Pingekontrollrelee: tööpõhimõte, skeem, ühendamise nüansid

Pinge kõikumised pole Eesti kodudes sugugi haruldased. Need tulenevad elektrivõrkude vananemisest, lühistest ja koormuse ebaühtlasest jaotusest üksikute faaside vahel.

Selle tulemusena saavad kodumasinad elektrienergiat kas liiga vähe või põlevad selle ülekülluse tõttu läbi. Loetletud probleemide vältimiseks on soovitatav paigaldada pinge kontrollrelee (PKR).

Soovitame mõista, milliseid eeliseid annab sellise seadme kasutamine, millised on erinevused PKR-i ja stabilisaatori vahel, kuidas valida sobiv relee ja teostada selle ühendamine.

Miks on vaja pinget reguleerivat releed?

Vaadeldava seadme õige nimetus on «pinge kontrollrelee». Kuid elektrikute omavahelises kõnes kukub selle termini keskmine sõna sageli välja.

Põhimõtteliselt on see üks ja sama elektrotehniline kaitseautomaatika seade. Lisaks nimetatakse seda seadet sageli ka «nulli katkestuse kaitseks». Miks – saab selgeks allpool.

Ei tasu segi ajada RIK-automaate ja PKR-i. Esimesed kaitsevad liini ülekoormuse ja lühise eest, teised aga pingehüpete eest. Need on funktsionaalse otstarbe poolest erinevad seadmed.

PKR-i põhiülesanne on elektriseadmete võrgust väljalülitamine, kui võrgupinge on liiga kõrge või liiga madal, et toiteallikaga ühendatud tehnika ei rikneks.

Kiri «~220 V» on kõigile venelastele harjumuspärane. Sellise vahelduva pinge all töötab kodus pistikupesadesse ühendatud kodumasinad. Kuid tegelikult kõigub koduse elektrivõrgu pinge vaid selle märgi ümber hälbega +/-10%.

Üksikutel juhtudel ulatuvad kõikumised ka suuremate väärtusteni. Voltmeeter võib küll näidata langusi kuni 70 V ja tõuse kuni 380 V.

Elektrotehnikale on liiga madal ja liiga kõrge pinge ohtlik. Kui külmiku kompressor saab elektrit liiga vähe, siis see lihtsalt ei käivitu. Selle tulemusena seade tingimata ülekuumeneb ja rikneb.

Madala pinge korral ei suuda tavakasutaja enamikul juhtudel isegi väliselt kindlaks teha, kas seade sellises olukorras töötab korralikult või mitte. Visuaalselt võib näha vaid tuhmilt hõõguvaid hõõglampe, millele antakse pinget vähem kui ette nähtud.

Kõrgete pingetõusudega on kõik palju lihtsam. Kui teleri, arvuti või mikrolaineahju toite sisendile anda 300–350 W, siis parimal juhul põleb nendes kaitsme läbi. Kuid enamasti põlevad need ise läbi. Ja veel hea, kui sellega ei kaasne seadmete tegelikku süttimist ja tulekahju tekkimist.

Mitme korteriga majad on tavaliselt toidetud kolmefaasilisest võrgust 380 V, korterisse aga tuleb ühefaasiline juhtmestik 220 V põrandal asuvast elektrikilbist.

Peamised probleemid pingekõikumistega kõrghoonetes tekivad töönulli katkemise tõttu. Seda juhet kahjustavad elektrikud ettevaatamatult remondi käigus või see lihtsalt põleb vanaduse tõttu läbi.

Kui majas on sissesõiduliinil vajaliku kaitse komplekt tänapäevasel tasemel, siis sellise katkestuse tagajärjel rakendub UZO automaatika. Kõik lõpeb suhteliselt normaalselt.

Kuid vanas elamufondis, kus pole kaitseautomaate, põhjustab nulli kadumine faaside asümmeetria. Ja siis muutub pinge ühes korteris madalaks (50–100 V) ning teises järsult kõrgeks (300–350 V).

