Реле контроля фаз: функции и принцип работы

Современное промышленное оборудование запитываемое от сети 380В с частотой 50 Гц достаточно требовательно к качеству и стабильности питания. Это обусловлено тем, что изменение параметров питающей линии может привести не просто к отключению оборудования, а к его полной поломке и выходу из строя, что чревато большими финансовыми потерями. Чтобы исключить такое развитие событий применяют реле контроля фаз (РКФ) для трехфазной линии. Оно обеспечивает устойчивую и надежную работу без поломок. Рассмотрим, как оно работает и какие функции выполняет.

Если для однофазной сети питания все относительно просто: напряжение может быть повышенным, пониженным или вообще отсутствовать, то для трехфазной линии 380В и частотой 50 Гц все гораздо сложнее. Кроме абсолютных значений напряжения на отдельных проводах, имеет большое значение соотношение величин этого напряжения между ними, а также порядок его подключения к конечным потребителям. Нарушение этого порядка может привести к неправильной работе асинхронных двигателей и выходу их из строя, а также зависящего от их функционирования технологического оборудования.

Чтобы уберечь дорогостоящие станки и оснастку от поломок при сбоях в питании от трехфазных линий и применяется реле контроля фаз. Оно контролирует следующие параметры трехфазной сети:

• величину напряжения по каждому проводу;
• величину максимального напряжения;
• величину минимального напряжения;
• обрыв любого питающего провода;
• порядок подключения (чередования);
• случаи слипания фаз.

Рассмотрим вкратце каждый из перечисленных пунктов. Величина напряжения в каждом проводе трехфазной линии в идеале должна быть одинаковой. К сожалению, возможны отклонения, как в целом одновременно по всем питающим проводам в одну сторону, так и по отдельности. Эти отклонения могут превышать определенный порог, при выходе за который работоспособность оборудования может оказаться под угрозой. Этот порог может быть как в сторону уменьшения, так увеличения напряжения.

Обрыв одного из питающих проводов или нулевого провода представляет угрозу для целостности конечного потребителя. Реле контроля фаз следит за этим. Нарушение порядка подключения (чередования) в некоторых случаях может привести к выходу из строя высокоточного дорогостоящего оборудования. При случайном коротком замыкании фаз между собой, так называемом залипании, также происходит сбой в работе. За всем этим как раз и следит реле контроля фаз.

Существует достаточно много видов этого устройства, отличающихся по объему выполняемых функций, конструктивным особенностям и элементной базе, на основе которой они изготовлены, изготовителем устройства. Можно выделить такие модели, как реле контроля фаз ЕЛ 11, РНПП-311М, реле контроля фаз РКФ 11, реле контроля abb, реле контроля иэк и другие.

Как уже говорилось выше, для некоторых видов оборудования является критичным не только величина напряжения или его полное отсутствие, но и порядок чередования подключенных фаз в питающей линии. Реле контроля фаз осуществляет непрерывный мониторинг всех параметров трехфазной сети, которые был описаны выше. В случае выхода этих параметров за установленные техническими характеристиками границы, происходит автоматическое отключение оборудования от питающей сети.

Так как указанный мониторинг параметров происходит постоянно, то при восстановлении их нормального значения, устройство автоматически подключает нагрузку.

Это время подключения в некоторых современных моделях реле может регулироваться при необходимости, а в некоторых простых модификациях оно выставлено постоянным. Таким образом, при выходе любого параметра питающей сети за определенные рамки устройство обеспечивает отключение нагрузки. При возвращении сети питания в норму — автоматически подключает сеть к нагрузке.

Схема подключения довольна простая и не вызывает сложностей. К входным клеммам устройства, которые имеют маркировку для подключения соответствующих фазовых проводов, подключаются эти провода от источника питания. С выхода устройства идет подключение уже к конечному потребителю. Чтобы не запутаться, каждый изготовитель на корпусе своего изделия, как правило, приводит полную схему подключения.

Нет способа лучше понять принцип работы УЗО и РКФ, чем увидеть на практике процесс сборки электрощита. В данном видео вам предоставится такая возможность.

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.

Реле контроля фаз

Защита оборудования, которое работает от электрической сети, от некачественного напряжения необходима практически на любом предприятии. Особенно эта защита актуальна, когда приборы работают от трёхфазного напряжения. Для защиты электрооборудования существуют реле контроля фаз.

Кроме повышения или снижения напряжения во всех трёх фазах, существует опасность «перекос фаз». «Перекос фаз» – случай в сети электропроводки, когда напряжения имеют разную величину на разных фазах.

Такая ситуация может привести к перегреву трансформаторов или обмоток двигателей. Часто в сети может случиться обрыв одной фазы.

Чаще всего для нормальной работы электрических устройств нужен определённый порядок чередования фаз питающего напряжения. Когда в сети происходит авария, все три фазы могут иметь напряжение 220 В.

При этом две фазы замкнуты между собой. Эта ситуация называется «слипание» фаз. При таком напряжении в сети любое электрооборудование выходит из строя.

Эти приборы выпускаются в различных модификациях.

В основе принципа работы реле контроля фаз лежит так называемый режим самовозврата. При подаче трехфазного напряжения на прибор проверяются все параметры напряжения в сети. Если все параметры в норме, то встроенное электромагнитное реле включается и происходит замыкание цепи. Напряжение подается на приборы.

Если какой-либо параметр напряжения сети выходит из строя, то устройство размыкает сеть и происходит остановка работы оборудования.

