Relè di controllo della tensione: principio di funzionamento, schema, particolarità del collegamento

Le fluttuazioni di tensione non sono affatto rare nelle case. Si verificano a causa dell'usura delle reti elettriche, di cortocircuiti e della distribuzione irregolare del carico sulle singole fasi.

Di conseguenza, gli elettrodomestici o non ricevono energia sufficiente, o si bruciano a causa di un eccesso. Per evitare questi problemi, si consiglia di installare un relè di controllo della tensione (RKN).

Proponiamo di comprendere quali vantaggi offre l'uso di tale dispositivo, quali sono le differenze tra l'RKN e lo stabilizzatore, come scegliere il relè appropriato ed effettuarne il collegamento.

Perché serve un relè di regolazione della tensione?

Il nome esatto del dispositivo in esame è «relè di controllo della tensione». Tuttavia, nelle conversazioni tra elettricisti, la parola centrale viene spesso omessa da questo termine.

In linea di principio, si tratta dello stesso dispositivo elettrotecnico di automazione di protezione. Inoltre, questa apparecchiatura viene spesso chiamata anche «protezione dalla rottura del neutro». Perché – diventerà chiaro in seguito.

Non confonda interruttori differenziali (UZO) e RKN. I primi proteggono la linea da sovraccarico e cortocircuito, mentre i secondi da sbalzi di tensione. Si tratta di dispositivi con funzioni diverse.

Il compito principale dell'RKN è quello di scollegare gli apparecchi elettrici dalla rete quando la tensione è troppo alta o troppo bassa, in modo che le apparecchiature collegate non si danneggino.

La scritta «~220 V» è familiare a tutti i russi. A questa tensione alternata funzionano gli elettrodomestici collegati alle prese. Tuttavia, in realtà, la tensione nella rete domestica oscilla solo intorno a questo valore con una tolleranza del +/-10%.

In alcuni casi, le fluttuazioni raggiungono valori anche maggiori. Il voltmetro può mostrare cadute fino a 70 e picchi fino a 380 W.

Per le apparecchiature elettriche, sia la tensione troppo bassa che quella troppo alta sono dannose. Se il compressore del frigorifero non riceve energia sufficiente, semplicemente non si avvierà. Di conseguenza, l'apparecchiatura si surriscalderà inevitabilmente e si romperà.

Con una bassa tensione, l'utente comune nella maggior parte dei casi non è nemmeno in grado di determinare esternamente se l'apparecchiatura funzioni correttamente o meno in tale situazione. Visivamente, si possono solo vedere le lampadine a incandescenza che brillano debolmente, a cui viene fornita una tensione inferiore a quella prevista.

Con i picchi elevati è tutto molto più semplice. Se all'ingresso dell'alimentazione di un televisore, computer o microonde vengono applicati 300–350 W, nel migliore dei casi si brucerà il fusibile. Più spesso, però, si bruciano da soli. Ed è già positivo se nel frattempo non si verifichi un vero incendio dell'apparecchiatura e l'insorgere di un incendio.

Gli edifici plurifamiliari sono generalmente alimentati da una rete trifase a 380 V, mentre all'appartamento arriva un impianto monofase a 220 V dal quadro elettrico di piano.

I principali problemi con le fluttuazioni di tensione nei condomini sorgono a causa della rottura del neutro di lavoro. Questo cavo viene danneggiato per negligenza dagli elettricisti durante le riparazioni, oppure si brucia semplicemente per vetustà.

Se sulla linea di ingresso del condominio è installato un set di protezione adeguato di livello moderno, in seguito a tale rottura si verifica l'intervento dell'automatismo del differenziale (RCD). Tutto finisce in modo relativamente normale.

Tuttavia, negli edifici residenziali vecchi, dove non sono installati interruttori automatici di protezione, la scomparsa del neutro provoca uno squilibrio di fase. E allora in alcuni appartamenti la tensione diventa bassa (50–100 V), mentre in altri diventa pericolosamente alta (300–350 V).

Ciò che risulterà nella presa dipende dal carico collegato alla rete elettrica in quel preciso momento. È impossibile calcolarlo e prevederlo in anticipo con precisione.

Alla fine, per alcuni tutti gli apparecchi smettono di funzionare, mentre per altri si bruciano a causa della sovratensione. È qui che serve il relè di controllo della tensione. In caso di problemi, disconnetterà la rete, prevenendo il guasto di televisori, frigoriferi e simili.

Nel settore privato il problema delle fluttuazioni di tensione è leggermente diverso. Se il cottage si trova a grande distanza dal trasformatore stradale, in caso di aumento del consumo di elettricità nelle case prima di esso, in quel punto estremo la tensione può scendere a livelli criticamente bassi.

Di conseguenza, a causa della prolungata carenza di 'volt', i motori elettrici negli elettrodomestici inevitabilmente inizieranno a bruciarsi e a guastarsi.

Varietà del dispositivo RKN

Tutti i modelli di relè che svolgono la funzione di regolatore di tensione si suddividono in monofase e trifase.

Relè monofase. Di solito viene installato in villette e appartamenti – non è necessario di più nei quadri elettrici domestici.

