Что необходимо знать при выборе реле напряжения?
Выбор однофазных реле напряжения, на что следует обратить внимание?
Основными показателями, на мой взгляд, является:
· номинальная нагрузочная способность (может быть выражена номинальным и максимальным током нагрузки);
· время срабатывания (скорость отклика на аварийную ситуацию);
· надёжность изделия (долговечность всего реле в целом и отдельных его составляющих) механическая и электрическая износостойкость.
Всё остальное можно рассматривать как некий маркетинговый ход производителей для привлечения покупателя, в том числе и с точки зрения информативности, удобства монтажа и прочих приятных дополнений.
Теперь немного конкретики.
Если Вы приобретаете реле напряжения для защиты жилого помещения (квартиры или дома), то оно должно защищать вашу электросеть от проникновения из вне напряжения, значение которого не соответствует установленным нормам, на которые, в том числе, ориентируются производители бытовой техники. Причин этому явлению, занижению или завышению от установленного значения, довольно много, и они не являются темой данной статьи.
Укажем, лишь, что помимо прочих к данному явлению приводит, так называемое «отгорание нулевого проводника» в ВРУ или ГРЩ электросети здания, или обрыв обрыв нулевого проводника воздушной линии электропередачи (ВЛ ЛЭП), при отсутствии контура заземления в частных домах. Это проблема часто возникает в многоквартирных домах с явным нарушением порядка и срока проведения регламентных работ, т.е. сплошь и рядом. В частных домовладениях подобная ситуация намного реже, но там другой бич – воздушные линии электропередач, с повышенной вероятностью обрыва от ветра, снега и др. погодных катаклизмов всё тех же нулевых проводников при отсутствии надёжного собственного контура заземления. Это лишь одна из многих прочих причин задуматься о необходимости установки реле напряжения.
Если решение принято и необходимо установить данное устройство, какое выбрать и на что обратить внимание?
Во-первых, определимся с номинальным (и возможным максимальным) током нагрузки в защищаемой сети. Учитывая, что реле напряжения не должны выполнять несвойственную им задачу по защите от сверхтоков (путём жертвенного выгорания), то варианты с In<40А рассматриваем в виде исключения и крайне редко, если не использовать их в качестве управляющих элементов коммутационных аппаратов - в т.ч. модульных контакторов, магнитных пускателей и других изделий. Но при этом следует учитывать, что время срабатывания всей системы будет суммироваться из времени срабатывания отдельных её элементов. Поэтому, оптимальным с моей точки зрения является значение в 40А, 63А или даже 80А для квартиры и небольшого частного дома. Если дом большой, подводимая сеть может быть разбита на несколько участков, каждый из которых защищается отдельно. В случае трёхфазной питающей сети можно контролировать напряжение по каждой фазе отдельно, или установить реле контроля трёхфазного напряжения прямого включения (например УЗМ-3-63, с номинальным током до 63А), но об этом немного позднее в другой статье. В результате мы должны определиться с изделием по номинальному току, разумеется полагая, чем выше это значение - тем, соответственно, дороже прибор.
Во-вторых, как это ни странно произносить (в данном случае – писать), обращаем внимание на вес реле напряжения. Постараюсь объяснить, почему? В какой-то мере это косвенно подтвердит, верно ли принято решение по первому пункту. Не может реле со значительными токами коммутации весить легче аналогичных (по значению In), и при этом быть долговечнее и надёжнее. Долговечность и надёжность – это те качества, которыми должно обладать наше реле, когда в случае аварийной ситуации (обратите внимание: при повышенном напряжении) должно разомкнуть защищаемую цепь. Хорошо, если это происходит при отключённых энергоёмких потребителях с электроприводом, таких как стиральная и посудомоечная машины, мощный пылесос и т.д. Образуемая при размыкании контактов электрическая дуга (вот здесь и есть то самое "место" или конструктивный элемент, который должен отвечать за дополнительный вес реле напряжения), не разрушает значительно, за счёт электрической эмиссии, контакты исполнительного реле так фатально, как это могло бы произойти с маловесными контактами без использования специального сплава и технологических новшеств*.
Третьей группой признаков надёжного реле следует считать внешние показатели. У хорошего реле клеммы подключения, а вернее качество их исполнения имеет не последнее значение при принятии выбора. Я отдал бы предпочтение обжимным, с допустимым подключаемым сечением проводников от 10 до 16 мм2. Эти клеммы должны обеспечить хороший и надёжный поджим подключаемых проводников с целью снижения переходного сопротивления. Сюда же можно отнести и качество пластика, используемого при изготовлении корпуса и элементов регулировки и настройки.
В-четвёртых, я бы назвал сервисные функции. Да, их использования должно привлечь покупателя с маркетинговой точки зрения. Реле напряжения со встроенным цифровым вольтметром, к примеру, при той же цене – благо или зло? Кто-то скажет: «Респект производителю!» Но ведь не каждый готов стоять на "посту" в ожидании скачка напряжения, чтобы своими глазами зафиксировать «высоту» или «падение»! А вот вероятность отказа у технически более сложных товаров (уточнюсь, что при одинаковой технологии) всегда выше. И потом, встроенный вольтметр - это скорее всего индикатор напряжения, а не прибор, сертифицированный в качестве измерительного, и тем более сохраняющим значение в памяти (хотя в момент очередного редактирования данной статьи появились и такие, например ВР-М02).
