Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Реле напряжения — модульный аппарат, который непрерывно измеряет напряжение сети и размыкает цепь нагрузки, когда оно выходит за заданные уставки. Понять, как работает реле напряжения, проще всего через три его функциональных узла: измерительный тракт, логику сравнения с порогами и выдержками времени, исполнительный контакт. Всё остальное — форма корпуса, дисплей, число модулей — производные от этих трёх.
Главный сценарий, ради которого реле контроля напряжения ставят в квартирный щит, — не «плавные» отклонения на несколько процентов, а аварии, при которых на однофазных потребителях появляется напряжение, близкое к линейному: обрыв или отгорание нулевого рабочего либо PEN-проводника в питающей сети. Ниже разобраны принцип действия, физика этой аварии, логика уставок и выдержек, подбор по току и схемы подключения.
Реле измеряет действующее (среднеквадратичное) значение напряжения между фазным и нулевым рабочим проводниками и сравнивает его с двумя границами — нижней и верхней. Отсчёт «нормы» опирается на два действующих документа, и они дают разные номиналы.
По ГОСТ 29322-2014 (модифицирован относительно IEC 60038:2009, введён в действие в Российской Федерации с 1 октября 2015 года) номинальное напряжение низковольтной системы принято равным 230/400 В: 230 В — между фазой и нейтралью, 400 В — между фазами. Значение 230/400 В стандарт называет результатом эволюции систем 220/380 В и 240/415 В, которые при этом продолжают применять.
Нормы качества устанавливает ГОСТ 32144-2013. В редакции Изменения № 1 (зарегистрировано 25.10.2023, введено в действие в Российской Федерации с 1 ноября 2024 года с правом досрочного применения) положительные и отрицательные отклонения напряжения, усреднённые на десятиминутных интервалах времени, не должны превышать 10 % номинального или согласованного значения в течение 100 % времени; норма отнесена к точке поставки электрической энергии потребителю. Оценка соответствия проводится измерениями по ГОСТ IEC 61000-4-30, класс А, в течение одной недели, при этом маркированные данные не учитывают. Отклонение частоты по пункту 4.2.1 не должно превышать ±0,2 Гц в течение 95 % времени и ±0,4 Гц в течение 100 % времени интервала в одну неделю.
Тем же Изменением № 1 в ГОСТ 32144-2013 отменена ссылка на ГОСТ 30804.4.30-2013 и введена ссылка на ГОСТ IEC 61000-4-30. Документация, где метод измерений КЭ указан по ГОСТ 30804.4.30-2013, ссылается на отменённый ссылочный документ.
Отсюда практический вывод: ГОСТ нормирует десятиминутные средние, а реле реагирует на действующее значение за единицы периодов. Это разные величины, и совпадения уставок реле с границами ГОСТ не требуется.
Два номинала — 220 В и 230 В — сосуществуют в действующей нормативной базе. Уставки реле выставляют не «по ГОСТ», а по паспортным допускам защищаемого оборудования и по фактическому уровню напряжения на объекте.
Контролируемое напряжение подаётся на резистивный делитель, приводится к уровню, безопасному для электроники, и оцифровывается либо сравнивается компаратором. Микропроцессорное исполнение вычисляет действующее значение по выборкам за период и позволяет задавать пороги мелким шагом; компараторное — сравнивает выпрямленное и сглаженное напряжение с опорным, шкала уставок при этом грубее. Реле питается от той же контролируемой сети, поэтому в документации отдельно нормируют диапазон напряжения, в котором аппарат сохраняет работоспособность: у модульных изделий он заметно шире рабочего и доходит до сотен вольт.
Логический узел хранит уставки, гистерезис и выдержки времени, ведёт отсчёт задержек и формирует команду на исполнительный орган. У аппаратов с индикацией здесь же формируется вывод текущего напряжения и запоминание значения, вызвавшего последнее срабатывание.
