választják meg, amely nem csak a feszültséget, hanem a fázisok szinkronizálását is ellenőrzi.

A háromfázisú relé fő hátránya és egyben előnye, hogy a kimeneti tápfeszültség teljesen lekapcsol, ha a bemeneten akár csak egy fázisvonalban is feszültségingadozás lép fel. Az iparban ez csak előnyös. A háztartásokban azonban az egyfázisú feszültségingadozás gyakran nem kritikus, a feszültségrelé mégis lekapcsolja a védett hálózatot.

Bizonyos esetekben szükség van erre a túlbiztosításra. Az esetek túlnyomó többségében azonban felesleges.

Kivitel és méret szerint

A feszültségrelék teljes modellválasztéka három típusra oszlik:

• dugós-csatlakozós átalakítók;
• 1–6 aljzatos hosszabbítók;
• kompakt DIN-sínre szerelhető kapcsolók.

Az első két változat egy adott elektromos készülék vagy egy csoport védelmére szolgál. Ezeket egy szokványos szobai konnektorba dugják.

A harmadik változat elektromos kapcsolószekrénybe szerelésre szolgál, a lakás vagy ház elektromos hálózatának védelmi rendszerének részeként.

A szóban forgó szabályozók átalakítói és hosszabbítói meglehetősen nagy méretűek. A gyártók igyekeznek azokat minél kisebbre készíteni, hogy ne rontsák a megjelenésükkel a belső teret.

A feszültségrelé belső alkatrészeinek azonban merev méretei vannak, ráadásul ezeket a konnektorral és a dugóval egyetlen házban kell elhelyezni. A dizájn terén itt nincs mozgástér.

A DIN-sínre szerelt, elosztószekrénybe szánt relék kompaktabb méretűek, nincs bennük semmi felesleges. Hálózatra csatlakoztatásuk vezetékek és kapcsok összekötésével történik.

Alap és kiegészítő funkciók szerint

A feszültségfigyelő relé belső logikája és működése mikrokontrolleren vagy egy egyszerűbb komparátoron alapul. Az első változat drágább, de a feszültségrelé kioldási küszöbeinek pontosabb és finomabb beállítását teszi lehetővé. A jelenleg forgalmazott védő készülékek többsége mikrokontrolleres alapú.

A felső (Umax) és alsó (Umin) küszöb a feszültségrelé két fő beállítható paramétere – ha a bemeneti feszültség kilép a beállított tartományból, a relé lekapcsolja a kimeneti vezetéket az elektromos áramról (+).

Legalább a relé házán van egy pár LED, amelyek alapján meghatározható a bemeneti és kimeneti feszültség megléte. A fejlettebb készülékek kijelzőkkel rendelkeznek, amelyek mutatják a beállított megengedett határértékeket és a vonalban lévő feszültséget.

A küszöbértékek beállítása fokozatos skálájú potenciométerrel vagy a paramétereket a kijelzőn megjelenítő gombokkal történik.

Az RKN belsejében lévő, az átkapcsolásért felelős relé bistabil kapcsolással készült. Ennek a tekercsnek két stabil állapota van. Energia csak a retesz átkapcsolására fordítódik. Az érintkezők zárt vagy nyitott helyzetben tartásához nincs szükség áramra.

Egyrészt ez minimalizálja az energiafogyasztást, másrészt garantálja, hogy a tekercs nem melegszik fel a szabályozó működése közben.

A feszültségrelé kiválasztásakor a paramétereknél a következőkre kell figyelni:

• a munkatartomány voltban;
• a felső és alsó kioldási küszöbértékek beállításának lehetőségei;
• a feszültségszint-jelzők megléte/hiánya;
• az RKN kioldásakor a kikapcsolási idő;
• az áramellátás újraindításának késleltetési ideje;
• a maximális kapcsolható teljesítmény kW-ban vagy az áteresztőáram amperben.

Az utolsó paraméter szerint a relét 20–25%-os tartalékkal kell venni. Ha nincs a vonalban lévő magas terheléseknek megfelelő RKN, akkor egy kisteljesítményű modellt kell venni, és a kimenetére egy mágneskapcsolót kell csatlakoztatni.

A küszöbértékek beállításával kapcsolatban a helyzet a következő. Ha túl szigorúan állítjuk be őket, akkor a relé kioldási gyakorisága magas lesz. Itt kompromisszumot kell kötni.

Ezeknek a paramétereknek a beállítását úgy kell elvégezni, hogy biztosítsák a megfelelő védelmi szintet, de ne engedjék az RKN túl gyakori átkapcsolását. Az állandó be- és kikapcsolás nem tesz jót sem a hálózatra csatlakoztatott készülékeknek, sem magának a feszültségszabályozónak.

Ezenkívül néhány relé egyáltalán nem rendelkezik a küszöbértékek önálló módosításának lehetőségével. Ezeknél a küszöbértékek „mereven” be vannak állítva. Például az alsó határérték gyári beállítása 170 V, a felsőé pedig 265 V.

Az ilyen RKN-ek olcsóbbak, de óvatosabban kell kiválasztani őket. Később ezeket a készülékeket nem lehet átállítani, ha számítási hibák történnek, akkor újakat kell vásárolni a nem megfelelőek helyett.

A kikapcsolás és a kimeneti vonal áramellátásának újraindítása időparamétereinek megválasztása a csatlakoztatott terheléstől és az adott hálózat jellemzőitől függ (+)

Ha a hálózatban folyamatosan rövid ideig (másodperctörtekig) tartó, nem erős feszültségesések lépnek fel, akkor az alsó küszöb szerinti kikapcsolási időt jobb maximumra állítani. Így kevesebb kioldás lesz, és a táplált berendezésekre leselkedő veszély minimális lesz.

