Что такое УЗМ 51М в электрике — характеристики, схема подключения

Внешний вид и конструкция

УЗМ-51М, как и другие устройства модульного исполнения, крепят на стандартную DIN-рейку. Корпус реле пластмассовый, с двумя верхними и двумя нижними клеммами туннельного типа.

Спереди на панели установлены два вращающихся регулятора, задающие максимальный и минимальный пределы напряжения для срабатывания реле, два прозрачных глазка и между ними кнопка «Тест».

Свечение нижнего глазка красным цветом означает включение аварийного режима. Свечение зелёным показывает, что всё в норме. Если верхний глазок светится жёлтым цветом, значит, контакты электромагнитного реле замкнуты.

Тестовая кнопка не только включает и отключает прибор, но с её помощью также задаётся время повторного включения.

Внутри корпуса расположены электромагнитное реле, микроконтроллер и варистор. Контакты реле разрывают фазный провод, а нулевой проходит шиной напрямую через корпус.

Что такое УЗМ, и по какому принципу работает автоматика

По сути, это реле контроля напряжения, предназначенное для прерывания подачи электроэнергии в случае отклонения от параметров. Представьте себе схему, стоящую из модуля контроля, устройства управления и сигнализации, размыкающей системы. Именно так устроено устройство защиты многофункциональное, то есть УЗМ.

УЗМ 50М и УЗМ51М выполнены в стандартном закрытом корпусе шириной 2DIN, и предназначены для монтажа в распределительные шкафы на DIN рейку шириной 35 мм (ГОСТ Р МЭК 60715-2003).

Составные части и описание реле контроля напряжения:

• электронные компоненты управления с механической установкой резисторов срабатывания порогов напряжения;
• LED элементы сигнализации о состоянии питающего напряжения;
• токовый шунт;
• варисторная защита;
• проверочный модуль с кнопкой «тест»;
• мощное электромагнитное реле, обеспечивающее нагрузочное подключение силовых цепей;

Конструктивно все элементы (включая силовые) выполнены на одной монтажной плате. Такая компоновка обеспечивает жесткость конструкции и эффективное теплоотведение от элементов схемы.

Подключение проводников сечением до 35мм² производится через туннельные зажимы высокой прочности с фронтальными винтами. Для исключения ошибок монтажного подключения клеммы снабжены защитными флажками (так называемая защита «от дурака»).

Световая индикация меняет цвет в зависимости от режима энергоснабжения (авария или норма). Пользователь может визуально определить, включено устройство защиты УЗМ 50 или 51М, или нет, а также оценить состояние электросети.

Принципиальная схема устройства:

Управляющая схема реализована на готовом модуле PIC12F683, остальные радиокомпоненты обеспечивают работу электронных ключей, собранных на транзисторах. На схеме хорошо видно, что пороги срабатывания нижнего и верхнего барьера по напряжению обеспечивают переменные резисторы R18 и R19 Регулировка не плавная, а ступенчатая, на 10 положений.

Силовое реле MP25-1 имеет одну пару контактов, только на фазном проводе. Благодаря такой схеме, нулевой провод после реле контроля напряжения УЗМ всегда замкнут, для обеспечения нормальной работы иных защитных автоматов. Кроме того, такая схема прохождения нулевой шины позволяет подключать УЗМ не сквозным прохождением «N» линии, а отводом с одной стороны.

Для защиты от импульсных перенапряжений, возникающих при подключении электроустановок, предназначен мощный варистор 20 мм диаметром.

Собственная схема электропитания обеспечивает работоспособность всех систем прибора, включая силовую обмотку реле MP25-1. Поскольку схема подключения и управления УЗМ 51М должна функционировать при отключенном напряжении на линии, необходимо обеспечить резервный источник питания. Для этого предусмотрен накопительный конденсатор C1, запаса емкости которого хватает на подключение всех модулей защиты и управления.

