Назначение, выбор и подключение автоматического переключателя фаз

Принцип работы и устройство фазового переключателя

В общем случае фазовый переключатель является устройством, главная задача которого – это подключение вместо основной фазы какой-либо любой другой, имеющей близкое к номинальным показателям напряжение, при отключении линии питания или скачке напряжения выше установленных пределов.

Конструкция этого устройства подразумевает то, что на его вводные клеммы поступает трехфазное питание. При этом на вывод поступает всего лишь одна фаза, качество напряжения которой наиболее близкое к показаниям нормы. Активация переключателя происходит в случае полного исчезновения фазы или же при скачках и просадках электропитания

Важно учитывать то, что для работы фазового переключателя требуется трехфазная сеть. Кроме этого, как говорилось выше, существует два типа таких устройств: автоматические переключатели и модели, переключаемые вручную

Принцип работы переключателя фаз, например, модели ПЭФ-301, заключается в переборе линий питания до тех пор, пока не будет найдено то значение, которое имеет оптимальные показатели напряжения. Переключение осуществляется посредством микроконтроллера, который и направляет расположенную внутри корпуса устройства группу реле.

Как подключать оборудование

Ручной переключатель фаз более известен многим, как пакетник. Данное устройство представляет собой кулачковый механический переключатель (3-х позиционный). Современная промышленность предлагает и другие виды пакетников, отличающихся между собой количеством переключателей, все зависит от целей и потребностей электрической сети.

Критерии для классификации

Классификация реле или «электрических выключателей» связана с типом сигнала и конструктивными особенностями, подключением к однофазным или трёхфазным сетям. Ниже будут рассмотрены основные виды этого устройства.

Твердотельное реле является прибором электронного типа, в котором отсутствуют какие-либо движущиеся (механические) части. Область применения связана с включением и отключением цепей высокой мощности за счёт низкого напряжения. Прибор контроля максимального напряжения сконструирован на противоположном принципе. В связи с его принципом работы оно подключается исключительно к сети с постоянным током.

Под реле задержки времени понимают такие электротехнические устройства, которые используются для замыкания или размыкания цепи не в зависимости от значения поступающего сигнала, а строго спустя установленный промежуток времени. В устройствах присутствует микроконтроллер, регулирующий его работу по времени и управляющий задержкой отключения и включения.

Программируемое реле времени – это и есть прибор с микроконтроллерами, позволяющий пользователю более детально программировать желаемые временные параметры.

Электронное реле времени для создания задержки выключения подразумевает использование разнообразных решений – от цифровых до аналоговых, включая интегральные цепи и таймеры.

Цифровое реле времени делится на несколько типов. Одной из его разновидностей является беспроводное устройство. Блок управления передаёт на него кодированный сигнал. В основном используется в автомобилестроении.

Наиболее ярким примером использования реле времени с задержкой выключения 220 В можно назвать принцип работы старых стиральных машин. Потребителю приходилось поворачивать ручку, после чего внутри были слышны звуки обратного отсчёта.

Электромеханическое реле времени можно эксплуатировать только при подключении к трёхфазной сети постоянного тока. В его состав входит как основная, так и дополнительная обмотка короткозамкнутого типа из медной гильзы.

Достаточно вспомнить, как работают старые стиральные машинки. Для пуска аппарата необходимо было лишь повернуть ручку на несколько делений. При этом машинка начинала работать, а внутри корпуса около ручки что-то начинало тикать. Как только ручка доходила до нулевой отметки, стиральная машина переставала работать. Вот так работало реле времени с задержкой выключения 220 В.

Когда требуется обеспечить защиту электрического двигателя или установки, работающей от трёхфазной сети, используют реле контроля фаз. Значения управляемого сигнала могут контролироваться в зависимости от наличия всех или отсутствия хотя бы одной фазы, перенапряжения, изменения последовательности фаз и т. д.

Во многих бытовых приборах, включая холодильники, телевизоры, стиральные машины и даже котлы, применяются реле контроля напряжения или РКН. Связано это с тем, что такие устройства уязвимы к перепадам напряжения. Они могут выходить из строя как из-за повышения, так и ввиду уменьшения напряжения.

