Мощный регулятор сетевого напряжения 220В

Мощный регулятор сетевого напряжения 220В

В последнее время в нашем быту все чаще применяются электронные устройства для плавной регулировки сетевого напряжения. С помощью таких приборов управляют яркостью свечения ламп, температурой электронагревательных приборов, частотой вращения электродвигателей.

Подавляющее большинство регуляторов напряжения, собранных на тиристорах, обладают существенными недостатками, ограничивающими их возможности. Во-первых, они вносят достаточно заметные помехи в электрическую сеть, что нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радиоприемников, магнитофонов. Во-вторых, их можно применять только для управления нагрузкой с активным сопротивлением — электролампой или нагревательным элементом, и нельзя использовать совместно с нагрузкой индуктивного характера — электродвигателем, трансформатором.

Между тем все эти проблемы легко решить, собрав электронное устройство, в котором роль регулирующего элемента выполнял бы не тиристор, а мощный транзистор.

Принципиальная схема действия РН заключается в недопущении возникновения излишнего или недостаточного сетевого напряжения питания. Чтобы понять причину необходимости установки РН, назовем некоторые способствующие причины:

• При обрыве проводов линии питания частных домов, возможен перепад напряжения сети на 160 вольт выше нормы, что обуславливает выход из строя незащищенных электроприборов, которые быстро сгорают и становятся неисправными.
• В ненастную погоду, либо по другим обстоятельствам отключение провода нейтрали приводит к увеличению нагрузки и неисправностям бытовой и другой техники.
• При большой протяженности линии сети питания от трансформатора, напряжение уменьшается до значения, ниже критического, что негативно отражается на электрических устройствах, подключенных к этой линии.
• При запуске мощного электроустройства происходит перегрузка фазы, напряжение падает, возможны проблемы с приборами, подключенными к сети.

Реле напряжения включает в себя микросхему, которая следит за величиной напряжения в сети. Если напряжение повышается или снижается, то от микросхемы поступает сигнал на электромагнитное реле, которое быстро включает аппарат, выравнивающий напряжение.

Рабочий интервал РН 100-400 В. Во время грозовой погоды разряд молнии создает превышение этих пределов, поэтому нельзя включать электрические устройства во время грозы с молнией, реле напряжения не справится с этой задачей. Для этого существуют приборы, ограничивающие напряжение.

РН состоит из силовой и электронной частей. Электронная часть занимается контролем напряжения, силовая часть распределяет нагрузки. Главной частью РН является микропроцессор. РН с микропроцессором превосходит по своим параметрам другие типы реле, так как производит плавную регулировку напряжения.

Основным параметром РН служит его быстродействие. Предел срабатывания настраивается потенциометром. Принцип действия этого прибора отличается от работы стабилизатора. При перепадах напряжения сети реле производит отключения участков, не достигших нормы напряжения, а стабилизаторы работают по всей сети равномерно. При возникшей аварии с задачей лучше справится РН, оно произведет отключение участков, на которых произошла авария.

Где применяются РН и их достоинства

Чтобы предотвратить перегрузки электрических приборов во время скачков напряжения в сети питания, применяют РН. Такими приборами могут быть котел отопления, бойлер, холодильник и другие приборы.

Широкая область использования РН обуславливается множеством приборов во всех областях жизни человека, во многих учреждениях и организациях.

Места применения реле напряжения:

• Защита сетей с 1-й и 3-мя фазами.
• Защита фаз сети от перекоса, слипания, обрыва.
• Блокировка неправильного порядка действия фаз.
• Защита электрооборудования от неисправностей.
• Применение в эксплуатации приборов с длительным периодом перехода.
• В устройствах с нагруженным электромотором.
• В спецустановках с требованием качества сети питания (полные фазы, качественное напряжение).
• Для защиты бытовой техники и приборов от перепадов напряжения в квартирах и жилых домах.
• В общественных организациях, кинотеатрах, компьютерных залах, супермаркетах, школах, больницах, чтобы защитить дорогостоящие электроприборы от неисправностей.
• На заводах и фабриках, для бесперебойной и безаварийной работы по выполнению технологических процессов.

