Что такое УЗМ 51М в электрике — характеристики, схема подключения

Что такое УЗМ, и по какому принципу работает автоматика

По сути, это реле контроля напряжения, предназначенное для прерывания подачи электроэнергии в случае отклонения от параметров. Представьте себе схему, стоящую из модуля контроля, устройства управления и сигнализации, размыкающей системы. Именно так устроено устройство защиты многофункциональное, то есть УЗМ.

УЗМ 50М и УЗМ51М выполнены в стандартном закрытом корпусе шириной 2DIN, и предназначены для монтажа в распределительные шкафы на DIN рейку шириной 35 мм (ГОСТ Р МЭК 60715-2003).

Составные части и описание реле контроля напряжения:

• электронные компоненты управления с механической установкой резисторов срабатывания порогов напряжения;
• LED элементы сигнализации о состоянии питающего напряжения;
• токовый шунт;
• варисторная защита;
• проверочный модуль с кнопкой «тест»;
• мощное электромагнитное реле, обеспечивающее нагрузочное подключение силовых цепей;

Конструктивно все элементы (включая силовые) выполнены на одной монтажной плате. Такая компоновка обеспечивает жесткость конструкции и эффективное теплоотведение от элементов схемы.

Подключение проводников сечением до 35мм² производится через туннельные зажимы высокой прочности с фронтальными винтами. Для исключения ошибок монтажного подключения клеммы снабжены защитными флажками (так называемая защита «от дурака»).

Световая индикация меняет цвет в зависимости от режима энергоснабжения (авария или норма). Пользователь может визуально определить, включено устройство защиты УЗМ 50 или 51М, или нет, а также оценить состояние электросети.

Принципиальная схема устройства:

Управляющая схема реализована на готовом модуле PIC12F683, остальные радиокомпоненты обеспечивают работу электронных ключей, собранных на транзисторах. На схеме хорошо видно, что пороги срабатывания нижнего и верхнего барьера по напряжению обеспечивают переменные резисторы R18 и R19 Регулировка не плавная, а ступенчатая, на 10 положений.

Силовое реле MP25-1 имеет одну пару контактов, только на фазном проводе. Благодаря такой схеме, нулевой провод после реле контроля напряжения УЗМ всегда замкнут, для обеспечения нормальной работы иных защитных автоматов. Кроме того, такая схема прохождения нулевой шины позволяет подключать УЗМ не сквозным прохождением «N» линии, а отводом с одной стороны.

Для защиты от импульсных перенапряжений, возникающих при подключении электроустановок, предназначен мощный варистор 20 мм диаметром.

Собственная схема электропитания обеспечивает работоспособность всех систем прибора, включая силовую обмотку реле MP25-1. Поскольку схема подключения и управления УЗМ 51М должна функционировать при отключенном напряжении на линии, необходимо обеспечить резервный источник питания. Для этого предусмотрен накопительный конденсатор C1, запаса емкости которого хватает на подключение всех модулей защиты и управления.

Настройка

Вся настройка параметров выполняется двумя ручными регуляторами, расположенными на передней панели. Главное – знать, как ими правильно пользоваться. В каждом из них имеется прорезь под плоскую отвертку. Верхний регулятор со шкалой от 240 до 290 В служит для установки верхнего порога напряжения с погрешностью 3 вольта. Шкала нижнего регулятора находится в диапазоне от 100 до 210 В и применяется для выставления нижней границы напряжения с такой же погрешностью.

Конструкция и схема УЗМ-51М позволяют выполнить самостоятельное изменение времени задержки, требующегося для его включения. Она устанавливается только на 10 секунд или на 6 минут в следующем порядке:

• Нажать на кнопку ТЕСТ и выключить устройство защиты УЗМ.
• Вновь нажать на эту кнопку и удерживать ее до начала мигания индикатора. Свечение зеленого светодиода указывает на установленную задержку в 10 секунд, красного – на 6 минут.
• Кнопка отпускается, после чего она вновь нажимается, прибор подключается и оказывается в рабочем режиме.

