Реле защиты фаз

Принцип работы и схема подключения реле контроля фаз

Реле контроля фаз представляет собой устройство, основное назначение которого – защита линейных цепей от перегрузок и КЗ. Помимо этого оно способно реагировать на такое распространенное для электросетей явление, как перекос по отдельным фазам. В итоге этот прибор обеспечивает комплексную защиту рабочих цепей и подключенного к ним оборудования.

1. Общая информация
2. Для чего предназначено
3. Особенности различных исполнений и их возможности
4. Порядок подключения
5. Маркировка устройства
6. Особенности выбора

Общая информация

Известно несколько разновидностей реле перекоса фаз, отличающихся типом корпуса и своими конструктивными особенностями. Несмотря на большое число исполнений и обилие схемных решений, рабочие функции всех моделей практически одинаковы. Установка реле контроля фаз в 3 фазных цепях позволяет:

• продлить время службы электродвигателей;
• исключить необходимость восстановительных или ремонтных работ;
• снизить сроки простоя из-за неисправности трехфазного двигателя и риски удара током.

Установленное в линейные цепи реле фаз гарантирует защиту обмоток агрегата от возгорания и однофазного КЗ.

Для чего предназначено

Специальные контроллеры фаз востребованы в местах, где требуется часто подключаться к питающей сети и где важно соблюдать их чередование. В качестве примера обычно рассматривается ситуация, когда подключаемое оборудование постоянно переносится с одного места на другое. В этом случае вероятность перепутать фазы линейных напряжений очень велика.

В некоторых нагрузках неверное их чередование способно привести к неправильной работе устройства и последующей поломке. Любой агрегат, включенный в такую сеть длительное время, с большой вероятностью выйдет из строя. При эксплуатации такого прибора можно легко ошибиться с оценкой его состояния, считая, что устройство нуждается в ремонте.

Особенности различных исполнений и их возможности

Известны две разновидности приборов, используемых в составе линейных трехфазных систем: фазные реле тока и коммутаторы напряжения. Они имеют типовое исполнение, определяемое требованиями нормативной документации. Интерес представляет сравнительная оценка двух разновидностей модульных устройств.

Плюсы токовых реле

Бесспорными преимуществами токовых защитных реле (ТР) при их сравнении с устройствами контроля напряжения являются:

• независимость от ЭДС, постоянно возникающей при фазных сбоях в случае перегрузки электродвигателя;
• возможность определения отклонений в поведении электрической машины;
• допустимость контроля не только самой линии (перед ответвлением), но и подключенной к ней нагрузки.

В отличие от ТР приборы контроля напряжения не позволяют реализовать большинство из перечисленных функций. Они предназначаются в основном для установки в линейные цепи.

Обнаружение фазного сбоя

Сбой из-за обрыва фазы – рядовое явление, связанное со сгоревшим предохранителем или механическим повреждением в сети. В схожих условиях 3-хфазный двигатель, например, при пропадании одной из фаз продолжает работать за счет мощности, отбираемой от оставшихся двух. Любая попытка запустить его вновь при отсутствии одной из фаз будет безуспешной.

Длительность ее обнаружения (реакция на перегрузку) бывает настолько продолжительной, что за это время тепловая защита просто не успевает отключить агрегат. В ее отсутствии реле обрыва фазной жилы срабатывает из-за перегрева обмоток электродвигателя. Но это случается далеко не всегда, что объясняется особенностями работы недогруженного по одной из фаз устройства. В этом случае в нем начинает действовать так называемая «обратная ЭДС».

Обнаружение реверса

Возможность обнаружения реверса фазы востребована в следующих ситуациях:

• на двигателе проводится техобслуживание;
• в систему распределения энергоносителя внесены существенные изменения;
• после восстановления показателя мощности меняется фазовая последовательность.

