Relé de control de tensión: principio de funcionamiento, esquema, detalles de conexión

Las fluctuaciones de tensión no son nada raras en los hogares nacionales. Ocurren debido al desgaste de las redes eléctricas, cortocircuitos y una distribución desigual de la carga entre las fases individuales.

Como resultado, los electrodomésticos reciben menos electricidad o se queman por el exceso. Para evitar estos problemas, se recomienda instalar un relé de control de tensión (RCT).

Le proponemos analizar las ventajas que ofrece el uso de este dispositivo, las diferencias entre el RCT y el estabilizador, cómo elegir el relé adecuado y realizar su conexión.

¿Por qué es necesario un relé regulador de tensión?

El nombre correcto del dispositivo en cuestión es «relé de control de tensión». Pero la palabra del medio en las conversaciones entre electricistas a menudo se omite de este término.

En principio, se trata del mismo dispositivo eléctrico de automatización protectora. Además, este equipo también se denomina a menudo «protección contra la rotura del neutro». Por qué, quedará claro más adelante.

No debe confundir los automáticos de protección diferencial y los RKN. Los primeros protegen la línea contra sobrecargas y cortocircuitos, y los segundos contra picos de tensión. Son dispositivos con diferentes funciones.

La tarea principal del RCT es desconectar los electrodomésticos de la red cuando las tensiones son demasiado altas o demasiado bajas, para que los equipos conectados a la alimentación no se dañen.

La inscripción «~220 V» es familiar para todos los rusos. Con ese voltaje alterno funcionan en el hogar los electrodomésticos conectados a los enchufes. Sin embargo, en realidad el voltaje máximo en la red eléctrica doméstica solo oscila alrededor de ese valor con una variación de ±10%.

En algunos casos, las fluctuaciones alcanzan valores mayores. El voltímetro puede mostrar caídas de hasta 70 y picos de hasta 380 W.

Para los equipos eléctricos, tanto el voltaje bajo como el alto son igualmente peligrosos. Si el compresor del refrigerador no recibe suficiente electricidad, simplemente no arrancará. Como resultado, el equipo inevitablemente se sobrecalentará y se dañará.

Con un voltaje bajo, el usuario común en la mayoría de los casos ni siquiera puede determinar externamente si el equipo funciona correctamente o no en tal situación. Visualmente solo se pueden ver las bombillas incandescentes que brillan tenuemente, a las que se les suministra un voltaje menor del debido.

Con los picos altos todo es mucho más simple. Si se aplican 300–350 W a la entrada de alimentación de un televisor, computadora o microondas, en el mejor de los casos se fundirá el fusible. Pero la mayoría de las veces se "queman" ellos mismos. Y es bueno si no se produce una ignición real del equipo y un incendio.

Los edificios de apartamentos suelen estar alimentados por una red trifásica de 380 V, y al apartamento ya llega un cableado monofásico de 220 V desde el cuadro eléctrico del piso.

Los principales problemas con las fluctuaciones de tensión en los edificios de varios pisos surgen debido a la rotura del neutro de trabajo. Este cable se daña por descuido de los electricistas durante las reparaciones o simplemente se quema por la vejez.

Si en la línea de entrada del edificio hay un conjunto de protecciones necesarias de nivel moderno, como resultado de dicha rotura se activa la automática del RCD. Todo termina relativamente bien.

Sin embargo, en el parque de viviendas antiguas, donde no hay interruptores automáticos de protección, la pérdida del neutro provoca un desequilibrio de fases. Entonces, en algunos apartamentos la tensión se vuelve baja (50–100 V), y en otros, peligrosamente alta (300–350 V).

Lo que finalmente salga en el enchufe depende de la carga conectada a la red eléctrica en ese momento concreto. Es imposible calcularlo y predecirlo con antelación con exactitud.

Como resultado, a unos todos los equipos dejan de funcionar, y a otros se queman por sobretensión. Aquí es donde se necesita el relé de control de tensión. Cuando surgen problemas, desconecta la red, evitando la avería de televisores, refrigeradores, etc.

En el sector privado, el problema de las fluctuaciones de tensión es algo diferente. Si la casa está ubicada a una gran distancia del transformador de calle, entonces, con un mayor consumo de electricidad en las casas anteriores, en ese punto extremo el voltaje puede caer a niveles críticamente bajos.

Como resultado, debido a la falta prolongada de 'voltios', los motores eléctricos de los electrodomésticos inevitablemente comenzarán a quemarse y fallar.

Variedades del dispositivo RCT

Todos los modelos de relés que realizan funciones de regulador de tensión se dividen en monofásicos y trifásicos.

Relé monofásico. Normalmente se instala en casas y apartamentos – no se requiere más en los cuadros eléctricos domésticos.

En los cuadros eléctricos de casas particulares y edificios de apartamentos se suelen utilizar relés monofásicos en formato compacto para carril DIN (+)

Relé trifásico. Estos relés de control de tensión (RCT) están diseñados para uso industrial. Se utilizan a menudo en esquemas de protección de máquinas trifásicas. Además, si en la entrada de dichos equipos complejos se requiere un relé trifásico, a menudo se elige una versión combinada con control no solo de la tensión, sino también de la sincronización de fases.

El principal inconveniente y a la vez ventaja de un relé trifásico es la desconexión total de la alimentación en la salida ante una subida de tensión incluso en una de las líneas de fase en la entrada. En la industria esto solo resulta beneficioso. Pero en el hogar, a menudo las fluctuaciones de tensión en una fase no son críticas, y el relé de control de tensión desconecta la red protegida.

En algunos casos, esta sobreprotección ultraconfiable es necesaria. Sin embargo, en la gran mayoría de las situaciones resulta superflua.

Según el tipo de ejecución y dimensiones

Toda la gama de modelos de relés de tensión se divide en tres tipos:

• adaptadores «clavija-toma»;
• alargadores con 1-6 tomas;
• módulos compactos para carril DIN.

Las dos primeras opciones se utilizan para proteger un electrodoméstico específico o algún grupo. Se enchufan en una toma de corriente normal de la habitación.

La tercera opción está diseñada para montaje en el cuadro eléctrico como parte del sistema de protección de la red eléctrica de un apartamento o una casa de campo.

Los adaptadores y alargadores de estos reguladores tienen un tamaño bastante grande. Los fabricantes intentan hacerlos lo más pequeños posible para que no estropeen el interior con su apariencia.

Pero los componentes internos de los relés de tensión tienen sus propias dimensiones fijas, además deben ser ensamblados en un mismo cuerpo junto con la toma y el enchufe. En términos de diseño, no hay mucho margen de maniobra.

Los relés para riel DIN para montaje en el cuadro de distribución tienen tamaños más compactos, no tienen nada superfluo. Su conexión a la red se realiza mediante conexión de cables y terminales.

Según la base y funciones adicionales

La lógica interna y el funcionamiento del relé de control de tensión se basan en un microprocesador o en un comparador más simple. La primera opción es más cara, pero permite un ajuste más preciso y suave de los umbrales de disparo del relé. La mayoría de los dispositivos de protección que se venden actualmente están basados en microprocesador.

Los umbrales superior (Umax) e inferior (Umin) son los dos parámetros ajustables principales del relé de control de tensión – si la tensión de entrada sale del rango establecido, el relé desconecta la línea de salida de la corriente eléctrica (+)

Como mínimo, en el cuerpo del relé hay un par de LED que permiten determinar la presencia de tensión en la entrada y la salida. Los dispositivos más avanzados están equipados con pantallas que muestran los límites permitidos establecidos y el voltaje presente en la línea.

El ajuste de los valores umbral se realiza mediante un potenciómetro con escala graduada o botones que muestran los parámetros en un tablero.

El propio relé encargado de la conmutación dentro del RCN está diseñado con un circuito biestable. Esta bobina tiene dos estados estables. La energía se consume solo para la conmutación del pestillo. No se requiere electricidad para mantener los contactos en posición cerrada o abierta.

Por un lado, esto minimiza el consumo de energía y, por otro, garantiza que la bobina no se caliente durante el funcionamiento del regulador.

Al elegir un relé de tensión, se deben considerar los siguientes parámetros:

• rango de trabajo en voltios;
• capacidad para configurar los umbrales superior e inferior de disparo;
• presencia o ausencia de indicadores de nivel de tensión;
• tiempo de desconexión al activarse el RCN;
• tiempo de retardo para la reanudación del suministro eléctrico;
• potencia máxima conmutable en kW o corriente pasante en amperios.

Para el último parámetro, el relé debe seleccionarse con un margen del 20–25%. Si no hay un RCN adecuado para las altas cargas existentes en la línea, se toma un modelo de baja potencia y se conecta un contactor magnético a su salida.

Con respecto al establecimiento de los umbrales, la situación es la siguiente. Si se configuran demasiado estrictos, la frecuencia de activación del relé será alta. Aquí habrá que llegar a un compromiso.

El ajuste de estos parámetros debe realizarse de manera que proporcionen un nivel de protección adecuado, pero no permitan una conmutación demasiado frecuente del RCN. Las constantes conexiones y desconexiones no beneficiarán ni al equipo conectado a la red ni al propio regulador de tensión.

Sin embargo, algunos relés no tienen la capacidad de ajustar los umbrales por sí mismos. Estos están configurados de forma 'fija'. Por ejemplo, el umbral inferior está configurado de fábrica en 170 V y el superior en 265 V.

Estos RCN son más baratos, pero deben seleccionarse con más cuidado. No se podrá reajustar estos dispositivos posteriormente; si se cometen errores en los cálculos, habrá que comprar otros nuevos para reemplazar los que no sean adecuados.

La selección de los parámetros de tiempo de desconexión y reanudación del suministro de la línea de salida depende de la carga conectada y de las características específicas de la red.

Si en la red eléctrica se producen constantemente caídas de tensión breves (de fracciones de segundo) y no muy fuertes, es mejor configurar el tiempo de desconexión para el umbral inferior al máximo. De esta forma, se producirán menos activaciones y la amenaza para el equipo conectado será mínima.

El retardo de encendido debe seleccionarse según el tipo de electrodomésticos conectados a la toma. Si el equipo conectado tiene compresor o motor eléctrico, es conveniente aumentar el tiempo de suministro de tensión a 1–2 minutos.

Esto evitará picos bruscos de voltaje y corriente al reanudarse el suministro en la red, lo que protegerá a los refrigeradores y aires acondicionados de averías.

Y para computadoras y televisores este parámetro se puede reducir hasta 10–20 segundos.

¿Qué es mejor: estabilizador vs relé?

A menudo, en lugar de conectar en el cuadro un relé de control eléctrico, se recomienda instalar en casa un estabilizador de tensión. En algunos casos esto está justificado. Sin embargo, hay una serie de matices que hay que tener en cuenta al elegir una u otra opción de protección de los aparatos eléctricos.

En cuanto a funcionalidad, el estabilizador no solo iguala la tensión, sino que también se desconecta cuando esta es demasiado alta. Y el relé de tensión es exclusivamente un automatismo de protección. Al parecer, el primero incluye las funciones del segundo.

Pero en comparación con el relé de control de tensión (RCT), el estabilizador:

• es más caro y ruidoso;
• es más inerte ante fluctuaciones bruscas;
• no tiene posibilidad de ajustar parámetros;
• ocupa mucho más espacio.

Cuando disminuye la tensión de entrada, para que a la salida del estabilizador se obtengan los valores deseados, este comienza a «aspirar» más corriente de la red. Y esto es un camino directo a la quema del cableado si no fue diseñado originalmente para ello.

El segundo gran inconveniente del estabilizador en comparación con el relé de control es su incapacidad de interceptar un pico brusco de tensión en caso de rotura del neutro.

Basta literalmente con medio segundo de 350–380 V en el enchufe para que todos los electrodomésticos de la casa se quemen. Y la mayoría de los estabilizadores no son capaces de adaptarse a tales cambios y dejan pasar el alto voltaje, desconectándose solo 1–2 segundos después del inicio del pico.

Además de estabilizadores y relés, para proteger la línea contra fluctuaciones de voltaje en la red también se pueden usar disparadores de tensión máxima y mínima. Pero estos, en comparación con el RCT, tienen un mayor tiempo de respuesta. Además, no reconectan la alimentación de forma automática y, en su funcionamiento, se asemejan más a un interruptor diferencial (ID).

Después de un corte de energía, estos disparadores deberán ser accionados manualmente a su estado inicial.

Esquemas de conexión del RCT

En el cuadro, el relé de tensión siempre se instala después del contador, en la interrupción del cable de fase. Debe controlar y, si es necesario, cortar precisamente la «fase». No se puede conectar de ninguna otra manera.

La mayoría de las veces, para consumidores monofásicos se utiliza un esquema estándar con carga directa a través del relé (+)

Existen dos esquemas principales de conexión de los relés monofásicos reguladores de tensión de red:

• con carga directa a través del RCT;
• con la conexión de la carga a través de un contactor – con conexión del arrancador magnético.

Al instalar el cuadro eléctrico en casa, casi siempre se utiliza la primera opción. Hay una amplia variedad de modelos de RCT con la potencia necesaria disponibles en el mercado. Además, si es necesario, se pueden instalar varios de estos relés en un esquema paralelo, conectando a cada uno un grupo separado de aparatos eléctricos.

La instalación es extremadamente sencilla. En el cuerpo de un relé monofásico estándar hay tres terminales: «neutro», más las fases «entrada» y «salida». Solo hay que no confundir los cables que se conectan.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Para que usted pueda orientarse más fácilmente en los esquemas de conexión y en la elección del relé regulador de voltaje adecuado, hemos preparado una selección de materiales de video con la descripción de todos los matices del funcionamiento de este dispositivo.

¿Cómo proteger el equipo de las fluctuaciones en la red eléctrica con el RKN:

Configuración del relé de tensión:

El relé de control de tensión de red (RKN) es una excelente protección contra la «rotura del cero» y los cambios bruscos de voltaje. Conectarlo no es difícil. Solo hay que insertar los cables correspondientes en los terminales y apretarlos.En prácticamente todos los casos se aplica el esquema estándar con carga directa a través del RKN.

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