Назначение реле напряжения РН – разъединение и замыкание электрических цепей в случае повышения заданного значение давления. Принцип действия можно сравнить с предохранителями, только с одной разницей – вместо срабатывания от высокого тока оно активируется из-за повышения напряжения.

Для осуществления контроля над станками и целыми комплексами используется промежуточное реле. Один контакт отвечает за активацию станка, в то время как при помощи другого отключается иное устройство.

Импульсное реле характеризуется важным преимуществом над обычным. Речь идёт об отсутствии необходимости в постоянной подаче электроэнергии. Использовать бистальное реле (как ещё его называют) приходится только тогда, когда с заданной мощностью обычное уже не справляется.

Устройство с экзотическим названием герконовое реле размыкает или замыкает управляющую и управляемую сеть за счёт магнитного поля, создаваемого постоянным или внешним магнитом. К примеру, им может быть соленоид.

Схема подключения переключателя фаз

Вот мы и подобрались к практической стороне вопроса.

Схема базовая, без контакторов

Производитель предлагает такую базовую схему включения:

Базовая схема включения ПФ-431

Рассмотрим её подробно.

На входной контакт 1 подключена нейтраль N. Она внутри никак не коммутируется, и используется только для питания внутренней схемы. Это применяется повсеместно в любых реле (например, реле напряжения, в реле контроля фаз, и т.п) и в датчиках (движения, освещенности)

То есть, нейтральный провод, подключенный к клемме 1, может иметь сечение 2,5 или 1,5 мм2, не важно. Важно – как подключить силовой ноль

Считаю, что он не должен проходить через этот контакт, иначе обязательно выгорит, особенно при использовании схемы с контакторами. Подключать провод, идущий к контакту 1, лучше всего через шину или клемму вводного автоматического выключателя.

Фазы L1, L2, L3, которые резервируют друг друга, подключаются через клеммы 2, 3, 4. Стоит сказать, что квартира может питаться через реле выбора фаз не польностью, а только отдельные однофазные потребители. Видимо, поэтому фазы на схеме уходят ещё куда-то вправо – на трехфазную нагрузку, либо на нагрузку мощную, но не критичную к качеству и наличию напряжения. А в случае пропадания одной из фаз или большого перекоса нет смысла питать сауну с трехфазным нагревателем или насос бассейна с асинхронным двигателем.

Фазные силовые выходы – клеммы 7, 9, 11. Эти выходы соединяются вместе и идут к нагрузке. Например, к вводному щитку с групповыми автоматами.

Очень важно, чтобы была блокировка одновременного включения контактов внутренних реле, как это делается, например, при реверсивном включении электродвигателя. Иначе в случае залипания контактов реле, или пробое ключевого транзистора, или программном сбое произойдёт межфазное замыкание, и последствия могут быть очень серьезные, вплоть до пожара

Чтобы этого не произошло, предусмотрен контрольный вход на контакте 6. Он работает таким образом. Например, входная фаза L1 (клемма 2) была рабочей, но стала “плохой”, и выключается внутренним реле. Напряжение на клемме 7, а значит и клемме 6 должно пропасть. Если это так, то включается следующая фаза. Если напряжение при выключенном реле напряжение не пропадает (по аварийным причинам, которые я описал выше), то Аларм – начитает моргать индикатор AL, а аварийная фаза объявляется неисправной. После этого нужно перезагрузить переключатель фаз, либо ремонтировать…

Ниже – схема подключения реле выбора фаз в виде монтажной картинки:

Базовая схема ПФ-431 рисунок вида монтажа

На этой картинке я постарался символически изобразить силовые и слаботочные провода.

Схема с повышенным током, на контакторах

Понятно, что 16А активной нагрузки для современной квартиры – это очень мало. Хотя, можно через переключатель фаз подключить только важную нагрузку – котёл, интернет, освещение. А всё остальное питать с других фаз, либо с этой же, но подключиться до переключателя фаз.