Необходимость в использовании реле смены чередования фаз связана с недопустимостью реверса двигателя, который способен повредить сам механизм, а также угрожает обслуживающему персоналу. Положениями ПУЭ предписывается применение этого устройства для любого оборудования, включая транспортеры, эскалаторы, лифты и другие движущиеся системы.

Выявление дисбаланса

Несбалансированность в электросетях обычно проявляется как значительное различие амплитуд фазных напряжений, поступающих с районной подстанции. Такой дисбаланс наблюдается в ситуациях, когда на стороне потребителя нарушено равномерное распределение нагрузок по каждой из фаз. Его наличие в системе приводит к разбросу токов в отдельных линиях, что заметно сокращает срок службы подключенного оборудования (электродвигателей, например).

Объясняется это тем, что так называемое «слипание» фаз в линиях индуктивных нагрузок вызывает дополнительный нагрев проводов и способствует разрушению изоляции. Все это является обоснованием необходимости установки в действующие электросети указанной модели реле защиты фазы.

Порядок подключения

Разобраться с порядком подключения реле поможет предварительное ознакомление с особенностями его конструкции. Заметно облегчит этот процесс понимание принципа работы, а также умение настраивать прибор непосредственно перед запуском.

Конструктивные элементы

Корпус реле рассчитан для установки на DIN рейку или на заранее подготовленную ровную поверхность. Вынесенный наружу разъем позволяет подключать его к электросети с помощью типовых зажимов, к которым подводятся медные жилы сечением до 2,5 мм2. На передней панели располагаются органы настройки, а также контрольная лампочка индикации включения прибора.

В рабочей схеме предусмотрены индикаторы аварийной ситуации и подключенной нагрузки, а также переключатели режима, регуляторы асимметрии и задержки по времени. Для подключения устройства используются три клеммы, имеющие обозначение L1, L2 и L3. Подобно автоматам защиты в них не предусмотрено подсоединение нулевого проводника (это справедливо не для всех моделей реле).

На корпусе устройства имеется еще одна контактная группа из 6-ти клемм, используемая для соединения с цепями управления. С этой целью в разводке силового оборудования предусматривается жгут, содержащий соответствующее количество проводов. Одна из контактных групп управляет цепью катушки магнитного пускателя, а вторая – коммутацией подключенного к линии оборудования.

Элементы настройки

Инструкция по подключению и настройке предполагает наличие различных схемных решений самого прибора. В простейших моделях на лицевую панель выводится не более одного или двух регуляторов. Этим они отличаются от образцов с расширенными настройками. В моделях с большим числом регулирующих элементов (их называют мультифункциональными) предусмотрен отдельный блок микропереключателей. Он располагается на печатной плате, размещенной прямо под корпусом прибора или в специальной скрытой нише.

Нужная конфигурация реле получается последовательной настройкой каждого из имеющихся регулировочных элементов. С их помощью – путем вращения ручек управления с одновременным нажатием соответствующего микропереключателя – выставляются требуемые параметры защиты. Шаг их установки или чувствительность прибора у большинства образцов составляет 0,5 Вольт.

Маркировка устройства

С целью маркировки контрольных приборов на их передней или боковой панели наносится последовательность из нескольких символов (иногда она указывается только в паспорте). В качестве примера рассматривается прибор российского производства ЕЛ-13М-15 АС400В, рассчитанный на подключение без нулевого провода. Он маркируется следующим образом:

• ЕЛ-13М-15 –наименование серии;
• сочетание АС400В – допустимое напряжение.

Маркировка импортных моделей несколько иная. Реле серии «PAHA», имеющее аббревиатуру PAHA B400 A A 3 C расшифровывается более подробно:

• B400 – рабочее напряжение 400 Вольт.
• А – тип регулировки.
• А (Е) – способ крепления (на DIN рейку или на разъем).
• 3 – габариты корпуса в мм.

Символ «С» означает завершение кодовой комбинации.

