Що таке реле напруги і навіщо воно потрібне в будинку чи квартирі

Сучасні будинки й квартири наповнені дорогою побутовою технікою та електронікою, які дуже чутливі до якості електромережі. Проте стабільна напруга у 220 вольт далеко не завжди є нормою. Багато хто стикався з миготінням лампочок, несподіваними перезапусками приладів або навіть поломкою техніки через перепади електроенергії. При скачках напруги реле спрацьовує миттєво — знеструмлює мережу і захищає вашу апаратуру від пошкодження. У цій статті простими словами пояснимо, що таке реле напруги, розглянемо принцип його роботи та з'ясуємо, навіщо потрібне реле напруги у будинку або квартирі.

Реле напруги простими словами

Як працює, для чого потрібне та як захищає обладнання

Що ж таке реле напруги? Якщо коротко, це компактний електронний пристрій, який контролює рівень напруги у вашій мережі та за необхідності розмикає електричний ланцюг. По суті, реле постійно вимірює фактичну напругу в лінії і порівнює її з безпечними межами. Варто напрузі вийти за встановлені пороги — надто підскочити або впасти нижче допустимого — пристрій миттєво спрацьовує й відключає живлення всіх підключених приладів чи цілої домашньої мережі.

Принцип роботи реле напруги базується на моніторингу та швидкій реакції: електроніка пристрою за частки секунди фіксує небезпечне відхилення і подає сигнал на вбудоване реле (контактор). Його контакти розмикаються – електропостачання тимчасово припиняється. Наприклад, якщо напруга різко зросла до 280 вольт (замість належних ~220 В), реле моментально знеструмить мережу та не дозволить стрибку пошкодити вашу побутову техніку. Так само і при сильному зниженні напруги – реле спрацьовує як при підйомі, так і при падінні показників.

Для чого потрібне реле напруги в побуті? Насамперед для захисту приладів від нестабільної електроенергії. Без такого захисту різкий скачок чи просадка напруги можуть вивести з ладу холодильник, телевізор, котел опалення чи іншу дорогу техніку. Завдяки реле ймовірність такої поломки суттєво зменшується: воно, по суті, служить страховкою. Коли напруга повертається в норму, пристрій автоматично поновлює живлення (із короткою затримкою у кілька секунд, поки мережа стабілізується). Таким чином, ваша техніка отримує струм лише за безпечних умов – що значно продовжує її термін служби.

Де і коли особливо важливо встановлювати реле напруги

Реле контролю напруги особливо актуальне там, де електромережа схильна до коливань та перенапружень. У певних районах досить часто спостерігаються відхилення від 220 В – наприклад, напруга може падати до 180–190 В чи підніматися понад 250 В. У таких умовах встановлення реле – питання безпеки. Особливо це актуально для сільської місцевості чи приватного сектору, де довгі повітряні лінії та застаріле обладнання часто спричиняють постійні перепади. На практиці монтажу встановлення реле напруги в заміському будинку часто рятує дорогі прилади від ушкодження чи навіть повного згоряння щосезону.

Проблеми з якістю електроенергії трапляються й у міських квартирах. Старі багатоповерхівки зі зношеною проводкою, перевантаження в години пік або аварії на підстанціях – усе це може привести до стрибків напруги. Наприклад, при обриві нуля чи помилковому розподілі фаз у під’їзді напруга в розетках може вирости до критичних значень. Жителі верхніх поверхів при грозі також ризикують отримати імпульсне перенапруження після блискавки. У всіх цих випадках реле напруги спрацює вчасно та збереже вашу квартиру. Навіть якщо такі перепади трапляються рідко, встановлення реле – це недорогий спосіб убезпечити себе від неприємних, але дуже болючих наслідків.