Подключение к щитку на 300 В

Блок УЗМ-51М может подключаться к щиту 300 В через проходной расцепитель

Однако важно отметить, что в этом случае запрещается устанавливать импульсные конденсаторы. В первую очередь это связано со значительным снижением проводимости тока

Непосредственно на реле идет большая нагрузка. В некоторых случаях выпрямитель перегорает.

Для решения проблемы используются только линейные конденсаторы. При этом максимальное сопротивление в цепи не превышает 60 Ом

Также важно отметить, что номинальная перегрузочная способность составляет 5 А. Для защиты триггера используются изоляторы

В некоторых случаях устанавливаются тетроды. Указанные элементы подходят для щитов серии ВО. Компараторы могут работать только с сквозными тиристорами. В некоторых моделях контакторы заменены на кенотроны.

Назначение

Устройство УЗМ-3-63 — это реле контроля напряжения, снабженное мощным силовым трехфазным реле, которое коммутирует трехфазную нагрузку. Также реле снабжено функцией, следящей за частотой сети. Помимо этого предусмотрена функция подавления импульсных помех полупроводниковой варисторной защитой. Помехи в свою очередь происходят во время коммутации мощных устройств и переходных процессов в электродвигателях и трансформаторах. Они оказывают разрушительное воздействие на микроэлектронику и прочее оборудование. Для произведения переключения УМЗ-3-63 не требуется внешние вспомогательные устройства коммутации (пускатели или контакторы), поскольку имеется мощное встроенное силовое реле на 63 ампера.

УЗМ-3-63 является многофункциональным устройством, которое обеспечивает контроль 3-х фазного напряжения в сети. Также оно имеет встроенную варисторную защиту от импульсных скачков напряжения и имеет функцию контроля частоты сети электропитания от автономного генератора.

Схема подключения УЗМ-3-63 довольно проста и ее принципиальный вариант можно найти на корпусе устройства или в его паспорте. Здесь привожу наглядную и более понятную схему подключения 3-х фазного реле напряжения УЗМ-3-63 с автоматическими выключателями, по которой можно понять суть подключения.

Все контакты устройства имеют маркировку на корпусе. Поэтому не видя самой схемы можно понять что и куда подключается. Часто тут смущает то, что выходные фазные контакты имеют маркировку U, V и W, что вводит многих в заблуждение. Как же подключить данное устройство?

На верхние контакты подключается вход:

• N — приходящий нулевой рабочий проводник;
• L1 — приходящий проводник фазы A;
• L2 — приходящий проводник фазы B;
• L3 — приходящий проводник фазы C.

На нижние контакты подключается выход:

• N — отходящий нулевой рабочий проводник;
• U — отходящий проводник фазы A;
• V — отходящий проводник фазы B;
• W — отходящий проводник фазы C.

Вот фото самого устройства УЗМ-3-63. Контакты его поляризованного реле рассчитаны на длительное протекание через них максимального тока 63А. Если ваша нагрузка будет потреблять больший ток, то это реле уже вам не подойдет или придется его включать через мощный контактор.

Схема подключения 3-х фазного реле напряжения УЗМ-3-63

Варианты комплектации щитков могут быть разнообразны, но суть подключения устройства всегда остается одинаковой.

При использовании УЗМ-3-63 помните, что во время отключения нагрузки нулевой рабочий проводник не коммутируется, т.е. не разрывается. Здесь разрываются только фазные проводники.

Регулировка уставок устройства производится в ручную с помощью трех специальных переключателей. Ими выставляются пределы высокого и низкого напряжений и время задержки повторного включения.

Световая индикация реле интуитивно понятная. Рядом со всеми индикаторами на корпусе находятся их обозначение.

Кто-то вместо 3-хфазного реле УЗМ-3-63 использует три однофазных УЗМ-51М. То есть на каждую фазу ставят по одному однофазному реле. В принципе этот вариант имеет право на жизнь, но для него требуется больше места в щитке и стоит он почти в два дороже.