В подавляющем большинстве бытовых реле контроля напряжения на выходе стоит электромагнитное реле с силовыми контактами, рассчитанными на полный ток нагрузки. У части изделий применяется бистабильная схема с двумя катушками — на включение и на отключение: удерживающий ток в замкнутом состоянии не потребляется. Отдельные исполнения замыкают контакт в момент перехода сетевого напряжения через ноль, чтобы снизить бросок пускового тока и подгорание контактов.
В паспортах, выпущенных до 2022 года, крепление указывают по ГОСТ Р МЭК 60715-2003. Этот стандарт отменён с 1 марта 2022 года в связи с введением ГОСТ IEC 60715-2021; профиль и размеры рейки при этом не изменились.
Название «реле напряжения» закреплено и за другим классом изделий. ГОСТ 3699-82 распространяется на низковольтные реле напряжения вторичные косвенного действия — электромеханические и статические, работающие в устройствах защиты и автоматики энергосистем. Он устанавливает ряд номинальных входных напряжений 60; 100; 200; 400 В, классы точности из ряда 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 5,0; 7,5; 10; 15,0 и определяет коэффициент возврата. На реле, являющиеся составной частью комплектных устройств, стандарт не распространяется.
Модульный аппарат для щита — это не вторичное реле РЗА, а низковольтный аппарат распределения и управления. Общие правила и требования безопасности для этого класса изделий задаёт ГОСТ IEC 60947-1-2017 (идентичен IEC 60947-1:2014, введён в действие с 1 июня 2019 года взамен ГОСТ IEC 60947-1-2014). Он распространяется на аппараты, предназначенные для эксплуатации в цепях номинальным напряжением до 1000 В переменного тока или до 1500 В постоянного тока, и связан с техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования». Требования к аппаратам конкретного вида содержатся в соответствующих частях серии 60947, и при работе с документацией конкретного изделия действующую редакцию нужной части следует проверять отдельно.
Разные классы изделий с одинаковым названием «реле напряжения» нормируются разными документами. Вторичное реле РЗА — по ГОСТ 3699-82. Модульный аппарат щита — по серии стандартов на низковольтную аппаратуру распределения и управления. Прямого профильного стандарта на «бытовое реле контроля напряжения» как отдельный вид изделия в отечественной базе нет: изготовители декларируют соответствие ТР ТС 004/2011 и ТР ТС 020/2011, а конкретные пороги и выдержки задают собственными техническими условиями.
Уставка — значение напряжения, при пересечении которого формируется команда на отключение. Возврат происходит не на той же величине: между порогом срабатывания и порогом возврата вводится гистерезис, иначе на границе диапазона реле начнёт «звенеть», отключая и включая нагрузку с частотой колебаний сети под нагрузкой. В терминах ГОСТ 3699-82 это описывается коэффициентом возврата — отношением напряжения возврата к напряжению срабатывания; реле подразделяются на аппараты с повышенным, нормальным и пониженным коэффициентом возврата.
Практическая логика бытовых реле — двухпороговая по каждую сторону. «Мягкий» порог, лежащий недалеко от нормы, отрабатывает с заметной выдержкой: кратковременный провал или всплеск не должен обесточивать квартиру. «Критический» порог отрабатывает почти мгновенно, потому что при напряжении в 300 В и выше счёт идёт на периоды.
Ниже — ориентиры по эксплуатационной документации модульных реле контроля напряжения и устройств защиты многофункциональных. Это не нормативные значения: единого стандарта на пороги нет, каждая серия задаёт их собственными техническими условиями.
Значения нижнего критического порога и его выдержки в документации разных серий и даже разных редакций паспорта на одно изделие расходятся. Их следует брать из паспорта конкретного экземпляра, а не из обобщённых таблиц.
Сеть с фактическим уровнем 210…240 В. Верхний порог, выставленный на 245 В, даёт запас относительно верхней границы ГОСТ (253 В при номинале 230 В) и при этом не срезает штатные вечерние всплески. Нижний порог 190 В отсекает режимы, при которых асинхронные двигатели холодильника и насоса переходят на повышенный ток статора, но не реагирует на кратковременные посадки от пуска соседней нагрузки.