Nei quadri elettrici di case private e condomini si utilizzano solitamente relè monofase in versione compatta su guida DIN (+)

Relè trifase. Tali RCT (relè di controllo della tensione) sono destinati all'uso industriale. Vengono spesso utilizzati negli schemi di protezione di macchine utensili trifase. Inoltre, se all'ingresso di tali apparecchiature complesse è richiesto un relè trifase, spesso viene scelto in versione combinata con controllo non solo della tensione, ma anche della sincronizzazione delle fasi.

Il principale svantaggio e allo stesso tempo vantaggio del relè trifase è la completa disconnessione dell'alimentazione in uscita in caso di sbalzo di tensione anche in una sola delle linee di fase in ingresso. Nell'industria ciò è solo un vantaggio. Ma in ambito domestico spesso le fluttuazioni di tensione in una fase non sono critiche, e il RKN disconnette la rete protetta.

In alcuni casi, una tale iperprotettiva assicurazione è necessaria. Tuttavia, nella stragrande maggioranza delle situazioni è superflua.

Per tipo di costruzione e dimensioni

L'intera gamma di modelli di relè di tensione si divide in tre tipi:

• adattatori «spina-presa»;
• prolunghe con 1-6 prese;
• moduli compatti «pack» su guida DIN.

I primi due tipi vengono utilizzati per proteggere un singolo apparecchio elettrico o un gruppo. Si inseriscono in una normale presa domestica.

La terza opzione è progettata per il montaggio in quadro elettrico come parte del sistema di protezione dell'impianto elettrico di un appartamento o di una villetta.

Gli adattatori e le prolunghe dei regolatori in questione hanno dimensioni piuttosto grandi. I produttori cercano di renderli il più piccoli possibile, in modo che non rovinino l'arredamento con il loro aspetto.

Ma i componenti interni del relè di tensione hanno dimensioni fisse, e inoltre devono essere assemblati in un unico alloggiamento con presa e spina. Dal punto di vista del design, non c'è molto margine di manovra.

Relè su guida DIN per il montaggio in un quadro di distribuzione hanno dimensioni più compatte, non hanno nulla di superfluo. Il loro collegamento alla rete avviene tramite collegamento di fili e morsetti.

Per base e funzioni aggiuntive

La logica interna e il funzionamento del relè di controllo della tensione si basano su un microprocessore o su un comparatore più semplice. La prima opzione è più costosa, ma garantisce una regolazione più precisa e graduale delle soglie di intervento del RKN. La maggior parte dei dispositivi di protezione in vendita oggi è basata su microprocessore.

Le soglie superiore (Umax) e inferiore (Umin) sono i due parametri regolabili principali del RKN – se la tensione in ingresso esce dall'intervallo impostato, il relè scollega la linea di uscita dall'alimentazione elettrica (+)

Come minimo, sul corpo del relè è presente una coppia di LED, grazie ai quali è possibile determinare la presenza di tensione all'ingresso e all'uscita. Gli apparecchi più avanzati sono dotati di display che mostrano i limiti consentiti impostati e la tensione presente nella linea.

La regolazione dei valori di soglia viene effettuata tramite un potenziometro con scala graduata oppure con pulsanti che visualizzano i parametri sul display.

Il relè stesso che gestisce la commutazione all'interno dell'RKN è realizzato secondo uno schema bistabile. Questo avvolgimento ha due stati stabili. L'energia viene consumata solo per commutare il fermo. Per mantenere i contatti in posizione chiusa o aperta non è necessaria elettricità.

Da un lato ciò minimizza il consumo energetico, dall'altro garantisce che la bobina non si surriscaldi durante il funzionamento del regolatore.

Nella scelta di un relè di tensione, nei parametri bisogna considerare:

• la gamma di lavoro in Volt;
• le possibilità di impostazione delle soglie di intervento superiore e inferiore;
• la presenza/assenza di indicatori del livello di tensione;
• il tempo di disconnessione all'attivazione dell'RKN;
• il tempo di ritardo per la ripresa dell'alimentazione elettrica;
• la massima potenza commutabile in kW o la corrente transitabile in Ampere.

Per l'ultimo parametro, il relè dovrebbe essere scelto con un margine del 20–25%. Se non esiste un RKN adatto ai carichi elevati esistenti sulla linea, si prende un modello a bassa potenza e sulla sua uscita si collega un contattore magnetico.

Per quanto riguarda l'impostazione delle soglie, la situazione è la seguente. Se vengono impostate in modo troppo restrittivo, la frequenza di intervento del relè sarà elevata. Qui bisogna scendere a un compromesso.

La regolazione di questi parametri deve essere effettuata in modo che garantiscano un adeguato livello di protezione, ma non consentano commutazioni troppo frequenti dell'RKN. Accensioni e spegnimenti continui non gioveranno né agli apparecchi collegati alla rete né al regolatore di tensione stesso.

Tuttavia, alcuni relè non hanno affatto la possibilità di regolare autonomamente le soglie. Sono impostate in modo 'fisso'. Ad esempio, la soglia inferiore è impostata in fabbrica a 170 V, e quella superiore a 265 V.