А вы используете трехфазное реле напряжения УЗМ-3-63?

Улыбнемся:

Принцип работы

С помощью регуляторов, установленных на корпусе прибора, можно выставить предел срабатывания реле по верхнему напряжению от 240 В до 290 В и по нижнему от 210 В до 100 В.

При подключении к питающей сети индикация на УЗМ-51М не срабатывает в течении первых 5 с. Мигание зелёного индикатора указывает на то, что происходит тестирование напряжения. Если оно соответствует заданным параметрам, электромагнитное реле включается, и об этом сигнализирует равномерное свечение жёлтого и зелёного светодиодов.

В нормальном режиме работы контроллер УЗМ-51М постоянно следит за величиной напряжения, а варистор демпфирует его импульсы до допустимой величины.

Работа световой индикации отличается при различных аварийных режимах.

Мигающий красный индикатор предупреждает о том, что напряжение значительно превысило норму.

Если жёлтый светодиод погас, а красный горит непрерывно, значит, напряжение превысило установленную величину, и реле отключило нагрузку.

Мигающий сигнал зелёного индикатора показывает, что начался отсчёт времени повторного включения.

Зелёный и жёлтый светодиоды, горящие постоянно, сигнализируют, что напряжение полностью нормализовалось, и реле включено.

Если на панели начинает мигать зелёный светодиод при постоянно горящем жёлтом, значит, входящее напряжение сильно уменьшилось.

Мигающий нижний индикатор, поменявший зелёный цвет на красный, сигнализирует, что начался отсчёт времени отключения электромагнитного реле.

Вспыхивающий с частотой в две секунды красный светодиод и погасший жёлтый оповещают о выключении реле.

При нормализации напряжения сигнализация работает, как и в первом случае.

Поочередно вспыхивающий красный и зелёный свет напоминают о запуске устройства повторным нажатием тестовой кнопки.

Сферы применения и принципы действия

УЗМ-51М применяется для защиты бытовых приборов и электроприборов от скачков напряжения в однофазных сетях квартир или домов. Эта система отключает блок питания в случае резкого изменения напряжения, а также блокирует пульсирующие перепады высокого напряжения.

Причин для данного вида скачка несколько, такие как перегрузка трансформаторных подстанций, подключение мощных асинхронных устройств и сварочных аппаратов, короткое замыкание или обрыв нулевого кабеля, погодные условия.

УЗМ-51М применяется в основном в бытовых электрических сетях, подключаясь после счетчика и автоматов на вводе электроснабжения в квартиру или дом. Он также используется в трехфазных сетях.

Дизайн прибора

С помощью предохранителей, которыми оборудован корпус, можно задать порог включения реле для верхнего напряжения от 230 В до 280 В и для нижнего напряжения от 205 В до 90 В. При подключении к сети индикация реле контроля напряжения не срабатывает первые 3 секунды. Мигающий зеленый цвет указывает на то, что выполняется проверка напряжения.

Если он соответствует установленным значениям, срабатывает защитное устройство, о чем свидетельствует постоянно горящий желто-зеленый индикатор.

Обратите внимание на следующее! Ускорить включение на устройстве можно благодаря кнопке «Тест». При нормальной работе блок защиты постоянно контролирует показания напряжения

Принцип работы

УЗМ-50М функционирует следующим образом. После того как подано питающее напряжение, устройство начинает работать не сразу, а с выдержкой в 5 секунд. В этот период индикация вначале находится в положении «выключено», а потом она переходит в моргающий режим, отсчитывая период до момента включения. Когда значение разности потенциалов находится в норме, нагрузки находится подключенной к сети. В дополнение к зеленому, включается желтый индикатор.

В случае необходимости нагрузку можно быстро подключить руками, используя кнопку ТЕСТ. При отключении в аварийном режиме, последующее включение осуществляется автоматически, через 10 секунд, после того как будет восстановлено нормальное сетевое напряжение. В подобной ситуации ручное включение защитного устройства и подача питания к нагрузке будет невозможно.

