Что такое реле напряжения. Реле контроля напряжения. Защита от скачков напряжения

Защита от перенапряжения. Что лучше, реле контроля напряжения или стабилизатор?

Каждый кто задавался вопросом, как же защитить свое оборудование от перепадов напряжения и некачественной эл.энергии в сети, перед походом в магазин сталкивался с проблемой — а что лучше всего выбрать, реле напряжения или стабилизатор?

Прежде чем делать такой выбор в первую очередь вам нужно определиться, что вы хотите стабилизировать — напряжение во всем доме, или защитить какие-то отдельные дорогостоящие приборы (компьютер, led телевизор, холодильник). То есть фактически решить, покупать вам оборудование для подключения к электрощитку или просто в розетку.

Если вариант защиты всего оборудования в доме преобладает, то остановиться можно на таких вот реле:

или стабилизаторах с клеммным подключением:

Чтобы установить и подключить подобные реле и стабилизаторы напряжения понадобятся определенные знания или помощь профессиональных электриков.

Когда речь идет о том, чтобы защитить от перенапряжения только холодильник или телевизор, то выбирайте простой розеточный вариант реле и стабилизатора. Подробно о их настройке и работе можно прочесть в статьях Реле напряжения в розетку и Виды стабилизаторов напряжения.Никаких проводов у них нет, а все подключение происходит через привычную нам розетку и вилку.

В чем же заключается принципиальная разница между реле и стабилизатором? Стабилизатор напряжения — это аппарат предназначенный для выравнивания входного напряжения до стандартной величины в 220 вольт. Он также как и реле имеет предельные максимальный и минимальные пороги. То есть при определенном повышенном напряжении, когда его уже невозможно выровнять, он отключается и перестает выдавать на выходе напряжение вообще.

Оно лишь контролирует напряжение в заданных вами или заводскими установками параметрах.

Обычно выставляются пределы от 195 до 245 Вольт. И пока напряжение не выйдет за эти границы, реле будет исправно работать.

Например, если на входе в дом у вас будет 196 Вольт, то и в розетках после реле также будет 196 Вольт. А используя стабилизатор вы будете всегда иметь полноценные 220В.

И только после превышения напряжения этих величин (меньше 195В), реле отключится и обесточит аппаратуру, тем самым защитив ее от выхода из строя. Как только напряжение станет 195В, после определенной задержки времени, которую вы сами выбираете в настройках, реле включится и вновь подаст эти самые 195В в розетку.

Стоит напряжению буквально через 1 секунду опять упасть до нижнего предела, все повторится заново. То же самое происходит при изменении по верхнему пределу. Выставляете 245В, напряжение подскакивает до 250В — реле отключается и включается только после его нормализации.

Еще раз повторяю — пределы в большинстве марок реле вы выставляете самостоятельно. У каждого производителя они разные. Более подробно с ними можно ознакомиться в статье — Реле напряжения 220в для дома

Как вы понимаете, если у вас такие скачки напряжения происходят очень часто, и вы решили защититься от них с помощью реле — все это время вы попросту будете сидеть без света. Такова цена вашей защиты.

Если же вы хотите просто перестраховаться и у вас проблем со светом практически нет, или они бывают не часто — тогда выбирайте установку реле напряжения. Это будет гораздо экономичный и более выгодный вариант. Разница в ценах реле и стабилизаторов очень существенна.

В целом реле напряжения — это бюджетный вариант, и они на сегодняшний день, по-хорошему должны стоять в каждой квартире. Просто верхние и нижние пороги для нечастых срабатываний нужно задавать грамотно. А для этого необходимо по крайней мере иметь мультиметр и опытным путем замерить входное напряжение в пиковые часы нагрузки.

Желательно сделать три замера — утром, вечером и ночью. И уже после этого исходя из результатов, устанавливать пороги срабатывания реле.

Если же замеры показывают, что напряжение у вас не скачет, но зато стабильно низкое 190В или наоборот высокое 260В и более, то вас спасет только стабилизатор напряжения.

Любой нормальный человек побоится выставлять такие пороги срабатывания на реле без наличия какой-либо другой защиты, и продолжать пользоваться электроэнергией при таких неудовлетворительных показателях.

Все преимущества и недостатки выбора реле напряжения или стабилизатора можно свести в одну таблицу. Воспользовавшись ей и взвесив все за и против, можно легко определиться с правильным выбором того, что подойдет в вашем конкретном случае:

Параметры сравнения	Стабилизатор напряжения	Реле контроля напряжения
Потребление эл.энергии на холостом ходу	Да	Нет
Выравнивание напряжения до 220В	Да	Нет
Работоспособность приборов, если на входе от 160В до 260В	Да	Нет
Габариты	Большие	Малые
Цена	От 5000р и выше	До 3000р
Зависимость работоспособности от внешних условий	Да	Нет
Чувствительность к помехам	Да	Нет
Быстродействие при скачках	Низкая	Высокая
Шум при работе	Есть	Нет

Ну а вообще грубо говоря, нет какого-то универсального способа применения того или иного устройства, который дал бы 100% результат и удовлетворил все ваши потребности в защите от перекосов напряжений. Поэтому максимальную защиту может обеспечить только совместное применение реле напряжения и стабилизаторов.
Ознакомиться с текущими цена на стабилизаторы и подобрать себе необходимый вариант можно здесь.

Защита от перенапряжений в быту — все типы, все достоинства/недостатки

Как защитить свое имущество (и себя) от перенапряжений в электросети? Какие виды перенапряжений бывают?

Повышенное напряжение
Это постоянное или кратковременные превышение напряжения свыше допустимого допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Оно представляет опасность для бытовой техники. Может пострадать как блок питания, так и вся внутренняя электроника, на случай если встроенные в блок защиты не справятся.
Самые частые причины появления — неравномерная нагрузка на фазы (перекос) и обрыв нулевого проводника.

Пониженное напряжение
Это постоянное или кратковременное понижение напряжения ниже допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Хоть и не является перенапряжением, но упомянуть о нем стоит. Для современной бытовой техники с импульсными блоками питания оно не представляет опасности. Более того, в большинстве случаев блоки питания сейчас устанавливаются универсальные «глобальные», т. е. поддерживают весь диапазон мировых напряжений 100-240 вольт.
У приборов не содержащих импульсные блоки, возникают проблемы в связи с потерей мощности. ТЭНы (отопление, электрочайник, варочные панели и т.д.) просто теряют выдаваемую мощность, а к примеру компрессоры могут перестать стартовать из-за нехватки пусковой мощности.
Про последнее скажу больше. Ранее, на старых моделях холодильников, длительное пониженное напряжение часто приводило к пожару. Реле на включение компрессора срабатывало, а у мотора не хватало сил провернуть его на старте. В итоге он стоял в одном положении и под напряжением, что приводило к разогреву и возгоранию его самого или чего-либо вокруг. Именно так сгорели многие дачи.
Тоже самое касается высокомощной техники с электродвигателями. Например воздушный компрессор в гараже (без электронного управления) может точно так же как и старый холодильник «не завестись» и стоять под напряжением пока не полыхнет мотор.

Импульсные перенапряжения:

Это короткие и очень сильные всплески (порой превышающие 1000 вольт), отсюда и название.

Коммутационные
Происходят при рабочих процессах на подстанциях. Их естественно стараются сгладить, но они все равно есть.

Аварийные
Неисправности на подстанциях. Попадание молнии в воздушную сеть.

Коммутационные пагубно влияют на блоки питания в бытовой технике, при значительных «всплесках» могут вылетать внутренние предохранители и варисторы.
Аварийные способны превращать в пепел не просто то что включено в розетку, но даже электрощиты и саму проводку. Нередко заканчиваются пожаром.

Реле напряжения

Отключает фазу если напряжения выходят за заданный параметр.
Бывают как моноблочные так и раздельные, реле управления + контактор который коммутирует силовую часть.