Особенности выбора

При выборе контрольных устройств, прежде всего учитываются их технические параметры. В качестве примера рассматривается случай подбора модели для подключения АВР, предполагающий следующий порядок действий:

1. Определяется способ включения (с «нулем» или без).
2. Выясняются параметры выбранного прибора.
3. При этом учитывается, что при работе с АВР потребуется контролировать обрыв и последовательность фаз.

Для контроля АВР время задержки выставляется в границах 10-15 секунд.

Знакомство с отдельными модификациями контрольных приборов поможет исполнителю учесть особенности их функционирования в конкретных цепях.

Что такое реле контроля фаз и как оно работает?

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

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 систем АВР (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 реле контроля напряжения 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 перегрузки фаз, 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.

Схема подключения реле OMRON

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.

Схема подключения РКФ Carlo Gavazzi

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.

Реле контроля фаз

Для контроля качества трехфазного напряжения и защиты электрооборудования при возникновении аварийных ситуаций, применяют реле контроля фаз. Аварийными ситуациями в данном случае являются: нарушение симметрии фаз, обрыв фазы, нарушение порядка чередования фаз, а также снижение или увеличение напряжения ниже уровня уставки хотя бы в одной из фаз трехфазной сети. Помимо защиты от некачественного электропитания, применение таких реле сильно способствует облегчению наладочных работ.

Применение реле контроля фаз особенно полезно в условиях частого переподключения оборудования к трехфазной сети, тем более, если это оборудование требует строгой фазировки, то есть соблюдения очередности следования фаз. Правильное направление вращения двигателей некоторых станков часто зависит от порядка чередования фаз, и если его нарушить, то вращение будет происходить в другую сторону, а это может не только нарушить правильный рабочий режим, но и привести к серьезной неисправности станка, требующей дорогостоящего ремонта.

От таких ситуаций надежно защитит реле контроля фаз . Схема реле определит порядок чередования фаз на входе, а в соответствии с ним сработают надлежащим образом контакты на выходе. И при нарушении правильного порядка фаз станок просто не запустится, и останется целым.

При пропадании одной из фаз, равно как и при падении напряжения на одной из фаз ниже заданного уставкой значения, реле отключит нагрузку через 1-3 секунды. Когда же напряжения вернутся к заданным допустимым значениям, то через 5-10 секунд произойдет включение нагрузки обратно к сети. Реле автоматически определит выход напряжения хотя бы одной из фаз за допустимые пределы, и отключит нагрузку, затем отследит возврат к допустимому уровню, и вновь включит нагрузку.

В некоторых моделях таких реле время задержки на отключение и включение можно регулировать, а вот уровень асимметрии напряжений настраивается на всех реле контроля фаз вручную. Выходы реле контроля фаз могут коммутировать как катушки контакторов или магнитных пускателей, например, для запуска двигателей, так и контрольную цепь, содержащую сигнальную лампу или звонок.

В основу принципа действия реле контроля фаз положено выделение гармоник обратной последовательности (кратных двум от основной). При перекосах и обрывах фаз в сети появляются именно такие гармоники. Для цели выделения этих гармоник применяются фильтры обратной последовательности, представляющие собой, в простейшем случае, пассивные аналоговые фильтры с активными и реактивными элементами (RC- цепочки) двухплечевого типа, на выходе которых включаются электромагнитные реле. Схема управления может быть собрана и на микроконтроллере.

Использование таких реле для защиты электрооборудования в сетях трехфазного напряжения, спасет обмотки асинхронных двигателей от перегорания, а дорогостоящее оборудование от преждевременного выхода из строя. Холодильники, стиральные машины, кондиционеры, и прочая бытовая техника, имеющая электрический привод, легко может выйти из строя, если питающее напряжение вдруг понизилось, поэтому реле контроля фаз широко применяются не только на крупных предприятиях, но и в быту.

