Реле напряжения 220в для чего нужен
Что такое реле напряжения и для чего оно нужно в квартире
Благодаря техническому прогрессу к электричеству подключены практически все объекты недвижимости, где присутствует человек. Электроэнергия используется для освещения, питания устройств и бытовых приборов, необходимых для нормальной жизнедеятельности. К сожалению, при эксплуатации электросетей конечные потребители сталкиваются с техническими проблемами, включая перепады напряжения и перекосы фаз. Чтобы обезопасить бытовую технику используют реле напряжения.
Реле напряжения – что это такое и для чего нужно
Номинальное напряжение питания техники равно 220 В. Но обеспечить идеальные условия передачи электроэнергии невозможно, поэтому потребители постоянно наблюдают скачки в сети. Особенно часто с проблемой сталкиваются жители квартир в старых многоэтажных домах и частный сектор.
Важно: нормальным является отклонение от номинального значения в пределах 10%.
Реле контроля напряжения (РКН) — техническое устройство, предназначенное для непрерывного контроля параметров сети и автоматического выключения питания при резких скачках напряжения. Прибор срабатывает в том случае, если показатели вышли за установленные значения.
Другими словами, устройство защищает электроприборы от перепадов напряжения в сети, которые могли возникнуть из-за замыкания одной из фаз, обрыва нуля, перекоса фаз и т.п. Стоит отметить, что на технику негативно влияет как чрезмерное, так и недостаточное напряжение питания.
Устройство и принцип работы реле напряжения
Реле напряжения состоит из двух основных частей — измерительного блока и электромагнитного реле, предназначенного для разрыва цепи. У более новых моделей на передней панели находится цифровое табло для индикации величины напряжения в сети.
Принцип работы реле напряжения достаточно простой. При подаче напряжения измерительный блок определяет его величину и сравнивает с установленными пределами. Если показатель находится между нижней и верхними границами, по истечению установленного периода реле замыкает силовой контакт и передает питание внутренней сети.
Справка: в реле предусмотрен интервал задержки срабатывания, чтобы обезопасить сеть от постоянных скачков.
Основные технические характеристики
Большинство реле работают при напряжении в пределах от 50 до 400 Вт. Такой большой интервал позволяет использовать устройство как в однофазных, так и трехфазных сетах, а также гибко настраивать нужные границы срабатывания защитного прибора. Из основных технических характеристик следует выделить:
Классификация и виды
Для защиты электросети частного дома, квартиры в старом и новых жилых фондах необходимы разные устройства. Реле напряжения делятся на две категории:
По типу подключения
Существует две основных категории реле напряжения в зависимости от способа их подключения:
Стационарные устройства контроля подразделяются на два типа. Приборы для установки в электрощитах и встроенные в розетку. Подробнее рассмотрим каждый из видов.
Реле напряжения, установленное в распределительном щите, обладает целым рядом преимуществ. Устройство монтируется на входе сети для защиты всего электрооборудования дома или квартиры. В случае его применения нет необходимости использовать дополнительные реле для защиты отдельных потребителей, что значительно экономит бюджет.
Розеточные реле напряжения представляют отличную альтернативу, когда нет физической возможности для установки устройства в щитке. Используют розетки для точечной защиты таких приборов, как холодильники, бойлеры, стиральные машины и т.д.
Совет: для экономии бюджета выбирайте двойные розетки!
Переносные реле представлены двумя видами — вилкой-розеткой и удлинителем. Их используют в том случае, когда установка защитного устройства на входе сети невозможна. Несмотря на громоздкие параметры, переносные устройства пользуются спросом. Это связанно, в первую очередь, с их портативностью и легкостью в использовании (монтаж не требуется).
Вилка-розетка предназначена для защиты лишь одного потребителя. Устройство подключается к стандартной розетке и контролирует перепады напряжения в узле, не отслеживая общее состояние сети. Подходит для защиты дорогих и мощных электроприборов.
Удлинитель со встроенным реле контроля используют для защиты группы устройств от перепадов в сети. Удобное и простое решение имеет только одно основное ограничение — максимальная мощность нагрузки.