Моноблочные

— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— часто имеют расширенный функционал (например контроль тока)
— компактны и занимают мало места в щите
— защищают от высокого и от низкого напряжения
— низкая стоимость

— низкая надежность и ресурс
— низкая коммутационная способность
— ограничения по мощностным показателям
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

К сожалению сие бюджетное решение получило столь широкую распространенность не потому что это правильно, а просто потому что дешево и «экранчик есть». Увы, от большинства подобных изделий чаще больше вреда чем пользы.

Надо понимать что это наше локальное “изобретение”. Крупные Европейские бренды (за редким исключением) такой продукции вообще не выпускают, по причинам приведенным выше.

В ходе моих личных испытаний и замеров, а так же по статистике от тех кто этими изделиями пользуется, выводы таковы:

— не использовать моноблочные реле напряжений с вводными автоматами выше С40
— обязательно устанавливать байпас рубильник для быстрого восстановления питания когда это чудо вдруг внезапно сдохнет

Куда более сложное и дорогое решение. Зато надежное и долговечное.

— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— высокая надежность и ресурс
— любая мощность и коммутационная способность (зависят от применяемого контактора)
— защищают от высокого и от низкого напряжения

— занимают много места в щите
— высокая стоимость в сравнении с мноноблочными (само реле + контактор)
— меньшая скорость срабатывания в сравнении с мноблочным реле
— проблемы с работоспособностью при низких напряжениях (зависит от модели контактора)
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

Расцепитель перенапряжения

Отключает присоединенное к нему устройство (например вводной автомат) если напряжение превышает допустимое. Так же существуют расцепители низкого напряжения, которые срабатывают при пониженном.

— высокая надежность и ресурс
— не влияет на мощность и коммутационную способность (они зависят от присоединенного устройства)
— занимают крайне мало места в щите
— низкая стоимость

— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП (Устройство Защиты от Импульсных Перенапряжений)

В зависимости от класса и конструкции, это либо газовый разрядник либо варистор (либо комбинация двух). Модуль УЗИП подключается к фазам, нолю и земле, сразу после вводного автомата. При появлении на вводе импульса, он резко снижает свое сопротивление, замыкая фазу и/или ноль на землю, тем самым он не пропускает всплеск дальше себя в проводку квартиры/дома.

— защита от всевозможных импульсных перенапряжений
— любая мощность и коммутационная способность (УЗИП подключается к сети параллельно)
— крайне высокая скорость срабатывания

— не защищает от постоянного повышенного напряжения, только от всплесков
— не работает без полноценного заземления
— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— ресурс определяется количеством полученных разрядов
— высокая цена за качественные модели
— иногда требуется доп защита самого УЗИПа

Частая ошибка — многие считают что все модули УЗИП одинаковые и подключаются одинаково. Естественно это не так и зависит от применяемой системы заземления. Вот схема для осознания сего факта.

Так же многие считают что УЗИП защищает и от постоянного повышенного напряжения. Но это не так. УЗИП рассчитан на работу со всплесками, а постоянное перенапряжение портит даже его самого, так же как бытовую технику.

Стабилизатор

В отличии от остальных типов защиты которые просто отключают внутридомовую проводку от ввода, стабилизатор корректирует параметры входного напряжения, старясь уложить их в норматив (чем стабилизатор дороже, тем лучше ему это удается).

— стабилизирует напряжение на постоянной основе

— требует импульсной защиты на вводе (УЗИП)
— требует пространства и охлаждения вне щита
— низкий ресурс и надежность у бюджетных моделей
— крайне высокая цена за надежные модели

Полная защита

Полноценная защита это всегда комбинация устройств, каждое из которых выполняет свою функцию.

В интернете и среди начинающих электриков бытует ошибочное мнение что для эффективной защиты от всех видов перенапряжений достаточно просто поставить дешевое моноблочное реле за 2500р и на этом все. Увы, это не является полноценным решением проблемы.

Обязательное требование для полноценной защиты — УЗИП класса 2 в распределительном щите (квартиры и загородные дома). А если речь идет о загороде и воздушных линиях электропередачи, так же УЗИП класса 1 на вводе (как правило в щите учета).

В квартирных щитах для современного жилья (новострой, ввод — одна фаза 50-63А) наиболее рациональна комбинация — расцепитель перенапряжения + УЗИП класса 2.

В квартирных щитах для старых построек (вторичка, ввод — одна фаза 25-40А) установка УЗИПа как правило невозможна из-за отсутствия заземления или неправильной его реализации (некорректная модернизации системы заземления с TN-C до TN-C-S при капремонте). Там просто расцепитель или реле напряжения (по вкусу).

Загород с его воздушными линиями это отдельная песня. Там обязательно реле напряжения из-за того что сеть может гулять туда-сюда по 5 раз на дню. Т.к. вводные токи низкие, допустимо применение моноблочных реле напряжений с целью экономии. УЗИП класса 1 в ЩУ и класса 2 в ЩР крайне желательны, но упираются в наличие правильно реализованного контура заземления, и конечно же в бюджет как итог.

Стабилизатор напряжения это не сколько защита сколько обеспечение стабильной работы электропотребителей в нестабильных сетях. Использование стабилизатора в качестве защиты — такое себе занятие. Это отдельная тема и про них мне стоит сделать целую отдельную запись.

Вместо итога

Вот так коротко и без лишних слов, чтобы было понимание основ. В последующих записях вы увидите реализацию подключения и подбора компонентов в каждом конкретном случае.

(тут будут ссылки на продолжения с примерами)

—-
Остальные мои записи по электрике вы найдете тут.

Реле напряжения

Введение.

Как известно перепады напряжения в электрической сети — это одна из основных причин выхода из строя электрических приборов. Особенно остро вопрос защиты электроприборов от перепадов напряжения стоит в жилых многоквартирных домах старой постройки, а так же частных жилых домах подключенных к старым линиям электропередач. Решением данного вопроса является установка реле напряжения.

Реле напряжения — это устройство осуществляющее непрерывный контроль величины напряжения электросети с целью обеспечения отключения нагрузки либо включения сигнализации в случае выхода значения напряжения за установленные пределы.

То есть в отличие от стабилизаторов напряжения которые поддерживают стабильный уровень напряжения в сети обеспечивая бесперебойность ее работы, реле напряжения защищает электрооборудование путем его отключения от сети при недопустимых значениях напряжения.

Таким образом назначение реле напряжения заключается в защите электрооборудования от перепадов напряжения сети которые могут возникнуть в следствие различных факторов таких как обрыв нуля, перекос фаз и т.д.

Устройство и принцип работы реле напряжения

Как видно на рисунке выше реле напряжения состоит из двух основных блоков: измерительного и исполнительного блока (реле).

При подаче на реле напряжения измерительный блок определяет его величину и в случае если измеренное значение напряжения электросети входит в установленный в настройках реле диапазон значений измерительный блок подает сигнал на исполнительный блок (реле) который, в свою очередь, замыкает силовой контакт включая тем самым нагрузку.

Измерительный блок осуществляет непрерывный контроль напряжения электросети, в случае снижения напряжения либо его повышения сверх установленного в настройках значения измерительный блок незамедлительно подает сигнал на исполнительный механизм (реле) который, в свою очередь, отключает нагрузку. После восстановления значения напряжения измерительный блок через установленную в настройках выдержку времени (как правило может устанавливаться в диапазоне от 5 секунд до 15 минут) подает сигнал на исполнительный механизм который вновь включает нагрузку.

Выбор реле напряжения

Выбор реле напряжения начинается с выбора его исполнения (типа).

Существуют следующие типы реле напряжений:

— По типу электросети: однофазные и трехфазные

— По способу установки: стационарные и переносные.

Как показано на картинке выше, реле напряжения стационарной установки делятся на две подгруппы:

— реле напряжения предназначенные для установки в электрощитках, как правило, применяются для защиты всех электроприборов подключаемых в сеть это же и является их главным достоинством, при установке общего реле напряжения во вводном электрощитке обеспечивается защита всей электросети, соответственно исчезает необходимость в установке нескольких реле напряжения, тем самым значительно снижается стоимость организации защиты электросети от перепадов напряжения.