В рабочем режиме УЗМ-50М осуществляет постоянный контроль над состоянием сетевого напряжения. Как только появляются высоковольтные импульсы, происходит их шунтирование варистором до безопасной величины. Все действия отображаются цветными индикаторами, работающими в следующих режимах:

• При достижении напряжением верхнего порога отключения, начинается мигание индикатора красного цвета. При достижении критического значения и выходе за установленные пределы, нагрузка отключается от сети. Красный индикатор в этот момент горит постоянным светом, а желтый – выключается. Когда напряжение возвращается к норме, включается выдержка времени и начинается, и по окончании временной выдержки нагрузка вновь подключается к напряжению. Если в этот период напряжение вновь выйдет за установленные пределы, произойдет автоматический сброс времени повторного включения.
• Когда напряжение стремится достичь нижнего порога отключения, становится заметно мерцание индикатора зеленого цвета. После того как оно выходит за установленные пределы, начинает отсчитываться время задержки отключения. В этот момент красный индикатор моргает, а после отключения нагрузки желтая лампочка отключается, а красная вспыхивает с интервалом в 2 секунды. После возвращения напряжения до нормативного значения, начинается обратный отсчет временной выдержки, необходимой для включения. Индикатор зеленого цвета переходит в мигающий режим, и по окончании выдержки происходит подключение нагрузки к сети. Как и в предыдущем варианте отсчет времени будет сброшен, если в этот период напряжение выйдет за допустимые пределы.

Если же нагрузка принудительно отключена путем нажатия кнопки ТЕСТ, это состояние подтверждается поочередным включением индикаторов красного и зеленого цвета. При повторном нажатии этой кнопки в течение 2-х секунд, УЗМ вновь возвращается в рабочее состояние.

Основные технические характеристики и габариты

• УЗМ-51М работает при номинальном напряжении 220 В с частотой 50 Гц;
• максимальное напряжение — 440В с частотой 50 Гц;
• номинальный ток — 63 А;
• максимальный ток — 80А;
• номинальная мощность нагрузки — 15,7 кВт;
• максимальная мощность — 20 кВт;
• максимальная энергия поглощения — 200 Дж;
• при повышении напряжения порог отключения можно менять от 240 в до 290 В;
• при понижении напряжения можно менять от 100 В до 210 В;
• отклонение пороговых величин не более 3 %;
• импульсная защита срабатывает за время менее 25 нс;
• есть возможность переключения времени повторного включения с 10 с на 6 мин;
• температура эксплуатации от -25°С до +55°С;
• габаритные размеры — 83х35х67 мм;
• масса — 140 гр;
• срок службы не менее 10 лет.

Конструкция

Общее устройство любого УЗМ условно делится на две части. Вход оборудуется варистором, выполняющим сглаживание всплесков или падений напряжения кратковременного характера. На выходе устанавливается силовое реле, отключающее нагрузку в опасных ситуациях. Модификации МД дополнительно оборудуются средствами обнаружения искрения в проводке. Все приборы предназначены для монтажа на ДИН-рейку.

Входные клеммы устанавливаются в верхней части пластикового корпуса, а выходные – в нижней. Их размеры вполне достаточны для подключения проводников площадью сечения до 35 мм2. В момент срабатывания УЗМ происходит разрыв только фазного проводника, поскольку нейтраль в коммутационных процессах не участвует. Она проходит через весь прибор от входа к выходу. Устройство защиты УЗМ может быть установлено на вход или подключаться на линии отдельных групп потребителей.

Лицевые панели в различных моделях УЗМ существенно отличаются по своему наполнению. Общим является наличие индикаторов рабочего и аварийного режимов с зеленым и красным светодиодами. Отдельные индикаторы указывают на причину отключения – перепад напряжения или электрическую дугу. Также устанавливаются регулировочные рукоятки, задающие верхний и нижний пределы напряжения, при которых отключается и включается питание. Практически во всех УЗМ имеется кнопка ручного управления, используемая в особых случаях.