Следует помнить, что нажатие тестовой кнопки в аварийном режиме не приведет к отключению нагрузки. Принудительное отключение нагрузки проявится в поочередном моргании светодиодов зеленого и красного цвета.

УЗМ-50 М – подключение и настройка

Обзор УЗМ-51МД

Обзор УЗМ-50МД

Обзор УЗМ-50Ц

УЗМ-3-63К

Трехфазное реле напряжения

Характеристики УЗМ50М и УЗМ51М

Единственное эксплуатационное отличие серии 50 от 51, в первом варианте пороги напряжения срабатывания фиксированные:

• ограничение напряжения при высоком токе помехи — 1200 В;
• время срабатывания защитного модуля — 25 нс;
• пороги отключения при превышении напряжения (В) для УЗМ 51М: 240, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290;
• пороги отключения при снижении напряжения (В) для УЗМ 51М: 210, 190, 175, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100;
• внешнее напряжение питания электрической схемы отключения и управления — номинальное 230 В, максимальное 400 В;
• ток нагрузки для контактов реле (без дуги и дребезга) — номинальный 63 А, максимальный 80 А;
• краткосрочный ток (10 мс), после протекания которого не происходит необратимого сваривания контактов — 2000 А;
• ток короткого замыкания, при котором не происходит термического разрушения прибора — 3000 А;
• временная задержка повторного включения — 6 минут или 20 секунд (устанавливается эксплуатантом);
• время срабатывания реле отключения: верхний установленный предел напряжения: 20 мс, нижний установленный предел напряжения: 100 мс.

Корпус вибро и ударопрочный, степень влагозащты IP40. Влагозащита контактной группы (линейные контакты) — IP0.

Особенности настройки РКН

Реле напряжения имеют три основные настройки:

• Установка порогового срабатывания по максимальному значению – Umax.
• Установка минимального значения, при котором происходит срабатывание устройства – Umin.
• Установка времени задержки коммутации после нормализации параметров электрической сети.

При установке пороговых значений необходимо соблюдать «золотую середину». Если пороги заданы слишком широко, то потребители могут не получить эффективную защиту. Пороги, заданные слишком жестко, становятся причиной слишком частого срабатывания РКН. Частые включения и выключения негативно влияют на эксплуатационный период как самого реле контроля напряжения, так и подключаемых нагрузок.

Управление настройками реле контроля напряжения может быть электромеханическим или цифровым. В первом случае пороговые значения устанавливаются переменным резистором, расположенным на передней панели, во втором – кнопками с отображением значений на LED-экране.

Некоторые РКН не имеют возможности настройки пороговых значений. Обычно нижний предел равен 170 В, а верхний – 265 В. Пороги определяются в заводских условиях, и изменить их самостоятельно невозможно. Эти приборы стоят дешевле. Но перед покупкой необходимо удостовериться, что такой допустимый диапазон соответствует эксплуатационным условиям.

Общие рекомендации по установке реле контроля напряжения

РКН являются достаточно дорогими устройствами, поэтому при их монтаже необходимо соблюдать несколько условий, среди них:

• Установка перед РКН автоматического выключателя стандартного исполнения, токовая нагрузка которого ниже максимальной токовой нагрузки реле напряжения на 20 %. Эта мера обеспечивает защиту прибора от короткого замыкания.
• Использование в комплексе с реле дополнительных защитных устройств – УЗО и стабилизаторов.
• При стационарной установке – обеспечение доступа для осмотра, обслуживания и параметрирования прибора.

Схемы подключения однофазных реле контроля напряжения

В зависимости от производителя РКН могут иметь разные варианты подключения. Перед тем как подключить реле контроля напряжения необходимо ознакомиться со схемой, указанной в инструкции или на его корпусе.

Однофазные реле обычно подключают в электросеть напрямую, то есть через их контакты протекает рабочий ток электросети. РКН монтируют в разрыве между электрическим счетчиком и группой потребителей. Для защиты от сверхтоков перед ним устанавливают дифавтомат. До прибора учета устанавливают вводный автомат, поэтому проведение монтажных работ при выключенном вводном АВ совершенно безопасно.