Контроль фаз — назначение, принцип работы и схема подключения

Существует много различных аппаратов, которые в ходе их эксплуатации приходится нередко переносить с одного места на другое, каждый раз подключая их к трехфазной сети. Нередки случаи, когда неопытный работник в ходе подключения оборудования нарушает порядок чередования фаз, что может привести к выходу техники из строя. Чтобы не допустить этого, необходимо обеспечить контроль фаз, установив специальное устройство защиты. В этом материале мы расскажем о том, что представляет собой реле контроля фаз, какова схема его подключения и рассмотрим принцип работы этого прибора.

Назначение и принцип работы реле контроля фаз

Реле для контроля напряжения фаз следует включать в схемы приборов, которые приходится часто переподключать к питающей трехфазной сети. К примеру, винтовой компрессор, не являющийся стационарным аппаратом, постоянно перемещают с одного места на другое, каждый раз подсоединяя его к линии заново. Если неправильно выполнить действия по его подключению, спутав при этом фазы, пяти секунд после запуска оборудования будет достаточно для того, чтобы произошла серьезная поломка.

Ремонт аппаратуры сопряжен с немалыми затратами, поэтому в таких устройствах контроль напряжения фаз просто необходим.

Есть и другие приборы, которые при неправильном соединении проводов не сгорают, а просто не включаются. В этом случае работники обычно приходят к выводу, что аппарат сломан, начинают его проверять – а прозвонка показывает, что все в порядке. И хорошо, если понимание того, что при подключении были просто перепутаны фазные жилы, придет быстро, иначе рабочее время будет потрачено впустую.

Что такое реле напряжения и как оно настраивается – на следующем видео:

Теперь поговорим о том, как работает реле контроля. Основная задача прибора заключается в защите электрических аппаратов от повреждения в результате воздействия некачественного напряжения. Это очень важно для дорогостоящего оборудования, поэтому электроприборы импортного производства устанавливаются только вместе с контрольным реле. Оно обеспечивает защиту аппаратуры при обрыве фаз, неправильном подсоединении, а также асимметричном напряжении.

При соответствии фаз параметрам контрольного прибора релейные контакты включаются, пропуская через контактор в цепь трехфазное напряжение. Если ток хотя бы на одной фазной жиле отсутствует, напряжение в линию пропущено не будет

После восстановления питания на фазном проводе по истечении нескольких секунд произойдет автоматическое включение нагрузки. Итак, как можно убедиться, реле осуществляет автоматический контроль, отключая подачу напряжения в случае аварии и включая нагрузку после нормализации параметров электрической цепи.

Порядок подключение реле

Очень важно, чтобы контрольное устройство было включено в схему любого передвижного агрегата, в составе которого имеется трехфазный электрический мотор. Если такого реле в составе оборудования не имеется, неправильное чередование фаз может привести к серьезным последствиям – от нарушения работы аппарата до выхода его из строя.

Наглядно про подключение на видео:

Если оборвется хотя бы один фазный кабель, произойдет быстрый перегрев силового агрегата, и устройство за считанные секунды придет в негодность. Чтобы не допустить этого, на контактор вместо контрольного реле зачастую устанавливают тепловое. Но проблема заключается в том, чтобы правильно его подобрать и отрегулировать по номинальному току. Для этого требуется специальный стенд, которым располагают далеко не все. Поэтому установка прибора фазного контроля – более простой способ решения проблемы.

Принцип работы РК основан на том, что устройство улавливает гармоники обратной последовательности, возникающие в случае перекоса фаз или при обрыве токоведущих проводов. Аналоговые фильтры контрольного прибора выделяют их и подают сигнал на управляющую плату, включающую после его получения релейные контакты.

Схема подключения реле контроля фаз сложностью не отличается. Все три фазных проводника и нулевой кабель нужно подсоединить к соответствующим клеммам прибора, а его контакты пустить в разрыв соленоида магнитного пускателя. Если устройство работает в нормальном режиме, то контактор включен, релейные контакты замкнуты, и производится подача напряжения на аппаратуру.