По количеству фаз
В зависимости от типа электросети различают два вида реле:
Однофазное реле предназначено для контроля электрических сетей с рабочим напряжением 220 В. При правильной настройке, устройство подходит для защиты практически всех бытовых электроприборов.
Трехфазные защитные приборы используют, в основном, в загородных домах и новом жилом фонде, где предусмотрено подключение по трехфазной цепи питания. Причем РКН контролирует напряжение каждой фазы.
Правила выбора реле напряжения для квартиры или дома
Подходить к выбору РКН необходимо с умом, ведь устройство отвечает за безопасность сети и электроприборов. Корректная работа реле возможна только в том случае, если правильно подобраны технические характеристики. При выборе реле напряжения необходимо учитывать:
Главный параметр при выборе прибора — максимально допустимый ток. Следует выбирать модель на одну ступень защиты выше, чем установленный автомат в распределительном щите. Если максимальный ток выключателя равен 32 А, тогда реле должно быть на 40 А.
Совет: стоит обращать внимание на дополнительные функции, такие как цифровая индикация напряжения, температуры прибора, возможность управления временем и т.д.
Схемы подключения
Существует два основных способа подключения РКН — прямое, когда рабочая нагрузка проходит через контракты РКН, а также косвенное — нагрузка коммутируется через контактор. Второй способ нужен при подключении нагрузки выше 7 кВт. Рекомендации для подключения:
Подключение однофазного РКН
Однофазные РКН подключаются к сети напрямую, а через их контакты проходит рабочий ток сети. Как правило, перед реле устанавливают УЗО или дифавтомат для защиты от утечек тока. Алгоритм подключения следующий:
Подключение трехфазного РКН
Для прямого подключения трехфазного РКН необходимо:
Схема подключения РКН для мощных потребителей с контактором
Когда коммутируемые токи значительно больше максимально допустимого значения РКН, устройство используют в связке с магнитным пускателем (контактором). При выборе устройств следует обращать внимание на быстродействие — чем меньше скорость срабатывания обоих приборов, тем лучше.
Совет: дешевле купить контактор и реле напряжения, чем выбирать РКН для мощных потребителей.
Схема отличается от обычного подключения тем, что после защитного автомата устанавливают контактор, который коммутирует нагрузку. Реле подключается параллельно пускателю и лишь контролирует значение напряжений. При значительных отклонениях РКН срабатывает, обесточивая катушку контактора, что приводит к отключению нагрузки.
Настройка рабочих режимов
Независимо от типа реле, различают три основных параметра для настройки:
Совет: если в помещении есть кондиционер или холодильник, время задержки должно быть более 300 секунд.
Для изменения параметров используют механические или цифровые кнопки, расположенные на переднем корпусе устройства. Как правильно изменить настройки прибора описано в инструкции по эксплуатации.
Особенности реле напряжения на 220 В для дома
Каждый электроприбор должен суметь выдержать перепады энергии и работать стабильно. К сожалению, добиться подобного для всей используемой в доме техники попросту невозможно, а, следовательно, приходится использовать вторичные приборы. Именно они обеспечивают стабильность и надежность, продлевая срок эксплуатации любого предмета, подключенного к домашней сети. Подробнее о том, что такое реле контроля напряжение — читайте в статье.
Что это такое
И в первую очередь стоит поговорить о том, что из себя представляет реле контроля напряжения. Фактически это устройство, которое подключается к домашней электрической сети и служит для защиты от потенциальных перепадов напряжения. Это необходимо только лишь потому, что перенапряжение может вывести из строя любую технику.
Зачем использовать реле напряжения
Мы поняли для чего нужно реле, но есть ли в нем практический смысл, даже если перепады никогда не происходили? Безусловно есть. Ведь его используют для предотвращения следующих обстоятельств:
В совокупности и по отдельности все эти обстоятельства выступают потенциальной опасностью не только для электроприборов, потому как могут вывести их из строя, но и квартиры. Обусловлено это тем, что возможно возгорание.