A bekapcsolási késleltetést a csatlakoztatott elektromos készülékek típusától függően kell kiválasztani. Ha a csatlakoztatott berendezés kompresszorral vagy villanymotorral rendelkezik, akkor a feszültségellátás idejét érdemes 1–2 percre növelni.

Ez lehetővé teszi a feszültség és áram hirtelen ugrásainak elkerülését a hálózati táplálás újraindításakor, ami megóvja a hűtőszekrényeket és a klímaberendezéseket a meghibásodástól.

A számítógépek és televíziók esetében ez a paraméter akár 10–20 másodpercre is csökkenthető.

Melyik a jobb: stabilizátor vagy relé?

Nem ritka, hogy a kapcsolószekrényben lévő villamos vezérlőrelé helyett feszültségstabilizátort javasolnak beépíteni a házba. Egyes esetekben ez indokolt lehet. Azonban számos olyan szempontot figyelembe kell venni, amelyekre emlékezni kell az elektromos készülékek védelmének kiválasztásakor.

Funkcionalitását tekintve a stabilizátor nemcsak kiegyenlíti a feszültséget, hanem le is kapcsol, ha az túl magas. A feszültségrelé viszont kizárólag védelmi automatika. Úgy tűnik, az első magába foglalja a második funkcióit.

De a feszültségreléhez képest a stabilizátor:

• drágább és zajosabb;
• inertebb a hirtelen feszültségingadozások esetén;
• nincs lehetőség a paraméterek szabályozására;
• sokkal több helyet foglal el.

Ha a bemeneti feszültség csökken, a stabilizátor annak érdekében, hogy a kimeneten a kívánt értékeket adja, elkezd több áramot „beszívni” a hálózatból. Ez pedig egyenes út a vezetékek kiégéséhez, ha azokat eredetileg nem ilyen terhelésre méretezték.

A stabilizátor második fő hátránya a feszültségrelével szemben, hogy nem képes elkapni a hirtelen feszültségugrást a nullvezeték megszakadásakor.

Elég akár egy fél másodperc is 350–380 V feszültséggel a konnektorban ahhoz, hogy a házban lévő összes készülék tönkremenjen. A legtöbb stabilizátor pedig nem képes alkalmazkodni ezekhez a változásokhoz, és átengedi a magas feszültséget, csak 1–2 másodperccel a túlfeszültség kezdete után kapcsol le.

A stabilizátorok és relék mellett a vonal védelmére a hálózati feszültségingadozások ellen használhatók a maximális és minimális feszültségkioldók is. Ezek azonban a feszültségreléhez képest hosszabb működési idővel rendelkeznek. Ráadásul nem kapcsolják vissza automatikusan a tápfeszültséget, működésüket tekintve inkább az FI-relére hasonlítanak.

Az áramkimaradás után ezeket a kioldókat kézzel kell visszaállítani az eredeti állapotba.

Az FFR bekötési sémai

A kapcsolószekrényben a feszültségrelé mindig a mérőóra után, a fázisvezeték megszakításába kell beépíteni. Ennek kell felügyelnie és szükség esetén megszakítania a fázist. Másképpen nem lehet bekötni.

Leggyakrabban az egyfázisú fogyasztók esetében a szabványos, a relén keresztüli közvetlen terhelésű kapcsolást alkalmazzák (+)

Az egyfázisú hálózati feszültségszabályozó relék bekötésének két alapvető sémája létezik:

• a relén keresztüli közvetlen terheléssel;
• a terhelés csatlakoztatása kontaktoron keresztül – mágneskapcsoló beiktatásával.

Az elekromos kapcsolószekrény házba történő beszerelésekor gyakorlatilag mindig az első változatot alkalmazzák. A szükséges teljesítményű feszültségrelékből bőséges választék áll rendelkezésre a boltokban. Ráadásul szükség esetén több ilyen relé is felszerelhető párhuzamos kapcsolásban, mindegyikhez külön elektromos készülékcsoportot csatlakoztatva.

A szerelés rendkívül egyszerű. A szabványos egyfázisú relé házán három csatlakozó van – a „nulla”, valamint a fázis „bemenet” és „kimenet”. Csupán a csatlakoztatandó vezetékeket nem szabad összekeverni.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Annak érdekében, hogy Ön könnyebben eligazodjon a bekötési sémákban és a megfelelő feszültségszabályozó relé kiválasztásában, összeállítottunk egy válogatást videóanyagokból, amelyek leírják a készülék működésének minden részletét.

Hogyan védje meg a berendezést az elektromos hálózat ingadozásaitól az RKN segítségével:

Feszültségrelé beállítása:

A hálózati feszültség-felügyeleti relé kitűnő védelmet nyújt a «nulla-megszakadás» és a hirtelen feszültségingadozások ellen. Bekötni nem nehéz. Csupán a megfelelő vezetékeket kell a kapcsokba illeszteni és meghúzni azokat.Szinte minden esetben a szabványos, közvetlen terhelésű kapcsolási sémát használják az RKN segítségével.

Ossza meg az olvasókkal a feszültségrelé bekötésével és használatával kapcsolatos tapasztalatait. Kérem, hagyjon megjegyzéseket, tegyen fel kérdéseket a cikk témájával kapcsolatban, és vegyen részt a vitákban – a visszajelzési űrlap alább található.