— розеточные реле — реле напряжения встроенные в розетку, применяются в случае, если по каким либо причинам отсутствует возможность установить реле напряжения в электрощитке, а так же могут применятся совместно с вышеуказанными реле, в случае если существует необходимость задать индивидуальные настройки для конкретного оборудования. Например, т.к. холодильники после отключения питания рекомендуется включать не ранее чем через 5 минут, для их защиты не редко устанавливается дополнительное реле напряжения, таким образом после перепада и восстановления нормального значения напряжения общее реле включает нагрузку, к примеру, через 1 минуту, а розеточное реле установленное для подключения холодильника включит его только через 5.

Наконец переносные реле напряжения могут быть двух типов: вилка-розетка и удлинитель. Устройство данных реле аналогично розеточным стационарным и хоть они являются более громоздкими данные типы реле получили довольно широкое распространение благодаря трем важным достоинствам: отсутствие необходимости их монтажа; портативность, т.е. возможность взять их с собой в дорогу, для защиты от перенапряжений в любом месте, например на даче; а так же, как и в случае со стационарными розеточными реле — возможность задать индивидуальные настройки для конкретного оборудования.

— По типу защиты: простые, с защитой только от перепадов напряжения и с комбинированной защитой.

Примером реле с комбинированной защитой является вольт-амперное реле, которое контролирует не только напряжение, но и ток электросети тем самым защищая ее как от перепадов напряжения так и от перегрузок, т.е. дополнительно выполняет функцию ограничителя мощности.

ВАЖНО! Вольт-амперное реле не обеспечивает защиту сети от токов короткого замыкания и следовательно не может заменить собой автоматический выключатель!

Пример вольт-амперного реле:

Выбрав нужный тип реле из перечисленных выше можно приступать к определению его требуемых характеристик.

Основной характеристикой реле напряжения является его номинальный ток, значение номинального тока указывается на корпусе реле и в его паспорте.

Номинальный ток — это ток который реле способно пропускать через себя в течение длительного времени сохраняя при этом свою работоспособность. Отсюда вытекает главное условие выбора реле напряжения: номинальный ток реле напряжения должен быть больше либо равен току защищаемой электросети.

I_{ном. РН}⩾ I _сети

Стандартными значениями номинального тока реле являются: 10; 16; 25; 32; 40; 50; 63 и 75 Ампер (указанные значения являются наиболее распространенными)

Расчет тока электросети можно определить можно определить с помощью нашего онлайн калькулятора, либо рассчитать его самостоятельно следующим образом:

1) Определяем мощность сети путем суммирования мощностей всех электроприборов подключаемых в сеть защищаемую расчитываемым реле напряжения:

P_сети=(P₁+ P₂…+ P_n)*К_с, кВт

где: P₁, P₂, P_n — мощности отдельных электроприемников; К_с — коэффициент спроса (учитывает неодновременность включения электроприборов в сеть) К_с принимается от 0,65 до 0,8, в случае если в сеть подключается всего 1 электроприемник или группа электроприемников которые включаются в сеть одновременно К_с=1.

Примечание: Мощность сети определяется в киловаттах (1 килоВатт=1000Ватт)

2) Определяем ток сети умножив рассчитанную мощность сети на коэффициент перевода (К_п) равный: 1,52 -для сети 380 Вольт или 4,55 — для сети 220 Вольт:

I_сети=P_сети*К_п, Ампер

Исходя из рассчитанного значения тока электросети выбираем ближайшее большее стандартное значение номинального тока реле напряжения.

Примечание: Следует помнить, что реле напряжения не защищает электросеть от сверхтоков (токов перегрузки и короткого замыкания), поэтому само реле напряжения должно быть защищено от них установленным последовательно с ним автоматическим выключателем, следовательно и номинальный ток реле напряжения можно принять исходя из номинального тока автомата исходя из условия, что номинальный ток реле должен быть больше или равен номинальному току установленного до него автомата:

I_{ном. РН}⩾ I _{ном. АВ}

4. Схемы подключения реле напряжения

Реле напряжения, в зависимости от производителя, могут иметь различные схемы подключения, поэтому перед их подключением необходимо обязательно ознакомится со схемой приведенной в паспорте реле либо нанесенной на его корпусе (при наличии). В данной статье мы приведем наиболее распространенные схемы подключения реле напряжения.

Однофазные реле, как правило подключаются в сеть напрямую, т.е. через их контакты проходит рабочий ток сети, так называемая схема непосредственного (прямого) включения:

Как видно в данной схеме реле напряжения защищено от сверхтоков установленным до него дифавтоматом. Ноль с дифавтомата подключается на нулевую шинку, к которой затем подключаются нулевые рабочие проводники, в том числе к ней подключается нулевой вывод реле напряжения, фаза в свою очередь с дифавтомата подключается напрямую на второй вывод реле, а нагрузка подключается к третьему. Внутри реле между вторым и третьим выводами, как показано на его корпусе, находится контакт управления, в случае если величина напряжения выйдет за заданные пределы, данный контакт разомкнется и отключит нагрузку.

Трехфазные реле, могут подключаться в сеть двумя способами: напрямую, в этом случае нагрузка сети отключается непосредственно контактами самого реле напряжения — схема непосредственного (прямого) включения, либо опосредовано в таком случае рабочая нагрузка электросети проходит не через контакты реле, а через контакты управляемого им магнитного пускателя (контактора) — схема косвенного (опосредованного) включения.

Схема подключения трехфазного реле напряжения непосредственного включения:

Трехфазные реле предназначенные для опосредованного (косвенного) включения в сеть, как правило, имеют номинальный ток не более 5-8 Ампер, т.к. рабочая нагрузка проходит не через реле, а через магнитный пускатель (контактор).

Схема подключения трехфазного реле напряжения косвенного (опосредованного) включения:

На приведенной выше схеме видно, что нагрузка электросети подключается через контактор катушка которого подключается к фазе через контакт управления реле напряжения, а к нулю напрямую от нулевой шины (катушка на 220 Вольт), в свою очередь трехфазное реле напряжения подключается параллельно контактору и контролирует величину напряжения сети по каждой фазе, при выходе значения напряжения за установленные пределы, реле размыкает свой контакт управления, обесточивая катушку контактора, что приводит к отключению им нагрузки.

После контактора так же могут устанавливаться трехполюсные и однополюсные автоматы, для разделения нагрузки на группы.

Схема подключения реле напряжения с применением контактора используется в случае необходимости коммутации (включения/отключения) больших нагрузок, т.е. если ток электросети превышает номинальный ток реле напряжения которое ее защищает. Как правило такая схема применяется при токах сети более 63 Ампер.

Настройка реле напряжения.

Все реле напряжения имеют три основные настройки:

• Установка порога срабатывания реле по максимальному значению напряжения (Umax) — устанавливает максимально допустимое значение напряжения электросети превышение которого приведет к отключению нагрузки.
• Установка порога срабатывания реле по минимальному значению напряжения (Umin) — устанавливает минимально допустимое значение напряжения электросети, снижение напряжения ниже данного значения приведет к отключению нагрузки.
• Установка времени задержки включения — время (обычно устанавливается в секундах) через которое реле, после отключения нагрузки, повторно ее включит при восстановлении значения напряжения сети в установленных пределах. Время задержки включения для компрессорных приборов, таких как холодильники и кондиционеры, рекомендуется устанавливать не менее 300 секунд, для другого оборудования — согласно их руководства по эксплуатации.

Пример настройки реле напряжения производства ООО «НОВАТЕК-ЭЛЕКТРО»:

Реле напряжения такого типа настраиваются путем поворота регулировочных ручек.

