Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

В статье рассматривается устройство современных реле, применение в быту и подключение реле контроля напряжения, дифференциального реле, реле времени, реле приоритетного контроля мощности, реле контроля освещенности, реле контроля температуры, силовые реле или контакторы.

Что такое реле

Реле — это устройство, способное при возникновении контролируемого им условия коммутировать (разрывать или соединять) различные элементы электросети. В домашней электросети различные типы реле используются для организации автоматического выполнения операций, требующих включения-отключения электроприборов, а также ряда защитных функций.

Современное реле, использующееся в быту, обычно состоит из трёх элементов, собранных в одном корпусе:

1. Датчик, осуществляющий контроль сигнала и передающий его на модуль обработки.
2. Модуль обработки, обычно на базе микроконтроллера, осуществляющий анализ получаемого сигнала, заключающийся в сравнении его с заданной настройками величиной. В случае достижения контролируемым сигналом значения срабатывания, модуль обработки выдает сигнал на коммутирующую часть.
3. Коммутирующая часть — это электронный ключ или электромагнитное реле, осуществляющее разрыв или коммутацию электросети.

В зависимости от используемого типа датчика и модуля обработки наиболее распространёнными являются следующие типы реле:

1. Реле контроля напряжения.
2. Дифференциальное реле или УЗО.
3. Реле времени и программируемые реле-таймеры.
4. Реле контроля мощности.
5. Реле контроля освещённости.
6. Реле контроля температуры.
7. Силовые реле или контакторы.

Рассмотрим все указанные выше виды реле более подробно.

Описание и принцип действия реле контроля напряжения

Поскольку качество электроснабжения в большинстве городов России остается довольно низким, то приходится самостоятельно решать вопрос защиты бытовой техники от резких скачков в питающей электросети. Большинство реле контроля напряжения выполняется на базе микроконтроллера с высоким быстродействием, в функции которого входит постоянное отслеживание величины питающего напряжения. При превышении напряжением заданного минимального или максимального порога производит защитное отключение подключенного через реле оборудования от электросети.

Стандартным порогом срабатывания реле контроля напряжения является минимальное напряжение питающей сети менее 170 В и максимальное — 250 В. После отключения прибор продолжает контроль питающей сети, после стабилизации напряжения на безопасном уровне включается выдержка времени, после чего реле автоматически подключает защищаемую электросеть к питающей энергосистеме.

Структурная схема реле контроля напряжения

Данные приборы рекомендуют устанавливать непосредственно после вводного автомата и счетчика, благодаря чему одним реле защищается вся внутренняя электросеть.

Подключение реле контроля напряжения (барьер с креплением на DIN рейку)

Выбор мощности данного реле производится с учётом возникновения бросков тока при одновременном отключении большого количества электроприборов, особенно работающих двигателей. Наиболее оптимальным является 4-х или 5-ти кратное превышение коммутационного тока реле контроля напряжения на вводном автоматическом выключателе.

В том случае, если необходимо защитить только отдельный бытовой прибор или маленькую группу, можно использовать реле контроля напряжения, выполненное в корпусе под стандартную розетку или размещённое в корпусе удлинителя.

При покупке данного типа реле имеет смысл отдавать предпочтение более дорогим моделям с индикацией величины сетевого напряжения и возможностью самостоятельного изменения верхней и нижней границы срабатывания защиты.

При выборе реле контроля напряжения можно остановиться на различных проверенных временем производителях из СНГ. Объясняется это просто — проблемы с элетроснабжением у нас общие.

Описание и принцип действия дифференциального реле (УЗО)

Данное реле используется в связи с необходимостью защитить человека от поражающего воздействия электрического тока. При соприкосновении человека с оголенной проводкой или корпусом электроприбора, находящемся под напряжением, через его тело начинает протекать ток «утечки».

Как известно в сетях 220 В, 50 Гц при протекании через человеческое тело тока в 8–10 мА ощущаются очень сильная боль и спазмы, а 100 мА через 2–3 секунды вызывает остановку сердца у взрослого человека. Именно для защиты от протекания токов утечки в электросетях предназначено реле дифференциальной защиты.

По внутреннему устройству они могут быть как электронными с возможностью регулирования тока срабатывания защиты, так и электромеханическими. Для домашних целей целесообразно отдавать предпочтение электронным, поскольку они могут гарантировать отключение электроэнергии при токе утечки в 2–3 мА, чем спасут жизнь, как взрослому, так и шаловливому ребенку.

Принципиальное устройство дифференциального реле

Принцип действия электронного однофазного дифференциального реле довольно прост. Электроникой контролируется ток, протекающий по нулевому проводу (N) и по «фазе» (L), в случае возникновения разницы между ними, превышающей заданную величину, подаётся команда на отключение электропитания.