Этапы работ:

• Обесточить электросеть с помощью вводного автоматического выключателя. Для контроля отсутствия напряжения используют индикаторную отвертку.
• Установить РКН на DIN-рейку, защелкнуть фиксатор, проверить надежность удерживания прибора.
• Зачистить концы разрыва проводов, идущих от счетчика к нагрузкам.
• Закрепить провода, идущие от прибора учета, на штатных местах в верхней части РКН. Это – «фаза» и «ноль».
• Провод «фаза», идущий к потребителям, закрепляется на штатное место внизу прибора.
• Включить вводный автоматический выключатель и убедиться с помощью индикаторной отвертки, что напряжение поступает на вход реле.
• Включить РКН и выставить пороговые значения и время задержки включения.

Схема подключения трехфазных РКН в электрическую цепь

Трехфазные реле контроля напряжения могут подключаться двумя способами:

• Напрямую. В этом случае потребители в нештатных ситуациях отключаются контактами самого реле.
• Опосредовано. Такая схема подключения предусматривает прохождение рабочего тока через контакты не реле, а управляемого им магнитного пускателя. После магнитного пускателя устанавливаются одно- и трехполюсные автоматы, с помощью которых нагрузки разделяют на группы. Опосредованная схема подключения применяется в случаях обслуживания высокомощных нагрузок.

Проверка работоспособности реле контроля напряжения

Простых домашних способов проверки РКН на исправность не существует. Для того чтобы проверить реле контроля напряжения на работоспособность, в лабораторных условиях создают схему с имитацией нагрузки способом регулирования подаваемого напряжения. Прибор должен срабатывать на установленных пороговых значениях.

Устройство защиты многофункциональное УЗМ-51М, УЗМ-51МТ, УЗМ-16

При подаче питания устройство начинает контроль сетевого напряжения. Если напряжение сети находится между заданными в настройках значениями верхнего Umax и нижнего Umin порогов срабатывания начинается отсчет времени автоматического повторного включения (АПВ). Если до окончания отсчета времени АПВ напряжение сети не выйдет за установленные пороги срабатывания, то по окончании отсчета произойдет подключение нагрузки к сети. Возможно ускоренное включение нагрузки вручную путём нажатия кнопки «ВКЛ/ВЫКЛ». Устройство осуществляет непрерывный контроль сетевого напряжения.

При выходе напряжения сети за установленные пороги срабатывания (аварии), устройство отсчитывает задержку срабатывания. Если длительность аварии по напряжению сохраняется более соответствующей задержки срабатывания, происходит отключение нагрузки от сети. После нормализации напряжения устройство подключает нагрузку, после отсчета времени АПВ. Если в процессе отсчета времени АПВ напряжение сети повторно выйдет за заданные пороги срабатывания, отсчет времени АПВ сбросится. При попытке ручного включения в аварийном режиме устройство не позволит включить питание на нагрузку.Двухцветная индикация работает в различных режимах:

• Если напряжение приближается к верхнему порогу отключения индикатор норма/авария мерцает красным, индикатор реле горит желтым. При выходе напряжения за верхний порог желтый индикатор реле выключается, а индикатор норма/авария горит постоянно красным. При возврате напряжения в норму индикатор реле мигает желтым (отсчитывая время АПВ), индикатор норма/авария горит постоянно зеленым.
• Если напряжение приближается к нижнему порогу отключения индикатор норма/авария мерцает красным, индикатор реле горит желтым. При выходе напряжения за нижний порог желтый индикатор реле мигает отсчитывая задержку выключения и после выключается, а индикатор норма/авария мигает красным. При возврате напряжения в норму индикатор реле мигает желтым (отсчитывая время АПВ), индикатор норма/авария горит постоянно зеленым.
• Если принудительно нагрузку отключили от сети нажатием кнопки «ВКЛ/ВЫКЛ» двухцветная индикация указывает на это поочерёдным включением красного и зелёного индикатора. Повторное нажатие кнопки «ВКЛ/ВЫКЛ» возвращает изделие в рабочий режим.
• При внутреннем перегреве контактов реле нагрузка отключается (только для УЗМ-51МТ). Индикатор норма/авария и индикатор/перегрев реле одновременно мигают красным. Данная ситуация может возникнуть при длительной коммутации тока нагрузки более 63А или плохой затяжке клемм подключения проводов.