Пониженное напряжение не «щадит» технику. Электродвигатель при неизменном моменте на валу компенсирует падение напряжения ростом тока: активная мощность, потребляемая из сети, определяется произведением напряжения на ток и косинус угла сдвига, и при снижении первого сомножителя второй растёт. Отсюда перегрев обмоток компрессоров и насосов — то, ради чего нижний порог и вводят.
Выдержка на отключение решает задачу отстройки от помех. Выдержка на включение — задачу защиты нагрузки от частых пусков.
Задержка повторного включения — не декоративная функция. Компрессор холодильника или кондиционера не должен запускаться, пока не выровнялось давление в контуре: пуск на неразгруженный компрессор даёт кратный пусковой ток и механический удар. Поэтому в аппаратах с программируемой задержкой диапазон настройки простирается до сотен секунд, а типовое заводское значение лежит в области полутора десятков секунд — этого хватает для освещения и розеточных групп, но не для холодильной техники.
Щит с двумя ступенями: вводное реле с задержкой около 10 с (быстрое восстановление освещения и розеток) и отдельное реле на линии холодильника с задержкой в несколько минут. При кратковременной аварии квартира оживает почти сразу, а компрессор включается только после выравнивания давлений.
Это тот сценарий, ради которого реле напряжения оправдывает себя целиком. Однофазные потребители подъезда или улицы подключены к разным фазам общей четырёхпроводной линии. Пока нулевой рабочий (или PEN) проводник цел, нейтраль нагрузки жёстко привязана к нейтрали трансформатора, и каждая фаза получает своё фазное напряжение независимо от других. При обрыве нуля нагрузки оказываются соединёнными звездой без нейтрали, и нейтральная точка нагрузки смещается.
Напряжение смещения нейтрали находят методом двух узлов. Для трёхфазной звезды с проводимостями фаз Ya, Yb, Yc и фазными ЭДС источника Ua, Ub, Uc:
Ya
Yb
Yc
Ua
Ub
Uc
UN = (Ya·Ua + Yb·Ub + Yc·Uc) / (Ya + Yb + Yc)
Напряжение на нагрузке каждой фазы — разность комплексных величин: U'a = Ua − UN и так далее. При симметричной нагрузке сумма в числителе обращается в ноль, смещения нет и обрыв нуля не проявляется вовсе. Вся опасность режима — в несимметрии.
U'a = Ua − UN
Пусть Ua = 230∠0° В, Ub = 230∠−120° В, Uc = 230∠120° В. Нагрузка фазы A — активная, 23 Ом (ток 10 А); фазы B и C — по 230 Ом (по 1 А).
Ua = 230∠0° В
Ub = 230∠−120° В
Uc = 230∠120° В
Проводимости: Ya = 0,04348 См, Yb = Yc = 0,004348 См.
Ya = 0,04348 См
Yb = Yc = 0,004348 См
Числитель: 10∠0° + 1∠−120° + 1∠120° = 10 − 0,5 − j0,866 − 0,5 + j0,866 = 9.
10∠0° + 1∠−120° + 1∠120° = 10 − 0,5 − j0,866 − 0,5 + j0,866 = 9
Знаменатель: 0,04348 + 2 · 0,004348 = 0,05217 См.
0,04348 + 2 · 0,004348 = 0,05217 См
Смещение нейтрали: UN = 9 / 0,05217 ≈ 172,5 В (совпадает по фазе с Ua).
UN = 9 / 0,05217 ≈ 172,5 В
Тогда U'a = 230 − 172,5 ≈ 57,5 В, а на слабо загруженных фазах |U'b| = |U'c| = |(−115 − j199,2) − 172,5| ≈ 350 В.