На боковой панели имеется общая схема устройства и принципиальная схема подключения УЗМ. Варисторы, установленные на входе, выполняют несколько функций. Первый рассчитан на 680 вольт. Он ограничивает импульсные коммутационные перегрузки малой мощности. Второй варистор способен выдержать 620 вольт, он обеспечивает защиту по питанию. Всей работой УЗМ управляет специальный контроллер.

Особенности настройки РКН

Реле напряжения имеют три основные настройки:

• Установка порогового срабатывания по максимальному значению – Umax.
• Установка минимального значения, при котором происходит срабатывание устройства – Umin.
• Установка времени задержки коммутации после нормализации параметров электрической сети.

При установке пороговых значений необходимо соблюдать «золотую середину». Если пороги заданы слишком широко, то потребители могут не получить эффективную защиту. Пороги, заданные слишком жестко, становятся причиной слишком частого срабатывания РКН. Частые включения и выключения негативно влияют на эксплуатационный период как самого реле контроля напряжения, так и подключаемых нагрузок.

Управление настройками реле контроля напряжения может быть электромеханическим или цифровым. В первом случае пороговые значения устанавливаются переменным резистором, расположенным на передней панели, во втором – кнопками с отображением значений на LED-экране.

Некоторые РКН не имеют возможности настройки пороговых значений. Обычно нижний предел равен 170 В, а верхний – 265 В. Пороги определяются в заводских условиях, и изменить их самостоятельно невозможно. Эти приборы стоят дешевле. Но перед покупкой необходимо удостовериться, что такой допустимый диапазон соответствует эксплуатационным условиям.

Общие рекомендации по установке реле контроля напряжения

РКН являются достаточно дорогими устройствами, поэтому при их монтаже необходимо соблюдать несколько условий, среди них:

• Установка перед РКН автоматического выключателя стандартного исполнения, токовая нагрузка которого ниже максимальной токовой нагрузки реле напряжения на 20 %. Эта мера обеспечивает защиту прибора от короткого замыкания.
• Использование в комплексе с реле дополнительных защитных устройств – УЗО и стабилизаторов.
• При стационарной установке – обеспечение доступа для осмотра, обслуживания и параметрирования прибора.

Схемы подключения однофазных реле контроля напряжения

В зависимости от производителя РКН могут иметь разные варианты подключения. Перед тем как подключить реле контроля напряжения необходимо ознакомиться со схемой, указанной в инструкции или на его корпусе.

Однофазные реле обычно подключают в электросеть напрямую, то есть через их контакты протекает рабочий ток электросети. РКН монтируют в разрыве между электрическим счетчиком и группой потребителей. Для защиты от сверхтоков перед ним устанавливают дифавтомат. До прибора учета устанавливают вводный автомат, поэтому проведение монтажных работ при выключенном вводном АВ совершенно безопасно.

Этапы работ:

• Обесточить электросеть с помощью вводного автоматического выключателя. Для контроля отсутствия напряжения используют индикаторную отвертку.
• Установить РКН на DIN-рейку, защелкнуть фиксатор, проверить надежность удерживания прибора.
• Зачистить концы разрыва проводов, идущих от счетчика к нагрузкам.
• Закрепить провода, идущие от прибора учета, на штатных местах в верхней части РКН. Это – «фаза» и «ноль».
• Провод «фаза», идущий к потребителям, закрепляется на штатное место внизу прибора.
• Включить вводный автоматический выключатель и убедиться с помощью индикаторной отвертки, что напряжение поступает на вход реле.
• Включить РКН и выставить пороговые значения и время задержки включения.