ВНИМАНИЕ! При отключении нагрузки кнопкой «ВКЛ/ВЫКЛ» устройство остаётся в выключенном состоянии так же после отключения и повторного включения напряжения питания. Включить реле можно только повторным нажатием кнопки «ВКЛ/ВЫКЛ» (удерживать 2 секунды)

Пользователь самостоятельно может изменить задержку времени включения (10с или 6мин) для этого:

1. вручную кнопкой «ВКЛ/ВЫКЛ» выключить внутреннее реле;
2. затем нажать и удерживать кнопку «ВКЛ/ВЫКЛ» (индикатор «норма-авария» погаснет) до тех пор пока индикатор не начнёт мерцать. Если индикатор мерцает зелёным цветом то время t1 установлено 10 секунд, если красным то время t1 установлено 6 минут;
3. отпустить кнопку «ВКЛ/ВЫКЛ»;
4. нажать кнопку «ВКЛ/ВЫКЛ» ещё раз для перехода в рабочий режим и включения реле.

ВНИМАНИЕ! При срабатывании устройства разрывается только фазный провод. Нулевой провод N проходит насквозь для удобства монтажа и не коммутируется

Допускается подключение вывода N только с одной стороны (Например при подключении к трёхфазной сети трёх УЗМ можно объединить нулевые выводы с одной стороны).

Как работает реле напряжения

Чтобы понимать, что с реле напряжения происходит, лучше знать заранее, как оно будет реагировать на различные ситуации, какие светодиоды в каких случаях загораются. С этими знаниями будет проще идентифицировать сработки. Конечно, желательно, прочесть инструкцию:

• Инструкция УЗМ-16
• Инструкция УЗМ-50Ц
• Инструкция УЗМ-51М
• Инструкция УЗМ-3-63

Реле напряжения УЗМ: расшифровка световой индикации модификаций УЗМ-50М и МД, УЗМ 51 М и МД

При включении электропитания

Вот что происходит при запуске УЗМ или включении после того, как сетевое напряжение пришло в норму.

• 5 секунд не происходит ничего. Выдерживается пауза, во время которой проверяются параметры сети, работоспособность самого устройства.
• Если напряжение нормальное, начинает мигать зеленый светодиод. Длительность «моргания» зависит от выставленной временной задержки включения нагрузки. Может быть 10 секунд или 6 минут. Время задержки выставляется владельцем при первом пуске.
• После того как время задержки прошло, зажигаются зеленый и желтый светодиоды. Зеленый — норма, желтый — в работе реле напряжения. Если загорелись эти индикаторы — УЗМ вошло в рабочий режим.

Больше всего управленческих функций у моделей серии 551

Если выбран большой интервал ожидания — 6 минут, а есть необходимость или желание запустить реле напряжения быстрее, можно нажать на кнопку «ТЕСТ». После автопроверки реле сразу включится.

Искрение в сети

При обнаружении в сети дугового тока, загораются красные светодиоды «дуга» и «авария» и реле отключает нагрузку. Через 30 секунд производится попытка повторного включения с задержкой 10 секунд или 6 минут (в зависимости от выбранных пользователем настроек). При пропадании аварийной ситуации питание включается. Происходит все так, как описано выше: сначала моргает зеленый, после выдержки загорается зеленый и желтый.