U'a = 230 − 172,5 ≈ 57,5 В
|U'b| = |U'c| = |(−115 − j199,2) − 172,5| ≈ 350 В
Загруженная фаза «садится» почти до трети номинала, ненагруженные уходят к 350 В. При полном отсутствии нагрузки в фазе её напряжение стремится к линейному — до 400 В.
Именно поэтому у бытовых реле есть критический верхний порог около 300 В с выдержкой порядка 0,02 с: при 350 В блоки питания и электроника выходят из строя за считанные периоды.
ПУЭ (седьмое издание), пункт 7.1.21: при питании однофазных потребителей от многофазной питающей сети ответвлениями от воздушных линий, когда PEN-проводник воздушной линии является общим для групп однофазных потребителей, питающихся от разных фаз, рекомендуется предусматривать защитное отключение потребителей при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN-проводника. Отключение должно производиться на вводе в здание — например, воздействием на независимый расцепитель вводного автоматического выключателя посредством реле максимального напряжения, при этом должны отключаться как фазный (L), так и нулевой рабочий (N) проводники. Там же прямо указано: во всех случаях в цепях PE- и PEN-проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.
Большинство однофазных реле контроля напряжения коммутирует только фазный проводник; нулевой проводится транзитом и не размыкается. Такое исполнение не выполняет требование ПУЭ об отключении обоих проводников: при обрыве нуля в питающей сети на выведенном из работы N может сохраняться опасный потенциал относительно земли. Требование закрывается двухполюсной коммутацией — реле с разрывом нейтрали, схемой «реле плюс двухполюсный контактор» или воздействием на независимый расцепитель двухполюсного вводного аппарата.
ГОСТ Р 50571.4.44-2019 (модифицирован по отношению к МЭК 60364-4-44:2007 с изменениями Amd1:2015 и Amd2:2018, введён в действие с 1 июня 2019 года взамен ГОСТ Р 50571-4-44-2011) излагает требования в четырёх разделах: 442 — защита от временных перенапряжений, вызванных замыканиями на землю в высоковольтных системах и повреждениями в низковольтных; 443 — защита от кратковременных атмосферных или коммутационных перенапряжений; 444 — меры защиты от электромагнитных воздействий; 445 — защита от понижения напряжения.
Обрыв нейтрального проводника N прямо назван в области применения раздела 442 наряду с замыканием на землю в высоковольтной системе, коротким замыканием между линейным и нейтральным проводниками и случайным заземлением линейного проводника в системе IT. Пункт 442.3 формулирует последствие: при обрыве нейтрального проводника N в многофазной системе основная, двойная и усиленная изоляция, а также компоненты, рассчитанные на напряжение между линейным и нейтральным проводниками, могут временно подвергаться воздействию линейного напряжения.
Расчёт по методу двух узлов и пункт 442.3 говорят об одном и том же: при обрыве нуля предельная величина, на которую попадает однофазный потребитель, — это линейное напряжение, то есть 400 В при номинале 230/400 В.
Смежный случай нормирован в пункте 442.5: при коротком замыкании между линейным и нейтральным проводниками N в низковольтной установке напряжение между другими линейными проводниками и нейтральным может достигать 1,45·U0 на время до 5 с. При U0 = 230 В это около 334 В — величина того же порядка, что и критический порог бытовых реле.
Однофазное реле контролирует одну величину — напряжение «фаза — нейтраль» — и коммутирует одну цепь. Для трёхфазного ввода частного дома с однофазными потребителями простейшее решение — три однофазных реле, по одному на фазу; нулевые выводы при этом допускается объединять с одной стороны. Каждая фаза защищается независимо, и авария на одной не гасит две другие.
Трёхфазное реле обрабатывает три напряжения совместно и добавляет функции, которые однофазное дать не может: контроль несимметрии (перекоса) напряжений, обрыва фазы и порядка следования (чередования) фаз. В отраслевой терминологии низковольтной аппаратуры распределения и управления эти функции описываются как минимальное и максимальное реле напряжения, реле асимметрии напряжения, реле опрокидывания фазы и реле, чувствительное к пропаданию фазы; для каждого изготовитель указывает номинальное и рабочее напряжение, номинальную частоту и время размыкания.