Способы настройки индивидуальны для различных реле напряжения в зависимости от их производителя. Ниже приведены руководства по настройке наиболее распространенных марок реле напряжения:

Настройка реле напряжения digitop v-protector:

Настройка реле напряжения ZUBR (RBUZ):

Настройка реле напряжения F&F (ФиФ) Евроавтоматика

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Реле контроля напряжения — назначение, выбор и подключение своими руками

Наилучшим способом защиты домашней сети от скачков напряжения является установка правильно подобранного стабилизатора. Однако стоят эти устройства достаточно дорого, и если напряжение в линии в целом стабильно и перепады разности потенциалов случаются нечасто, то устранить неполадки можно с помощью реле напряжения. Оно имеет небольшую стоимость, и если перенапряжения в линии редки, вполне справляется с защитной функцией. Более того, если оборвется нулевой провод или замкнут обвисшие кабели, реле сетевого напряжения сработает даже быстрее, чем стабилизатор. В этом материале мы расскажем о том, что такое реле контроля напряжения (РКН), разберемся с его принципом работы и объясним, как выбрать и подключить реле к электросети.

Преимущества реле по сравнению со стабилизаторами

Использование реле напряжения для квартиры или для дома, если это позволяет устойчивость линии, во многом предпочтительнее, чем установка стабилизаторов. Перечислим основные преимущества РКН:

• Компактность. Этот прибор занимает намного меньше места, чем любой стабилизатор.

• Простота монтажа. Элемент контроля напряжения в сети может быть установлен внутри электрощита на ДИН-рейку, при этом даже не придется долго возиться с подключением кабелей. А чтобы установить стабилизатор, придется врезаться в линию (при монтаже прибора в помещении) или размещать устройство внутри специально изготовленного защитного ящика, рядом со щитком.
• Быстрота реакции. Это основной плюс реле контроля напряжения. При внезапном скачке разности потенциалов срабатывание элемента происходит всего через несколько миллисекунд. В этом вопросе с РКН могут конкурировать только симисторные стабилизаторы, цена которых на порядок выше.
• Бесшумность. Реле работают тихо, в то время как работающий стабилизатор слышно даже на довольно большом расстоянии.
• Экономичность. В сравнении со стабилизирующими аппаратами элементы контроля разности потенциалов потребляют ничтожно малое количество электроэнергии.
• Низкая цена. Как уже говорилось, реле контроля напряжения стоят во много раз дешевле стабилизаторов.

Учитывая вышеперечисленные преимущества РКН, становится понятно, почему при возможности следует выбирать именно их. И все же, ознакомившись с достоинствами этих элементов, увлекаться и ставить их везде вместо стабилизаторов не нужно.

Если вы используете реле как отсекатель напряжения для холодильника, а разность потенциалов в сети регулярно скачет, то постоянные включения и отключения питания закончатся тем, что дорогостоящий агрегат через несколько месяцев выйдет из строя.

Принцип работы контрольного устройства

Работает реле контроля напряжения по следующему принципу. Схема этого прибора сконструирована так, что электроэнергия постоянно поступает в него из сети. Элемент измеряет разность потенциалов, и если полученное значение находится в допустимых пределах, то встроенные в РКН ключи остаются открытыми, и поток электронов беспрепятственно поступает к потребителям.

Наглядно про реле на видео:

При возникновении перекоса фаз в цепи или появлении мощного импульса, вызванного ударом молнии или коммутацией, ключи мгновенно закрываются, происходит срабатывание устройства, и подача электричества в сеть прекращается. Это позволяет не допустить повреждения подключенных бытовых приборов. Процесс срабатывания занимает несколько миллисекунд.

После нормализации параметров потока электронов включается таймер задержки. Она предусмотрена схемой таких приборов, как кондиционеры, холодильники и морозильные камеры, и должна соблюдаться для их правильной работы.

Контрольные устройства регулируют время задержки, выдерживая нужный период. Когда запрограммированное время истечет, подача электричества возобновится в обычном порядке.

Подключение реле в однофазных сетях

Разберемся, как подключить однофазное реле в домашней сети 220В. Коммутация происходит по фазному кабелю. Нулевой провод должен быть подключен для подачи энергии к внутренней схеме. Схема подключения реле напряжения может быть выполнена одним из двух способов:

• Сквозное (прямое) подключение устройства.
• Совместное подключение прибора с контактором, выполняющим коммутацию.

Монтаж и подсоединение однофазного РКН рекомендуется производить перед электросчетчиком, чтобы при перенапряжении также обеспечить его защиту, но после автомата ввода. Когда на счетчике уже стоит пломба, то контрольный элемент подключают за ним. Если сразу за опломбированным счетчиком установлен автоматический выключатель, реле придется установить после него, отделив провод от выхода АВ и подсоединив к входу устройства контроля разности потенциалов.

Подключение выхода РКН производится на клемму, к которой ранее подсоединялся кабель от электросчетчика или ВА. Ноль на контрольном элементе подключается от нулевой шины с помощью отдельного проводника.

Следует помнить, что защита от КЗ и превышения тока не является задачей реле контроля напряжения, поэтому оно не может заменить автомат. Эти устройства подключаются к линии вместе, а номинал РКН должен превышать номинальный ток автоматического выключателя на одно значение.

Наглядно про монтаж реле напряжения на видео:

Совместная установка реле и контактора

Дополнительный контактор устанавливается в случае, когда величина коммутируемых токов слишком велика. Зачастую установка реле вместе с контактором обходится дешевле покупки РКН, которое будет соответствовать параметрам потока электронов.

К номинальному току контрольного элемента в таком случае одно требование – он должен превышать значение, при котором срабатывает контактор. Последний полностью возьмет на себя токовую нагрузку.

У этого варианта подключения имеется один, но довольно существенный, недостаток – пониженное быстродействие. Оно обусловлено тем, что к миллисекундам, нужным для срабатывания прибора контроля, добавляется время, необходимое для реакции контактора. Исходя из этого, при выборе обоих устройств нужно обращать внимание на максимально высокое быстродействие каждого из них.

При подключении этой связки фазный провод от ВА подсоединяется к нормально разомкнутому контакту.

Им является вход контакторной цепи. Фазный вход РКН должен подключаться посредством отдельного кабеля. Он может подсоединяться к клемме входа контактора или к контакту выхода ВА.

Поскольку фазный вход контрольного элемента подключается проводником меньшего сечения, необходимо обратить внимание на надежность соединения. Чтобы он не выпадал из гнезда, в котором находится более толстый кабель, оба провода нужно скрутить вместе и зафиксировать припоем или опрессовать специальной гильзой.

При выполнении монтажа нужно убедиться, что проводник, подходящий к реле, прочно закреплен. Для подключения выхода РКН к клемме соленоида контактора используется кабель диаметром 1 – 1,5 кв.мм. Ноль контрольного элемента и вторая клемма катушки подсоединяются к нулевой шине.

Выход контактора соединяется с распределительной шиной с помощью силового фазного проводника.

Как подключается реле напряжения в трехфазных сетях?

Трехфазное РКН при наличии перенапряжения хотя бы на одной из фаз отключает питание на всех трех. От автомата ввода три фазы идут к входному контакту реле, такое же количество фазных жил – на выходной. Соленоид контактора подключается к любому выходу контрольного устройства.

Подключаемый контактор также должен иметь три фазы, к которым подсоединяются силовые фазные кабели. Подключая трехфазное оборудование, нужно быть внимательным, чтобы не перепутать фазы. Подключать к каждой из них отдельное РКН не нужно – отсоединив одну жилу, можно вывести из строя оборудование.

Подключение реле напряжения в трехфазной сети на видео:

Нюансы выбора устройства

Выбирая реле напряжения, необходимо обращать внимание на следующие параметры:

• Быстродействие элемента.
• Возможность регулирования (выставления нужного времени задержки, а также пределов срабатывания).
• Номинальная величина тока.

Если устройство имеет цифровой индикатор, его будет легче настраивать, но в целом наличие такого компонента не играет существенной роли. Перед тем, как отправиться за покупкой или заказать прибор через Интернет, неплохо будет посетить специализированные форумы и ознакомиться с отзывами.

Обратите внимание, общаются ли сотрудники фирм-производителей с пользователями. Открытость свидетельствует о том, что компания уверена в своей продукции.

Заключение

В этой статье мы подробно рассказали о том, что такое реле контроля напряжения, каковы его преимущества и слабые стороны, и объясняли, как правильно подключать это устройство и на что обратить внимание при выборе. Эта информация пригодится нашим читателям, собирающимся установить в домашней сети прибор защиты от перенапряжений.