В дифференциальное реле может встраиваться тепловая и максимальная токовая защита, что позволяет использовать его вместо вводного разъединителя или автоматического выключателя. Во время коммутации важно правильно подключить к реле «фазу» и «ноль», в случае ошибки дифференциальное реле или УЗО работать не будет.

Смонтированное в распределительную коробку УЗО

В отношении дифференциальных реле или УЗО есть важное правило — ток срабатывания должен быть меньше смертельного для человека. Надёжны как многие производители из СНГ, так и такие известные бренды, как АВВ или Siemens.

Описание и принцип действия реле времени, программируемые реле-таймеры

В каждом доме есть электроприборы, использование которых можно было бы оптимизировать с помощью автоматического включения или отключения с определённой выдержкой времени.

Наиболее простым примером использования реле времени может стать организация включения-выключения нагнетающего компрессора для аквариумов. Реле времени можно применять для автоматического отключения света в общем коридоре после его включения, незаменимо реле времени при организации автоматического полива, а также в других системах автоматики.

Имеющиеся в продаже реле времени могут быть как цифровыми, так и электромеханическими. Благодаря наличию информативного экрана и микроконтроллерной системы управления ряд моделей может поддерживать одновременный отсчет нескольких заданий, а также работать в цикличном режиме с привязкой к времени суток, что может использоваться в различных системах автоматизации.

Функциональная схема простейшего электронное реле времени

Электронное и электромеханическое реле времени

Цена данных реле очень сильно зависит от их возможностей, выбирать нужно под конкретный случай с учётом точности регулировки, максимальной выдержки, необходимого количества каналов.

Описание и принцип действия реле приоритетного контроля мощности (тока)

Повышение интеллектуальности бытовых сетей стало возможным с использованием реле контроля мощности. Данное оборудование используется для ограничения максимальной нагрузки в слабых по мощности электросетях.

Функционально данное реле состоит из нескольких контролируемых линий. Каждая линия на центральный процессор передает данные по току в нагрузке, при превышении суммарной мощностью защитного порога происходит автоматическое отключение одной из выходных линий. При этом одна из линий имеет приоритет над всеми остальными, её отключение производится только в случае возникновения аварийного тока. После снижения потребления электроэнергии по главной линии производится автоматическое включение второстепенных потребителей.

Функциональная схема реле приоритетного контроля мощности потребления

Максимальная мощность срабатывания защиты может регулироваться с помощью вынесенного на лицевую панель реле регулятора.

Описание и принцип действия реле контроля температуры

Во многие бытовые нагревательные приборы уже встроено реле контроля температуры, но поскольку оно находится на минимальном удалении от нагревательного прибора, точность поддержания им требуемой температуры довольно невысокая. Использование отдельного реле контроля температуры позволяет добиться оптимальной температуры в помещении, его можно использовать для автоматического включения-отключения обогревателей, вентиляторов, кондиционеров, холодильных установок.

Многие из данных приборов имеют встроенные экраны и табло, показывающие текущую температуру в контролируемом помещении и величину задания. Данные реле могут комбинироваться с реле времени, благодаря чему можно настраивать автоматический переход на пониженную или повышенную температуру задания в зависимости от времени суток или дня недели.

Подключение простейшего реле контроля температуры

Датчик температуры может поставляться как отдельно, так и встроенный в реле, при этом может использоваться различный тип датчиков, подключаемых с помощью 2-х или 3-х проводов.

Реле контроля температуры в корпусе для подключения к стандартной розетке

Описание и принцип действия реле контроля освещенности (сумеречное реле)

Автоматическое управление освещением позволяет в значительной степени экономить электроэнергию, благодаря возможности своевременного включения-отключения источников света. Для этих целей можно использовать готовые реле, к которым подключаются датчики освещённости, расположенные в контролируемом помещении.

Подключение простейшего реле контроля освещённости

В ряде моделей может быть предусмотрена регулировка чувствительности используемого фотоэлемента для более раннего или позднего включения освещения.

Мощные реле — контакторы

Так как большинство рассмотренных выше реле предназначены для коммутации нагрузки мощностью от сотен ватт до десяти киловатт, для увеличения мощности коммутации используются дополнительные коммутационные реле большой мощности — контакторы. С их помощью можно коммутировать нагрузку в несколько сотен киловатт, благодаря чему расширяются возможности рассмотренных ранее реле.

Использование различных типов реле позволяет оптимизировать работу многих электроприборов, защитить от их случайного выхода из строя, спасти собственную жизнь. На их базе можно создать большое количество систем малой автоматизации, таких как устройства поддержания оптимального микроклимата, системы полива, автоматического открывания дверей, включения-отключения света и многие другие. Компактные размеры и стандартные габариты корпуса позволяют подключать их непосредственно к стандартным розеткам или использовать для их установки готовые электромонтажные коробки, что значительно снижает стоимость автоматики в целом.

© рмнт.ру, Игорь Максимов