Kellel milline pinge lõpuks pistikupesas välja tuleb, sõltub sel hetkel elektrivõrku ühendatud koormusest. Seda ei ole võimalik täpselt ette arvutada ega ennustada.

Lõpuks ühtedel lakkab kogu tehnika töötamast, teistel põleb see liigpinge tõttu läbi. Just siin on vaja pingekontrolli releed (RKN). Probleemide tekkimisel lülitab see võrgu välja, vältides telerite, külmikute jms riknemist.

Eramajade sektoris on probleem pingekõikumistega pisut erinev. Kui suvila asub tänavatrafost suurel kaugusel, siis suurenenud elektritarbimise korral temani jõudvates majades võib selles äärmises punktis pinge langeda kriitiliselt madalate näitajateni.

Selle tulemusena hakkavad pikaajalise 'voltide' puuduse tõttu elektrimootorid kodumasinates paratamatult läbi põlema ja rikki minema.

PKR seadme liigid

Kõik pingeregulaatori funktsiooni täitvad releemudelid jagunevad ühe- ja kolmefaasilisteks.

Ühefaasiline relee. Tavaliselt paigaldatakse suvilatesse ja korteritesse – rohkemat maja kilpides ei ole vaja.

Eramute ja korterelamute elektrikilpides kasutatakse tavaliselt ühefaasilisi kompaktseid DIN-rööpale paigaldatavaid releesid (+).

Kolmefaasiline relee. Sellised RKN-id on ette nähtud tööstuslikuks kasutamiseks. Neid kasutatakse sageli kolmefaasiliste tööpinkide kaitseskeemides. Veelgi enam, kui sellise keeruka tehnika sisendis on vaja sellist kolmefaasilist, siis valitakse see sageli kombineeritud teostuses, mis kontrollib mitte ainult pinget, vaid ka faaside sünkroniseerimist.

Kolmefaasilise pingerelee peamine puudus ja samal ajal eelis on toite täielik väljalülitumine väljundis, kui pinge tõuseb isegi ühel faasiliinil sisendis. Tööstuses on see ainult kasulik. Kuid koduses olustikus ei ole pinge kõikumised ühel faasil sageli kriitilised, kuid pingekontrollrelee lülitab kaitstava võrgu välja.

Üksikjuhtudel on selline ülim ettevaatus vajalik. Enamikus olukordades on see aga liigne.

Vastavalt teostustüübile ja mõõtmetele

Kogu pingerelee mudelivalik jaguneb kolmeks tüübiks:

• pistiku-pistikupesa adapterid;
• pikendusjuhtmed 1-6 pistikupesaga;
• kompaktsed DIN-latil olevad pingereleed.

Esimesi kahte varianti kasutatakse ühe konkreetse elektriseadme või mõne rühma kaitsmiseks. Need ühendatakse tavalise toapistikupessa.

Kolmas variant on mõeldud paigaldamiseks elektrikilpi korteri või suvila elektrivõrgu kaitsesüsteemi osana.

Vaadeldavate regulaatorite adapterid ja pikendused on üsna suured. Tootjad püüavad neid teha võimalikult väikeseks, et need oma välimusega interjööri ei rikuks.

Kuid pingerelee sisemistel komponentidel on oma ranged mõõtmed, lisaks tuleb need komponeerida ühte korpusesse koos pistikupesa ja pistikuga. Disaini osas pole siin palju ruumi manööverdada.

DIN-latile paigaldatavad releed jaotuskilbis on kompaktsemad ja neil pole midagi üleliigset. Nende võrku ühendamine toimub juhtmete ja klemmide ühendamise kaudu.

Vastavalt baasile ja lisafunktsioonidele

Pingekontrollrelee sisemine loogika ja töö põhinevad mikroprotsessoril või lihtsamal komparaatoril. Esimene variant on kallim, kuid võimaldab täpsemat ja sujuvamat rakendumislävede reguleerimist. Enamik müüdavatest kaitseseadmetest on nüüd ehitatud mikroprotsessori baasil.

