Relé de controle de tensão: princípio de funcionamento, esquema, nuances de conexão

As variações de tensão estão longe de ser raras em residências. Ocorrem devido ao desgaste das redes elétricas, curtos-circuitos e distribuição desigual da carga entre as fases individuais.

Como resultado, os eletrodomésticos ou não recebem energia suficiente ou queimam devido ao excesso. Para evitar esses problemas, recomenda-se instalar um relé de controle de tensão (RCT).

Propomos entender quais vantagens o uso de tal dispositivo oferece, quais são as diferenças entre o RCT e o estabilizador, como escolher o relé adequado e realizar sua conexão.

Para que serve o relé regulador de tensão?

O nome correto do dispositivo em questão é 'relé de controle de tensão'. Mas a palavra do meio nas conversas entre eletricistas muitas vezes é omitida deste termo.

Em princípio, é o mesmo aparelho eletrotécnico de automação de proteção. Além disso, este equipamento é frequentemente chamado de 'proteção contra ruptura do neutro'. Por que – ficará claro abaixo.

Não confunda disjuntores DR e RCT. Os primeiros protegem a linha contra sobrecarga e curto-circuito, e os segundos contra picos de tensão. São dispositivos com diferentes finalidades funcionais.

A principal tarefa do RCT é desconectar os aparelhos elétricos da rede quando as tensões estão muito altas ou muito baixas, para que os equipamentos conectados à alimentação elétrica não sejam danificados.

A inscrição '~220 V' é familiar a todos os russos. Essa tensão alternada alimenta os eletrodomésticos da casa conectados às tomadas. No entanto, na realidade, a tensão máxima na rede elétrica doméstica apenas oscila em torno desse valor com uma variação de +/-10%.

Em casos individuais, as variações atingem valores ainda maiores. O voltímetro pode perfeitamente mostrar quedas de até 70 V e picos de até 380 V.

Para os equipamentos elétricos, tanto a tensão baixa quanto a alta são prejudiciais. Se o compressor da geladeira não receber energia suficiente, ele simplesmente não ligará. Como resultado, o aparelho inevitavelmente superaquecerá e quebrará.

Com baixa tensão, o usuário na maioria dos casos não consegue nem identificar visualmente se o equipamento está funcionando corretamente ou não nessa situação. Visualmente, pode-se apenas ver lâmpadas incandescentes brilhando fracamente, às quais é fornecida uma tensão menor do que a necessária.

Com picos de tensão elevados, tudo é muito mais simples. Se for aplicada uma potência de 300–350 W à entrada de alimentação de uma televisão, computador ou micro-ondas, na melhor das hipóteses, o fusível queimará. Mas, na maioria das vezes, eles próprios "queimam". E ainda é bom se, ao fazer isso, não houver uma ignição real do equipamento e um incêndio.

Edifícios de apartamentos geralmente são alimentados por uma rede trifásica de 380 V, mas para o apartamento já vai uma fiação monofásica de 220 V a partir do quadro elétrico no andar

Os principais problemas com flutuações de tensão em edifícios de vários andares surgem devido à ruptura do neutro de trabalho. Esse fio é danificado por descuido por eletricistas durante reparos ou simplesmente queima devido à idade.

Se na linha de entrada do edifício houver um conjunto de proteção necessária de nível moderno, como resultado dessa ruptura, a automação do dispositivo de corrente residual (DDR) é acionada. Tudo termina de forma relativamente normal.

No entanto, em edifícios residenciais antigos, onde não há disjuntores de proteção, a perda do neutro leva a um desequilíbrio de fases. E então em alguns apartamentos a tensão se torna baixa (50–100 V), enquanto em outros é abruptamente alta (300–350 V).

O que cada um terá na tomada como resultado depende da carga conectada à rede elétrica naquele momento específico. É impossível calcular e prever isso com precisão antecipadamente.

No final, alguns aparelhos param de funcionar, enquanto outros queimam devido à sobretensão. É aqui que o relé de controle de tensão é necessário. Quando surgem problemas, ele desconecta a rede, prevenindo a quebra de televisores, geladeiras, etc.

No setor privado, o problema com flutuações de tensão é um pouco diferente. Se a casa estiver localizada a uma grande distância do transformador de rua, então, com o aumento do consumo de eletricidade nas casas antes dela, nesse ponto extremo a voltagem pode cair para níveis criticamente baixos.

Como resultado, devido à falta prolongada de "volts", os motores elétricos em eletrodomésticos inevitavelmente começarão a queimar e falhar.

Variedades do dispositivo RCT

Todos os modelos de relés que desempenham funções de regulador de tensão são divididos em monofásicos e trifásicos.

Relé monofásico. Geralmente instalado em casas e apartamentos – não é necessário mais do que isso nos quadros de distribuição residenciais.