УЗМ 16 (справа) значительно уже, подходит для использования на маломощных группах потребителей (суммарным напряжением не более 4 кВт)

Если в течение 20 минут  после повторного включения снова обнаруживается искрение, устройство отключает питание на 4 минуты. Следующие 20 минут искрения нет — питание включается (все в том же порядке). И снова отслеживается интервал 20 минут. Если снова обнаруживается искрение, питание отключается и автоматически больше не включается. В этом случае требуется нажать на кнопку «Тест». Если при ручном включении параметры напряжения находятся не в пределах нормы, устройство не включится. В общем, надежный алгоритм. Надо только помнить, что если горит два красных светодиода, реле отключилось по «дуге».

И еще один момент: если искрение появляется по истечении двадцати минутного интервала, сработка считается первичной. Это значит, что весь алгоритм отрабатывается сначала.

Отклонения по напряжению

Пока устройство находится в работе, оно автоматически — при помощи варистора — гасит мгновенные скачки напряжения, сглаживая их. Если отклонения носят продолжительный характер, происходит следующее:

• При росте напряжения:
  • Напряжение подходит к верхнему порогу нормы, начинает моргать красный светодиод. «Моргание» начинается когда напряжение ниже порога отключения на 5 В.
  • Как только параметры вышли за пределы нормы, отключается питание на нагрузку, красный светодиод горит постоянно.

  • При входе в норму, питание включается автоматически, но только после того, как пройдет время выдержки (10 сек или 6 минут).

• При падении напряжения:
  • Когда до нижней границы отключения остается 5 В, начинает мигать зеленый индикатор.
  • При понижении ниже нормы:
    • отключается нагрузка;
    • желтый светодиод тухнет;
    • красный загорается с интервалом в 2 сек.
  • При возврате параметра в норму, начинает мигать зеленый индикатор, после выдержки по времени подключается нагрузка.

Если во время выдержки времени питание снова выходит за границы нормы, отсчет выдержки времени обнуляется, загорается соответствующая индикация.

Ручное включение/отключение нагрузки

При желании можно включить питание через УЗМ вручную — для этого нажимаем кнопку «Тест». Поочередно мигают зеленый и красный индикаторы. Ручное включение питания происходит при повторном нажатии на кнопку.

Пример установки в щите однофазной сети

При помощи той же кнопки «Тест» можно питание и отключить. Только включается оно тоже вручную — повторным нажатием «Тест» и никак иначе. Причем надо кнопку держать нажатой около 2 секунд.

Назначение и область применения

УЗМ-51М (устройство защитное многофункциональное) применяется для предохранения электрооборудования от скачков напряжения в однофазных электросетях любых помещений.

Данное устройство отключает источники потребления при увеличении или уменьшении питающего напряжения, а также гасит его импульсные высоковольтные скачки. Причины возникновения этих отклонений могут быть разные:

• перегрузка трансформаторных подстанций;
• включение мощных асинхронных двигателей и сварочных аппаратов;
• короткое замыкание или обрыв нулевого провода;
• попадание молнии в питающую ЛЭП.

УЗМ-51М обычно применяют в бытовых электросетях, устанавливая после электросчётчика и автоматического выключателя на вводе электропитания в помещение. Его также можно использовать в трёхфазных сетях.

Куда устанавливать УЗМ

Как уже говорили ранее, реле напряжения можно ставить на входе в квартиру или дом, а можно на все или некоторые группы потребителей. Иногда бывает затруднительно выбрать место для установки УЗМ. Что точно можно сказать — ставится оно после вводного автомата и, чаще всего, после электросчетчика. В принципе, можно поставить и до счетчика, но только в том случае, если согласится эксплуатирующая организация. А они на это согласие дают редкою. Поэтому, обычно, УЗМ ставят после счетчика.

Два варианта схемы с УЗМ

В схеме электропитания может присутствовать еще противопожарное УЗО. Вот где тогда ставить устройство защиты от перенапряжения? Перед противопожарным УЗО или после? Если поставить перед, то при отключении питания оно окажется вне работы. А если после — может быть повреждено в результате скачков. В общем, тут решение принимаются индивидуально. Однозначно можно сказать, что ставить реле напряжения надо до первого ответвления на потребителей.