Как реле работает
Итак, понятно почему нужно реле напряжения в квартире, но каков его принцип действия. Ведь человеку перед покупкой необходимо отчетливо понимать, как работает реле. В противном случае возможна либо неправильно установка, несмотря на наличие инструкций, либо невозможность правильно среагировать в экстренной ситуации.
Если говорить просто, то вся конструкция основана на микроконтроллере, что отвечает за управление. Благодаря ему производится подача сигнала на электромагнитное реле, что в свою очередь либо замыкает, либо размыкает цепь. Нужно также понимать, что сама микросхема на пассивной основе производит регулировку поступающего напряжения, показывая это сигналами на реле.
В каких сферах оно используется
Очевидно, что в первую очередь защита от скачков напряжения необходима дома. И даже несмотря на то, что напряжение для дома, как правило, ограничено 220 В, это бывает достаточно для нанесения большого ущерба. Следовательно, исходя из того, что главная задача реле — это защищать электроприборы, то есть модели как на одну, так и на три фазы одновременно. Это значит, что его использование допустимо везде, а в особенности в тех местах, где на приборы должно стабильно подаваться большое напряжение.
Виды реле
Существуют также классификации, которые определяют назначение прибора и обусловленность его выбора для каждого из возможных случаев. Ведь порой необходимо работать с различными устройствами и предугадать, как и когда случиться перепад попросту невозможно.
РНПП-311
Он используется в тех случаях, когда имеет место трехфазная сеть. Преимуществом выступает то, что большая часть электрических потребителей с ним совместимы. Если же говорить о необходимом аспекте, то без него нельзя обойтись на АВР схемах и соответствующего для него управления питания.
РН-101
Модель полностью автономна и применима для однофазной сети. Она должна быть подключена в розетку. Максимальная нагрузка на таком реле составит порядка 3.5 кВт. Помимо прочего также можно регулировать нижнее и верхнее значения напряжения, что будут проходить через реле.
РН-111
Это более распространенная модель реле, используемая для дома и напряжения 220в. Она предсказуемо работает на однофазной сети, монтируется на DIN-рейку, а также отключает подачу энергии при нагрузке выше 3.5 кВт. И здесь есть некое разделение между одной классификацией устройства, потому что дома и условия бывают разными, как и количество потребителей энергии.
Что лучше использовать: реле или стабилизатор
Важным вопросом для большей части жильцов выступает дилемма: стабилизатор или реле? К примеру стабилизатор может быть установлен либо на общем «входе» в сеть, либо на конкретный прибор. Тем не менее, несмотря на высокую гибкость установке есть недостаток в виде большей «задержки, то есть того времени, в течение которого будет произведено отключение после превышения допустимой нормы напряжения. Реле же чуть более «топорная», но способна реагировать быстрее, что является единственно важным преимуществом, когда дело доходит до безопасности. Тем не менее, иногда обстоятельства вынуждают не смотреть на технические характеристики так сухо и потому подбирать конкретный тип всегда следует исходя из прямых условий и задач.
Как выбрать фазы и ток
Реле контроля напряжения имеет разные фазы работы, которые соответственно предназначены для различных условий. Всего существует два типа:
Если вы задаетесь простым вопросом того, как выбрать реле напряжения для квартиры, то нужно выбрать однофазную на 220 В. В остальных случаях все несколько сложнее, потому что необходимо выбирать номинальный ток. Это требует от пользователя или компании измерить то, сколько потребляют все приборы. Дальнейший выбор модели производится с запасом в несколько процентов.
Подключение
Подключение может быть произведено двумя методами. Первое, как правило, подразумевает прохождение всей нагрузки через контакты. Второе же является косвенным. Это та база, которая была объяснена в принципах работы реле напряжения. Разберем подробно каждый из них.
Однофазный
Подключение однофазных моделей реле контроля напряжения весьма простое, потому что происходит напрямую к сети. Перед ним необходимо установит только УЗО, чтобы нивелировать какие-либо утечки тока. Вот как выглядит весь процесс:
Остается только проверить работу посредством индикаторов.