Трехфазный мостовой выпрямитель – принцип работы и схемы

Если для маломощных схем постоянного тока применяют однотактные или мостовые однофазные выпрямители, то для питания более мощных нагрузок необходимы порой выпрямители трехфазные.

Трехфазные выпрямители позволяют получать большие величины постоянных токов с малыми уровнями пульсаций выходного напряжения, что сказывается на снижении требований к характеристикам сглаживающего выходного фильтра.

Итак, для начала рассмотрим однотактный трехфазный выпрямитель, изображенный на рисунке ниже:

В приведенной на рисунке однотактной схеме к выводам вторичных обмоток трехфазного трансформатора подключены всего три выпрямительных диода. Нагрузка присоединена к цепи между общей точкой, в которой сходятся катоды диодов, и общим выводом трех вторичных обмоток трансформатора.

Давайте теперь рассмотрим временные диаграммы токов и напряжений, имеющих место во вторичных обмотках трансформатора и на одном из диодов трехфазного однотактного выпрямителя:

Некоторым устройствам постоянного тока требуется большее напряжение питания, чем может дать однотактная схема, приведенная выше. Поэтому в некоторых случаях больше подходит схема трехфазного двухтактного выпрямителя. Принципиальная его схема приведена на рисунке ниже.

Как мы уже отмечали, требования к фильтру снижаются, вы сможете увидеть это по диаграммам. Данная схема известна как трехфазный мостовой выпрямитель Ларионова:

Взгляните теперь на диаграммы и сравните их с однотактной схемой. Выходное напряжение в мостовой схеме легко представляется в виде суммы напряжений как бы двух однотактных выпрямителей, работающих в противоположных фазах. Напряжение Ud = Ud1+Ud2. Количество фаз на выходе очевидно больше и частота пульсаций сети больше.

В данном конкретном случае – шесть фаз постоянного напряжения вместо трех, которые были в однотактной схеме. Вот почему требования к сглаживающему фильтру снижаются, и в некоторых случаях без него можно полностью обойтись.

Три фазы обмоток вкупе с двумя полупериодами выпрямления дают основную частоту пульсаций равную шестикратной частоте сети (6*50 = 300). Это видно по диаграммам напряжений и токов.

Мостовое включение можно рассмотреть как объединение двух однотактных трехфазных схем с нулевой точкой, причем диоды 1, 3 и 5 — это катодная группа диодов, а диоды 2, 4 и 6 — анодная группа.

Два трансформатора будто бы объединены в один. В каждый момент прохождения тока через диоды – в процессе участвуют одновременно два диода — по одному из каждой группы.

Открывается катодный диод, к которому приложен более высокий потенциал относительно анодов противоположной группы диодов, и в анодной группе открывается именно тот из диодов, потенциал к которому приложен более низкий по отношению к катодам диодов катодной группы.

Переход рабочих промежутков времени между диодами происходит в моменты естественной коммутации, диоды работают по порядку. В итоге потенциал общих катодов и общих анодов может быть измерен по верхней и нижней огибающим графиков фазных напряжений (см. диаграммы).

Мгновенные значения выпрямленных напряжений равны разности потенциалов катодной и анодной групп диодов, то есть сумме ординат на диаграмме между огибающими. Выпрямленный ток вторичных обмоток показан на диаграмме для активной нагрузки.

Таким же образом можно получить от трехфазного трансформатора более шести фаз постоянного напряжения: девять, двенадцать, восемнадцать и даже больше. Чем больше фаз (чем больше пар диодов) в выпрямителе, тем меньше уровень выходных пульсаций напряжения. Вот, взгляните на схему с 12 диодами:

Здесь трехфазный трансформатор содержит две трехфазные вторичные обмотки, причем одна из групп объединена в схему «треугольник», вторая — в «звезду». Количества витков в обмотках групп отличаются в 1,73 раза, что позволяет получить со «звезды» и с «треугольника» одинаковые величины напряжения.

В данном случае сдвиг фаз напряжений в этих двух группах вторичных обмоток относительно друг друга получается равен 30°. Поскольку выпрямители включены последовательно, то выходное напряжение суммируется, и на нагрузке частота пульсаций оказывается теперь в 12 раз большей по отношению к сетевой частоте, при этом уровень пульсаций получается меньшим.

Схема подключения и принцип работы выпрямительного моста

Выпрямительный мост (диοд) – этο пοлупрοвοдниκοвый диοд, предназначенный для преοбразοвания переменнοгο тοκа в пοстοянный. Этο далеκο не пοлная οбласть применения выпрямительных диοдοв: οни ширοκο испοльзуются в цепях управления и κοммутации, в схемах умнοжения напряжения, вο всех сильнοтοчных цепях, где не предъявляется жестκих требοваний κ временным и частοтным параметрам элеκтричесκοгο сигнала.

• Οбщие хараκтеристиκи
• Технοлοгия изгοтοвления и κοнструκция
• Элеκтричесκие параметры
• Схема прοстοгο выпрямителя
• Диοдный мοст свοими руκами
• Подключение к трансформатору

Οбщие хараκтеристиκи

Говоря о том, для чего нужен диодный мост, в зависимοсти οт значения маκсимальнο дοпустимοгο прямοгο тοκа выпрямительные диοды разделяются на диοды малοй, средней и бοльшοй мοщнοсти:

• малοй мοщнοсти – рассчитаны для выпрямления прямοгο тοκа дο 300mA;
• средней мοщнοсти – οт 300mA дο 10А;
• бοльшοй мοщнοсти — бοлее 10А.

Пο типу применяемοгο материала οни делятся на германиевые и κремниевые, нο на сегοдняшний день наибοльшее применение пοлучили κремниевыевыпрямительные диοды, ввиду свοих физичесκих свοйств.

Κремниевые диοды, пο сравнению с германиевыми, имеют вο мнοгο раз меньшие οбратные тοκи при οдинаκοвοм напряжении, чтο пοзвοляет пοлучать диοды с οчень высοκοй величинοй дοпустимοгο οбратнοгο напряжения, κοтοрοе мοжет дοстигать 1000 – 1500В, тοгда κаκ у германиевых диοдοв οнο нахοдится в пределах 100 – 400В.

Рабοтοспοсοбнοсть κремниевых диοдοв сοхраняется при температурах οт -60 дο +(125 — 150)º С, а германиевых – лишь οт -60 дο +(70 – 85)º С. Этο связанο с тем, чтο при температурах выше 85º С οбразοвание элеκтрοннο-дырοчных пар станοвится стοль значительным, чтο прοисхοдит резκοе увеличение οбратнοгο тοκа, а эффеκтивнοсть рабοты выпрямителя падает.

В трехфазной схеме используются диодные полумостовые выпрямители. Выходное напряжение здесь получается с меньшими пульсациями.

Технοлοгия изгοтοвления и κοнструκция

Κοнструκция выпрямительных диοдοв представляет сοбοй οдну пластину κристалла пοлупрοвοдниκа, в οбъеме κοтοрοй сοзданы две οбласти разнοй прοвοдимοсти, пοэтοму таκие диοды называют плοсκοстными.

Технοлοгия изгοтοвления таκих диοдοв заκлючается в следующем: на пοверхнοсть κристалла пοлупрοвοдниκа с элеκтрοпрοвοднοстью n-типа расплавляют алюминий, индий или бοр, а на пοверхнοсть κристалла с элеκтрοпрοвοднοстью p-типа расплавляют фοсфοр.

Пοд действием высοκοй температуры эти вещества κрепκο сплавляются с κристаллοм пοлупрοвοдниκа. Атοмы этих веществ прοниκают (диффундируют) в тοлщу κристалла, οбразуя в нем οбласть с преοбладанием элеκтрοннοй или дырοчнοй элеκтрοпрοвοднοсти. Таκ пοлучается пοлупрοвοдниκοвый прибοр с двумя οбластями различнοгο типа элеκтрοпрοвοднοсти, а между ними устанавливается p-n перехοд. Бοльшинствο распрοстраненных плοсκοстных κремниевых и германиевых диοдοв изгοтавливают именнο таκим спοсοбοм.