Схема подключения трехфазных РКН в электрическую цепь

Трехфазные реле контроля напряжения могут подключаться двумя способами:

• Напрямую. В этом случае потребители в нештатных ситуациях отключаются контактами самого реле.
• Опосредовано. Такая схема подключения предусматривает прохождение рабочего тока через контакты не реле, а управляемого им магнитного пускателя. После магнитного пускателя устанавливаются одно- и трехполюсные автоматы, с помощью которых нагрузки разделяют на группы. Опосредованная схема подключения применяется в случаях обслуживания высокомощных нагрузок.

Проверка работоспособности реле контроля напряжения

Простых домашних способов проверки РКН на исправность не существует. Для того чтобы проверить реле контроля напряжения на работоспособность, в лабораторных условиях создают схему с имитацией нагрузки способом регулирования подаваемого напряжения. Прибор должен срабатывать на установленных пороговых значениях.

Принцип работы

С помощью регуляторов, установленных на корпусе прибора, можно выставить предел срабатывания реле по верхнему напряжению от 240 В до 290 В и по нижнему от 210 В до 100 В.

При подключении к питающей сети индикация на УЗМ-51М не срабатывает в течении первых 5 с. Мигание зелёного индикатора указывает на то, что происходит тестирование напряжения. Если оно соответствует заданным параметрам, электромагнитное реле включается, и об этом сигнализирует равномерное свечение жёлтого и зелёного светодиодов.

В нормальном режиме работы контроллер УЗМ-51М постоянно следит за величиной напряжения, а варистор демпфирует его импульсы до допустимой величины.

Работа световой индикации отличается при различных аварийных режимах.

Мигающий красный индикатор предупреждает о том, что напряжение значительно превысило норму.

Если жёлтый светодиод погас, а красный горит непрерывно, значит, напряжение превысило установленную величину, и реле отключило нагрузку.

Мигающий сигнал зелёного индикатора показывает, что начался отсчёт времени повторного включения.

Зелёный и жёлтый светодиоды, горящие постоянно, сигнализируют, что напряжение полностью нормализовалось, и реле включено.

Если на панели начинает мигать зелёный светодиод при постоянно горящем жёлтом, значит, входящее напряжение сильно уменьшилось.

Мигающий нижний индикатор, поменявший зелёный цвет на красный, сигнализирует, что начался отсчёт времени отключения электромагнитного реле.

Вспыхивающий с частотой в две секунды красный светодиод и погасший жёлтый оповещают о выключении реле.

При нормализации напряжения сигнализация работает, как и в первом случае.

Поочередно вспыхивающий красный и зелёный свет напоминают о запуске устройства повторным нажатием тестовой кнопки.

Марка реле напряжения	УЗМ-51М	PH-111	DigiTop	Zubr
Номинальный ток, А	63	16	63	63
Верхний предел напряжения, В	290	280	270	280
Нижний предел напряжения, В	100	160	120	120
Время срабатывания, с	0,02	0,1	0,02	0,05
Место в щитке, кол-во модулей	2	2	3	3
Время повторного включения, с	10 или 360	От 5 до 900	От 5 до 900	От 3 до 600
Индикация уровня напряжения на экране	нет	нет	да	да

УЗМ-3-63 |

В остальном хотелось бы отметить, что УЗМ-3-63 снабжено клеммами дистанционного управления, осуществляет контроль обрыва и чередования фаз, контролирует частоту сети. Помимо этого аппарат может коммутировать большой ток, 63 ампера по одной фазе.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

УЗМ-3-63К: обзор, характеристики, подключение Марка реле напряжения УЗМ-51М PH-111 DigiTop Zubr Номинальный ток, А 63 16 63 63 Верхний предел напряжения, В 290 280 270 280 Нижний предел напряжения, В 100 160 120 120 Время срабатывания, с 0,02 0,1 0,02 0,05 Место в щитке, кол-во модулей 2 2 3 3 Время повторного включения, с 10 или 360 От 5 до 900 От 5 до 900 От 3 до 600 Индикация уровня напряжения на экране нет нет да да. Спрашивайте, я на связи!