Преимущества применения

• Применение при любых температурных условиях, внутри и снаружи помещений (интервал температур -20 +40 градусов).
• Множество модификаций реле обуславливает выбор прибора по финансовым возможностям и функциям устройства.
• Реле защищает дорогостоящее оборудование от излишнего и недостающего напряжения, от возникновения неисправностей.
• Большой ассортимент моделей и изготовителей реле дает возможность покупателю выбрать прибор по индивидуальным запросам.
• Установка прибора не требует высокой квалификации, вызов электромонтера не потребуется.
• Приборы имеют оригинальный внешний вид, при установке в помещении легко впишутся в интерьер.
• При работе реле во время возникновения перепадов в сети питания освещение работает нормально, без видимых изменений светового потока.
• Реле исключает из схемы сети участки, которые повредились во время аварии или грозы.

Виды

По типу подключения реле делятся:

• В форме корпуса с вилкой и розеткой.
• По типу удлинителя.
• С монтажом на рейку DIN.

Первый тип реле выполнен с вилкой, которая втыкается в обычную розетку, не вызывает никаких трудностей. Этот прибор защищает несколько потребителей, питающихся от него. Управляющим элементом служит микроконтроллер, анализирующий напряжение питания. Текущее напряжение выдается на цифровой экран. Силовым элементом отключения и регулирования служит электромагнитное реле. На корпусе есть кнопки, которые дают возможность регулировать интервал напряжения и отключать питание.

Реле контроля напряжения в виде удлинителя подобно первому типу. Отличие заключается в том, что в удлинителе есть несколько розеток, под защитой оказывается несколько включенных устройств.

Третий тип реле устанавливается в распределительный шкаф на DIN рейку. Это более функциональное устройство, позволяющее защитить от перепадов напряжения квартиру или дом. В приборе имеется несколько дополнительных настроек и опций, несколько режимов эксплуатации.

По типу нагрузки реле делятся:

• 1-фазное.
• 3-фазное.

Для защиты трехфазных электромоторов и установок применяют приборы первого типа. Они защищают компрессоры, холодильники, кондиционеры и другие устройства с приводом от электромотора.

В помещениях, имеющих подводку сети питания на трех фазах, применяются также 3-фазные реле. Если отключится одна фаза, то остальные две отключатся с помощью реле. При небольших перекосах фаз, перепадах, скачках напряжения реле сразу сработает. Если на одной фазе будет 220 В, а на другой 210, то все фазы мгновенно обесточатся, хотя это не является причиной для отключения, такое напряжение не выведет из строя электроприборы.

Если в помещении имеются три фазы питания входа, то целесообразно будет монтировать отдельные реле защиты на каждую фазу. Во время выбора реле 1-фазного типа необходимо обращать внимание на то, что на корпусе прибора указана пропускная мощность, при которой цепь не размыкается. Поэтому, при выборе следует делать поправку на несколько ампер выше мощности сети питания.