Но это полумеры, поэтому существует схема с контакторами, и ток нагрузки теперь может не зависеть от тока внутренних реле переключателя фаз. Вот эта схема:

Схема с контакторами для усиления тока

Так же, как и в схеме для реле напряжения, внутренние реле теперь питают только катушки контакторов, через контакты которых уже и питается нагрузка

Важно, что в любой момент времени может быть включено не более 1 контактора!. Схема-картинка для монтажа:

Схема-картинка для монтажа:

Схема с модульными контакторами, рисунок для монтажа

На этой схеме показаны три модульных контактора, их катушки питаются как нагрузка переключателя фаз. Переключатель фаз теперь работает в облегченном режиме, что существенно повышает ресурс его работы.

Обзор моделей фазных переключателей

АПФ получится найти не в каждом магазине электротоваров. Однако многие производители приборов защиты занимаются их производством. Ниже приведен краткий обзор популярных моделей.

Производитель и модель	Особенности	Примерная цена
Евроавтоматика PF 431	Электронный прибор с базовым набором функций. Не имеет кнопок и регулировок. Максимальный коммутируемый ток 16 А. Собственная потребляемая мощность до 1,6 Вт. В щите устанавливается на din рейку.	3 тыс. р.
Евроавтоматика PF-451	Модель оснащена 3 регуляторами: нижний и верхний пороги напряжений срабатывания, задержка отключения по нижнему порогу. Коммутируемый ток 16 А. Есть возможность использования в цепях постоянного тока 24 В с неиндуктивной нагрузкой до 16 А.	4 тыс. р.
DigiTOP PS-63A	Максимальный рабочий ток достигает 63 А. Прибор оснащен тремя отдельными вольтметрами для каждой фазы. Используя DigiTOP, можно наладить работу от генератора и основной питающей сети.	4 500 р.
ABB OT40F3C	Ручной 3-позиционный переключатель с крайне компактными размерами (вес 250 г). Максимальный рабочий ток 23 А. Подходит для реверсивного управления двигателем.	5 700 р.
ООО «НОВАТЕК-ЭЛЕКТРО» ПЭФ 319	АПФ оснащен светодиодами состояния фаз, вольтметром на семисегментных индикаторах и 4 регуляторами для настройки. Минимальное рабочее напряжение 120 В. Максимальный рабочий ток ПЭФ-319 составляет 16 А. Есть усиленная версия ПЭФ-319-30, рассчитанная на 30 А.	3 300 р.
ООО «НОВАТЕК-ЭЛЕКТРО» ПЭФ 301	Модель оснащена 4 регуляторами. Диапазон настройки минимального порога срабатывания: 160-210 В. Предельная токовая нагрузка до 16 А.	3 100 р.

Виды

На современном рынке представлено множество моделей данного прибора. В зависимости от конструктивных особенностей их можно разделить на две группы: автоматические и ручные.

Устройство ПЭФ

Выбирая нужный механизм, одни потребители стараются освоить новые технологии и приобрести устройства последних моделей. Другие — привыкли работать с надежными и проверенными временем устройствами.

Автоматический переключатель фаз

В случае если работающая электросеть не обеспечивает нужное питание, прибор автоматически переключает электроприборы на другую линию. При этом переключатель самопроизвольно выбирает подходящую фазу.

Автоматический тип характеризуется точностью и надежностью в использовании. Прибор имеет внутреннюю блокировку, которая исключает слипание контактных соединений.

Для того чтобы установить и настроить такой переключатель необходима предельная точность. В случае безошибочного подключения устройства переключатель будет долгое время поддерживать бесперебойное питание электрических приборов.

Ручной переключатель фаз

Прибор создан для ручного управления сетей с низким напряжением. Он способен создавать регулирующие фазы, включать и отключать трансформаторы, электродвигатели и другое электрооборудование, имеющее небольшую мощность.

Ручной тип устойчив к высоким нагрузкам и прост в эксплуатации. Данный вид обладает небольшими габаритами и стоимостью. Кроме этого прибор можно использовать как выключатель. Ручной переключатель имеет длительный срок службы.