В случае обнаружения неполадок происходит размыкание контактов контрольного прибора, и электропитание отключается до того момента, когда будут восстановлены сетевые параметры.

Чаще всего для защиты бытовой техники используются реле заводского изготовления, которые имеются в продаже. Но иногда их изготавливают и своими руками. Приведем схему простого самодельного устройства, на которой имеются графические обозначения элементов, включенных в цепь.

Заключение

В этой статье мы рассказали о том, что такое реле контроля фаз, для чего оно нужно и по какому принципу работает. В промышленных условиях оно защищает компрессоры, электродвигатели и другие агрегаты. В быту их наиболее часто используют для защиты стиральных машин и холодильников.

Реле контроля фаз: особенности конструкции и предназначение

Трехфазные сети нередко испытывают на себе такое явление, как «перекос» фаз. Данная ситуация довольно пагубно сказывается на работе всей электролинии, а также на функционировании электроприборов, которые в данный момент работают от питания. Негативное воздействие происходит именно потому, что непосредственно от порядка фаз и показателя напряжения работают важные устройства, к которым относятся электродвигатели и трансформаторы. Во избежание различных повреждений применяются реле контроля фаз .

Данное устройство крайне необходимо в трехфазной электросети для того, чтобы происходило чередование фаз в правильном порядке.

Конструктивные особенности

Все современные устройства, в конструкцию которых входят микропроцессоры, отличаются простой настройкой и высокими параметрами надежности. В число таких устройств входят и реле контроля фаз.

Устройства импортного изготовления требуют к себе наибольшего внимания, а именно обеспечения сети электропитания наивысшего качества. Это крайне необходимо, поскольку совсем незначительный перепад или сбой в показателях может обернуться огромными потерями, а также вывести из рабочего состояния довольно дорогостоящее оборудование.

Основа устройства реле данного типа – микросхема, которая контролирует и полностью управляет функционированием изделия. При снижении (полном исчезновении) напряжения в фазах микросхема отправляет определенный сигнал реле, который в дальнейшем приостанавливает нагрузку. Некоторые модели оснащаются специальными индикаторами для фазных напряжений и регулятором периода срабатывания.

Применение реле контроля фаз

На сегодняшний день любое предприятие, административное здание или жилая квартира оснащены огромным числом различного электротехнического оборудования. Все электрические приборы отличаются высокой стоимостью, следовательно, их срок службы должен быть по возможности продлен. Для данной цели как раз и применяются специальные защитные устройства от перепадов в напряжении, от коротких замыканий и перекоса фаз.

Реле контроля фаз активно используется в наши дни и защищает трехфазные устройства. Защита осуществляется в следующих направлениях: от обрыва, перекоса, слипания. Также осуществляется контроль над правильным чередованием фаз.

Кроме того, данные устройства контролируют не только фазы, но и напряжение. Иными словами, реле отслеживает показатель напряжения и при значительном понижении от критической величины обрывает электропитание.

Суть работы

Принцип функционирования – это, так называемый, самовозврат. То есть, реле контроля фаз перестает функционировать в момент, когда происходит срабатывание сигнала об аварийной ситуации. Тогда, когда на механизм передается трехфазное напряжение, все параметры проходят тщательную проверку. Если по итогу проверки все параметры в норме , происходит включение встроенного реле электромагнитного типа. Но в случае, когда даже один параметр находится далеко от нормы, механизм моментально перестает действовать.

По возвращении всех показателей в нормированное состояние прибор в автоматическом режиме возобновляет свою работу.

При аварийных ситуациях происходит отключение нагрузки при помощи реле. К таковым нагрузкам относятся: исчезновение какой-либо фазы, выход за нормированные рамки показателя напряжения, ошибка в подключении трехфазного электропитания.

