Реле контроля фаз не работает

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.

Источник

Что такое реле контроля фаз, и где его применяют

Реле контроля фаз устанавливается в цепи питания ответственных электродвигателей. Его работа незаметна. Но в случае обрыва одной из фаз данное автоматическое устройство спасет дорогостоящий двигатель от сгорания обмоток.

Функционал реле

Реле фазного контроля (РКФ) создано для защиты промышленного и бытового электрооборудования от ненормальных режимов работы питающей сети. Устройство контролируют такие параметры как:

• наличие всех 3 питающих фаз;
• угол сдвига между фазами;
• симметричность напряжений;
• величина напряжения в каждой фазе в отдельности.

Распространенная сфера применения прибора — это защита асинхронных электрических двигателей. Они неспособны работать от 2 фаз. В таком режиме двигатели быстро выходят из строя. С помощью реле контроля реализуется схема, отключающая мотор при пропаже одной из фаз.

Обратите внимание! По своей задаче РКФ напоминает трехфазное реле контроля напряжения. Оба прибора отслеживают вольтаж в сети. Но реле фазного контроля обладает более широким перечнем настроек и возможностей.

Устройство и принцип работы

Большинство приборов данного типа предназначены для крепления в электрические шкафы защищаемого оборудования. На корпусе предусмотрена защелка под монтаж на DIN рейку. Спереди находятся регуляторы для настройки пределов срабатывания.

Принцип работы устройства основан на непрерывном отслеживании состояния сети. Если напряжение или угол между фазами выходят за критический уровень, защитное устройство сформирует отключающий сигнал и выведет оборудование из работы. Отключение производится с задержкой по времени. Его величина также настраивается.

Виды РКФ

Различные модели РКФ имеют отличающиеся технические характеристики. Поэтому каждый из подобных приборов относится к тому или иному типу.

По возможностям настройки реле делятся на 2 категории:

1. Регулируемые. Возможно выставить требуемую уставку срабатывания по напряжению и времени (ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13, ЕЛ-15).
2. Нерегулируемые. Поддерживают только настройки завода изготовителя. Пример подобного устройства — Е-511.

Реле ЕЛ-13Е

Основные технические параметры

Защитные устройства применяются в широком перечне оборудования. Поэтому их параметры способны заметно отличаться в зависимости от условий работы. Из важнейших технических характеристик реле фазного контроля отмечают следующие:

• рабочее напряжение;
• пределы регулировок срабатывания;
• время задержки срабатывания;
• диапазон рабочих температур;
• условия хранения.

Напряжение питания

Этот параметр выбирается в зависимости от напряжения питания защищаемого оборудования. Если оно работает от 380 В, то подбирается реле с аналогичным значением вольтажа. Помимо этого, распространены РКФ на 110 и 220 В линейного напряжения.

Важно! Линейным напряжением называется потенциал между фазными проводами. Обычно он составляет 380 В. Фазное же напряжение находится между фазным проводом и нейтралью. Обычно это 220 В как в квартирной розетке.

Пределы настроек РКФ

Различные реле фазного контроля обладают отличающимися пределами регулировок. Если оборудование предназначено для работы с точными параметрами питающего напряжения, то можно выбрать реле с узким диапазоном регулирования 0,9-1,1 Uном, которое подходит, например, для электрических двигателей.

Если точность питающего напряжения не принципиальна, то подойдет реле с пределами 0,7-1,3 Uном. Подобные защитные приборы пригодны для трехфазных нагревательных устройств и ТЭНов.

Задержка включения/отключения

Многие промышленные потребители электроэнергии имеют нелинейную пусковую характеристику. В момент включения двигателя или ТЭНа пусковой ток в десятки раз превышает номинальный. Соответственно, при запуске просаживается и напряжение.

Чтобы РКФ не отключало сеть в момент падения напряжения, в алгоритм его работы добавлена задержка срабатывания. При запуске двигателя напряжение снижается ниже допустимого уровня, но реле не отключает питание в течение некоторого времени. Этот параметр можно настроить регулятором на передней панели устройства.

Рабочая температура

Сильная жара или холод пагубно сказываются на электронной схеме РКФ. Ненормальное значение температуры способно привести к дрейфу характеристик внутренних радиокомпонентов устройства, что спровоцирует его ложные срабатывания и отключения. Также резкое охлаждение может вызвать конденсацию паров воды внутри прибора, что выведет его из строя. Поэтому важно соблюдать температурный режим РКФ.

Для примера, устройства серии ЕЛ-11Е, ЕЛ-12Е и ЕЛ-13Е способны работать при температурах от –40 до +80°C. Поэтому их возможно эксплуатировать в условиях не слишком морозных зим.

