Принцип работы и схема подключения переключателей фаз

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.

Принципы расчета автомата по сечению кабеля

Вычисления 3-фазного дифавтомата осуществляются на основании сечения кабеля. Для модели на 25 А понадобится обратиться к таблице.

Сечение провода, мм2Допустимый ток нагрузки по материалу кабеля
МедьАлюминий
0,75118
11511
1,51713
2,52519
43528

Модификацию на 25 Ампер можно применять для защиты проводки или установить на ввод.

Например, для проводки используется медный провод с сечением 1,5 мм2 с допустимым током нагрузки 19 А. Чтобы кабель не нагревался, понадобится выбрать меньшее значение – 16 А.

Определение зависимости мощности от сечения по формуле

Если сечение кабеля неизвестно, можно использовать формулу:

  • Iрасч – расчетный ток,
  • P – мощность приборов,
  • Uном – номинал напряжения.

В качестве примера можно рассчитать, автомат, который понадобится ставить на бойлер с нагрузкой 3 кВт и напряжением сети 220 В:

  1. Перевести 3 кВт в Ватты – 3х1000=3000.
  2. Разделить величину на напряжение: 3000/220=13,636.
  3. Округлить расчетный ток до 14 А.

В зависимости от условий окружающей среды и способу прокладки кабеля нужно учесть поправочный коэффициент для сети 220 В. Среднее значение равно 5 А. Его понадобится прибавить к расчетному показателю тока Iрасч=14 +5=19 А. Далее по таблице ПУЭ выбирается сечение медного провода.

Простые системы АВР

Простейшая схема АВР показана на рисунке ниже:

В данной схеме используется электромагнитное реле или контактор K1 с одним переключающим контактом. Обычно такая схема применяется в однофазных сетях с небольшим током нагрузки. В данной схеме катушка реле питается от основного ввода, и в нормальном режиме его сердечник притянут, левый по схеме контакт К1 замкнут, правый разомкнут. При пропадании напряжения на основном вводе катушка реле отпускает сердечник, левый контакт размыкается, а правый становится замкнутым. Питание на нагрузку поступает от резервного ввода.

Данная простейшая схема имеет множество недостатков, и обычно в таком виде не используется. Главная причина — то, что при значительных колебаниях напряжения в сети, реле будет часто переключаться, что неблагоприятно как для самого реле, так и для питающихся электроприборов. В дальнейшем будут рассмотрены более сложные и более надежные схемы АВР.

Представленная ниже схема автоматического включения резерва, в отличие от предыдущих, более применяемая, и годится уже для системы электропитания в частном доме или его части, коммутируемая нагрузка вполне может составлять десятки киловатт:

В данной схеме устранены предыдущие недостатки, и ее можно рекомендовать как базовую для применения в домах, коттеджах, административных и производственных зданиях с потребляемой мощностью до 100 кВт.

Описанная ниже схема электропитания является исключительно простой. Она может применяться для электроснабжения хозяйства с малой потребляемой мощностью, порядка нескольких киловатт

Вот такая схема:

Разберем ее подробно. В рабочем состоянии автоматы SA1 и SA2 включены. При наличии на основном вводе на К1 поступает питание, его контакт К1.1 замкнут, и потребители получают питание через него. В случае исчезновения напряжения реле К1 обесточивается, К1.1 размыкается, а К1.2 наоборот, замыкается. Схема готова к питанию от резервного источника и, при наличии на нем напряжения, подача электроэнергии потребителям возобновляется.

В качестве К1 нужно выбирать мощное реле, которое достаточно дефицитное. Обычно предлагаются реле на коммутируемый ток до 16А. На большие токи можно в качестве К1 взять контактор, но не любой, у него должен быть размыкающий (в просторечии «нормально замкнутый») силовой контакт. Поэтому данная схема и предлагается для маломощных, до 16А, подключений. Если у реле есть несколько контактных групп, то можно их запараллелить, но такое редко делается, обычно для больших токов берется схема с реверсивным пускателем либо на симисторах. В промышленности применяются более сложные схемы — придет время, мы их тоже рассмотрим.

К недостаткам данной схемы можно отнести то, что катушка К1 включена до прибора учета, что может не понравиться энергопоставщику, но это легко устранить, переставив счетчик выше по схеме, это будет учтено далее, здесь же ошибка пусть остается, как напоминание.