Как правило, такое действие сопровождается загоранием красного светодиода на передней панели. Когда параметры напряжения в сети приходят в норму, то оборудование само снова замыкает цепь и электропитание подается на приборы. При нормальной работе на панели 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 порядка 20-25 долларов, импортные же – от 50 до 250 долларов. Во времена финансовой нестабильности многих предприятий такие устройства не доступны для использования.

Кроме того, многие импортные аппараты устроены так, что сами требуют питания от источника электроэнергии, отличного от контролируемого. Это усложняет схему их подключения. Отечественные реле контроля фаз питаются всегда от текущей сети, в которую подключены и которую контролируют.

Еще одно из достоинств отечественных приборов – это диапазон рабочих температур. Импортные модели не рассчитаны на работу при температурах ниже -25ºС. Отечественные выдерживают температуру воздуха до -40ºС. В климатических условиях постсоветского пространства это очень существенное достоинство.

Отечественные устройства более выносливы к перепадам напряжения, так как изначально разрабатывались для работы в отечественных сетях электрического напряжения. На металлургических предприятиях, на железных дорогах они проявили себя как более надежные.

Но у реле серии ЕЛ существует ряд недостатков. Это, 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. В частности, в реле контроля фаз Шнайдер, производства Франции.

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.

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.

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 приборы 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-13 практически такие же, как у ЕЛ-12. 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 контроля фаз, реле обрыва фаз, реле наличия фаз, обзор выпускаемых реле, краткие технические характеристики, правильно подключить

Реле контроля напряжения, реле контроля фаз, реле фаз, напряжения, реле обрыва фаз, реле наличия фаз, монитор напряжения.
Эти названия приборов по сути представляют собой один класс изделий предназначенных для контроля за качеством питающего напряжения, защите электрических приборов от выхода из строя.
У разных производителей и в разных источниках они могут называться по - разному, но имеют одно и тоже назначение и порой примерно одинаковый перечень характеристик.
Основные параметры которые могут контролировать реле контроля фаз (далее по тексту мы будем применять разные названия реле, подразумевая один смысл назначения):
- Величину питающего напряжения.
- Наличие напряжения.
- Правильность чередования фаз (в трехфазной сети).
- Обнаруживать короткие провалы питающего напряжения (в некоторых случаях бывает необходимо обнаруживать провалы длительностью от 10 мс).
- Подключение (обрыв нулевого провода) в трехфазной сети с нейтралью.
- Обнаруживать неправильное подключение в трехфазной сети фазных проводов и нулевого провода (перепутывание).
- Асимметрию питающего напряжения, иногда можно встретить название разбаланс фаз.
- На реле контроля фаз, в отдельных случаях, возлагают функцию грубо измерять сопротивление изоляции, это необходимость вызвана тем, что перед подачей напряжения в линию, необходимо контролировать сопротивление изоляции (к примеру менее 500 ком), и если оно находится ниже нормы запрещать подачу трехфазного напряжения (применяется для контроля сопротивления изоляции обмоток электродвигателя и в других случаях).
- Выходные контакты при нормальном состоянии включаются, а при появлении "аварии" разрывают цепь.
- Некоторые модели реле напряжений имеют раздельные контакты на срабатывание реле при превышении напряжения, другая группа при понижении напряжения, в соответствии с установленными уровнями порогов напряжения.
Необходимо отметить, что перечислены основные особенности реле контроля фаз, в отдельных случаях имеются и другие функции реле.

Большинство современных реле контроля фаз выполнены на элементной базе с использованием микропроцессорной техники, что намного повышает качество изделий и точность контролируемых параметров.
Современные реле контроля напряжения могут иметь регулировки контроля ( указаны основные значения применяемые в реле контроля фаз, в основном считаются от номинального значения, имеются реле контроля напряжения в которых регулировка считается не от номинального значения ):

• - Регулируемый верхний порог, до + 30%
• - Регулируемый нижний порог напряжения, до - 30%
• - Величину асимметрии фазных напряжений, регулируемая до 30% (больше в отдельных случаях)
• - Задержку срабатывания при появлении "аварии", регулируемая до 10с (до нескольких минут)

В 80-х годах прошлого столетия в Советском Союзе появились первые реле контроля трехфазного напряжения аналогового типа, которые имели крепление на рейку Din и ровную поверхность, название их было ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13 и имели достаточно большой корпус с прорезями по бокам для отвода тепла, размер корпуса этих реле фаз составлял 75х45х100мм.
Существенным недостатком аналоговых реле контроля фаз типа ЕЛ являлось:

1. нестабильный контроль порогов напряжения
2. большое тепловыделение внутри корпуса
3. нестабильное срабатывание при слипании фаз
4. отсутствии регулировок установки значений порогов напряжения
5. достаточно большая потребляемая мощность

С появлением на рынке изделий на базе микроконтроллеров, недостатки в новых реле были устранены, название они получили ЕЛ-11М, ЕЛ-12М, ЕЛ-13М, ЕЛ-11Е, ЕЛ-12Е, ЕЛ-13Е. РКН, РКФ, РНПП. Кроме этих реле фаз, появились и новые реле со специальными функциями, которых не было ранее:
-реле выбора фаз;
-реле приоритета фаз;
-реле контроля напряжения (фаз) коротких провалов;
-реле минимального напряжения;
-реле максимального напряжения.

Реле контроля фаз ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13

Реле контроля фаз для контроля наличия и порядка чередования фаз. Эта линейка реле аналогового типа начали выпускаться в 80-ых годах.

Реле контроля фаз ЕЛ-11Е, ЕЛ-12Е, ЕЛ-13Е, ЕЛ-15Е

Реле контроля фаз для использования в схемах автоматики для контроля наличия и порядка чередования фаз и величины напряжения.

Реле контроля напряжения HRN-3x