Требования при хранении

У каждого электронного устройства есть как условия для эксплуатации, так и для хранения. Обычно они похожи. Любое реле фазного контроля должно храниться в заводской упаковке. По возможности необходимо избегать попадания прибора во влажную среду или в условия экстремальных температур. При хранении следует исключить вибрацию и лишнюю транспортировку реле.

Обзор популярных реле фазного контроля

На рынке представлены десятки моделей от отечественных и зарубежных производителей. Каждая из них обладает своими особенностями и техническими характеристиками. Выбирая РКФ, необходимо учесть, кто и для каких задач его выпускает.

Zamel CKM 01

Трехфазное реле контроля чередования фаз с крепежом на DIN рейку. Обладает компактными размерами. Ширина стандартная для 1 модуля и составляет 17,5 мм. Более подробные характеристики указаны в таблице.

Питающее напряжение	Однофазное 220 или двухфазное 380 В
Максимальное допустимое напряжение для контактов	250 В
Предельная мощность внутреннего реле	2,5 кВА
Выходные контакты	1NO и 1NC
Максимальный коммутируемый ток	10 А
Собственное потребление	34 мА
Класс защиты корпуса от пыли и влаги	IP 20
Габаритные размеры	9х17,5х6,6 см

РНПП 311

Реле от отечественного производителя «Новатек-электро». Устанавливается в щит на DIN-рейку. Имеет на передней панели минимум регуляторов для настройки, что делает его пригодным для обслуживания даже неподготовленным персоналом.

Номинальное напряжение питания	380 В
Частота питающей сети	45-55 Гц
Собственный потребляемый ток	Не более35 мА
Диапазон регулирования по напряжению	1,05-1,25Umax (для Umin аналогичные значения)
Фиксированная задержка отключения	12 сек
Напряжение катушки пускателя	110-380 В
Критические значения питающего напряжения	80-500 В
Рабочая температура	–25 +40°C
Климатическое исполнение	УХЛ4
Количество циклов переключений при нагрузке 5 А	Не менее100 тыс. раз

ABB 1SVR750488R8300

Компания ABB специализируется на высококлассном электротехническом оборудовании. Качество соответствует цене. Рассматриваемое реле стоит около 11 тыс.

Напряжение питания цепи управления	450 В
Рабочая частота	50-60 Гц
Задержка включения/отключения	0,1-30 сек
Количество переключающих (перекидных) контактов	2
Габаритные размеры	85,6х45х104,8 мм

OMRON K8AB

Компактный прибор, имеющий несколько другое назначение, чем обычное РКФ. OMRON K8AB контролирует не напряжение, а ток. Поэтому для его работы требуется дополнительный трансформатор тока. Производитель позиционирует прибор как идеальное средство для контроля тока в промышленных нагревателях и электродвигателях.

Питающее напряжение (зависит от модификации)	24 Впер./пост. тока или 100-115 В или 200-230 В
Контролируемый ток	2 мА– 200 А
Количество контролируемых фаз	1
Максимальный ток выходного реле	6 А
Гистерезис срабатывания	5-50 %
Модель необходимого для работы реле трансформатора тока	K8AC-CT200L

Важно! Гистерезис, если говорить простым языком — это задержка переключения. Он позволяет включать и выключать реле при отличающихся значениях тока. Это необходимо, чтобы предотвратить слишком частое переключение и механический износ контактов. Например, реле выключается при 5 А, а включается при 4. Или регулятор температуры выключает обогреватель, когда в комнате 24°C и включает, когда 18°C.

Carlo Gavazzi DPC01

Мультифункциональное трехфазное РКФ с расширенным перечнем регулировок. Реле данного производителя встречается в промышленном компрессорном оборудовании. На передней панели имеются стандартные регуляторы напряжения и задержки срабатывания. А также индикаторные светодиоды, что облегчает взаимодействие человека с устройством.

Напряжение питания	24 В пост. тока или 230 переменного
Предельный ток выхода	8 А
Регулировка задержки срабатывания	От 0,1 до30 сек
Диапазон регулировки напряжения срабатывания	2-22 %от номинального значения
Количество контролируемых фаз	3
Степень защиты от пыли и влаги	IP 20
Монтаж	На DIN-рейку
Предельное напряжение для контактов выходного реле	550 В

Евроавтоматика ФиФ CKF-318-1

Белорусское реле фазного контроля, зарекомендовавшее себя как простое, дешевое и надежное решение для защиты электродвигателей. Данное РКФ срабатывает на критическое снижение/превышение напряжения и пропажу одной и более питающих фаз. Характеристики в таблице.