Использование реле контроля фаз обеспечивает качественную защиту электрической сети и всего электрического оборудования, работающего от нее. Более того, данный прибор помогает осуществлять контроль над объемами потребляемой энергии.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте огромный выбор различного защитного и контролирующего оборудования. К нему относятся и реле контроля фаз . В наших торгово-выставочных залах Вы можете найти устройства от выдающихся мировых производителей: ABB, EATON, Schneider Electric, SIEMENS, TDM ELECTRIC и др.

Реле ЕЛ-11, ЕЛ-12 — на защите вашего оборудования

На любом предприятии есть проблема защиты электрооборудования от некачественного напряжения. Для нормальной работы оборудования от трёхфазного напряжения требуются: строго определённые напряжения на фазах и строго определённый порядок чередования фаз.

Насущная необходимость — защита от:

• снижения и повышения напряжения на любой из трёх фазах,
• «перекоса фаз» (напряжения на фазах (двух, всех) имеют разную величину),
• обрыва фаз.

Некачественное напряжение приводит к перегреву и выходу их из строя трансформаторов, обмоток двигателей (и другого оборудования). Как следствие экономические потери.
Например, случается в результате аварии в цепи питания три фазы имеют напряжение 220 В относительно земли, и две из них слиплись (замкнуты между собой). Эксплуатация оборудования в этом случае приведёт к выходу его из строя.
При проблемах в питающей сети реле контроля фаз переключит здание, например, больницу на резервный источник питания (Рис. 1).

Реле контроля фаз отключит электродвигатель, если будут проблемы с напряжением или в фазах (Рис. 2).

Для защиты вашего оборудования TEXENERGO производит реле контроля фаз ЕЛ-11 МТ, ЕЛ-12 МТ.

Реле соответствует ГОСТ Р 50030.5.1-2005 (МЭК 60947-5-1:2003) и признаны годными к эксплуатации.

Гарантийный срок — 3 года со дня продажи при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации, транспортировки и хранения.

Корпус изготовлен из негорючего самозатухающего пластика.

Привлекательная цена реле позволяет использовать его для широкого спектра задач.

Назначение

Для защиты электрооборудования, питаемого трехфазной сетью в случаях:

• повышения напряжения сети;
• падения напряжения сети;
• нарушения чередования фаз;
• пропадания одной и более фаз;
• асимметрии фаз.

В случае обрыва фазы или ошибки чередования фаз реле срабатывает моментально (≤0,2 секунд).
В случае снижения напряжения или перенапряжения срабатывание происходит с установленной задержкой 0,5-10 секунд (во избежание отключения двигателя при кратковременных скачках напряжения).

Защита питаемого трёхфазной сетью электрооборудования от некачественного напряжения

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

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

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

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

Помимо перекоса фаз, существует опасность обрыва или слипания фаз:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Реле ЕЛ-15Е так же используется в схемах контроля наличия и порядка чередования фаз в сетях трехфазного напряжения, защиты от недопустимой асимметрии фазных напряжений и работы на двух фазах: для источников и преобразователей электрической энергии и трехфазных асинхронных общепромышленных двигателей мощностью до 100 кВт. Отличие от предыдущих моделей – В ЕЛ-15Е имеется возможность изменения величины порогов срабатывания с помощью потенциометров.

Так же есть серия реле ЕЛ с литером М, в модульном корпусе, на современной элементной базе. Реле ЕЛ-11М, ЕЛ-12М, ЕЛ-13М, ЕЛ-11М-15, ЕЛ-12М-15, ЕЛ-13М-15 предназначены для использования в схемах автоматического управления для контроля наличия и симметрии напряжений источников и преобразователей электрической энергии — реле ЕЛ-11М; трехфазных асинхронных двигателей общепромышленных серий мощностью до 100 кВт — реле ЕЛ-12М; трехфазных асинхронных реверсивных двигателей и электроприводов мощностью до 75 кВт — реле ЕЛ-13М.