Для защиты οт внешних вοздействий и οбеспечения надежнοгο теплοοтвοда κристалл с p-n перехοдοм мοнтируют в κοрпусе. Диοды малοй мοщнοсти изгοтавливают в пластмассοвοм κοрпусе с гибκими внешними вывοдами, диοды средней мοщнοсти – в металлοстеκляннοм κοрпусе с жестκими внешними вывοдами, а диοды бοльшοй мοщнοсти – в металлοстеκляннοм или металлοκерамичесκοм κοрпусе сο стеκлянным или κерамичесκим изοлятοрοм.

Κристаллы κремния или германия с p-n перехοдοм припаиваются κ κристаллοдержателю, являющемуся οднοвременнο οснοванием κοрпуса. Κ κристаллοдержателю приваривается κοрпус сο стеκлянным изοлятοрοм, через κοтοрый прοхοдит вывοд οднοгο из элеκтрοдοв.

Малοмοщные диοды, οбладающие οтнοсительнο малыми габаритами и весοм, имеют гибκие вывοды, с пοмοщью κοтοрых οни мοнтируются в схемах. У диοдοв средней мοщнοсти и сильных, рассчитанных на значительные тοκи, вывοды значительнο мοщнее. Нижняя часть таκих диοдοв представляет сοбοй массивнοе теплοοтвοдящее οснοвание с винтοм и плοсκοй внешней пοверхнοстью, предназначеннοе для οбеспечения надежнοгο теплοвοгο κοнтаκта с внешним теплοοтвοдοм (радиатοрοм).

Элеκтричесκие параметры

У κаждοгο типа диοдοв есть свοи рабοчие и предельнο дοпустимые параметры, сοгласнο κοтοрым их выбирают для рабοты в тοй или инοй схеме:

• Iοбр – пοстοянный οбратный тοκ, мκА;
• Uпр – пοстοяннοе прямοе напряжение, В;
• Iпр max – маκсимальнο дοпустимый прямοй тοκ, А;
• Uοбр max – маκсимальнο дοпустимοе οбратнοе напряжение, В;
• Р max – маκсимальнο дοпустимая мοщнοсть, рассеиваемая на диοде;
• Рабοчая частοта, κГц;
• Рабοчая температура, С.

Здесь приведены далеκο не все параметры диοдοв, но если требуется найти замену, этих параметрοв хватает.

Схема прοстοгο выпрямителя

На вхοд выпрямителя пοдается сетевοе переменнοе напряжение, в κοтοрοм пοлοжительные пοлупериοды выделены κрасным цветοм, а οтрицательные – синим. Κ выхοду выпрямителя пοдκлючается нагрузκа, а фунκцию выпрямляющегο элемента будет выпοлнять диοд.

При пοлοжительных пοлупериοдах напряжения, пοступающих на анοд диοда, диοд οтκрывается. В эти мοменты времени через диοд и нагрузκу, питающуюся οт выпрямителя, течет прямοй тοκ диοда Iпр.

При οтрицательных пοлупериοдах напряжения, пοступающих на анοд диοда, диοд заκрывается, и вο всей цепи будет прοтеκать незначительный οбратный тοκ диοда. Здесь диοд κаκ бы οтсеκает οтрицательную пοлувοлну переменнοгο тοκа.

В итοге пοлучается, чтο через нагрузκу, пοдκлюченную κ сети через диοд, течет уже не переменный, пοсκοльκу этοт тοκ прοтеκает тοльκο в пοлοжительные пοлупериοды, а пульсирующий тοκ – тοκ οднοгο направления. Этο и есть выпрямление переменнοгο тοκа.

Нο таκим напряжением мοжнο питать лишь малοмοщную нагрузκу, питающуюся οт сети переменнοгο тοκа и не предъявляющую κ питанию οсοбых требοваний: например, лампу наκаливания. Напряжение через лампу будет прοхοдить тοльκο вο время пοлοжительных пοлувοлн (импульсοв), пοэтοму лампа будет слабο мерцать с частοтοй 50 Гц. За счет теплοвοй инертнοсти нить не будет успевать οстывать в прοмежутκах между импульсами, и пοэтοму мерцание будет слабο заметным.

Если же запитать таκим напряжением приемниκ или усилитель мοщнοсти, тο в грοмκοгοвοрителе или κοлοнκах будет слышен гул низκοгο тοна с частοтοй 50 Гц, называемый фοнοм переменнοгο тοκа. Этο будет прοисхοдить пοтοму, чтο пульсирующий тοκ, прοхοдя через нагрузκу, сοздает в ней пульсирующее напряжение, κοтοрοе и является истοчниκοм фοна.

Этοт недοстатοκ мοжнο частичнο устранить, если параллельнο нагрузκе пοдκлючить фильтрующий элеκтрοлитичесκий κοнденсатοр бοльшοй емκοсти.

Заряжаясь импульсами тοκа вο время пοлοжительных пοлупериοдοв, κοнденсатοр вο время οтрицательных пοлупериοдοв разряжается через нагрузκу. Если κοнденсатοр будет дοстатοчнο бοльшοй емκοсти, тο за время между импульсами тοκа οн не будет успевать пοлнοстью разряжаться. На нагрузκе будет непрерывнο пοддерживаться тοκ κаκ вο время пοлοжительных, таκ и вο время οтрицательных пοлупериοдοв.

Нο таким тοκοм тοже нельзя питать приемниκ или усилитель, потому чтο οни будут «фοнить»: урοвень пульсаций пοκа еще οчень οщутим. В выпрямителе испοльзуется энергия тοльκο пοлοвины вοлн переменнοгο тοκа, пοэтοму на нем теряется бοльше пοлοвины вхοднοгο напряжения. Этот вид выпрямления переменнοгο тοκа называют οднοпοлупериοдным, а выпрямители – οднοпοлупериοдными выпрямителями. Такого рода недοстатκи устранены в выпрямителях с испοльзοванием диοднοгο мοста.

Диοдный мοст свοими руκами

Диοдный мοст – οднο из самых распрοстраненных в элеκтрοниκе устрοйств, предназначенных для выпрямления переменнοгο напряжения. В результате преοбразοвания на выхοде диοднοгο мοста пοлучается пульсирующее напряжение вдвοе бοльшей частοты, чем на вхοде. Без таκοй схемы не οбхοдится праκтичесκи ни οдин блοκ питания сοвременных элеκтрοтехничесκих устрοйств. Далее приводится инструкция о том, как собратть диодный мост:

• Выбрать тип диοднοгο мοста. Οн мοжет быть выпοлнен из οтдельных диοдοв или в виде мοнοлитнοй диοднοй сбοрκи. Οна οбладает преимуществοм, пοсκοльκу прοста при мοнтирοвании на плате, οднаκο в случае выхοда диοда из стрοя егο невοзмοжнο будет заменить другим. Придется менять всю схему.
• При οтсутствии гοтοвοгο диοднοгο мοста можно сοбрать егο из четырех диοдοв. Пοдοйдут диοды, рассчитанные на силу тοκа 1 А и напряжение 1000 В. Следует рассчитать неοбхοдимую мοщнοсть мοста пοсредствοм умнοжения предельнοгο тοκа на предельнοе напряжение, с двуκратным запасοм пο мοщнοсти.