Говорят: «Краткость – сестра таланта», и чтобы не утруждать читателя рассуждениями, позволю себе закончить определённые мысли по вопросу подбора однофазных реле напряжения. Готов ответить на Ваши вопросы, выслушать замечания и м.б. вступить в дискуссию по той или иной проблеме, обсуждаемой в этой статье.
Примечания. *Как и любая техническая информация, эта статья может быть добавлена некоторыми расчётами и обоснованиями (хотя давно уже известными, мною лишь напоминаемыми):
Сопротивление всей цепи, подключаемой в данном случае через исполнительное реле состоит из
Rобщ=Rконт+Rнагр ,
при этом Rконт есть переходное сопротивление самих контактов, клемм подключения и прочих коммутационных соединений, которые необходимо минимизировать, с целью передачи всей мощности в подключаемую нагрузку (Rнагр).
Тогда нам необходимо достичь значения Rконт<< Rнагр, чтобы паразитное сопротивление коммутационных соединений было много меньше сопротивления нагрузки.
Так оно и есть (или должно быть, при стремлении производителей) в начальных циклах работы абсолютного большинства приборов. Что же происходит с изделиями во время последующей работы реле?
Общая энергия, передаваемая от источника (в данном случае, получаемая из сети), так же перераспределяется на положительную, выполняющую полезную работу в подключённой нагрузке, и паразитную, в основном тепловую, возникающую на контактах исполнительного реле находящегося внутри изделия. Из школьного курса физики и ТОЭ вспоминаем, что интересующая нас паразитная энергия определяется как
Wпотерь = Pпаразитная Δt ,
где P -мощность потерь на контактах, есть произведение тока, проходящего через контакты, что собственно и есть ток нагрузки, и падение напряжение на этих самых контактах, или
Pпаразитная = IUконт ,
значение cosφ в данном случае приравниваем к 1, так как сопротивление контактов имеет активную составляющую.
Используя закон Ома, преобразуем
Pпаразитная = I2Rконт ,
и получаем мощность потерь на контактах (к тому же разрушающую)
Wпотерь = I2Rконт?t ,
т.е. энергия теплового разрушения прямо пропорциональна произведению квадрата тока нагрузки (I2), переходного сопротивления контактов исполнительного реле (Rконт) и времени работы ?t (в данном случае, круглосуточный режим).
С позволения читателя, предположим возможный, хотя и совсем не обязательный, вариант развития событий. Произошла аварийная ситуация в сети с повышением напряжения сверх допустимого. В соответствии с алгоритмом работы, реле напряжения обнаружило её, и была подана команда на размыкание цепи нагрузки. Ввиду того, что цепь была под нагрузкой, в ней соответственно протекал ток, пусть в пределах допустимого номинального значения. Но в момент размыкания, из-за возникновения электрической дуги, происходит эмиссия электронов верхнего проводящего слоя контактов и происходит так называемое «выгорание контактов» с последующим повышением значения сопротивления Rконт. Хорошо, если контакты были выполнены с достаточным, а значит «весомым» в понимании потребителя (вспомните упоминание о весе в начале статьи) уровнем качества и сопротивление увеличилось незначительно. Иначе, увеличенное значение сопротивления контактов, приводит к дальнейшему разрушению тепловой мощностью контактов по квадратичной зависимости от коммутируемого тока, вплоть до их полного разрушения после нескольких циклов срабатывания.
Если же превысить допустимый ток нагрузки на 20%, то тепловая мощность, выделяемая на контактах увеличиться на 44% (!), в соответствии с квадратичной зависимостью. Отсюда очень часто возникают жалобы на низкое качество реле с невысоким номинальным током (до 30А и менее), когда нет простой физической возможности рассеять эту самую тепловую энергию, в т.ч. и из-за малых габаритов исполнительного реле. Это является причиной прогорания и прожигания корпусов не только реле напряжения, но и других реле, например промежуточных, где допущена перегрузка по мощности (или номинальному току). И хорошо, если при изготовлении корпуса данного реле был использован не горючий (или трудно горючий) пластик, и это не привело к возгоранию и пожару. Вот почему я считаю, что наиболее важным показателем является именно номинально допустимый ток нагрузки.
Мне осталось добавить, что производители реле напряжения ищут и успешно применяют ряд технических решений для увеличения надёжности изделий. Например, в изделиях УЗМ-50М, УЗМ-51М, УЗМ-3-63, а в последнее время CP-722, используется режим коммутации нагрузки в моменты токовых пауз, или максимально к нему приближенных. Но об этом я постараюсь написать в последующей статье, написание которой ускорят Ваши вопросы по данной теме, адресованные на электронный адрес reletorg@mail.ru