Em quadros elétricos de casas particulares e edifícios de apartamentos, geralmente são usados relés monofásicos em design compacto para trilho DIN (+)

Relé trifásico. Esses RCNs são destinados a aplicações industriais. Eles são frequentemente usados em esquemas de proteção de máquinas trifásicas. E se na entrada de equipamentos complexos como este for necessário um relé trifásico, então ele é frequentemente escolhido em uma versão combinada com controle não apenas de tensão, mas também de sincronização de fases.

A principal desvantagem e, ao mesmo tempo, vantagem de um relé trifásico é o desligamento total da alimentação na saída quando ocorre uma oscilação de tensão mesmo em apenas uma das linhas de fase na entrada. Na indústria, isso só traz benefícios. Mas em casa, as flutuações de tensão em uma fase geralmente não são críticas, e o RKN simplesmente desliga a rede protegida.

Em alguns casos, essa proteção excessivamente confiável é necessária. No entanto, na grande maioria das situações, ela é desnecessária.

Quanto ao tipo de execução e dimensões

Toda a gama de modelos de relés de tensão é dividida em três tipos:

• adaptadores «plugue-tomada»;
• extensões com 1-6 tomadas;
• disjuntores compactos para trilho DIN;

As duas primeiras opções são usadas para proteger um único aparelho elétrico específico ou algum grupo. Elas são conectadas a uma tomada comum do cômodo.

A terceira opção é destinada para instalação em quadro elétrico como parte do sistema de proteção da rede elétrica de um apartamento ou chalé.

Os adaptadores e extensões dos reguladores em questão têm tamanhos bastante grandes. Os fabricantes tentam torná-los o menores possível para não prejudicar o interior com sua aparência.

Mas os componentes internos do relé de tensão têm suas próprias dimensões rígidas, além disso, eles ainda precisam ser montados em um mesmo invólucro com tomada e plugue. Em termos de design, não há muito espaço para manobra.

Os relés para trilho DIN, para instalação em quadro de distribuição, têm dimensões mais compactas, sem nada supérfluo. A conexão deles à rede é feita por meio de conexão de fios e terminais.

Quanto à base e funções adicionais

A lógica interna e o funcionamento do relé de controle de tensão são baseados em um microprocessador ou em um comparador mais simples. A primeira opção é mais cara, mas oferece um ajuste mais preciso e suave dos limiares de disparo do RKN. A maioria dos dispositivos de proteção vendidos atualmente é baseada em microprocessador.

Os limiares superior (Umax) e inferior (Umin) são os dois principais parâmetros ajustáveis do RKN – se a tensão de entrada sair da faixa definida, o relé desconecta a linha de saída da corrente elétrica (+)

No mínimo, no corpo do relé há um par de LEDs, pelos quais é possível determinar a presença de tensão na entrada e saída. Dispositivos mais avançados são equipados com displays que mostram os limites permitidos ajustados e a voltagem presente na linha.

O ajuste dos valores de limiar é feito por um potenciômetro com escala graduada ou por botões com exibição dos parâmetros no painel.

O próprio relé responsável pela comutação dentro do RCN é feito em um esquema bistável. Esta bobina tem dois estados estáveis. A energia é gasta apenas na comutação do trinco. Para manter os contatos na posição fechada ou aberta, não é necessária eletricidade.

Por um lado, isso minimiza o consumo de energia e, por outro, garante que a bobina não aqueça durante a operação do regulador.

Ao escolher um relé de tensão, nos parâmetros é necessário observar:

• faixa de operação em Volts;
• possibilidades de ajuste dos limites superior e inferior de disparo;
• presença/ausência de indicadores de nível de tensão;
• tempo de desligamento ao disparar o RCN;
• tempo de atraso para retomada do fornecimento de eletricidade;
• potência máxima comutável em kW ou corrente máxima suportada em Ampères.

Quanto ao último parâmetro, o relé deve ser escolhido com uma margem de 20–25%. Se não houver um RCN adequado para as altas cargas existentes na linha, então se pega um modelo de baixa potência e conecta-se um contator magnético na sua saída.

Com a definição dos limites, a situação é a seguinte. Se defini-los de forma muito rígida, a frequência de disparo do relé será alta. Aqui será necessário fazer um compromisso.

O ajuste desses parâmetros deve ser feito de modo que eles forneçam o nível adequado de proteção, mas não permitam uma comutação muito frequente do RCN. Ligações e desligamentos constantes não beneficiarão nem os equipamentos conectados à rede nem o próprio regulador de tensão.

Além disso, alguns relés não têm a capacidade de ajustar os limites por conta própria. Eles são definidos de forma "fixa". Por exemplo, o ajuste do limite inferior é feito pela fábrica em 170 V, e o limite superior em 265 V.