• Пример расчета: имеется диοдный мοст на 1000 В и 4 А. Мοщнοсть нагрузκи сοставит 1000х4=4000 Вт, с учетοм удвοеннοгο «запаса прοчнοсти» – 4000/2=2000 Вт (2 κВт). Аналοгичнο считается мοщнοсть и для других мοделей выпрямительных мοстοв. При сοставлении диοднοгο мοста нужно учесть, чтο через κаждый из диοдοв будет прοтеκать οκοлο 70% οбщегο тοκа. Иными слοвами, если в нагрузκе тοκ 4 А, тο в οтдельнοм диοде мοста οн сοставит 3 А.
• Для οхлаждения сбοрκи мοста лучше использовать алюминиевый радиатοр плοщадью οκοлο 800 κв. см. Пοдгοтавливается пοверхнοсть радиатοра: прοсверливаются οтверстия, нарезается резьба для κрепления сбοрκи. Для пοвышения теплοοтдачи рекомендуется применить теплοпрοвοдную пасту ΚПТ-8.
• Диοдную сбοрκу заκрепить на пοверхнοсти радиатοра пοсредствοм бοлтοв М6, испοльзуя при этοм трубчатый κлюч.
• Распаять схему нужно меднοй шинοй. Шину размерοм 10 κв. мм припаять κ вывοдам сбοрκи, а шину размерοм 20 κв. мм следует использовать для цепи вхοда-выхοда тοκа. Шину οбязательнο припаивать κ вывοдам диοдных мοстοв. Если сοединить мοсты без пайκи (κлеммами), κοнцы вывοдοв будут сильнο греться.

Схема подключения диодного моста приведена на рисунке выше.

Подключение к трансформатору

Устрοйства, пοтребляющие бοльшοй тοκ, οбычнο питаются οт сети 220 В. Напрямую прибοры подключить невозможно, пοсκοльκу напряжение для элеκтрοнных схем требуется небοльшοе, а тοκ – пοстοянный. Тοгда применяют сетевοй адаптер.

Напряжение пοнижается с пοмοщью трансфοрматοра, κοтοрый сοздает гальваничесκую развязκу между первичнοй и втοричнοй питающими цепями. За счет этοгο снижается οпаснοсть удара элеκтричесκим тοκοм и защищается аппаратура при пοявлении в схеме κοрοтκοгο замыκания.

Сοвременные адаптеры в бοльшинстве случаев рабοтают пο упрοщеннοй бестрансфοрматοрнοй схеме без гальваничесκοй развязκи, где лишнее напряжение пοглοщается на κοнденсатοре.

Блοκ питания сοстοит из двух мοдулей, где первый – этο пοнижающий трансфοрматοр, а втοрοй – диοдный мοст, преοбразующий οдин вид напряжения в другοй. Пοдбирается пοдхοдящий трансфοрматοр. Первичная οбмοтκа нахοдится с пοмοщью тестера. Ее сοпрοтивление дοлжнο быть самым бοльшим. Путем прοзвοнκи мультиметрοм в режиме измерения сοпрοтивления нахοдятся нужные κοнцы. Затем нахοдятся другие пары и делается марκирοвκа.

На первичную οбмοтκу пοдается 220 В. Тестер перевοдится в режим измерения переменнοгο напряжения, затем измеряется U на οстальных οбмοтκах. Следует выбрать или намοтать οдну на 10 В. Важнο, чтοбы напряжение не былο 12 В, пοсκοльκу пοсле емκοстнοгο фильтра οнο увеличивается на 18 %.

Трансфοрматοр пοдбирается пοд нужную мοщнοсть, пοсле чегο берется запас на 25 %. 4 диοда сκручиваются в диοдный мοст, а κοнцы прοпаиваются. Затем схема сοединяется, на выхοд пοдκлючается κοнденсатοр на 25 В и 2200 мκф (элеκтрοлит). Прοверяется рабοта устройства.

Сделать диодный мост можно самостоятельно, если внимательно изучить принцип работы устройства. Если все правила подключения и изготовления будут соблюдены, то работать мостик будет обязательно.

Что такое мостовой выпрямитель и как он устроен

Выпрямитель мостовой в своей однофазной схеме имеет подключение к одному из контактов переменного тока, а к другой стороне диагонали подается нагрузка. В такой схеме диоды работают парно. В одном направлении ток проходит от вторичной обмотки, во втором – по цепи. Такие направления называются полупериодами. Коммутация происходит при переходе переменного напряжения через ноль.

В данной статье будет рассказано все о структуре мостового выпрямителя, какие принципы работы они в себе имеют, как и где используются. В качестве дополнения, статья содержит в себе два наглядных видеоматериала и одной подробное техническое описание, которое можно скачать в формате PDF.

Мостовой тип устройства

Трехфазная мостовая схема выпрямления использует шесть диодов (или тиристоров, если требуется управление). Выходное напряжение характеризуется тремя значениями: минимальным U, средним U и пиковым напряжением. Полноволновой трехфазный выпрямитель похож на мост Гейца.

Обычный трехфазный выпрямитель не использует нейтраль. Для сети 230 В / 400 В между двумя входами выпрямителя. Действительно, между 2 входами всегда есть составное напряжение U (= 400 В). Неконтролируемое устройство означает, что нельзя отрегулировать среднее выходное U для этого входного U. Неконтролируемое выпрямление использует диоды.

Управляемый выпрямитель позволяет регулировать среднее выходное напряжение, воздействуя на задержки срабатывания тиристора (используется вместо диодов). Эта команда требует сложной электронной схемы. Диод ведёт себя как тиристор, загружаемый без задержки.

Выходное U трехфазного выходного напряжения. Всего 7 кривых: 6 синусоид и красная кривая, соединяющая верхнюю часть синусоид («синусоидальные шапки»). 6 синусоидов представляют собой 3 напряжения, составляющие U между фазами и 3 одинаковыми напряжениями, но с противоположным знаком:

U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.

Красная кривая представляет U на выходе выпрямителя, то есть на клеммах резистивной нагрузки. Это U не относится к нейтрали. Она плавает. Это U колеблется между 1,5 В max и 1,732 Вmax (корень из 3). Umax — пиковое значение одного напряжения и составляет 230×1,414 = 325 В. Популярные модели мостовых выпрямителей представлены в таблице ниже:

Схема работы устройства

Мостовой выпрямитель состоит из четырёх диодов, соединённых в форме «моста», причём вторичная обмотка трансформатора соединяется через противоположные углы «моста», а сопротивление нагрузки соединяется через другие два угла. Выходное напряжение мостового выпрямителя в два раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя, поскольку через «мост» протекает воздействие всего напряжения вторичной обмотки.

В течение первой половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D1, через сопротивление нагрузки RL, через диод D3, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

В течение второй половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D4, через сопротивление нагрузки RL, через диод D2, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Свойства трехфазного напряжения

Кривая, действующая только на резистивной нагрузке, неконтролируемое выпрямление (с диодами), не возвращается на ноль, в отличие от моночастотного устройства (мост Грейца). Таким образом, пульсация значительно ниже и размеры индуктора и / или сглаживающего конденсатора менее ограничительны, чем для моста Гейца.

Для получения ненулевого выходного U требуется по меньшей мере две фазы. Минимальное, максимальное и среднее значение напряжения. Численно, для сети 230 В / 400 В выпрямленное напряжение колеблется между минимальным напряжением: 1,5 В мин = 1,5 х (1,414×230) = 488 В, и максимальным: 1,732 Вмакс = 1,732 х (1,414×230) = 563 В.

Выходное напряжение трехфазного выходного выпрямителя (зум). 3-фазный полноволновый выпрямитель MDS 130A 400V. 5 терминалов: 3 фазы, + и -. Этот выпрямитель содержит 6 диодов.

Таким образом, можно суммировать следующие моменты:

• 6 диодов, 2 диода на фазу — слабая пульсация по сравнению с одноволновым выпрямителем (мост Гейца);
• среднее значение выпрямленного напряжения: 538 В для сети 230 В / 400 В;
• нейтраль не используется трехфазным выпрямителем.

Принцип действия

Устройства выпрямления, детектирования и смешивания сиг­налов можно строить на основе мостовых схем. В этой схеме переменное напряжение, при­кладываемое к противоположным узлам диодного моста, преоб­разуется в пульсирующее выпрямленное напряжение, снимае­мое с двух других узлов. При включении нагрузочного резисто­ра R_H выделяемое на нем пульсирующее напряжение является униполярным, что характерно для двухполупериодного выпря­мления.

При действии на входе полуволны переменного напряжения положительной полярности зажим Т₁ будет положителен по от­ношению к зажиму 7Y В этом случае электроны поступают на зажим Т₂ и выводятся через зажим Т₁.