Как выбрать тип РН

• Для приобретения реле лучше обратиться в магазин, специализирующийся на реализации приборов такого типа, в магазине вас проконсультируют о безопасной эксплуатации прибора, оформят гарантию.
• Стоимость реле зависит от факторов:
  — Тип прибора, реечный тип стоит дороже, с удлинителем – средняя цена, в виде розетки – самый дешевый.
  — Изготовитель, импортные реле стоят дороже, отечественные более доступны в цене.
  — Вспомогательные опции, наличие авторегулировок, ручных настроек.
  — Внешнее оформление, наличие разных цветов, красивый вид предполагают выше стоимость прибора.
• Если решили приобретать 1-фазное реле, определите мощность прибора. Реле бытовые имеют силовые контакты на 100 А. Желательно повысить мощность реле на 25%, и с учетом этого результата выбрать покупку.
• 3-фазные реле выбрать проще, так как они изготавливаются на одну силу тока в 16 А.
• Перед приобретением прочитайте инструкцию, проверьте талон на гарантию, проверьте на соответствие характеристики устройства, материал корпуса, эксплуатационные температуры.
• Перед монтажом сначала установить автоматический выключатель для аварийного отключения сети, если оно не соответствует норме.
• Предпочтительно наличие на корпусе реле дисплея, показывающего параметры.
• Если купили розеточные типы реле, то подключите к нему дорогостоящие двигатели.
• Необходимо обратить внимание на негорючесть корпуса реле, лучше, если материалом его будет поликарбонат.
• Опция контроля времени сработки реле желательна в составе.
• Блокировка от перегрева, определение мощности сети питания дает возможность реле выполнять свои функции качественнее.

Как установить и подключить РН

Перед установкой реле следует определить, если необходимость в монтаже такого устройства. Если ваша сеть питания имеет напряжение 150-180 В, то электроприборы не смогут проработать весь срок службы, определенный изготовителем. В вашем случае реле не окажет помощи, потому что будет отключать снабжение питанием, электроприборы будут постоянно отключаться. Для этой ситуации лучше поставить стабилизатор.

Если в электрической сети частые перепады и скачки напряжения, пропадания фаз, то реле необходимо.

Для монтажа реле необходимо иметь:

• Реле.
• Кусок провода сечением 0,5 мм 2 .
• Рейка для монтажа автоматического выключателя.
• Саморезы.
• Плоскогубцы с изолированными ручками.
• Индикатор напряжения.
• Отвертка.

Перед началом установки обесточьте сеть питания, отключите автоматы входа напряжения. Возле автоматов закрепите на стене DIN рейку с помощью саморезов и отвертки. Реле легко защелкивается на рейке с помощью специального механизма, расположенного сзади.

На автомате входа индикатором найдите фазу. Разрежьте входной провод в месте входа. Один конец подключается к контакту входа, второй к контакту выхода. Возьмите провод, соедините его с нулем автомата, второй конец подсоедините к РН на клемму нуля.

Включите сеть питания, проконтролируйте работу реле. Самая простая схема – розеточного типа. Такое устройство втыкается в розетку, вилка электроприбора втыкается в розеточное гнездо реле.

Вводной автомат– обязательный элемент защиты реле напряжения, ставится рядом с реле напряжения. Значение номинала автомата выбирается на одну ступень ниже номинала реле.

Если ток реле выше 65 А, то лучше применить устройство вспомогательного пуска, во избежание частых сработок реле.

Катушки импульсного БП

Выходной трансформатор Tr1 использован от старого источника питания. Коэффициент трансформации находится в диапазоне от 3:2 до 4:3, а его сердечник — ферритовый, без зазора. Если кто-то хочет сам его намотать, используйте сердечник, похожий на сварочный аппарат инвертора или около 6,4 см2 (допустимый диапазон 6-8 см2). Первичная обмотка должна состоять из 20 витков, намотанных 20 проводами диаметром 0,5 мм, а на вторичную обмотку — 14 витков 28 проводами одинакового диаметра. Медные полоски также могут быть использованы. К сожалению, использование одного толстого провода невозможно из-за скин-эффекта.

Управляющий трансформатор Tr2 имеет три обмотки по 16 витков. Они намотаны одновременно (в трех направлениях) тремя скрученными изолированными проводами. Сердечником является EI (может быть EE) без зазора, взятый из блока питания ATX. Этот сердечник имеет поперечное сечение центральной части примерно 80..120 мм2.

Трансформатор тока Tr3 состоит из 1 катушки и 68 витков на тороидальном сердечнике. Вообще размер и количество оборотов не являются критическими. Но для другого коэффициента значение R15 должно быть скорректировано.