Трехфазный
Здесь все чуточку сложнее, но общие принципы сохранены:
Проверяем работу на наличие ошибок.
Проверка
Важнейшим после подключения этапом является проверка. Конечно, все устройства предварительно проверены на заводе, однако необходимо удостовериться в их работоспособности дома. Вот что можно сделать:
Таким образом, если все хорошо, то работа может быть продолжена. В противном случае рекомендуется перепроверить подключение.
Настройка по срабатыванию
Необходимо также рассмотреть принцип настройки задержки срабатывания реле контроля напряжения. Отталкиваться здесь необходимо от актуального состояния самой сети. Следовательно, рекомендуется уделить внимание:
Если все сделать правильно, то «осечек» в экстренной ситуации не будет.
Рейтинг моделей
Теперь пришло время рассмотреть лучшие предложения на рынке, которые обеспечат надежность и позволят забыть об обновлении реле на долгие годы. Мы проанализируем только наиболее популярные вариации исполнения, потому как в зависимости от региона технические характеристики могут незначительно отличаться.
Volt Control PH-116
Ее можно назвать самой базовой и простой моделью, целью которой является обеспечение базового контроля за электрической сетью. И для этого здесь есть все, начиная от пятилетней гарантии и максимально приемлемой нагрузки в 3.5 кВт. Максимальная же скорость срабатывания 0.03 секунды. Из особенностей отметим:
Тем не менее, это реле по-прежнему розеточное и не способно быть встроено в щиток, чтобы охватывать всю сесть, а не конкретно подключенный к ней прибор.
Volt Control PH-101M
Это устройство также являет собой представителя базового сегмента, однако предоставляет большую широту напряжения от 160 до 280 В. Помимо, здесь также в разы больше время повторного включения. Фактически эту модель можно считать универсальной. Обусловлено это возможностью исполнения им не только функций реле, но также токового автомата и сетевого фильтра. Главным чертами являются:
И хотя сама панель достаточно небольшая, что может усложнить постоянное переключение в ней значений, но если она используется не так часто и нерегулярно, то это не составляет проблем.
V-protector Vp-10AS
Хорошая модель, которая предоставляет еще больший диапазон по напряжению от 120 до 270 В. При всем этом время отключения составляет не более 0.02 сек, что является лучшим результатом среди розеточных реле.
Тем не менее, здесь нет защитных шторок и без инструкции разобраться в интерфейсе попросту невозможно ввиду его минималистичности.
ZUBR R116y
Эта модель высшего класса, чем остальные, и предоставляет не только защиту от электричества, но и перегрева. Управление по-прежнему осталось физическим, позволяя регулировать верхний и нижний пороги по ситуации. Помимо, производитель дал здесь доступ к «истории», которая позволяет получить последнее значение напряжения, при котором было произведено отключение. Это полезно, потому как позволяет отслеживать хронологию поведения сети. Особенно выделим:
Однако преимущества компенсируются сложным интерфейсом. И хотя пользователей не заставляют заглядывать в характеристики, но умение разобраться в них, порой, является необходимым.
PH-260T
Хороший вариант, который уже на фронтальной панели предоставляет пользователю трехразрядный индикатор, 7 светодиодов и потенциометр. На самом корпусе также расположена схема подключения, что избавляет от необходимости использовать лишнюю документацию и иметь под рукой всегда рабочий шаблон. Из особенностей отметим:
Все 3 клеммы, в которые производится подключение расположены снизу. Это добавляет удобства, потому что в разы упрощает продумывание схемы подключения.
УЗМ-50Ц
Это простая модель, сделанная в России. Ожидаемо, что все пункты и элементы управления русифицированы, что делает ее простой к установке для людей, не являющимися носителями языка и не обладающими соответствующими навыками. Форм-фактор корпуса небольшой, его ширина составляет примерно два модуля. Из сильных черт выделим:
Здесь также есть трехразрядный индикатор и физическая панель управления. Тем не менее, отсутствует предупреждение, когда напряжение подходит к верхнему допустимому порогу.