Чим реле напруги відрізняється від інших пристроїв захисту

Окрім реле контролю напруги, у розподільчих щитах часто встановлюють й інші захисні пристрої. Щоб зрозуміти призначення кожного, порівняймо реле напруги з основними з них:

Реле напруги та стабілізатор — у чому різниця

Призначення та принцип дії: Головна різниця між реле та стабілізатором полягає у способі захисту. Стабілізатор вирівнює напругу під час відхилень – він піднімає або знижує напругу на вході, підтримуючи на виході стабільну ~220 В. Реле ж не вирівнює напругу, а просто відключає живлення при критичних скачках чи просадках, не намагаючись виправити параметри напруги.

Безперервність електропостачання: При використанні стабілізатора ваша техніка працює навіть при великому розбігу напруги – прилад автоматично коригує напругу і відключає живлення лише якщо перевищено робочий діапазон. Реле напруги, навпаки, спрацьовує миттєво і знеструмлює ланцюг одразу, як помічає вихід за межі норми. Це означає: при спрацюванні реле живлення повністю вимикається до моменту відновлення нормального вольтажу, тоді як стабілізатор у більшості випадків не допускає відключень, утримуючи параметри в допустимих межах.

Габарити та монтаж: Стабілізатори зазвичай являють собою окремі масивні прилади (іноді вагою кілька кілограмів, розміром із валізу або коробку), які підключаються на вводі або перед дорогою електронікою. Реле напруги значно компактніше – воно встановлюється у щиток на DIN-рейку як модуль, або виконане у вигляді адаптера, який підключається в розетку. Тому монтаж реле набагато простіший і не потребує особливих місць чи умінь.

Вартість та сфера застосування: Ціна стабілізатора значно перевищує вартість реле. До того ж, стабілізатор треба підбирати за потужністю навантаження (кВт) і він зазвичай шумить під час роботи (особливо електромеханічні моделі). Тому стабілізатори встановлюють лише там, де по-іншому ніяк – наприклад, якщо треба рівно 220 Вольт без коливань (медична апаратура, складна техніка, платформи обігріву, котли з «розумною» електронікою). Реле ж набагато доступніше й ідеально підходить для профілактичного захисту від рідкісних, але небезпечних стрибків. Якщо у вас в будинку перепади бувають лише іноді, то встановлювати габаритний і дорогий стабілізатор немає сенсу – вистачить компактного реле напруги для безпеки.

Порівняння УЗО, УЗІП та реле напруги

Варто розуміти: різні пристрої реагують на різні загрози. Звичайний автоматичний вимикач (автомат) спрацьовує лише при надмірному струмі (перевантаженні або короткому замиканні) та не захищає від перепадів напруги. Тому для комплексної безпеки встановлюють додаткові пристрої:

• УЗО (пристрій захисного відключення): контролює витоки струму на землю й миттєво знеструмлює мережу, якщо відбувається пробій ізоляції, або людина випадково торкається проводки. УЗО не захищає від стрибків напруги — воно реагує на небезпечний витік струму, а не на напругу. Якщо напруга зросте, наприклад, до 300 Вольт, а витоку не буде, УЗО не спрацює – і ваша техніка може бути пошкоджена.

• УЗІП (пристрій захисту від імпульсних перенапруг): береже електросистему від надкоротких стрибків, які частіше за все викликає блискавка або вмикання потужного обладнання. УЗІП не вимикає живлення, а моментально гасить (шунтує) імпульс і знижує його до безпечного рівня. Але УЗІП не реагує на тривале перевищення чи зниження напруги у мережі. Якщо напруга кілька годин буде триматись на рівні 260–270 В, обмежувач перенапруги, швидше за все, не допоможе, і побутова техніка згорить.

• Реле напруги: відстежує тривалі відхилення напруги (як підвищення, так і зниження) та відключає живлення при виході за встановлені межі. Миттєвих імпульсів (від блискавки) воно не «ловить» – за це відповідає УЗІП. Натомість саме реле рятує від затяжних перенапруг чи «просадок». Ідеальна схема захисту житла – комплексне використання автоматів та УЗО (від аварій по струму), УЗІП (від блискавки) і реле напруги (від тривалих відхилень напруги).