Tais RCN são mais baratos, mas devem ser selecionados com mais cuidado. Depois não será possível reajustar esses dispositivos; em caso de erros nos cálculos, será necessário adquirir novos para substituir os que não se adequarem.

A escolha dos parâmetros de tempo de desligamento e restabelecimento da alimentação da linha de saída depende da carga conectada e das características específicas da rede (+)

Se na rede elétrica ocorrem constantes quedas de tensão breves (frações de segundo) e não muito fortes, então é melhor definir o tempo de desligamento pelo limite inferior ao máximo. Assim, haverá menos disparos e a ameaça aos equipamentos alimentados será mínima.

O atraso para ligar deve ser escolhido dependendo do tipo de aparelhos elétricos conectados à tomada. Se o equipamento conectado tiver um compressor ou motor elétrico, então o tempo de fornecimento de tensão deve ser aumentado para 1–2 minutos.

Isso evitará picos bruscos de tensão e corrente ao retomar a alimentação na rede, o que protegerá geladeiras e condicionadores de ar contra quebras.

E para computadores e televisores, esse parâmetro pode ser reduzido para 10–20 segundos.

Qual é melhor: estabilizador vs relé

Frequentemente, em vez de conectar um relé de controle elétrico no quadro, recomendam instalar um estabilizador de tensão em casa. Em alguns casos, isso é justificado. No entanto, há uma série de nuances que devem ser lembradas ao escolher uma ou outra opção de proteção de aparelhos elétricos.

Em termos de funcionalidade, o estabilizador não apenas equaliza a tensão, mas também desliga quando os valores estão muito altos. Já o relé de tensão é exclusivamente um dispositivo de proteção automática. Aparentemente, o primeiro inclui as funções do segundo.

Mas, em comparação com o relé de controle de tensão (RCN), o estabilizador:

• mais caro e barulhento;
• mais inerte em variações bruscas;
• não possui opções de ajuste de parâmetros;
• ocupa muito mais espaço.

Quando a tensão de entrada diminui, para que a saída do estabilizador tenha os valores necessários, ele começa a 'puxar' mais corrente da rede. E isso é um caminho direto para a queima da fiação, se ela não foi originalmente projetada para tal.

A segunda grande desvantagem do estabilizador em comparação com o relé de controle é sua incapacidade de interceptar um pico brusco de tensão na ruptura do neutro.

Basta literalmente meio segundo com 350–380 W na tomada para que todos os aparelhos da casa queimem. E a maioria dos estabilizadores não consegue se ajustar a tais mudanças e permite a passagem de alta voltagem, desligando-se apenas 1–2 segundos após o início do pico.

Além de estabilizadores e relés para proteger a linha contra variações de voltagem na rede, também podem ser usados disjuntores de máxima e mínima tensão. Mas eles, em comparação com o relé de controle de tensão (RCN), têm um tempo de resposta maior. Além disso, eles não religam a energia automaticamente, sendo mais semelhantes em funcionamento a um dispositivo diferencial residual (DR).

Após o corte de energia, esses disjuntores terão que ser rearmados manualmente.

Diagramas de conexão do RCT

No quadro, o relé de tensão é sempre instalado após o medidor, na interrupção do fio fase. Ele deve controlar e, se necessário, interromper exatamente a 'fase'. Não pode ser conectado de outra forma.

Na maioria das vezes, para consumidores monofásicos, é usado o esquema padrão com carga direta através do relé (+)

Existem dois esquemas principais de conexão de relés reguladores de tensão de rede monofásicos:

• com carga direta através do RCN;
• com conexão da carga através de um contator – com conexão de um contator magnético.

Na montagem do quadro elétrico em casa, quase sempre é usado o primeiro esquema. Há uma grande variedade de modelos de RCN com a potência necessária disponíveis no mercado. Além disso, se necessário, vários desses relés podem ser instalados em paralelo, conectando a cada um deles um grupo separado de aparelhos elétricos.

A instalação é extremamente simples. No corpo de um relé monofásico padrão, há três terminais – 'neutro' mais os fase 'entrada' e 'saída'. Basta não confundir os fios a serem conectados.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Para facilitar sua orientação nos esquemas de conexão e na escolha do relé regulador de tensão adequado, preparamos uma seleção de vídeos com a descrição de todas as nuances do funcionamento deste dispositivo.

Como proteer o equipamento das flutuações na rede elétrica com o RKN:

Ajuste do relé de tensão:

O relé de controle de tensão de rede é uma exente proteção contra 'falta de neutro' e variações bruscas de voltagem. Conectá-lo não é complicado. Basa inserir os fios correspondentes nos terminais e aperá-los.Na prática, em todos os casos, utiliza-se o esquema padrão com carga direta através do RKN.

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