Схема подключения реле контроля фаз

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.

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.

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.