Ülemine (Umax) ja alumine (Umin) lävi on kaks peamist reguleeritavat parameetrit – kui sisendpinge väljub seatud vahemikust, lülitab relee väljundliini elektritoitest välja (+)

Vähemalt on releekorpusel paar LED-indikaatorit, mille abil saab määrata pinge olemasolu sisendis ja väljundis. Täiustatud seadmetel on ekraanid, mis näitavad seatud lubatud piire ja liinis olevat pinget.

Läviväärtuste reguleerimine toimub gradueeritud skaalaga potentsiomeetri või nuppude abil, kus parameetrid kuvatakse ekraanil.

Lülituse eest vastutav relee RKN-i sees on valmistatud bistabiilse skeemi järgi. Sellel mähisel on kaks stabiilset olekut. Energiat kulub ainult riivi ümberlülitamiseks. Kontaktide kinnises või avatud asendis hoidmiseks elektrit ei vajata.

Ühelt poolt minimeerib see energiatarbimist, teisalt tagab, et mähis ei kuumeneks regulaatori töötamise ajal.

Pingerelee valimisel tuleb parameetrite juures tähele panna:

• töövahemik voltides;
• võimalused ülemise ja alumise läviväärtuse seadmiseks;
• pingetaseme indikaatorite olemasolu/puudumine;
• väljalülitusaeg RKN-i töölerakendumisel;
• elektritoite taastamise viivitusaeg;
• maksimaalne lülitatav võimsus kilovattides või läbivool amperites.

Viimase parameetri järgi tuleks releed võtta 20–25% varuga. Kui liinis olevatele suurtele koormustele sobivat RKN-i pole, siis võetakse väikese võimsusega mudel ja selle väljundisse ühendatakse magnetsõlmiti.

Läviväärtuste seadmisega on olukord järgmine. Kui need seatakse liiga rangelt, muutub relee töölerakendumise sagedus kõrgeks. Siin tuleb teha kompromiss.

Nende parameetrite reguleerimine tuleb teha nii, et need tagaksid vajaliku kaitse taseme, kuid ei põhjustaks RKN-i liiga sagedast ümberlülitamist. Pidev sisse- ja väljalülitamine ei tule kasuks ei võrku ühendatud tehnikale ega pinge regulaatorile endale.

Samas mõnel releel pole üldse võimalust läviväärtusi ise korrigeerida. Need on seadistatud "jäigalt". Näiteks alumise piiri seadeväärtus on tehases seatud 170 V ja ülemise piiri oma 265 V.

Sellised RKN-id on odavamad, kuid neid tuleb valida hoolikamalt. Hiljem neid seadmeid ümber seadistada ei saa; arvutustes tehtud vigade korral tuleb osta uued, et mittesobivad välja vahetada.

Väljalülitamise ja liini toite taastamise ajaliste parameetrite valik sõltub ühendatud koormusest ja konkreetse võrgu omadustest (+)

Kui elektrivõrgus esineb pidevalt lühiajalisi (sekundimurdeosa) väikeseid pingelangusi, siis on parem seada alumise läve väljalülitusaeg maksimumini. Nii on töölerakendumisi vähem ja oht toidetavale seadmele minimaalne.

Sisselülitamise viivitus tuleb valida sõltuvalt pistikupessa ühendatud elektriseadmete tüübist. Kui ühendatud tehnikal on kompressor või elektrimootor, tuleks pinge andmise aega suurendada 1–2 minutini.

See võimaldab vältida järske pinge- ja vooluhüppeid võrgu toite taastamisel, mis kaitseb külmikuid ja konditsioone rikete eest.

Arvutite ja televiisorite puhul saab seda parameetrit vähendada isegi 10–20 sekundini.

Mis on parem: stabilisaator vs relee

Sageli soovitatakse elektrikilbis pingekontrollrelee paigaldamise asemel paigaldada majja pingerühik. Mõnel juhul on see õigustatud. Siiski on mitmeid nüansse, mida tuleb meeles pidada ühe või teise elektriseadmete kaitse variandi valimisel.