Tali RKN sono più economici, ma vanno scelti con maggiore attenzione. Successivamente non sarà possibile riconfigurare questi dispositivi; in caso di errori di calcolo si dovranno acquistare nuovi modelli per sostituire quelli inadatti.

La scelta dei parametri temporali di disconnessione e ripresa dell'alimentazione della linea in uscita dipende dal carico collegato e dalle caratteristiche specifiche della rete (+)

Se nella rete elettrica si verificano costantemente brevi (frazioni di secondo) leggeri cali di tensione, è meglio impostare al massimo il tempo di disconnessione per la soglia inferiore. In questo modo si avranno meno interventi e la minaccia per le apparecchiature alimentate sarà minima.

Il ritardo di riaccensione va scelto in base al tipo di apparecchi elettrici collegati alla presa. Se l'apparecchiatura collegata ha un compressore o un motore elettrico, è opportuno aumentare il tempo di erogazione della tensione a 1–2 minuti.

Ciò eviterà bruschi picchi di tensione e corrente al ripristino dell'alimentazione nella rete, proteggendo frigoriferi e condizionatori da guasti.

Per computer e televisori, questo parametro può essere ridotto fino a 10–20 secondi.

Cosa è meglio: stabilizzatore o relè

Spesso, invece di installare un relè di controllo nel quadro, si consiglia di installare in casa uno stabilizzatore di tensione. In alcuni casi ciò può essere giustificato. Tuttavia, ci sono una serie di sfumature di cui tenere conto nella scelta dell'una o dell'altra opzione di protezione degli apparecchi elettrici.

In termini di funzionalità, lo stabilizzatore non solo regola la tensione, ma si spegne anche in caso di valori troppo elevati. Il relè di tensione, invece, è esclusivamente un'automazione di protezione. Sembrerebbe che il primo includa le funzioni del secondo.

Ma rispetto al relè di controllo tensione, lo stabilizzatore:

• è più costoso e rumoroso;
• è più lento nelle variazioni brusche;
• non offre possibilità di regolazione dei parametri;
• occupa molto più spazio.

Quando la tensione di ingresso diminuisce, per mantenere i valori desiderati in uscita, lo stabilizzatore inizia ad assorbire più corrente dalla rete. Questo porta direttamente al surriscaldamento del cablaggio, se non è stato dimensionato per tale situazione.

Il secondo grande svantaggio dello stabilizzatore rispetto al relè di controllo è la sua incapacità di intercettare un brusco sbalzo di tensione in caso di interruzione del neutro.

Basta letteralmente mezzo secondo con 350–380 V nella presa per bruciare tutti gli apparecchi in casa. La maggior parte degli stabilizzatori non è in grado di adattarsi a tali variazioni e lascia passare l'alta tensione, spegnendosi solo dopo 1–2 secondi dall'inizio del picco.

Oltre a stabilizzatori e relè, per proteggere la linea dalle fluttuazioni di tensione nella rete si possono utilizzare anche sganciatori di massima e minima tensione. Ma rispetto al relè di controllo tensione, hanno un tempo di intervento maggiore. Inoltre, non riattivano l'alimentazione in modalità automatica e, per funzionamento, assomigliano più a un interruttore differenziale.

Dopo un'interruzione di corrente, questi sganciatori vanno riportati manualmente allo stato iniziale.

Schemi di collegamento dell'RKN

Nel quadro, il relè di tensione viene sempre installato dopo il contatore, interrompendo il conduttore di fase. Deve controllare e, se necessario, interrompere proprio la 'fase'. Non può essere collegato in altro modo.

Il più delle volte, per gli utilizzatori monofase si utilizza lo schema standard con carico diretto tramite relè (+).

Esistono due schemi principali di collegamento per i relè regolatori di tensione di rete monofase:

• con carico diretto tramite relè di controllo tensione;
• con collegamento del carico tramite contattore – con collegamento dell'avviatore magnetico.

Nell'installazione del quadro elettrico domestico si utilizza quasi sempre la prima opzione. Esistono in commercio numerosi modelli di relè di controllo tensione con la potenza necessaria. Inoltre, se necessario, è possibile installare più relè in parallelo, collegando a ciascuno un gruppo separato di apparecchi elettrici.

Il montaggio è estremamente semplice. Sul corpo di un relè monofase standard ci sono tre morsetti: neutro, fase in ingresso e fase in uscita. Basta non confondere i fili da collegare.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Per facilitarLa nell'orientamento tra gli schemi di collegamento e nella scelta del relè regolatore di tensione adatto, abbiamo preparato una raccolta di video con la descrizione di tutte le sfumature di funzionamento di questo dispositivo.

Come proteggere le apparecchiature dalle fluttuazioni della rete elettrica con l'RKN:

Regolazione del relè di tensione:

Il relè di controllo della tensione di rete è un'ottima protezione contro la 'perdita del neutro' e i bruschi sbalzi di tensione. Collegarlo non è difficile: basta inserire i fili corrispondenti nei morsetti e serrarli.In quasi tutti i casi si applica lo schema standard con carico diretto attraverso l'RKN.

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