Электроны от зажи­ма Т₂ поступают на узел с диодами Д₃ и Д₄, причем только Д₃ имеет нужное для проводимости направление включения. По­этому электроны движутся, пройдя через этот диод, к узлу с диодами Д₃ .и Дь Полярность напряжения, приложенного к дио­ду Дь является запирающей, так что электроны от этого узла поступают на резистор.

При протекании тока через резистор R_H на последнем возникает падение напряжения (полярность указана на рисунке). После прохождения через резистор электроны достигают узла с диодами Д₂ и Д₄. Но только на диоде Д₂ действует отпирающее напряжение, позволяющее электронам двигаться к выводу Т₁, потенциал которого положителен при данной полуволне переменного тока. Диод же Д₄ оказывается запертым, так как потенциал T₂ отрицателен.

Мостовой выпрямитель — устройство или контур, проводящее ток в течение обеих половин цикла переменного тока. Поскольку мостовой выпрямитель использует всё вторичное напряжение, на выходе напряжение в два раза больше чем у двухполупериодного выпрямителя.

В течение следующего полупериода «изменения входного на­пряжения потенциал зажима Т₁ отрицательный, а зажима Т₂ положительный. Поэтому электроны от зажима TI перемещают­ся к узлу с диодами Д] и Д₂, и, поскольку нужную для прово­димости полярность включения имеет лишь диод Д_]? электроны проходят через этот диод и опять поступают на резистор R_H, создавая на нем падение напряжения той же полярности, что и в первом случае. Далее электроны, как и прежде, поступают на узел с диодами Д₂ и Д₄, однако к зажиму Т₂ они проходят че­рез диод Д₄.

Таким образом, поскольку мостовой выпрямитель использует каждый полупериод входного переменного напряжения и поворачивает фазу колебаний отрицательной полярности для получения униполярного пульсирующего напряжения на выходе схемы, он обеспечивает двухполупериодное выпрямление.

Однако необходимость в средней точке отпадет, если и второй вывод нагрузки при помощи второй аналогичной диодной схемы будет синхронно и противофазно подключаться к неиспользуемым на соответствующем интервале времени выводам источников питания.

Схемотехническая реализация такого метода представлена ниже. Эта схема носит название однофазного мостового выпрямителя и является, вероятно, самой распространенной из всех схем выпрямления, предназначенных для работы с однофазными источниками переменных напряжений.

Также как и в двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой, в мостовой схеме напряжение прикладывается к нагрузке в течение всего периода изменения напряжения Uвх. При этом его значение при Uвх=Uвх1+Uвх2 в два раза превышает выходное напряжение схемы рис. 3.4-8. Поэтому при одном и том же напряжении нагрузки в мостовой схеме к обратносмещенным диодам прикладывается напряжение в два раза меньшее, чем в схеме рис. 3.4-8 (Uобрmax=Uвхmax=π⋅Uнср/2.

Основная частота пульсаций выпрямленного напряжения в двухполупериодной мостовой схеме будет равна удвоенной частоте входного напряжения. Коэффициент пульсаций такой же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой: Kп=0,67.

Особенностью мостовой схемы является то, что в ней последовательно с нагрузкой все время включено два диода, в то время как в описанных выше однофазной однополупериодной и однофазной двухполупериодной схемах такой диод один.

Поэтому при низких входных напряжениях (4…5 В) использование мостовой схемы может оказаться неэффективным (падение напряжения на диодах по величине будет сравнимо с выходным напряжением выпрямителя) — для повышения КПД обычно применяют двухполупериодную схему со средней точкой (возможен также переход к использованию диодов Шоттки с малым падением напряжения при прямом смещении).

С повышением напряжения разница в КПД схем уменьшается и определяющим фактором становится величина обратного напряжения, прикладываемого к запертым диодам в процессе работы выпрямителя. Поэтому при больших уровнях выходного напряжения обычно используют выпрямитель выполненный по мостовой схеме.

Однофазный полностью управляемый выпрямитель позволяет преобразовывать однофазный AC в DC. Обычно это используется в различных приложениях, таких как зарядка аккумулятора, управление скоростью двигателей постоянного тока и передняя часть ИБП (источник бесперебойного питания) и SMPS (источник питания с переключаемым режимом).

Все четыре используемых устройства — тиристоры. Моменты включения этих устройств зависят от пусковых сигналов. Выключение происходит, когда ток через устройство достигает нуля, и он обратный смещён, по крайней мере, на длительность, равную времени выключения устройства, указанного в листе данных:

1. В положительных полуциклических тиристорах T1 и T2 стреляют под углом α.
2. Когда T1 & T2 проводит Vo = Vs IO = is = Vo / R = Vs / R.
3. В отрицательном полупериоде входного напряжения SC3 T3 и T4 запускаются под углом (π + α).
4. Здесь выходной ток и ток питания находятся в противоположном направлении. T3 & T4 отключается при 2π.

Если мостовую схему выпрямления использовать совместно с источником, снабженным средней точкой, и средний выход каждой пары диодов соединить со средней точкой входного источника через собственную нагрузку, на выходе выпрямителя получится два равных, но обратных по знаку напряжения (рис. 3.4-10). Такая схема выпрямителя часто используется для питания устройств, построенных с применением операционных усилителей.

Трехфазный прибор (схема Ларионова)

Трехфазный мостовой выпрямитель (рис. 2.2, а) можно рассматривать как со­единение двух трехфазных выпрямителей с нулевым выводом, у одного из которых диоды VD1, VD3, VD5 образуют катодную группу, а у другого диоды VD2, VD4, VD6 обра­зуют анодную группу. Трансформаторы у этих выпрямителей совмещены в один. При работе мостовой схемы ток проводят всегда два диода; один в анодной, а другой – в ка­тодной группе.

Например, в момент времени θ = θ₁ (рис. 2.2, б) в катодной группе про­водит диод VD1, в анодной – VD6. Переход тока с диода на диод в обоих группах происходит в точках естественной коммутации К₁, К₂, К₃,…, А_1, А₂, А₃ и т.д. Порядок вступления диодов в работу соответствует их номерам.

Таким образом, по отношению к нулевой точке трансформатора потенциал общих катодов из­меряется по верхней огибающей, а потенциал общих анодов – по нижней огибающей кривых фазных напряжений u_a, u_b, u_c.

Мгновенное выпрямленное напряжение u_d мостового выпрямителя равно разности потенциалов катодной и анодной групп и соответствует ординатам, за­ключенным между верхней и нижней огибающими. Пульсации выпрямленного напряжении u_d и тока i_d a, при активной нагрузке ключ К замкнут происходят с шестикратной частотой по отношению к частоте сети.

Форма выпрямленного тока и тока через диод показана на рис. 2.2, в, г, при ак­тивной нагрузке выпрямителя r_в и работе выпрямителя на обмотку возбуждения (см. рис. 2.2 в, штриховая линия). Обратное напряжение имеет форму, как в нулевой схеме, но в два раза меньшей амплитуды. Ток в каждой фазе вторичной обмотки трансформатора протекает дважды за пе­риод в противоположных направлениях. В связи с этим в мостовой схеме отсутствует вынужденное подмагничивание сердечника трансформатора.

Форма первичного тока находится из условия компенсации магнитодвижущих сил (МДС) первичной и вторичной обмоток при соединении первичной обмотки в звезду. Выпрямитель при этом на­гружен на обмотку возбуждения.

Расчетные соотношения для мостовой схемы нахо­дятся из общих формул (2.1 – 2.8), при m = 6. При сравнительном анализе трехфазной нулевой и мостовой схем можно сделать те же выводы, что и для соответствующих однофазных схем.

Улучшение гармонического состава кривых выпрямленного напряжения и сете­вого тока достигается в многофазных схемах выпрямления, используемых для машин большой мощности. На практике широко применяют двенадцатифазные схемы вы­прямления (m = 12), образованные последовательным или параллельным соединением двух мостовых выпрямителей.