Одновременно с этим прибор требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Во-первых, он должен всегда быть под контролем, а во-вторых, в случае аварии его необходимо будет переключить. Однако ручные переключатели имеют отличную производительность и хорошую переключающуюся способность.

Принцип действия

При помощи данного устройства контролируются высокие и низкие показатели напряжения. Перед использованием переключатель настраивается на нужные параметры

Необходимо заострять внимание на установку верхнего значения напряжения. Если завысить этот показатель, то может перегреться внутренняя проводка. При заниженной величине данного параметра могут быть частые срабатывания прибора

При заниженной величине данного параметра могут быть частые срабатывания прибора.

Современный переключатель фаз

Переключатель снабжен функцией времени возврата. При этом через установленное время прибор проверяет основной источник напряжения. Если данный показатель имеет нормальное значение, то прибор возвращается в исходную позицию. Если показатель не соответствует норме, то через установленное специалистом время, прибор снова проверяет данный параметр.

Эта проверка осуществляется до тех пор, пока показатель не войдет в норму. В случае если напряжение вообще пропадает в электрической сети, включается формат время включения.

Современные модели переключателей оснащены микроконтроллером, который проводит анализ подаваемого напряжения. При этом он отображает результаты на цифровом табло и ведет управление электромагнитным реле.

Если напряжение на одной из фаз выходит из нормы, индикатор начнет мигать. Если напряжение не соответствует одновременно в трех фазах, прибор отключит нагрузку до возврата к нормальным показаниям.

Ручной вариант переключателя выполняет те же задачи, что и автоматический и представляет трехпозиционный кулачковый переключатель. При этом бывают модели двухпозиционные и четырехпозиционные, смотря какие задачи перед ним поставлены.

Механические экземпляры, имеющие небольшую мощность, предназначены для переключения линии, они не могут коммутировать нагрузку. При этом мощность линии измеряется вольтметром. Более мощные приборы способны переключать нагрузку под напряжением.

Схема подключения

Устройство монтируется на дин-рейку в распределительный щит. При этом перед переключателем должен быть обязательно установлен автоматический выключатель. Схема подсоединения зависит от модели и производителя и указывается в техническом паспорте.

Чтобы подключить прибор при помощи контакторов необходимо к устройству подсоединить 8 проводов. К верхним клеммам – 4 провода и к нижним – 4. Начальные три проводка осуществляют снятие данных напряжения фазных линий.

Последний провод – это работающий нейтральный проводник. Начальные нижние три провода являются сигнальными. Они управляют катушками пускателя. При появлении напряжения контакты замыкаются. Четвертый провод снизу контролирует работу контактора и защищает от короткого замыкания.

Сферы применения

АПФ рассчитан на питание электроприборов на 220 В. Этот прибор имеет одну выходную фазу, поэтому он непригоден для работы с трехфазными потребителями электроэнергии.

Однако это не уменьшает количество сфер, в которых используется АПФ. Среди них выделяются следующие:

маломощные холодильники медицинских лабораторий и аптек;
системы видеонаблюдения на охраняемых объектах;
любая медицинская техника, поддерживающая жизнь человека;
автоматика бытовых газовых котлов;
системы вытяжки и вентиляции на опасных производствах.

Дополнительная информация. В момент запуска мощных электрических двигателей и блоков питания в электросети происходит кратковременная просадка напряжения. Производители переключающих устройств оснащают свои приборы фильтрами по времени, позволяющими им быть невосприимчивыми к просадкам и пусковым токам от мощного оборудования.

Особенности выбора

В первую очередь следует уяснить функциональные требования на конкретном объекте и место предполагаемой установки. Огромная разница заключается в специфике эксплуатации на производстве, и работе в домашних условиях.

Наличие микропроцессоров в электронном автомате означает отдельное управление с помощью герметичного реле. Выпуск такого переключателя фаз с мощностью от 40 до 80 А производится в диапазоне от недорогих приборов с минимальным набором возможностей ПФ-40А до современных модификаций DigiTOP.

На потребительском рынке одинаково востребованы, как проверенные на практике надежные и простые образцы, так и суперсовременные модели.