Трансформатор вспомогательного источника питания Tr4 был намотан на ферритовый сердечник EE с зазором и диаметром поперечного сечения основы около 16-25 мм2. Он взят от вспомогательного трансформатора инвертора вышеупомянутого источника питания ATX. Направление включения обмоток всех трансформаторов (отмечены точками) должно быть правильным.

Индуктор извлеченный из микроволновой печи можно использовать в качестве дросселя сетевого фильтра. Выходной дроссель L1, как и трансформатор, также от готового ИБП. Он состоит из двух параллельных дросселей 54 мкГн на порошковых сердечниках, и результирующая индуктивность составляет 27 мкГн. Каждый дроссель намотан двумя проводами 1,7 мм.

L1 находится на минусовой стороне, так что катоды диодов могут быть прикреплены к радиатору без изоляции. Максимальный ток источника питания составляет около 2500 Вт, а КПД при полной нагрузке превышает 90%.

Классификация и виды

Реле напряжения классифицируются по:

• месту размещения и установке;
• количеству фаз электрической сети.

По типу подключения

Существует три способа размещения и установки подобных приборов, определяющих тип их включения в электрическую сеть:

Модель «РН-116» типа вилка-розетка

Данный тип размещения позволяет контролировать напряжение, подающееся только к одному потребителю, подключаемому к блоку вилка-розетка. В этом случае напряжение, подающееся к прочим элементам нагрузки, не отслеживается и не контролируется.

Этот тип электротехнического оборудования представляет из себя удлинитель, оснащённый встроенным реле контроля. При его использовании можно запитать группу бытовых приборов и устройств, тем самым обезопасить их от скачков напряжения.

В этом случае основным ограничением использования будет максимально допустимая мощность подключаемых приборов, определяемая величиной нагрузочного тока.

Модель «Зубр Р616Y»

Это наиболее функциональный вариант размещения подобных элементов защиты и обусловлено тем, что реле такой конструкции устанавливается в главном распределительном щите (ГРЩ), вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или щитке освещения, тем самым появляется возможность защитить всю электрическую сеть квартиры или загородного дома. Основным условием выбора при установке таким образом будет соответствие мощности устройства, суммарной мощности подключаемой нагрузки.

По количеству фаз

Всем известно, что электрические сети бывают однофазные и трёхфазные, соответственно, и электротехнические устройства бывают рассчитаны на эти классы напряжения. Реле контроля однофазное – это устройство, предназначенное для работы в электрических сетях различного назначения с рабочим напряжением в 220 Вольт. Конструкция и способы размещения подобных средств защиты рассмотрены выше.

Модель «РНПП-301», устанавливаемая на ДИН-рейку

Трёхфазные модели устанавливаются в ВРУ или ГРЩ загородного дома (коттеджа), если схемой их электроснабжения предусмотрено подключение по трёхфазной цепи напряжением 380 Вольт.

В этом случае можно выполнить защиту всей внутренней сети электроснабжения, как и в случае использования реле напряжения, устанавливаемого в осветительном (квартирном) щитке.

Особенности включения стабилизатора

Если говорить о ЛАТР-ах, то подключаются они проще других стабилизаторов. У прибора имеются две клеммы на входе и две на выходе. На ЛАТР подаётся заниженное/завышенное переменное напряжение. С него же снимается нужный вольтаж. При этом никакой полярности нет, т.к. прибор работает с переменным током.

В стабилизированных БП примерно так же. Имеется вход 220 вольт, на который можно подавать напряжение с некоторым отклонением. На выходе при этом всегда будет поддерживаться стабильное постоянное напряжение, установленное пользователем.

Микросхемы-стабилизаторы уже сложны. На примере самых распространённых LM78ХХ можно сказать, что у них имеется 3 вывода:

1. вход нестабилизированного питания постоянного напряжения (Vin);
2. общий вывод – так называемая «земля» (gnd);
3. выход стабильного напряжения (Vout);

Важно! Если микросхема будет эксплуатироваться на своих максимальных мощностях, то через неё будут протекать большие токи. Соответственно, она будет сильно перегреваться и может выйти из строя. Из-за этого у интегральных стабилизаторов, наподобие LM78ХХ в корпусе TO-220, предусмотрено отверстие для крепления на радиатор охлаждения.