Схема, лишенная указанных недостатков, будет показана ниже. Здесь тоже не обошлось без контактора с размыкающими силовыми контактами.

Предлагаемая схема на основе контактора 2з+2р типа VS463-22 позволяет использовать ее при токах до 63А:

Схема отличается дешевизной и простотой, в ней исправлены недостатки предыдущей схемы:

В схеме используется контактор VS463-22-230. Здесь, в отличие от предыдущей схемы, коммутируется как фазный, так и нулевой провода, что исключает попадание тока от генератора в сеть. Один замыкающий контакт К1.1 включен до катушки, что не позволит контактору самопроизвольно включаться при повторном появлении напряжения на главном вводе после отключения. При появлении напряжения на основном вводе, чтобы заново запитаться от него, нужно кратковременно нажать кнопку SB1, после чего контактор включится и замкнет контакты К1.1 и К1.2, одновременно с этим разомкнет К1.3 и К1.4.

При пропадании напряжения на главном вводе К1.1 и К1.2 отключаются, а питание в дом поступает от резерва через К1.3 и К1.4. В качестве резерва используется какой-либо автономный источник электроэнергии, поэтому он подключается, минуя счетчик. Если резервный источник настроен так, что он автоматически отключается при возобновлении питания на основном вводе, то схему нужно изменить — убрать кнопку SB1, а К1.1 перенести ниже по схеме, в разрыв фазного провода непосредственно перед Q1, а катушку запитать напрямую к выходам счетчика. Впрочем, такая схема со схемой запуска резервного генератора будет скоро опубликована отдельной статьей.

Добавлю, что потребляет катушка около 5 Ватт, стоит контактор около 2500 рублей.

Устройство переключателя фаз

Сразу надо отметить, что переключатель никак не влияет на качество энергии, для этой цели служат блок бесперебойного питания, генераторы, аккумуляторы и тому подобное. Сам ПФ лишь выбирает из трех фаз ту, что наиболее подходит для работы. Из этого вытекает вывод: использование переключателя возможно только при наличии минимум двух фаз. Там, где подключена только одна фаза, от установки ПФ ничего не изменится.

Переключатели можно разделить на две группы:

  • ручного управления;
  • автоматического управления.

Электропереключатель устанавливается после счетчика, поэтому если стоит однофазный счетчик, его придется менять на трехфазный. Потребляемая мощность не меняется, тариф остается тем же, следовательно, затраты на установку нового счетчика будут связаны только с его стоимостью и ценой установки, а также с подводом дополнительных фаз.

Использование ручного типа

В качестве ПФ ручного типа может использоваться трех- или четырехпозиционный кулачковый тумблер. Принцип действия ручного переключателя фаз сводится к поочередному включению пар контактов.

Они выпускаются двух видов:

  • в корпусе;
  • бескорпусные.

Переключатель состоит из вращающегося штока, на котором находится один или несколько кулачков. Для фиксации положения имеется стопор. Используется несколько пар контактов:

  • подвижные;
  • неподвижные.

Для возврата в исходное положение подвижные контакты имеют пружину. Сами контакты обычно покрываются слоем серебра, которое выдерживает большие температуры. Это необходимо для того, чтобы при размыкании больших токов, контакты не подгорали и не выходили из строя.

Работает выключатель следующим образом: при вращении вала кулачок через изоляционные штанги замыкает одну пару контактов. Дальнейшее вращение приводит к тому, что первая пара размыкается, а вторая замыкается. В некоторых конструкциях имеется положение, когда все контакты разомкнуты. Такое положение называется «выключено» и обозначается «0».

В других конструкциях штангу двигает не кулачок, а выемка. Позицию, при которой одна из пар контактов замкнута, обозначают цифрой 1,2 и так далее. Как правило, на выключателе показана схема контактов и последовательность их замыкания.

Автоматическое управление

Предприятия выпускают трехфазный автоматический переключатель фаз в огромном количестве

На что следует обращать внимание при покупке? В первую очередь на коммутирующий ток. Это максимальный ток, который это устройство способно разрывать

Ведь переключения происходят без снятия нагрузки. Какой ток используется в помещении, можно определить по автоматам, которые стоят перед счетчиком (если счетчик давно уже не меняли, то после него).