УЗМ-51М
Усовершенствованная версия модели с «Ц», однако несколько дороже. Здесь проведена работа над интерфейсом и регулировка теперь осуществляется исключительно механикой, потому что дисплея теперь нет. Поставлены другие клеммы и от платы забрали изоляционную карту. Вот что стоит выделить:
Пользователи также отмечают, что программная часть здесь несколько доработана, справляясь со своими задачами лучше. Это отразилось как на скорости срабатывания, так и быстродействии в целом.
Теперь мы знаем, что такое реле напряжения, и как оно работает. Этих минимальных знаний будет достаточно, чтобы выбрать устройство и не ошибиться с его установкой. Тем не менее, когда дело касается корпоративного или производственного сектора, лучше всего обратиться за помощью к профессионалу. Он сможет точно подсказать где нужно исправить, а где выбрать другую модель.
Видео по теме
По просьбе трудящихся.
Начну с небольших объяснений понятным языком по поводу его применения.
Если есть фото и марки производителя, то пост носит ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР, рекламировать никого не собираюсь и не буду!
Реле напряжения никаким волшебным образом не стабилизирует напряжение.
Оно контролирует напряжения в пределах заданных настроек и только включает/отключает потребителя, если что не так.
Есть кипа бумаг, в которых написано про нормативы напряжения для электроприборов.
Стандартно в России за эталон бытового напряжения признаны 220В, а теперь уже во многих регионах 230В.
Реле используется для защиты бытовых (и не очень) электроприборов.
От чего же это реле защищает?
1. Низкое напряжение.
Опасно тем что от него чаще всего горят двигатели и компрессоры ну и другие электроприборы тоже.
2. Повышенное напряжение.
Большинство нормальных электроприборов сделано на работу в диапазоне 200-240 вольт
Но почему же 240? А потому что! Это очень скользкая тема и я не хочу о ней говорить! (Шутка).
3. Отгорание ноля (приход 380В в гости)
В интернете полно видео по поводу этой темы.
Если ваш подъездный щит выглядит так:
То просто необходимо подумать об установке реле напряжения.
4. Частые отключения электроэнергии
Когда например частота отключения 1-2 минуты, то это может критично сказаться на многих приборах. Опять тот же холодильник может сгореть или, например, плата питания газового котла. На некоторых моделях реле можно настроить время включения от 5 секунд до 30 минут.
Полный перечень от чего защищает, любой производитель красиво расписывает в инструкции к своим приборам.
Вернемся к нашим Релешкам.
Основные вещи, которые есть в реле:
Ну а теперь немного фото с подписями и честно стыренных из инета:
Реле напряжения со свисто-перделками и прочими плюшками Provolt-63А в работе:
Амперметр и Ваттметр? Зачем? Ну чтобы было!
Еще эта бешеная ебалайка истошно пищит перед включением и отключением, но пищалка отключается.
Плюс этого реле в том, что у него есть настройка по температуре! Если реле нагревается больше заданной температуры, то оно отключит напряжение.
Цена за все эти навороты 4560р ( на момент написания поста).
Есть еще реле напряжения розеточного типа.
Данное реле на 16 ампер (3520Вт) помогает защитить ваши электроприборы подключённые только через него.
Очень удобный вариант для тех, кто снимает жилье, и для тех, кто боится, что реле своруют из щитка.
Реле от бывшего производителя пушек для фошЫсткой Германии
Всего за 2460р будет серой мышкой-ниндзя в шкафу.
Все зависит от производителя.
Если есть частный дом, то непременно ставь себе такую махину! Сразу все 3 фазы контроллирует и без костылей и палок!
Первое в России реле на 3 фазы прямого подключения. Принцип однофазного, только сразу всё отключать будет за скромные 6670р.
Подведу итог этого обзора и ликбеза:
На своей практике повидал много случаев сгорания бытовой техники и дорогостоящей аппаратуры из-за простого скачка напряжения или приходы в гости 380В.
Если бы стояло реле от 1500 рублей, то таких проблем не было.
Из моего личного опыта:
Ставлю реле в обязательном порядке. Будет или не будет скачок напряжения, но пусть лучше есть защита, чем потом нести в ремонт или на помойку сгоревшую технику.
Рекомендую вместе с реле использовать стабилизатор напряжения для чувствительной к прыгающему напряжению аппаратуры. Если будет интересно напишу про них отдельно.
Стабильного Вам напряжения! Спасибо, что Вам интересны мои посты.
Реле от АВВ в бытовой щиток поставить не получится. Эта дура для промышленных щитов. Даже если вырезать пластрон под реле, у дешманских бытовых щитков не закроется дверь.
Не совсем понятно, как наличие реле спасет в ситуации с газовым котлом «Valiant» (который при 200 и ниже вольтах начинает выдавать ошибку и не включается)? Реле же просто отрубит потребителей, так что котёл точно так же не включится. Т.е. хана отоплению и водопроводу полюбому.
Очень, знаете ли мне эта релюшка помогла бы в этой ситуации.
А иногда надо и несколько минут держать его выключенным что бы «мозги попустило».
У меня стоят именно такие, могу рекомендовать. На гарантию пока ни одно не ушло, а гарантия у них 5 лет.
Плюсы этого реле, что может отключать как все три фазы сразу, так и отдельно (синхронный и асинхронный режим).
ТС, спасибо за обзор.
Как оно вообще работает на практике,часы на микроволновке не успевают сброситься?
Просьба пояснить насчет УЗО. В чем функциональное отличие от данного реле, является ли альтернативой, что лучше?
Обещали пост про стабилизаторы, интересно, ждем))
поставил реле на холодильник..узнал что в сети постоянные перепады,и что холодильник может не запускаться пару часиков.естественно все размораживалось.так что реле хорошо,но не вариант.надо еще стабилизатор
В однофазной сети мне кажется не актуальным или есть аргументы?
да вот нифига))) это для тех у кого кулькулятора нет)))
Закон Ома и закон Джоуля-Ленца для чайников: почему может меняться фактическая мощность одного и того же электронагревательного прибора
Это объявленная ранее публикация о том, как благодаря закону Ома и закону Джоуля-Ленца один и тот же водонагреватель может как заработать, так и не заработать через автоматический выключатель одного и того же номинала, а один и тот же чайник может нагревать воду с разной скоростью.
Читатель мог подумоть, что физика в объеме школьной программе никогда не понадобится в обычной жизни, но вот прямо сейчас она как понадобится.
Простой бытовой сюжет начинается с мыслей о ежегодном плановом отключении горячей воды и поиска проточного водонагревателя, который можно включать в «обычную» розетку на 16 ампер. Рынок предлагает несколько моделей с заявленной мощностью в 3500 ватт. В описании так и указано: «мощность 3500 ватт». Делим 3500 ватт на 220 вольт – получаем силу тока 15.91 ампера, как раз немного меньше, чем 16 ампер.
Именно поэтому мощность не 3400 и не 3600 – выбрано максимальное «круглое» значение мощности, которое должно безопасно получаться из обычной розетки на 16 ампер. Это в теории, а на практике.
. читаем отзывы на одну и ту же модель водонагревателя. Одни покупатели пишут, что водонагреватель работает через автоматический выключатель на 16 ампер, другие – что такой выключатель стабильно отключается через несколько минут работы водонагревателя. Одни покупатели пишут, что работает без нареканий, другие – что проводка становится теплой.
Это ЖЖЖЖЖ явно неспроста. Неправильные пчелы? Нет, это проявление закона Ома и закона Джоуля-Ленца.
В описании водонагревателя рядом с текстом «мощность 3500 ватт» также написано «напряжение 220 вольт». Читать нужно так: «мощность составляет 3500 ватт при напряжении питания 220 вольт».
Фактическое значение сетевого напряжения может отличаться от номинального по целому ряду причин. В зависимости от состояния электросетей и настройки трансформаторов на подстанциях напряжение может постоянно быть немного ниже или немного выше номинального. Помимо этого фактическое напряжение может меняться в течение суток из-за колебаний потребления электроэнергии.
Это нормально, пока отклонение от номинала остается в пределах, установленных нормативами. Бывает еще, что напряжение отличается от номинального в нарушение требований нормативов – читатель наверняка слышал истории о даче, где электросети изношены или перегружены и чайник еле-еле греет, а стиральная машина не включается и надежно работает только зарядное устройство с диапазоном входных напряжений 100–240 вольт.
Все производители электроприборов, которые не хотят разориться на замене сломавшихся электроприборов и компенсации вреда от их возгораний, делают электроприборы так, чтобы они безопасно работали в широком диапазоне допустимых по нормативам напряжений. Безопасная работа – хорошо, но при изменении напряжения может меняться сила тока через электронагревательный прибор и в результате будет изменяться его фактическая мощность.
Пришло время вспомнить закон Ома.
Закон Ома для участка цепи записывается обычно вот так:
I – сила тока в участке цепи, U – напряжение на его границах, R – электрическое сопротивление участка.
Из этого соотношения прямо следует, что при неизменном электрическом сопротивлении и возрастании напряжения сила тока возрастает линейно. Напряжение возрастает на 10 процентов – сила тока тоже возрастает на 10 процентов. При убывании напряжения сила тока линейно убывает.
При протекании электрического тока через участок цепи в нем выделяется тепло, это так называемое тепловое действие электрического тока. Мощность выделяемого тепла определяется так (следствие закона Джоуля-Ленца):
P – мощность выделяемого тепла, I – сила тока, R – сопротивление.
Из этого соотношения следует, что при неизменном электрическом сопротивлении и возрастании силы тока мощность тепла возрастает квадратично. Сила тока возрастает на 10 процентов – мощность выделяемого тепла возрастает на 21 процент (1.10 × 1.10 = 1.21).
Поэтому при неизменном электрическом сопротивлении и возрастании напряжения мощность выделяемого тепла возрастает квадратично. Это следствие двух указанных выше соотношений. Напряжение возрастает на 10 процентов – сила тока также возрастает на 10 процентов и мощность выделяемого тепла возрастает на 21 процент.
Это не бесполезная теория. Производители бытовой техники, которые собираются продавать технику в как можно большее число государств, учитывают, что входное напряжение может немного отличаться, и в описании чайника указывают например следующее: «220–240 вольт 2000–2400 ватт». Верхнее значение диапазона напряжения на 9 процентов выше нижнего, а верхнее значение диапазона мощности на 19% выше нижнего – мощность выделяемого тепла квадратично растет с ростом напряжения. Это следствие закона Ома и закона Джоуля-Ленца.
Да, один и тот же чайник может потреблять разную мощность в зависимости от фактического напряжения в электросети. Сила тока через нагревательный элемент чайника также может изменяться в зависимости от напряжения. Скорость нагревания одного и того же объема воды на одну и ту же разность температур будет разной в зависимости от напряжения в электросети. Это следствие закона Ома и закона Джоуля-Ленца.
И то же самое с водонагревателями. «мощность 3500 ватт напряжение 220 вольт». А фактическое напряжение не 220, а 230 вольт – это допустимо по действующим в России в 2021 году нормативам. Фактическое напряжение выше указанного на табличке водонагревателя на 4.55 процента. Сила тока будет выше также на 4.55 процента – не 15.91 ампера, а 16.63 ампера. Мощность составит 3825 ватт.
При фактическом напряжении 235 вольт (на 6.8 процента выше указанного на табличке) сила тока будет 17 ампер, а мощность – 3993 ватта.
Надо бы подумоть о таком неудобстве: повышение силы тока приведет к увеличению нагрева проводов, их соединений и розетки. Розетка-то как была на 16 ампер, так и осталась, и провода все те же и скрутки и клеммники никуда не делись. Но пока не будем обращать на это внимание, пока попробуем оценить.
. сколько времени потребуется автоматическому выключателю, чтобы сработать при таких превышениях силы тока выше номинала? Здесь придется выйти за пределы школьной программы по физике.
Ответ на этот вопрос дает так называемая время-токовая характеристика автоматического выключателя. Она показывает, сколько времени требуется для срабатывания автоматического выключателя в зависимости от того, насколько фактическая сила тока превышает номинал выключателя. Время срабатывания разное при разной температуре воздуха – если автоматический выключатель хуже охлаждается, он при той же силе тока быстрее прогреется и сработает раньше. Это не знакомый электрик – сын маминой подруги – сказал, это написано.
. в увлекательном документе ГОСТ Р 50345-2010 (является действующим на 2021 год).
Неисправимо оптимистичные читатели могут написать в комментариях о пункте 3.5.15 этого стандарта («условный ток нерасцепления») и заявить, что автоматический выключатель обязан не отключаться в течение не менее часа, если фактическая сила тока не превышает номинал выключателя более чем на 13%. В случае выключателя на 16 ампер речь идет о токе силой чуть больше 18 ампер. Вроде бы есть простор (на возможный перегрев проводов, соединений и розетки все еще не обращаем внимания).
Но помимо пункта об «условном токе нерасцепления» есть и другие интересные и важные. Например, в 8.6.1. рассказывают о «нормальной время-токовой характеристике» – она задается для «температуры окружающего воздуха» 30 градусов.
«Температура окружающего воздуха» – это не температура воздуха в помещении, а температура воздуха вокруг выключателя внутри электрощита. Внутри того же самого щита метры проводов, клеммники, другие выключатели, и все они могут нагреваться, вместе сильно прогревая воздух вокруг выключателя (а заодно и собственную изоляцию).
Время срабатывания выключателя, через который включен водонагреватель, будет зависеть и от фактической величины сетевого напряжения, и от охлаждения воздуха внутри электрощита, в котором находится выключатель, и от выделения тепла всем остальным содержимым того же электрощита. Здорово, правда?
Кстати, при увеличении силы тока на 13% его тепловое действие увеличивается. да, на 27.7 процентов. Это дополнительный нагрев всей цепи, в которой протекает избыточный ток. Это нагрев проводов, соединений, розеток. Здорово, правда? Именно о таком испытании своих электрических цепей, которые далеко не всегда сделаны с требуемыми по нормативам запасами, мечтает каждый покупатель бытовых приборов. Условный ток нерасцепления в нормальной время-токовой характеристике уже не выглядит таким привлекательным и теперь не только «решает» проблемы, но быть может и создает новые.
Поэтому электронагревательный прибор с мощностью «на пределе возможного» – это интригующая неопределенность. Может заработать без нареканий, а может беспокоить покупателя перегревом проводов или вызывать срабатывание автоматических выключателей.
Разгадывание таких ребусов – явно не то, к чему обычно готовится покупатель, выбирая бытовой электроприбор, который поставляется с сетевым проводом с вилкой для включения в «обычную» розетку. Он хотел просто помыться теплой водой. Такой наивный.
А теперь. краткий пересказ написанного выше.
1. Чем выше фактическое напряжение, тем большую фактическую мощность потребляет тот же электронагревательный прибор, тем выше сила тока через него и тем больше разогреваются все элементы электрической цепи, в которую он включен, – провода, вилка, розетка, автоматические выключатели и другое содержимое электрощита. Это следствие закона Ома и закона Джоуля-Ленца.
2. Фактическое напряжение может быть разным в разных домах одного квартала, разных подъездах одного дома, разных квартирах одного подъезда и изменяться в течение суток. Это нормально, это случается повсюду, так устроены распределительные электрические сети.
3. Чем выше температура воздуха вокруг автоматического выключателя и чем больше превышение фактической силы тока над номиналом автоматического выключателя, тем быстрее он срабатывает. Так устроены автоматические выключатели. ГОСТ Р 50345-2010 – увлекательный документ.
4. Электронагревательные приборы с мощностью «на пределе возможного» – неоднозначное решение для бытовых приборов, которые покупатель привозит из магазина и включает в «обычную» розетку. Покупатель, который наивно надеялся помыться теплой водой, может застрять в разгадывании разнообразных ребусов.