Реле контроля напряжения: цена безопасного электропитания

Реле контроля напряжения (РН) предохраняет электроприборы от негативных последствий проседания или скачков напряжения. Рекомендуется для относительно стабильных электросетей с нечастыми экстремумами вольтажа. Особо актуальны для чувствительной электроники, двигателей и техники с ними (холодильники, стиральные машины и сушилки, насосы автономных систем отопления и т.п.), устройств с импульсными блоками питания (телевизоры). Например, работа двигателей при напряжении на 10% ниже номинального приводит к перегреву изоляции, что сокращает срок его службы или вовсе выводит мотор из строя.

Главным достоинством РН является быстродействие. Их «звездный час» — аварии в централизованных электросетях: обрыв нейтрали, перегрузка, перекос фаз и т.п.

Как работают реле защиты от скачков напряжения

Обобщенно схемотехника РН состоит из «мозга» — микропроцессора или компаратора (электронная схема сравнения) — и электромагнитного контактора. Управляющая часть сравнивает входящие показатели напряжения с установленным эталонным. При несоответствии размыкает контактор, т.е. отключает питание. Когда устанавливаются нормальные значения, реле возобновляет питание. Многие модели реле защиты от перенапряжения позволяют задавать вручную рабочие пороги напряжения.

Большинство РН не имеют защиты по току, поэтому они не могут заменить вводный автомат. По той же причине защитное реле напряжения не способно уберечь приборы от высоких токов, вызванных разрядами молний.

По способу инсталляции:

• стационарные, встраиваемые в распределительный щиток (шкаф) помещения — для всех электроприборов во внутренней сети;
• реле-розетка — для единичного потребителя;
• реле-удлинитель (переноска) — такое реле контроля напряжения рекомендуется купить для защиты нескольких потребителей.

Два последних вида просто подключаются к бытовым розеткам.

По количеству фаз:

• однофазные;
• трехфазные.

Как правило, даже в 3-фазной сети рекомендуется устанавливать однофазные РН — на каждую фазу. Трехфазный контроллер напряжения необходим для трехфазных двигателей, т.к. различные значения вольтажа в фазах для них губительны.

Как купить реле контроля напряжения

Учитывают следующие параметры.

1. Номинальный ток должен быть на 20‒30% выше тока вводного автомата.
2. Время задержки повторного включения. Для техники с компрессорами рекомендуется купить реле напряжения с регулируемой задержкой (обычно 4‒5 минут). Она необходима, чтобы избежать частого включения-выключения при многократных скачках в короткие промежутки времени. Другим потребителям достаточно фиксированной временной задержки, которую предполагают большинство выпускаемых реле.
3. Мощность должна соответствовать мощности подключаемой нагрузки.
4. «Безопасные» пределы напряжения выбираются исходя из существующего постоянного диапазона колебаний питающей сети (чтобы не было частых отключений) и чувствительности оборудования к перепадам. Для включения чувствительных устройств в сеть с широким разбросом напряжений используйте стабилизаторы. В идеале необходимо внедрять электрическую разводку с несколькими РН с разными порогами срабатывания.

В магазине 220 Volt представлены реле контроля уровня напряжения для различных категорий бытового и производственного электрооборудования, которые продаются с доставкой по всей Украине.

Резюме

Как видно из выше рассмотренного, нет какого-то одного способа, который бы дал наилучший результат.

Максимальную защиту электроприборов в наших квартирах обеспечивает совместное применение стабилизаторов напряжения и реле контроля напряжения.

В этом случае наши потребители будут иметь максимальную защиту от возможных критических изменений напряжения в наших питающих электрических сетях.

Более подробно преимущества и недостатки каждого из устройств я рассмотрел в видео: