Реле контроля фаз CKF-318-1. Пример установки в компрессор

Бывалые электрики знают, что во многих трехфазных устройствах крайне важно соблюдать последовательность чередования фаз. От этого может зависеть не только направление вращения электродвигателей и правильная работа оборудования, но и дальнейшая работоспособность всего устройства.

Посыл этой статьи в том, что для предотвращения неправильного включения трехфазного оборудования крайне важно, чтобы в схеме было реле контроля фаз (РКФ). Это реле стоит копейки по сравнению с возможными затратами, когда придётся раскошелиться на ремонт многими тысячами рублей. Подробнейше рассмотрю Реле контроля фаз CKF-318-1, и покажу, как я установил это реле в компрессор.

Для всех, кто хочет более подробно узнать, что такое и как работает реле контроля фаз (РКФ), рекомендую прочитать мою статью Принцип работы трехфазного реле контроля фаз.

Но обо всем по порядку.

 

Неправильная последовательность фаз – причина поломки

Самый яркий пример, с которым недавно я имел дело – винтовой компрессор. У нас на предприятии переставили его на другое место, включили – давления нет. Пришли механики, стали проверять фильтр и работу клапана – давления нет. И только потом вспомнили, что для винтового компрессора крайне важно соблюдение очередности фаз! Об этом говорится в инструкции, но кто её читает!

Стоит сказать, что в случае, когда двигатель компрессора подключен через преобразователь частоты, последовательность фаз питающей сети не играет никакой роли, поскольку в преобразователе трехфазное напряжение всё равно сразу преобразуется в постоянное, и только потом из него делается та последовательность, которая нужна.

Включили правильно, по стрелке (левое вращение, встречается редко!), но было поздно. Образовались едва заметные царапины на роторной паре, и она перестала всасывать воздух. Даже не думал, что это настолько критично!

В результате, когда выяснили, сколько будет по деньгам и по времени заказать винтовую пару из Германии (компрессор немецкий), прослезились. А если бы в компрессоре стояло реле контроля фаз, то электрики бы сразу сообразили, что к чему, и перекинули местами две фазы на входе. Минута, и никаких проблем!

Читайте статью на блоге – Что такое направление вращения двигателя и как его определить?

 

Устройство компрессора

Для полноты изложения – коротко по электрической начинке компрессора, о котором идет речь в статье. Фото есть в начале статьи, вот внешний вид шкафа управления:

Подобных винтовых компрессоров существует десятки и сотни моделей, они отличаются мощностью и брендом, но смысл один – при запуске двигатель раскручивается сначала в схеме «звезда», через несколько секунд выходит на полную мощность в схеме «треугольник».

По схеме “Звезда / Треугольник” у меня несколько статей, вот итоговая.

После этого открывается соленоидный клапан, и дает сжатый воздух в линию. По принципам сжатия воздуха рассказывать тут не буду, информации в интернете полно.

Вот шильдик двигателя:

Помните, в школьных учебниках были задачки со звездочкой?
* Вопрос для профессиональных и наблюдательных электриков. 🤓
Посмотрите на фото. Внизу расположен маленький шильдик, на котором написана температура термистора двигателя . 🔥
Я утверждаю, что температуру можно было и не указывать – вся информация есть на большом шильде. 👆

Кто пояснит мои слова? Пишите в комментарии!

Электросхема компрессора изнутри:

Вверху – трансформатор питания цепей управления (380/24 В) и плата контроллера. Внизу – клеммы подключения питания и контакторы включения двигателя. Обратите внимание, ноль в питании не используется, это будет важно в дальнейшем.

Хватит предисловий, переходим к герою нашей статьи –

 

Реле контроля фаз CKF 318-1

Продукция белорусской Евроавтоматики хорошо себя зарекомендовала (дёшево, сердито, надежно), поэтому было принято решение о покупке именно этой модели.

Реле не только проверяет последовательность фаз, что важно для правильного направления вращения двигателей, но и контролирует уровни напряжения, что может быть важным при перекосе и обрыве фаз. Таким образом, реле контроля фаз выполняет в том числе роль трехфазного реле напряжения. Про реле напряжения у меня есть несколько статей, вот статья про F&F CP-721.

Параметры

Разберем табличку из инструкции, некоторые характеристики:

• Напряжение питания – 3×400/230+N. Это означает, что реле может питаться трехфазным напряжением только с нейтралью, это сделано специально для  контроля обрыва нулевого провода. В более ранней модификации этого реле – F&F CKF-318 – реализовано питание только линейным напряжением, т.е. без нейтрали. В некоторых других реле контроля фаз для этого предусмотрен переключатель системы питания.
• Допустимые напряжение – 400…50 В. Нижний предел – понятно, реле просто не хватит питания. А верхний маловат. В трехфазных сетях часто линейное напряжение может быть больше 400 В. Да и фазное тоже, при неблагоприятных обстоятельствах. Как я понял, тут имеется ввиду фазное напряжение. А что будет, если нейтрали нет (см.пункт выше), или она оборвана? Нагрузка отключится  от сети.
• Максимальный ток контактов реле – 8 А. Это для чисто активной нагрузки (АС1), типа ТЭНов.
• Максимальный ток катушки контактора – 2 А. А это уже для реактивной (индуктивной) нагрузки, АС3. Для чего нужен этот контактор и почему я его не стал использовать – вы узнаете ниже.
• Контакт – 2 NO/NC (2 переключающих). Во многих реле контроля фаз, что я встречал, используется 1 выходное реле, а в ФиФ CKF-318-1 – два. Часто хватает и одного, но два – более функционально.
• Напряжение отключения – 150…210 (нижнее) и 240…280 В. Понятно, что это – фазные напряжения.
• Асимметрия напряжения – 55 В. При перекосе фазных напряжений более чем на 55 В реле отключает нагрузку. Это значение не регулируется, но эту проверку можно отключить, переключив на режим 4.
• Задержка отключения при падении и асимметрии – 0,5…15 с. Это по желанию. Чем больше задержка – тем меньше раз будет срабатывать реле, но больше шансов повредить оборудование
• Гистерезис – 5 В. Я уже неоднократно писал, что гистерезис так же полезен, как театральная пауза у хорошего актёра.

Далее мне по характеристикам сказать нечего.

 

Устройство реле контроля напряжения

Рассмотрим конструкцию этого полезного девайса.

Картинка из инструкции:

 

Индикация работы

На передней панели вверху – индикаторы аварии (проблема с фазами, красный AL) и нормальной работы (желтый R). Состояние индикаторов может сказать многое:

Переключатель режимов

Переключатель Func четырех режимов работы, подробно в таблице:

• Режим 1 – наиболее универсальный и функциональный.
• Режим 2 – без контроля чередования (последовательности) фаз, для устройств без двигателей, или там, где направление вращения не принципиально.
• Режим 3 – то же, что и режим 1, с той лишь разницей, что задержка включения после нормализации напряжения составляет 6 минут. Это нужно для нормальной работы холодильной техники.
• Режим 4 – устройство работает как обычное реле напряжения. Можно даже на все фазные входы подать одну фазу (слипание) – и использовать в квартирном однофазном щитке.

Кстати, по слипанию фаз был недавно курьёз. Позвали в швейный цех. Там трехфазная сеть, но все машинки однофазные. Привезли станок с трехфазным питанием, подключили, он подает признаки жизни, но двигатель не крутится! Хотя, напряжение (фазное!) на него приходит. Оказалось, что на вводе в цех – одна фаза, которая «растраивается».

Регулятор верхнего порога. Напряжение можно плавно выставить в пределах 240…280 В.

Регулятор нижнего порога. Напряжение можно плавно выставить в пределах 150…210 В.

Регулятор задержки отключения. Задержку можно выставить от 0,5 с (для важной нагрузки) до 15 с (вероятность срабатывания РКФ уменьшается).

 

Конструкция

Сразу вопрос – если клеммы 2 и 5 не используются в схеме, и более того – их физически нет, для чего они обозначены на корпусе? Видимо, используется универсальный корпус для всей линейки продукции F&F, и цифры «просто так».

1, 3, 4, 6 – «силовые» клеммы, на них подается линейное напряжение и нейтраль. Почему слово «силовые» в кавычках – через эти клеммы протекает ток в единицы миллиампер. В отличие от других устройств ФиФ, например, автоматического переключателя фаз ПФ-431. Там, если не использовать «усилительный» контактор, весь ток нагрузки течёт через устройство.

А вот выходные контакты, которые выдают команду на дальнейшую схему, 7, 8, 9 и 10, 11, 12:

Устройство крепится на ДИН-рейку, и занимает одно стандартное модульное место, как однополюсный автомат:

Что внутри РКФ CKF-318-1

В детстве я любил смотреть, что внутри у разных устройств. Каюсь, однажды посмотрел, как устроена лягушка…

Вскрываем реле и видим, что устройство довольно сложное, содержит блок питания со схемой dc-dc step down и контроллер:

Контроллер использован ST 78626 8L051F3P6. Именно он управляет всем устройством согласно программе, которая «заливается» в него при производстве реле.

Три резистора с одинаковым номиналом подают питание на блок питания. В результате, даже если останется всего одна фаза, блок питания продолжит функционировать, реле будет работать и показывать аварию.

Блок питания замечателен тем, что вытягивает напряжения питания всего реле из любого количества фаз, и при широком разбросе питающего напряжения – 50…400 В.

Сторона пайки:

Внутри реле контроля фаз находится реле, которое является исполнительным механизмом. У него 2 переключающих контакта, которые являются выходными.

Большой плюс РКФ CKF-318-1 – контакты внутреннего реле полностью независимы от питания реле контроля фаз, такие контакты называют «сухими». И питать через них можно всё, что душе угодно – хоть цепь запуска прокатного стана металлургического завода, хоть настольный калькулятор.

 

Как подключить РКФ CKF-318-1

Подбираемся к практическим делам. Контакты для подключения реле, а также некоторые его параметры показаны на его боковой стенке:

Собственно, состояние выходных контактов однозначно говорит – в порядке ли фазы на входе РКФ? Производитель предлагает такую схему:

Схема классическая – включение электродвигателя через контактор. Управление контактором – кнопками Пуск/Стоп, с самоподхватом.

Цепь управления при этом питается через контакты РКФ 11 и 12, вот и всё отличие от классики. Как только падает подозрение на качество питания двигателя – он тут же отключается.

Но не нужно питать иллюзий – если фаза оборвется после РКФ, или двигатель будет перегружен, он может сгореть, если не установлена стандартная защита – мотор-автомат (автомат защиты двигателя) и тепловое реле. Поэтому не будем забывать, что CKF-318-1 – не панацея, а всего лишь дополнительная защита. И классические схемы защиты двигателей никто не отменяет.

 

Подключение в компрессоре. Реальный пример

Схема управления компрессора питается переменным напряжением 24 В с трансформатора. В цепи питания установлен выключатель «Аварийный останов», который просто при нажатии на него рвёт питание. Подробно про назначение и работу схем аварийного отключения я уже писал в статье Для чего нужны контрольные и аварийные цепи в промышленном оборудовании.

На фото показаны контакты этого выключателя (слева, вверху):

Что тут говорить? Входы реле я подключил на входные клеммы питания компрессора. А так как питание компрессора – чисто трехфазное, без нейтрали, то пришлось для питания РКФ вместо нейтрали использовать заземление.

Рабочий момент установки и подключения реле контроля фаз:

Готово, CKF-318-1 установлено:

Как видно на фото, нулевую клемму, поскольку она всё равно не используется, я применил в качестве перегородки между контактором и реле. Ведь контактор при работе греется, и может оказывать негативное влияние на героя статьи.

Кстати, заметили что-то необычное в схеме компрессора? Опытный взгляд сразу увидит, что в шкафу напрочь отсутствуют защитные автоматы. Ведь я сам чуть выше писал, что защита двигателя обязательна к установке! И что же, немцы об этом не знают, или сэкономили несколько Евро?

Всё просто – компрессор входит в состав более сложного оборудования, и питается через предохранители:

Хотя, защита так себе, и теплушка на 10 А точно бы не помешала.

 

Настройка работы

Теперь как проверить, что мы всё подключили правильно? Нужно действовать пошагово:

1. Без участия РКФ (его выходные контакты пока замыкаем) запускаем компрессор, и убеждаемся, что его двигатель вращается в правильном направлении. Если двигатель крутится не в ту сторону, сразу же вырубаем питание и… звоним знакомому электрику)))
2. Убеждаемся, что при данном подключении (правильной последовательности фаз) реле контроля фаз правильно на него реагирует. То есть, нет никаких ошибок, а выходное реле включено (горит желтый индикатор). Если чередование нарушено (индикаторы моргают поочередно), нужно поменять местами любые два провода на входных клеммах 1, 3, 6.
3. Подключаем выходные клеммы в цепь управления, ещё раз включаем компрессор, проверяем его работу, и получаем профит.

 

Инструкция на CKF-318-1

Как обычно, выкладываю инструкцию на устройство.

 

 

• CKF-318-1 Manual Rus / Заводская инструкция и руководство по эксплуатации на реле контроля обрыва и чередования фаз Евроавтоматика F&F CKF-318-1, pdf, 1.79 MB, скачан: 876 раз./

Скачать полную версию инструкции, а также узнать дополнительную информацию и цену на реле можно [link]на сайте производителя[/link].

 

Реверс на основе Реле Контроля Фаз

В качестве небольшого бонуса – мой ответ на вопрос читателя. Ему нужен был реверс (переключение фаз) трехфазного питания на основе реле контроля фаз (РКФ) для питания нескольких компрессоров. На его предприятии два источника питания, которые подключаются по очереди, а контролировать и менять чередование фаз не имеется возможности.

Я предложил такую схему:

РКФ реагирует на 2 последовательности фаз на входных клеммах L11, L12, L13. При первой последовательности фаз внутреннее реле РКФ выключено (на РКФ будет гореть индикация неправильного подключения). При второй последовательности внутреннее реле будет включено, и будет гореть индикация, что подключение (последовательность фаз) правильная.

Соответственно, при первой последовательности будет включаться контактор КМ1, при второй – КМ2.

Важно, чтобы в РКФ была задержка переключения (реакции) несколько секунд. Также, при автоматическом включении компрессоров в работу между подачей питания на компрессор и включением его двигателя должна быть пауза не менее 1 сек.

Как и во всех реверсивных схемах, имеется электрическая блокировка от одновременного включения обоих контакторов КМ1, КМ2 (нормально закрытые контакты в цепях питания катушек этих контакторов). НЗ контакты входят в конструкцию контакторов, или нужно применить дополнительные контакты. В идеале, блокировка также должна быть и механической.

Катушки контакторов на схеме на 380 В, но могут быть и на 220 В, если нижний вывод катушки подключить к нейтральному проводу. Выходы контакторов соединены параллельно, но с измененной фазировкой. На входе схемы (в точках L11, L12, L13) должен стоять защитный автомат на соответствующих ток.

Настройка схемы.

1. При подаче питающего напряжения в той последовательности, которая будет встречаться чаще всего (или которую мы принимаем за первую), РКФ подключаем так, чтобы его внутреннее реле не включилось. Для этого нужно в процессе настройки, если необходимо, поменять местами фазные провода на входных клеммах РКФ. При подаче питания на РКФ будет индикация неправильной последовательности фаз на входе, это нормально в данном режиме. Должен включиться контактор КМ1, и питание через него поступит на компрессоры. Проверить направление вращения, время проверки – не более 3 сек. Если направление вращения неправильное, поменять местами любые две фазы в точках L23, L22, L21. Затем проверить направление ещё раз.
2. Проверяем переключение при второй последовательности фаз. Для этого меняем любые две фазы в точках L11, L12, L13. При подаче питания внутреннее реле РКФ должно включиться, и загореться индикация о правильной последовательности. Включится контактор КМ2. Проверить направление вращения компрессоров. Оно должно быть правильным, как и в первом случае.
3. Возвращаем фазировку в точках L23, L22, L21 в первоначальное состояние.

Результат работы схемы – двигатели всегда будут вращаться в правильном направлении, ведь какая бы последовательность фаз ни была на входе, на выходе всегда будет «то пальто». А проверку уровня напряжения лучше загрубить или отключить – во избежание непредвиденных состояний схемы.

 

Видео

А вот как использовал это реле в своей работе мой коллега Дмитрий – в качестве АВР:

 

На этом всё, буду рад вопросам и обмену опытом в комментариях.