Funktsionaalsuse poolest ei ühtlusta stabilisaator mitte ainult pinget, vaid lülitub välja ka liiga kõrge pinge korral. Pinge relee on aga eranditult kaitseautomaatika. Esimene näib hõlmavat teise funktsioone.

Kuid võrreldes RKN-iga on stabilisaator:

• kallim ja teeb müra;
• inertsem järskude kõikumiste korral;
• ei võimalda parameetrite reguleerimist;
• võtab palju rohkem ruumi.

Kui sisendpinge väheneb, hakkab stabilisaator, et väljundis oleks vajalikud näidud, tõmbama võrgust rohkem voolu. Ja see on otsene tee juhtmestiku läbipõlemiseks, kui see pole algselt selliseks koormuseks ette nähtud.

Stabilisaatori teine peamine puudus võrreldes pingekontrollreleega on selle võimetus kinni püüda järsku pingehüpet nulli katkemise korral.

Piisab sõna otseses mõttes poolest sekundist, kui pistikupesas on 350–380 W, et kogu tehnika majas läbi põleks. Enamik stabilisaatoreid ei suuda selliste muutustega kohaneda ja laseb kõrgepinge läbi, lülitudes välja alles 1–2 sekundit pärast tõusu algust.

Peale stabilisaatorite ja releede saab liini kaitsmiseks võrgu pingekõikumiste eest kasutada ka maksimaal- ja minimaalpinge vabastajaid. Kuid nende tööaeg on võrreldes RKN-iga pikem. Lisaks ei lülita need toidet automaatselt tagasi, töö poolest sarnanevad nad rohkem UZO-le.

Pärast elektrivarustuse katkemist tuleb need vabastajad käsitsi algolekusse tagasi lülitada.

PKR ühendamise skeemid

Kilbis paigaldatakse pingerelee alati arvesti järel faasijuhtme katkestusse. See peab jälgima ja vajaduse korral katkestama just faasi. Muul viisil seda ühendada ei saa.

Enamasti kasutatakse ühefaasiliste tarbijate jaoks standardskeemi, kus koormus on otse läbi relee (+)

Ühefaasilise pingerelee põhilisi ühendusskeeme on kaks:

• otsese koormusega läbi RKN-i;
• koormuse ühendamisega läbi kontraktori – magnetkäiviti ühendamisega.

Elektrikilbi paigaldamisel majas kasutatakse praktiliselt alati esimest varianti. Müügil on piisavalt erinevaid RKN-mudeleid vajaliku võimsusega. Lisaks saab vajaduse korral paigaldada mitu sellist releed paralleelskeemi järgi, ühendades igaühega eraldi elektriseadmete grupi.

Paigaldus on äärmiselt lihtne. Standardse ühefaasilise relee korpusel on kolm klemmi – null ja faasilised 'sisend' ja 'väljund'. Tuleb ainult mitte segamini ajada ühendatavaid juhtmeid.

Järeldused ja kasulik video teemal

Et Teil oleks lihtsam orienteeruda ühendusskeemides ja sobiva pingereguleerimisrelee valimisel, oleme koostanud valiku videomaterjalidest, kus on kirjeldatud kõiki selle seadme töö nüansse.

Kuidas kaitsta seadmeid elektrivõrgu kõikumiste eest pingekontrollrelee (RKN) abil:

Pingerelee seadistamine:

Võrgupinge kontrollrelee on suurepärane kaitse nulljuhtme katkestuse ja järskude pingekõikumiste eest. Seda on lihtne ühendada. Tuleb vaid sisestada sobivad juhtmed klemmidesse ja pingutada need.Peaaegu kõigil juhtudel kasutatakse standardset skeemi otsese koormusega läbi RKN-i.

Jagage lugejatega oma kogemusi pingerelee ühendamisel ja kasutamisel. Palun jätke kommentaare, esitage küsimusi artikli teemal ja osalege aruteludes – tagasiside vorm asub allpool.