Второе, что поможет реализовать свои предпочтения в настройке, — это способ индикации. По этому признаку приборы можно разделить на:

  • светодиодные;
  • жидкокристаллические.

В первом случае индикация производится с помощью светодиодов, цвет свечения различный, но чаще зеленый. Устанавливаются на входе каждой фазы, тем самым показывая, какая фаза используется в настоящий момент. Жидкокристаллическое табло позволяет, кроме всего прочего, следить за фактическим напряжением.

Работает автоматический трехфазный переключатель следующим образом: все подключенные источники тока находятся под постоянным контролем, измеряется величина напряжения. Как только показания основной линии выходят за пределы установленных величин, переходит переброс нагрузки на резервную фазу.

Наблюдение за основной линией продолжается, и после того как ее показания придут в норму, происходит обратный переброс нагрузки. Для коммутации нагрузки используются магнитные пускатели, их еще называют реле переключения фаз.

Порядок работы переключателя

Автоматический переключатель – это цифровой прибор, изготовленный на базе микропроцессоров. Устройство долговечно и отличается высокой точностью, позволяющей обеспечить надежную защиту включенной в сеть аппаратуры.

При подсоединении аппарата к линии может быть выбрана в качестве питающего проводника любая фазная жила.

Чтобы контакты встроенных в прибор выходных реле не залипали, устройство оснащено внутренней блокировкой. Кроме того, оно контролирует состояние контактов пускателей, которые имеются во внешней электроцепи. Использование этого прибора позволяет не допустить перегрузки по фазам.

Опасность и последствия перекоса

Чем опасен перекос фаз в электросети? Условно негативные моменты можно разделить на три группы:

  1. Вред для электрических приемников (приборов, оборудования): их повреждение, уменьшение срока использования.
  2. Вред для источников электроэнергии: механические повреждения, увеличение потребления электроэнергии, уменьшения срока эксплуатации источника.
  3. Последствия для потребителей: увеличение расходов на электричество, необходимость ремонта электрооборудования, возможное получение травм.

Из-за того что электроэнергия распределяется по проводникам неравномерно, в электросети значительно увеличивается потребление электричества. Трехфазная сеть, у которой образовалась несимметрия, может снизить срок эксплуатации электроприборов и бытовой техники.

Если это автономная электростанция, то расход масла и топлива при такой ситуации значительно увеличивается, а генератор может сломаться. В случае, когда одна фаза получает больше напряжения, чем две другие, электробезопасность нарушается. А это может привести к различным электротравмам, а также к возгоранию электрических бытовых приборов и самой проводки.

Как видно последствия такого явления значительные и их решение и устранение может привести к большим материальным затратам. Для того чтобы избежать подобной неприятной ситуации, следует заранее принимать определенные меры.

Как выбрать переключатель фаз

Ручной и автоматический переключатель фаз При выборе переключателя напряжения прежде всего нужно обращать внимание на параметры тока, на которые рассчитан прибор. Именно они определяют, подойдет ли прибор для использования в конкретной сети

Не рекомендуется приобретение переключателя, ток которого больше номинального показателя для входного автомата.

Другими значимыми параметрами при приобретении ручного или автоматического фазоискателя являются:

  • гибкость и вариативность настроек: как минимум, должны быть предусмотрены установка границ нормального напряжения и основной фазы;
  • тип индикации: предпочтительный – жидкокристаллический дисплей; в дешевых моделях используются светодиоды;
  • дополнительные возможности – например, сенсорное управление.

Область применения

Повторимся, что прежде чем заказать переключатель, вы должны знать – для его работы нужно 3 фазы. Резервные линии берутся именно с дополнительных фаз. Между фазами напряжение 380 Вольт, его называют «линейное», а между фазой и нулем 220 Вольт, его называют «фазным». Они связаны между собой, но в пределах этой статьи мы не будем углубляться в основы электротехники. Главное чтобы вы поняли, что для подключения к электросетям нужно наличие трёхфазной сети именно 380 Вольт.

Как уже было сказано, применяется этот прибор для подключения резервной линии. Это работает только в том случае, если одна из фаз трансформатора перегружена или произошел перекос. В случаях, когда на ввод трансформатор поступает «плохое» напряжение нужен автоматический ввод резерва с другой линии, переключатель фаз в этой ситуации не поможет.