Реле контроля фаз: область применения, схема подключения

Трехфазные электрические сети подвержены множеству негативных факторов, которые могут оказать отрицательное влияние на работу запитанного от них оборудования. Некоторые сетевые нарушения способны привести к выходу техники из строя и повлечь дорогостоящий ремонт. Для защиты от подобного развития событий, в электрических цепях подключения устанавливаются реле контроля фаз. Какие функции они выполняют, как устроены и где применяются, пойдет речь в данной статье. Читайте также статью ⇒ Реле напряжения: схема подключения, область применения

1. Назначение устройства
2. Конструкция и принцип действия РКФ
3. Причины, провоцирующие сетевые нарушения и их негативное влияние
4. Виды защитных средств автоматики
5. Схемы подключения РКФ
6. Известные производители реле контроля фаз
7. Выбор устройства защиты
8. Возможные ошибки при установке РКФ

Назначение устройства

Реле контроля фаз (РКФ) используются для своевременного прекращения подачи напряжения к трехфазным электроустановкам при выявлении критических изменений, возникших в электрических сетях, а также при обрыве фазного или нулевого проводника.

Внешний вид реле контроля фаз РКФ-3/1-М1

Устройства могут иметь разные названия, внешний вид и производителя, но выполняемые ими защитные функции одинаковы – защита потребителей при возникновении следующих нарушений:

• исчезновение (обрыв) одной или более фаз, либо «нуля»;
• понижение/повышение напряжения в сети сверх значения уставки;
• нарушение порядка чередования фаз;
• появление фазного перекоса (несимметрия амплитуды токов и/или напряжений).

Некоторые приборы имеют возможность настройки уставок на min и max напряжение срабатывания.

Конструкция и принцип действия РКФ

Основную работу устройства выполняет микросхема, способная улавливать сетевые нарушения и передавать команду на электромагнитное реле, которое приводит в действие контакт, отключающий нагрузку. Данные элементы помещены в компактный корпус, имеющий крепление для установки на DIN рейку. На лицевую панель выведен регулятор времени срабатывания и индикаторы работы прибора. Иногда могут присутствовать дополнительные регуляторы — настройки уставок и времени повторного включения.

При подаче трехфазного напряжения, устройство тестирует соответствие параметров электрической сети и при выявлении нарушений препятствует запуску оборудования. Если нарушение выявлено в процессе работы механизма, то прибор производит его аварийную остановку. Индикатор отобразит «Авария» (красный светодиод), а на некоторых моделях – конкретную причину.

Назначение регуляторов и индикаторов на лицевой панели устройства

Причины, провоцирующие сетевые нарушения и их негативное влияние

Параметры электрических сетей зависят от многих факторов, протекающих в них, и далеко не всегда их изменение происходит по вине обслуживающего персонала. В таблице приведены обстоятельства, способные вызвать негативные проявления и их влияние на подключенное оборудование:

· Обрыв нуля или ослабление заземления;

· Включение мощного оборудования в смежную сеть;

· Авария в передающих электросетях;

Как видно из таблицы, реле контроля фаз способно защитить подключенные потребители от многих нарушений, но оно не будет эффективным при коротких замыканиях или появлении токов утечки. От этих аварий ограждают автоматические выключатели (АВ) и устройства защитного отключения (УЗО).

Виды защитных средств автоматики

Помимо устройств с обозначением «реле контроля фаз» или аббревиатурой «РФК», существуют приборы, называемые «реле чередования фаз» и «контроля напряжения». Однако, несмотря на разные названия, они выполняют аналогичные функции.

Аналоги из других стран также могут иметь иное название, но принцип действия остается неизменным за исключением некоторых технических характеристик. Например, РНПП из Украины расшифровывается, как реле напряжения, перекоса и последовательности фаз. В данном случае аббревиатура обозначает перечень выполняемых прибором функций.

Схемы подключения РКФ

В зависимости от условий применения, устройство может подключаться двумя способами:

• без кнопочного дистанционного управления, когда запуск оборудования производится непосредственно автоматическим выключателем;
• либо с выносным пультом (кнопками пуск и стоп).