Реле мінімальної та максимальної напруги

У магазинах можна зустріти назви: реле максимальної напруги, реле мінімальної напруги, реле контролю напруги – фактично це різні варіанти одного типу пристрою. Більшість побутових реле одразу слідкують за двома межами: і перевищенням, і надмірним зниженням. Наприклад, якщо напруга впала до 170 Вольт (небезпечний мінімум) – спрацює захист по мінімуму. Якщо підскочила до 260–270 В (занадто високо) – захист спрацює уже по максимуму. Тому часто такі пристрої називають реле контролю мінімальної та максимальної напруги.

Обидва відхилення небезпечні для техніки. При зниженні напруги електродвигуни (насоси, компресори холодильників) перегріваються, намагаючись працювати на слабкому струмі, а електроніка часто вимикається або починає «глючити». При завищенні напруги вигорають блоки живлення, лампи, мікросхеми. Реле контролює обидві межі й не дозволяє виникнути жодній з цих ситуацій.

Зазвичай пороги спрацювання реле можна підлаштувати під специфіку вашої мережі. Типові заводські налаштування – десь ~170 Вольт (мінімум) та ~250 Вольт (максимум). За потреби користувач може трохи відкоригувати ці значення, виходячи з того, при якому значенні техніка ще працює без проблем. Більшість реле обладнані таймером затримки повторного увімкнення: наприклад, після відключення мережа повернеться до роботи за 5–10 секунд (або інший заданий інтервал). Це зроблено навмисно – аби не запускати техніку при ривках напруги й дати компресору холодильника час вирівняти тиск перед наступним стартом.

Види реле напруги та їх класифікація

Існує декілька типів реле напруги. Основні параметри вибору – на скільки фаз розраховано пристрій, та як він монтується.

Однофазні та трифазні пристрої

Однофазні реле напруги призначені для звичайних мереж із напругою ~220 В, де використовується одна фаза та нуль (типова схема для наших квартир і більшості приватних будинків). Такий пристрій контролює напругу лише на цій фазі й розмикає коло, якщо параметри вийшли за межі норми. При стандартному однофазному підключенні знадобиться саме однофазне реле. Його встановлюють у розподільчий щит зазвичай одразу після ввідного автомата, щоб захистити всю мережу на цій фазі.

Трифазні реле напруги розраховані на об’єкти, що підключені до трифазної мережі 380 Вольт (три фази + нейтраль). Це можуть бути приватні будинки з потужними електроприладами, виробництва, комерційні споруди. Зазвичай трифазне реле виконане у вигляді одного блоку, який контролює напругу на всіх трьох фазах одночасно. Якщо хоча б на одній фазі відхилення – реле відключає живлення одразу на всіх фазах. Це критично, адже при перекосі чи зникненні фази робота трифазного обладнання (наприклад, електродвигунів) стає аварійною. В оселі з трифазним вводом таке реле захистить і трифазних споживачів, і звичайні побутові прилади, підключені до різних фаз. Якщо ж трифазних агрегатів немає, а лише кожна фаза йде на свою групу навантаження, ставлять або окремі однофазні реле на кожну лінію, або одне спільне реле для всіх фаз – так зафіксувати аварію легше.

У виконанні для розетки та для DIN-рейки

Реле напруги у розетку. Такі пристрої виконані у формі адаптера, який вставляється у звичайну розетку. Назовні це щось середнє між електронним лічильником часу та нічником: з одного боку – вилка для вставляння у стіну, з іншого – розетка для підключення вашого пристрою. Усередині – та сама електроніка контролю напруги. Перевага розеткових реле у простоті монтажу – встановити можна самостійно, без електрика. Зазвичай вони розраховані на струм до 16 А (тобто навантаження ~3,5 кВт). Найчастіше так захищають окремий цінний побутовий прилад: наприклад, холодильник, комп’ютер, телевізор чи котел, якщо немає можливості або бажання монтувати щось в електрощиток. Більшість моделей мають дисплей із показом фактичної напруги та кнопками налаштування порогів спрацювання.