Несимметрия напряжений — нормируемый показатель качества электроэнергии: ГОСТ 32144-2013 задаёт коэффициенты несимметрии напряжений по обратной (K2U) и нулевой (K0U) последовательностям. Реле контроля перекоса реагирует на ту же физическую величину, но по собственному алгоритму и уставке изготовителя, а не по нормам ГОСТ.
Чередование фаз важно для трёхфазных асинхронных двигателей: смена порядка следования фаз меняет направление вращения. Для насоса или компрессора обратное вращение означает работу без подачи и износ. Реле контроля фаз в такой сети отрабатывает прежде, чем повреждение станет необратимым.
Ключевой параметр выбора — номинальный ток коммутируемой цепи. Реле контроля напряжения бытового класса выпускают на ряд номиналов и коммутируют нагрузку напрямую силовым контактом. Максимальное значение для распространённых однофазных модульных исполнений — 63 А при 250 В; выше этой границы контакт реле не рассчитан.
Реле контроля напряжения не заменяет автоматический выключатель, устройство защитного отключения и устройство защиты от импульсных перенапряжений. Это прямое указание эксплуатационной документации изготовителей.
Реле включается параллельно контролируемой сети по измерительному входу и последовательно с нагрузкой — силовым контактом. Каркас последовательности задают сами Правила устройства электроустановок: по пункту 7.1.64 перед каждым счётчиком, непосредственно включаемым в сеть, должен предусматриваться коммутационный аппарат для снятия напряжения со всех присоединённых к счётчику фаз; по пункту 7.1.65 после счётчика, включённого непосредственно в сеть, должен быть установлен аппарат защиты. Автоматический выключатель при этом рассматривается как аппарат защиты и управления (пункт 7.1.25).
Отсюда типовой ряд в квартирном щите: вводный аппарат — прибор учёта — аппарат защиты — реле напряжения (или связка «реле плюс контактор») — устройство защитного отключения — групповые автоматические выключатели. Реле, установленное до аппарата защиты от сверхтока, само оказывается незащищённым от токов короткого замыкания.
При воздушном вводе пункт 7.1.22 ПУЭ требует устанавливать ограничители импульсных перенапряжений. Реле напряжения этого требования не закрывает.
Отдельный момент — время готовности. После подачи питания микропроцессорному реле требуется несколько секунд на инициализацию, в течение которых индикация может не работать. Это штатное поведение, а не неисправность.
Реле контроля напряжения решает ровно одну задачу — отключает нагрузку при выходе действующего значения напряжения за уставки. Смежные задачи закрывают другие аппараты.
Встроенный варистор, которым дополнены отдельные исполнения, ограничивает импульсные всплески, но по классу и энергии не эквивалентен полноценному устройству защиты от импульсных перенапряжений. Необходимость защиты от кратковременных перенапряжений и координация её ступеней определяются по ГОСТ Р 50571.4.44-2019, раздел 443; выбор и установка УЗИП — по разделу 534 ГОСТ Р 50571.5.53-2013.
Смысл координации задаёт классификация по категориям перенапряжения. Для номинального напряжения установки 230/400 В таблица 443.2 ГОСТ Р 50571.4.44-2019 требует следующих номинальных импульсных напряжений оборудования.
Реле напряжения в этой шкале не участвует: оно отрабатывает перенапряжения промышленной частоты, длящиеся периоды и секунды, а не микросекундные импульсы, для которых нормируется Uimp.
Прямой нормативный запрет на подмену: пункт 7.1.77 ПУЭ не допускает применять в жилых зданиях УЗО, автоматически отключающие потребителя от сети при исчезновении или недопустимом падении напряжения. Более того, УЗО должно сохранять работоспособность не менее 5 с при снижении напряжения до 50 % номинального. То есть отключение по напряжению — задача не УЗО, а отдельного аппарата.