Первый вариант обычно используется для одиночного потребителя, а второй – при создании группового пункта управления с которого осуществляется включение/выключение сразу нескольких агрегатов. Также второй вариант удобен, если потребитель значительно удален от электрощита, а процесс запуска должен происходить под наблюдением оператора.

Схема подключения реле контроля фаз через коммутирующее устройство Схема подключения РКФ через пускатель с применением кнопочного управления

Присутствие в пусковой цепи защитного реле не освобождает от необходимости использования электромагнитных пусковых аппаратов (контакторов или пускателей). Это связано с малой токовой нагрузочной способностью, на которую рассчитаны релейные контакты устройств. В основном они не превышают значения в 16 Ампер, а в некоторых моделях всего 2 А, чего явно недостаточно для включения мощного оборудования. Поэтому присутствие средств коммутации нагрузки – обязательно. Читайте также статью ⇒ Подключение указательное реле.

Известные производители реле контроля фаз

Защитные средства автоматики выпускаются разными брендами во многих странах. Все они обладают высоким качеством исполнения, но могут отличаться некоторыми техническими показателями. В таблице приведены данные некоторых изделий от разных производителей:

Разницу в ценах нельзя назвать значительной, поэтому пользователь имеет возможность выбрать устройство, подходящее для конкретных условий эксплуатации. Например, существуют конструкции предусматривающие крепление не только на DIN рейку, но и на монтажную планку с помощью крепежных винтов. Изделие РНПП-302 оборудовано цифровым табло, на котором можно визуально наблюдать изменения напряжения в сети, что имеет свои преимущества в определенных обстоятельствах.

В пользу отечественного изделия РКФ-3/1-М1 выступает возможность регулирования нижнего порога гистерезиса, который должен на несколько Вольт превышать значение напряжения просадки сети во время запуска другого оборудования. У зарубежных аналогов этот показатель является постоянным, в пределах не более 7 Вольт, что не всегда обеспечивает корректную работу защитной автоматики.

Выбор устройства защиты

Подбирая реле контроля фаз необходимо учитывать факторы, которые будут влиять на прибор и условия, в которых он будет эксплуатироваться. Речь идет не только о климатических воздействиях, но и о состоянии электрических сетей. Обращать внимание нужно на следующие параметры изделия:

• допустимая температура окружающей среды (есть аппараты способные работать от -40°С до +40°С);
• напряжение сети переменного тока (100, 110, 220, 380, 400, 415…В);
• возможность регулирования времени срабатывания (предусмотрена не на всех устройствах);
• регулировка пределов допустимого понижения/повышения напряжения;
• наличие функции повторного включения после аварийного отключения и ее настройки по времени.

При покупке РКФ необходимо требовать сертификат соответствия на продукцию, и уточнять наличие гарантийных обязательств. Известные бренды в обязательном порядке предоставляют гарантию на свои товары.

Ориентировочная износостойкость устройства (механическая) обычно составляет примерно 1 млн. циклов.

Сертификат соответствия реле контроля требованиям нормативных документов

Возможные ошибки при установке РКФ

Основными ошибками при использовании реле контроля фаз являются:

1. пренебрежение дополнительными средствами защиты (АВ и УЗО);
2. попытки использования трехфазных устройств в быту, с последующей разводкой и преобразованием в отдельные однофазные линии.

В первой ситуации потребитель электроэнергии будет огражден только от сетевых изменений, но окажется «беззащитным» при возникновении КЗ или утечек тока на корпус оборудования.

Во втором случае пользователь не получит желаемой защиты, так как любые изменения в одной из линий, приведут к отключению всего устройства, а определить истинную причину срабатывания будет довольно сложно.

В заключение можно отметить, что применение релейных устройств контроля фаз способно эффективно обезопасить эксплуатацию электрооборудования и продлить срок его безаварийной работы. Главным условием остается правильный выбор защитной автоматики и соблюдение правил ее монтажа и обслуживания.