Рабочее напряжение	220/380 В
Предельный ток выходного реле	8 А при 250 В
Тип контактов	2NO и 2NC
Цвет индикатора аварии	Красный
Диапазон нижнего предела напряжения	150-210 В
Диапазон верхнего предела напряжения	240-280 В
Гистерезис	5 В
Потребляемая от сети мощность	1,6 Вт

Плюсы и минусы отечественных реле

Разработчикам и наладчикам оборудования периодически приходится выбирать между отечественными и зарубежными производителями автоматики. С одной стороны, все хочется сделать дешевле, а с другой — надежнее. Для правильного выбора необходимо учесть плюсы и минусы каждого из вариантов.

Достоинства российских реле контроля:

1. Низкая цена. Импортные РКФ стоят минимум в 2 раза больше.
2. Возможность действия устройства при температурах ниже –25°C. У зарубежных такая выносливость встречается реже.
3. Российские реле серии ЕЛ не требуют дополнительного питания 24 В. Большинству же зарубежных требуется дополнительный источник напряжения.

Устройства производства Электротехнической Компании Меандр

Недостатки российских РКФ:

1. Высокое тепловыделение. Это указывает на ненадежность силовых контактов или большое потребление тока собственных нужд.
2. Некорректность работы аналоговых цепей РКФ. Чувствительность к внешним помехам.
3. Устаревший внешний вид. Хотя в последнее десятилетие в плане дизайна отечественной автоматики наблюдается «оттепель».

Схемотехника

В разумных пределах схема подключения РКФ зависит от фантазии разработчика. Стандартное устройство имеет 3 входа для подключения фаз. Обычно они расположены в верхней части прибора. Снизу находится клеммник с 4 выводами — NO и NC контактами реле. К ним подключается какой-либо исполнительный механизм. Например, более мощное реле, контактор или магнитный пускатель. Возможно подключить нагрузку и напрямую, но требуется учесть потребляемый ею ток.

Элементы конструкции реле

Старые советские реле контроля обрыва и чередования фаз фиксировались на монтажном месте с помощью 2 винтов. Современные приборы оснащаются крепежом под DIN-рейку. Такой подход упрощает ремонт и разработку электрических шкафов.

Вторая конструктивная особенность реле фазного контроля — винтовые клеммники для подключения проводов. Подобными контактами оснащается подавляющее большинство устройств защиты.

Регуляторы для настройки

Регуляторы настройки рабочих параметров реле находятся на передней панели. Это позволяет внести изменения, не снимая само устройство с электрического щита. Регуляторы выполнены на основе подстроечных резисторов. Они не выпирают с поверхности прибора. Для их вращения необходимо воспользоваться любой подходящей отверткой.

Некоторые модели реле защиты от перекоса в сети оснащены кнопками и дисплеем. В таких устройствах ничего вращать не требуется. Однако несколько сложнее разобраться в том, что и как регулируется. Особенно без руководства пользователя.

Маркировка назначения выводов

В плане маркировки и обозначения клемм все так же, как и на любых современных устройствах. Буквы на корпусе прибора имеют следующие обозначения:

• L1, L2, L3 — выводы для подключения 3 фаз контролируемой сети;
• NO/NC — контакты выходных реле;
• Umax — максимальный порог напряжения, при котором РКФ отключит защищаемое оборудование;
• Umin — соответственно минимальный порог отключения;
• задержка — время, через которое сработает реле.

Обратите внимание! NC/NO (normal closed / normal open) — нормально закрытые/открытые контакты реле. Данная маркировка применяется во всем современном оборудовании. NC контакты находятся в замкнутом состоянии и накоротко прозваниваются мультиметром, если на катушку реле не подано напряжение. Как если бы оно просто лежало на столе. NO — контакты наоборот. Без напряжения находятся в разомкнутом состоянии.

На любом промышленном предприятии имеются сотни и тысячи трехфазных асинхронных двигателей. Каким бы современным и надежным не был мотор, если во время работы пропадет одна из питающих его фаз, то он сгорит. Стоимость самых больших и мощных двигателей сопоставима с ценой неплохого автомобиля. Реле контроля стоит гораздо дешевле мотора. Но оно точно спасет его при обрыве фазы. Этим объясняется экономическая целесообразность установки РКФ для защиты двигателя.

Качество напряжения важно не только для асинхронных машин. При коротком замыкании в линии вольтаж в одной из фаз просаживается практически до нуля. Такой режим работы недопустим. РКФ заметит критический перекос напряжения и отключит линию. Тем самым все потребители будут защищены от ненормальных режимов работы и последующих убытков.

С учетом сказанного, РКФ — это далеко не последнее по важности защитное устройство. Оно нисколько не потеряло актуальности с советских времен. Напротив, с развитием и усложнением оборудования реле становится только востребованней, ведь оно позволяет защитить от поломки дорогостоящие электрические машины.

Источник