Модульні реле на DIN-рейку. Такі реле встановлюються у розподільчий щит на стандартну монтажну (DIN-)рейку. За розміром співставні з автоматичними вимикачами – займають від одного до трьох модулів ширини, залежно від моделі та максимального струму. Підключення стаціонарне: на вхід подають фазний провід (і нейтраль, якщо потрібно), а з виходу живлення вже розходиться мережею по оселі. Зазвичай модульне реле ставлять одразу після ввідного автомата (і лічильника) – так воно контролює усі підключені мережі в квартирі чи будинку. Моделей дуже багато: є й на 32 А, і на 40 А, і на 63 А – на будь-яке навантаження. Якщо навантаження дуже велике, реле може керувати окремим потужним контактором (пристрій реле діє як пускова кнопка, а силовий струм "тягне" вже контактор). Монтаж краще довірити фахівцю, але і перевага – вся лінія чи навіть все житло відразу під захистом від перепадів напруги.

У яких випадках реле дійсно необхідне

Нарешті, конкретні ситуації, коли встановлення реле контролю напруги максимально виправдане:

• В приватному будинку: З досвіду експлуатації електромереж у приватному секторі можна впевнено сказати: за містом напруга часто нестабільна. Скачки та просадки з’являються через віддаленість від підстанції, застарілі лінії, вплив погоди. Наприклад, взимку при включенні потужних обігрівачів чи влітку при роботі насоса напруга «просідає», а при аваріях або перемиканнях трапляються потужні стрибки. У таких умовах реле напруги – практично must have: воно вбереже техніку від пошкоджень, які можуть за лічені хвилини вивести з ладу дорогу побутову електроніку. Багато власників приватних будинків відзначають, що після встановлення реле перестали боятися за електроніку під час грози й стрибків у мережі.

• В квартирі: В умовах міста такі випадки трапляються рідше, але повністю виключити їх не можна. Якщо живете у будинку зі старою проводкою або вже бачили, як у сусідів згоріла техніка через стрибок – реле варто мати. У багатоповерхівках бувають ситуації, коли через перевантаження мережі чи аварію (наприклад, обрив загального нуля) у вашій квартирі напруга може підскочити у два рази. Такі аварії дуже рідкісні, але фатальні – від них не врятує ні автомат, ні УЗО. Лише реле напруги вчасно від’єднає квартиру й збереже майно. Для квартири, наповненої електронікою, це найдешевша і найдоступніша «страховка».

• Для окремої техніки (холодильник, телевізор, бойлер): Навіть якщо ви не встановлюєте реле на всі електролінії, замисліться над захистом окремих пристроїв. Холодильник – один із найвразливіших: при низькій напрузі компресор перегрівається, а при різкому скачку може згоріти електроніка. Газовий чи електричний котел містить складну автоматику, чутливу до якості живлення (ремонт плати керування дуже дорогий). Телевізори, комп’ютери, ігрові приставки, пральні машини теж варто захистити від перебоїв у мережі. Якщо в щиті немає загального реле, можна використати розеткові адаптери окремо для кожного дорогого приладу. По суті, витрати на захист крихітні порівняно з можливим ремонтом чи вартістю нової техніки.

Як бачите, реле напруги – це зовсім не розкіш, а важливий елемент безпеки електромережі. Це простий та надійний спосіб зберегти вашу техніку від несподіванок із напругою.

Автор статті: Сергій Бондар, практикуючий електрик з 10-річним досвідом. Працює із захистом від перенапруг як у приватному, так і в комерційному секторі по всій Україні.