Реле напряжения — отключающий аппарат, а не регулирующий. Оно спасает технику ценой обесточивания, и это его нормальный режим работы.
Оно постоянно измеряет действующее напряжение между фазой и нулём и сравнивает его с двумя границами — верхней и нижней. Если напряжение вышло за границу и продержалось там дольше заданной выдержки, реле размыкает силовой контакт и обесточивает нагрузку. Когда напряжение вернулось в диапазон и продержалось там всё время задержки повторного включения, контакт замыкается снова.
Отталкивайтесь от паспортных допусков защищаемой техники и от фактического уровня напряжения на объекте, а не от границ ГОСТ. Нормативная рамка — ±10 % от номинала: 207…253 В при номинале 230 В по ГОСТ 29322-2014, 198…242 В при номинале 220 В. Верхний порог обычно ставят с запасом относительно верхней границы, чтобы не ловить ложные отключения; нижний — так, чтобы отсечь режимы, опасные для двигателей.
Да, это его основной сценарий. При обрыве нулевого рабочего или PEN-проводника нейтраль нагрузки смещается, и на слабо загруженных фазах напряжение уходит к линейному — до 400 В. Критический верхний порог около 300 В отрабатывает за десятки миллисекунд. Но однофазное реле, коммутирующее только фазу, оставляет нулевой проводник под потенциалом: требование ПУЭ 7.1.21 об отключении и L, и N закрывается двухполюсной коммутацией.
Реле не изменяет напряжение — оно только отключает нагрузку, когда напряжение опасно. Стабилизатор поддерживает напряжение в заданных пределах, но имеет собственный диапазон входного напряжения и за его границами тоже отключается. Аппараты не взаимоисключающие: стабилизатор часто ставят после реле.
Чтобы исключить пуск компрессорной техники на неразгруженный контур и отстроиться от «дребезга» сети при неустойчивой аварии. Диапазон настройки у программируемых аппаратов доходит до сотен секунд; для линии холодильника или кондиционера задержку задают в единицы минут, для освещения и розеток — в единицы-десятки секунд.
Номинал реле должен быть не ниже номинала вводного автоматического выключателя этой цепи. Типовой потолок прямой коммутации у модульных однофазных реле — 63 А при 250 В. При большем токе реле включают в цепь катушки контактора, а нагрузку коммутируют силовыми контактами контактора.
Это разные защиты. Автоматический выключатель реагирует на сверхток, УЗО — на ток утечки. Ни тот, ни другой не отключит нагрузку при 350 В на фазе, если ток при этом в норме. Более того, пункт 7.1.77 ПУЭ прямо не допускает применять в жилых зданиях УЗО, отключающие потребителя при исчезновении или недопустимом падении напряжения, — то есть эта функция намеренно вынесена из УЗО в отдельный аппарат. Эксплуатационная документация изготовителей реле, в свою очередь, указывает: аппарат не заменяет автоматические выключатели, УЗО и УЗИП.
Для трёхфазного ввода с однофазными потребителями практичнее три однофазных: авария на одной фазе не гасит остальные, уставки задаются независимо. Трёхфазное реле нужно там, где есть трёхфазная нагрузка: оно контролирует перекос напряжений, обрыв фазы и чередование фаз — функции, которых у однофазного нет.
Потому что величины разные. ГОСТ 32144-2013 в редакции Изменения № 1 нормирует отклонения, усреднённые на десятиминутных интервалах, с оценкой по недельным измерениям класса А. Реле измеряет действующее значение за единицы периодов. Короткий, но глубокий всплеск отработается реле и при этом не отразится на десятиминутном среднем.
Реле устанавливают в электроустановке потребителя, после вводного аппарата защиты и прибора учёта, перед УЗО и групповыми автоматами. Установка перед вводным автоматом оставляет само реле незащищённым от токов короткого замыкания.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.