Питание установок с непрерывным режимом работы осуществляется от переключателя фаз. Предлагаю рассмотреть область применения в наглядных примерах.

В медицине:

  • аппараты жизнеобеспечения;
  • холодильники с лекарствами в аптеках;

На производстве и в офисах:

  • средства автоматизации;
  • управляющая и аппаратура отслеживающая, записывающая сигналы;
  • средства связи, стационарные радиостанции, диспетчерское оборудование;
  • системы вентиляции;

В доме:

  • газовый котел;
  • система охраны;
  • видеонаблюдение;
  • система «умный дом»;

Особенности эксплуатации переключателя

Если прибор установлен в электрощит впервые, то некоторое время уйдет на его точную настройку и наладку. Особенно это относится к домам со старыми электросетями, где напряжение в розетке способно сильно варьироваться в зависимости от времени года и суток.

В зимний период большинство жителей частных домов активно используют электрические обогреватели. Поэтому стоит ожидать существенных просадок напряжения. Они отразятся на работе переключателя. АПФ будет чаще щелкать реле, чтобы подобрать фазу с самым подходящим напряжением.

Частые переключения отмечаются и в ночное время суток. Жильцы ложатся спать, потребление электроэнергии заметно снижается. Соответственно, сетевое напряжение возрастает. Прибор так же начинает переключаться в поисках оптимальной фазы.

Автоматические и ручные переключатели

Как уже отмечалось, в переключателе фаз имеются настройки, возвращающие его в исходное состояние через определенный промежуток времени. Однако эта функция имеется не в каждом устройстве. Например, автоматический трехфазный переключатель фаз имеет свои специфические особенности. Прежде всего это касается его активного использования в производственной сфере. Ведь перекос фаз может привести к выходу из строя технологического оборудования. Такие же негативные последствия возникают в результате коротких замыканий, аварий на линиях и скачков напряжения.

Следует отметить, что автоматические переключатели не позволяют в полном объеме обеспечить выполнение отмеченных задач. Поэтому на производстве нередко используется пакетный переключатель фаз ручной трехфазный, не требующий приобретения дорогих датчиков и других средств контроля и управления. Например, если об отключении электроэнергии известно заранее, достаточно всего лишь запустить резервный генератор и ожидать, когда включится основное питание. Предварительно переключатель фаз вручную устанавливается на необходимую линию. После возобновления подачи электричества, все установки так же вручную возвращаются на свое место.

Ручной тип управления переключателем не позволяет пользоваться другими видами управлений. Работа осуществляется в основном из трех положений. Первые два положения управляют фазами, а нейтральное положение используется при отсутствии на выходе какого-либо напряжения. В таких случаях ручной трехфазный переключатель фаз работает совместно с контакторами, которые механическим путем исключают одновременную работу линий. Эта мера позволяет предотвратить возникновение различных перегрузок на любой из фаз.

В более продвинутых переключателях все функции выполняются буквально нажатием одной кнопки. Здесь коммутация электрических цепей осуществляется таким образом, чтобы переброс фаз происходил по специальному сигналу. Тип управления прибором следует уточнять еще при его покупке. Еще более сложной схемой является электронное управление, когда по линии в обе стороны проходит разнообразная достаточно сложная информация. В этом случае потребуется совместимый контроллер, обеспечивающий выполнение всех запрограммированных функций.

Часто используется ручной переключатель фаз, как наиболее дешевый вариант. Однако он не обеспечивает постоянного контроля над состоянием линий без участия человека. Поэтому такие переключатели применяются вместе с другими приборами и реле. Именно они отслеживают наличие перекосов фаз и определяют полное исчезновение напряжения. Эти дополнительные устройства встречаются под названиями реверсивного выключателя, реле контроля фаз, реверсивного и перекидного рубильника.

Назначение и функции

Данная технология применяется в сети трехфазных нагрузок. Наиболее востребована для защиты электродвигателя синхронного или асинхронного, трехфазных станков высокой точности, технологичной электроники, насосов. Заметьте, что неправильное чередование фаз приведет к низкой эффективности его работы, перегреву и снижению уровня изоляции, что может привести к пробою.