Подключение в трехфазных сетях

Есть специальные модели защитных модулей для трехфазных сетей  — УЗМ-3-63. На это устройство заводятся сразу все три фазы, с выхода подаются дальше. При срабатывании отключаются одновременно все фазы, так что питание пропадает полностью. Это не всегда удобно, так как проблемы обычно возникают с одной из фаз.

Подключение трехфазного УЗМ

Вопрос решается, если поставить по одному УЗМ на каждую фазу. Тогда при перекосе на какой-то фазе остальные будут в работе. Это более удобно. Но такой способ подключения — три однофазных УЗМ — не подходит, если есть трехфазная нагрузка. В этом случае при установке трех отдельных УЗМ, при отключении в одной из фаз, через нагрузку может быть «переток» в соседнюю. Так что выбор за вами.

Принцип работы и инструкция

Регуляторы, расположенные на корпусе реле и предназначенные для настройки порогов отключения, управляются посредством отвертки. С помощью верхнего выставляется необходимое значение в пределах от 240 до 290 вольт. С помощью нижнего – от 100 до 210 вольт. Погрешность измерения напряжения в сети составляет 3 В.

В соответствии с инструкцией по применению УЗМ-51м перед началом работы производится тестирование. При этом происходит пятисекундная задержка и активация лампы зеленого цвета, после чего только включается внутреннее реле. При нормальном напряжении активируются два индикатора – желтый и зеленый, для быстрого запуска можно нажать кнопку тестового режима.

Включение реле после скачка напряжения происходит спустя 10 секунд после его стабилизации в установленных пределах. Предусмотрена возможность регулировки времени включения реле после скачка в сети. Она может быть настроена на 10 секунд или 6 минут, без промежуточных интервалов. Для ее настройки необходимо:

1. Деактивировать устройство посредством нажатия кнопки тестового режима.
2. Второй раз нажать и удерживать кнопку до начала частого включения и выключения лампы зеленого цвета. Это означает, что интервал включения выставлен на 10 секунд. Красная лампа обозначает выставление времени активации на 6 минут.
3. Отпустить кнопку и снова ее нажать для запуска устройства.

Стоит помнить, что нажатие кнопки тестового режима способствует дальнейшей работе устройства при аварии. Когда значение приближается к максимальному, начинается мерцание красной лампы. При превышении его желтая лампа деактивируется, а красная – наоборот.

Согласно схеме подключения УЗМ-51м при скачке в нижнюю сторону происходит сначала мерцание зеленой лампы, затем включается счетчик времени до выключения и мерцание красной лампы. После этого активируется красная лампа с интервалом две секунды, а оранжевая лампа деактивируется. При стабилизации вольтажа включается счетчик секунд/минут до включения, это сопровождается мерцанием зеленой лампы. Если показания сети выходят за пределы установленных границ, время отсчитывается с нуля. По истечении срока задержки устройство активируется.

Если мигают красная и зеленая лампа по очереди, это означает принудительное отключение реле посредством кнопки тестового режима. При нажатии ее второй раз и задержке нажатия на 2 секунды обеспечивается нормальная работа реле.

Активация УЗМ приводит к разрыву силового провода, нулевая фаза монтируется сквозной и не коммутируется. Возможно подключение кабеля нулевой линии с одной стороны. Это позволяет соединить нулевые фазы внизу при соединении трехфазных линий.

Вернуться к содержанию

Реле УЗМ 51М: назначение

Прибор является одним из наиболее распространенных устройств, в задачи которого входит контроль напряжения в сети. Если напряжение опускается ниже планки в 160 В либо превышает 280 В, схема устройства срабатывает и отключает от сети нагрузку. Отключение происходит и в том случае, когда наблюдаются резкие импульсные скачки. Это связано как с природными явлениями электромагнитного излучения во время грозы, так и с работой пускателей магнитных и мощных электромоторов, питаемых одной линией. Понятно, УЗМ 51М зачем нужен, и схема подключения современных приборов должна содержать этот элемент.