Применяется для следующих целей:

Для коммутации преобразовательного оборудования, которому важно соблюдение последовательности фаз: источников питания, выпрямителей, инверторов и генераторов;
Для систем АВР (введения в работу резервных источников питания) или подключения системы аварийного освещения;
Для специального оборудования – станков, крановых установок, мощность которых составляет не более 100 кВт;
Для электроприводов трехфазных двигателей, имеющих мощность не более 75 кВт.

Для коммутации однофазной нагрузки данное устройство не используется.

В целом реле контроля фаз применяется для различного промышленного и бытового оборудования и является обязательным предохранителем для тех схем управления, в которых требуется постоянный мониторинг величины напряжения и других параметров внешних линий.

В трехфазных сетях осуществляет контроль:

  • уровня напряжения, реализуемая, в преимущественном большинстве, для оборудования такого класса в случаях, когда его величина выходит за установленные пределы;
  • чередования фаз – выполнит коммутацию в случае аварийного слипания фаз или при их неверном расположении относительно питающих вводов оборудования;
  • пропадания фазы – производит отключение потребителя в случае обрыва фазы и последующего отсутствия напряжения;
  • перекоса фаз – производит коммутацию в случае изменения фазного или линейного напряжения по отношению к номинальному значению.

Преимущества реле контроля фаз

В сравнении с другими устройствами аварийных отключений данные электронные реле отличаются рядом весомых преимуществ:

  • в сравнении с реле контроля напряжения не зависит от влияния ЭДС питающей сети, так как его работа отстраивается от тока;
  • позволяет определять аномальные скачки не только в трехфазной сети питания, но и со стороны нагрузки, что позволяет расширить спектр защищаемых компонентов;
  • в отличии от реле, работающих на изменение тока в электродвигателях, данное оборудование позволяет фиксировать еще и параметр напряжения, обеспечивая контроль по нескольким параметрам;
  • способно определить дисбаланс уровней питающих напряжений из-за неравномерности загрузки отдельных линий, что чревато перегревом двигателя и снижением параметров изоляции;
  • не требует формирования дополнительной трансформации со стороны рабочего напряжения.

В отличии от реле, работающих только по напряжению обеспечивает действующую защиту от регенерированного напряжения, вырабатываемого обратными ЭДС. В случае, когда одно из фазных напряжений пропадает, двигатель продолжает набирать достаточный уровень энергии с остающихся двух. При этом в обесточенной фазе будет генерироваться ЭДС от вращения ротора, который продолжает крутиться от двух фаз в аварийном режиме.

Из-за того, что контакторы электродвигателей не размыкаются от реле при такой работе, возникает риск повреждения электрической машины с ее дальнейшей поломкой. Реле контроля, в свою очередь, способно обнаружить смещение фазового угла, за счет чего обеспечивается полноценная защита.

Такая функция особенно актуальна, когда рабочий режим двигателя, в случае его реверсивного вращения, способен повредить вращаемый элемент или травмировать работника. Как правило, такая ситуация возникает при внесении изменений во время обесточивания электрической машины, смене фазных нагрузок, порядка чередования фаз и прочих.

Выбор переключателя

На рынке представлен широкий ассортимент фазных переключателей. Выбирать их следует исходя из 4 критериев:

  1. Максимальный рабочий ток. От этого параметра зависит насколько мощные приборы можно подключить к выходу переключателя. Например, для обычной, не сильно нагруженной электроприборами квартиры подойдет автоматический переключатель на 16 А.
  2. Функция регулировки верхнего и нижнего пределов входного напряжения. Дешевые модели не обладают данными регуляторами. В них переключение происходит при заданном производителем уровне входного напряжения. В дорогих моделях можно самостоятельно настроить, при каком вольтаже в L1 произойдет переход на L.
  3. Способ индикации состояния. Простые модели переключателей оснащены несколькими светодиодами. Они способны гореть или мигать, в зависимости от состояния прибора и входного напряжения. Более профессиональные модели оснащаются семисегментными индикаторами, способными отображать величину напряжения с точностью до 1 %.
  4. Функционал. Простые модели выполняют минимальный набор функций. Они просто отслеживают входные напряжения и производят соответствующие переключения. Продвинутые приборы способны на большее. В них можно настроить пороги срабатывания, время на переключение и возврат на основную фазу.


Устройство с семисегментными индикаторами

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий