Τριφασικός επιτηρητής τάσης Hager EU302

Σύντομα θα ακολουθήσει βίντεο, στο οποίο θα εξηγήσω αναλυτικά τι είναι οι επιτηρητές τάσης (phase monitors ή control relays όπως αποκαλούνται στα Αγγλικά), σε ποιές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται και πώς γίνεται η εγκατάστασή τους.

Σε αυτό το άρθρο θα ήθελα να δείξω τον επιτηρητή τάσης Hager EU302, τον οποίο εγκατέστησα πρόσφατα στο σπίτι μου. Ο λόγος που εστιάζω στον συγκεκριμένο είναι γιατί όπως και τα πιο πολλά εγχειρίδια χρήσης των προϊόντων της Hager, έτσι κι αυτό είναι εντελώς ακατάληπτο, ελλιπές και γεμάτο δυσνόητα σχεδιαγράμματα.

Αυτό μπορεί να μας οδηγήσει καταρχάς σε επιλογή ακατάλληλου μοντέλου επιτηρητή για την εφαρμογή που το θέλουμε, αλλά και σε λανθασμένη εγκατάσταση.

Γι αυτό το λόγο, θα προσπαθήσω να αποκρυπτογραφήσω το εγχειρίδιο χρήσης, έτσι ώστε να είναι πιο κατανοητό για όποιον επιθυμεί να εγκαταστήσει το ίδιο μοντέλο επιτηρητή.

 

Και σε αυτό το σημείο να επαναλάβω οτι δέν είμαι ηλεκτρολόγος, οπότε ότι γράφω είναι η προσωπική μου (ενδεχομένως λανθασμένη) άποψη.

 

Το εγχειρίδιο χρήσης μπορείτε να το κατεβάσετε εδώ: Hager EU302

Είναι όλο κι όλο μόλις δύο σελίδες εκ των οποίων η δεύτερη αναφέρεται στην εγγύηση του προϊόντος σε όλες τις γλώσσες. Επομένως όλη η λειτουργία του επιτηρητή είναι κρυπτογραφημένη σε μία μόλις σελίδα!

 

Οπότε ας ξεκινήσουμε την αποκρυπτογράφηση. Το πρώτο σχεδιάγραμμα είναι αρκετά κατανοητό:

Δείχνει πώς συνδέεται στις τρεις φάσεις (παράλληλα ως προς τις γραμμές των φάσεων, στις κλέμμες 1, 5 και 9 αντίστοιχα) και τις ελάχιστες και μέγιστες διατομές των αγωγών, ανάλογα με το αν χρησιμοποιηθεί πολύκλωνο ή μονόκλωνο καλώδιο. Οι κλέμες 2,4 και 6 είναι επαφές ρελέ, με την 6 να είναι το common, την 4 το Normally Closed και την 2 το Normally Open.

Επίσης έχει διακοπτάκι on-off, χωρίς καμία περιγραφή πάνω του και δύο ρυθμιστικά, ένα για τον χρόνο (με εύρος από 0.1 έως 12 δευτερόλεπτα) και ένα για το επίπεδο σε ποσοστό τις εκατό, από 5% έως 20%. Θα περίμενε κάποιος να έχουν γράψει μια λίγο πιο αναλυτική περιγραφή στην πρόσοψη σχετικά με το τι ακριβώς σημαίνει αυτό το ποσοστό και ο χρόνος, ώστε ο ηλεκτρολόγος να μπορεί να καταλάβει με μία ματιά, χωρίς να ανατρέξει στο εγχειρίδιο χρήσης. Και όπως θα δούμε στη συνέχεια, δεν είναι τόσο προφανές το τί ακριβώς κάνουν αυτά τα ρυθμιστικά.

 

Αριστερά απο το παραπάνω σχεδιάγραμμα, βρίσκεται ο παρακάτω πίνακας, ο οποίος δέν έχει κάποιο τίτλο ή περιγραφή.

Αυτά όπως το καταλαβαίνω είναι τα λεγόμενα Absolute Maximum Ratings, δηλαδή οι τιμές τάσης, ρεύματος, θερμοκρασίας κτλ οι οποίες σε καμία περίπτωση και για κανένα χρονικό διάστημα δεν πρέπει να ξεπεραστούν, ειδάλλως μπορεί να προκληθεί μόνιμη βλάβη στη συσκευή.

Αυτό που μπερδεύει είναι το Ik. Αρχικά νόμιζα οτι είναι κάποιο ρεύμα, όμως δεν έχει κάποια μονάδα εντάσεως μετά τον αριθμό 3. Επομένως πιστεύω ότι εννοεί το IK rating, ή impact protection rating, που δηλαδή χοντρικά αντιπροσωπεύει την αντοχή της συσκευής σε χτυπήματα. Το αν είναι ένα γράμμα κεφαλαίο ή μικρό έχει μεγάλη σημασία στα τεχνικά εγχειρίδια γιατί μπορεί να σημαίνει κάτι εντελώς διαφορετικό.

 

Στο κάτω μισό της σελίδας αντικρίζουμε το παρακάτω σχεδιάγραμμα, το οποίο περιγράφει πλήρως τη λειτουργία του επιτηρητή, με τον πιο δύσκολο τρόπο που θα ήταν ποτέ δυνατόν!

 

Ας δούμε πρώτα το πάνω πάνω τμήμα:

 

Αυτό εκ πρώτης όψεως φαίνεται σαν να είναι μία πολύ ανώμαλη ημιτονοειδής κυματομορφή τάσης. Όμως δεν είναι το ημίτονο της “πραγματικής” εναλλασσόμενης τάσης, αλλά η τιμή RMS της, και αυτό το καταλαβαίνουμε από τον κάθετο άξονα, ο οποίος ξεκινά από το μηδέν.

Αν ήταν απεικόνιση του ημιτόνου της τάσης, τότε θα έπρεπε να παίρνει και αρνητικές τιμές και να είναι συμμετρικό ώς προς τον οριζόντιο άξονα.

Αυτό το σχεδιάγραμμα δηλαδή δείχνει μία τάση η οποία σκαμπανευάζει. Στο αριστερό δείχνει βυθίσεις της τάσης, ενώ στο δεξί τμήμα δείχνει υπερτάσεις. Αν η τάση ήταν κανονική και απολύτως σταθερή, τότε θα απεικονίζονταν με την κόκκινη γραμμή στο παρακάτω σχεδιάγραμμα ώς Un, δηλαδή nominal voltage (ονομαστική τάση). Στο εγχειρίδιο χρήσης του παρόμοιου μοντέλου Hager EU301 στο αντίστοιχο σχεδιάγραμμα απεικονίζεται πιο σωστά η ονομαστική τάση Un

Το σχεδιάγραμμα έχει τέσσερα διαφορετικά επίπεδα τάσεων σημειωμένα. Ας πάρουμε πρώτα το δεξί κομμάτι με τις υπερτάσεις. Η ανώτερη τάση είναι σημειωμένη ως Up=1,15 Un. Η τάση Un είναι η ονομαστική τάση (nominal voltage) και έχει οριστεί βάση του εγγράφου CENELEC HD 472 S1 σε όλη την Ευρωπαϊκή Ένωση ως 230 Volt RMS +-10%. Δηλαδή η φυσιολογική διακύμανση μπορεί να είναι από 207 έως 253 Volt RMS.

Οπότε η τάση Up στο σχεδιάγραμμα ορίζεται ως 1,15 Un ή 15% πάνω από την ονομαστική, ή αλλιώς 264,5 Volt RMS, υποθέτοντας ότι η τάση Un είναι ακριβώς στα 230 Volt.

Αμέσως κάτω από την τάση Up, έχουμε την τάση Up – 1%Up. Αυτό αν το υπολογίσουμε βγαίνει 261,85 Volt RMS.

 

Τώρα πάμε στο αριστερό μέρος του διαγράμματος που αφορά τις υποτάσεις. Η χαμηλότερη σημειωμένη τάση είναι Lo=Un-Δu.

To τι είναι το Δu το αναφέρει πιο κάτω:

Επομένως το Δu ρυθμίζεται από το ρυθμιστικό με την επιγραφή level(%) και είναι το ποσοστό επί της ονομαστικής τάσης Un.

Έστω οτι επιλέγουμε το ελάχιστο ποσοστό, δηλαδή 5%. Τότε Δu = 5% Un =  11,5 Volt RMS.

Επομένως, η τάση Lo γίνεται: Lo=230-11,5 =  218,5 Volt RMS

Συνεπώς και η αμέσως από πάνω σημειωμένη τάση Lo+1%Lo ισούται με 220,69 Volt RMS

 

Ας δούμε τώρα ποια είναι η σημασία αυτών των επιπέδων τάσης και πώς αντιδρά ο επιτηρητής ανάλογα με αυτές.

Στο σχεδιάγραμμα έχω σημειώσει τις τάσεις που υπολογίσαμε προηγουμένως και έχω αριθμήσει τα ενδιαφέροντα χρονικά σημεία στον οριζόντιο άξονα. Υπενθυμίζω, ότι στο παράδειγμα θεωρούμε Un=230V και Level=5%, ειδάλλως, οι τάσεις αυτές θα βγούν διαφορετικές.

Το σχεδιάγραμμα αυτό μας δείχνει πότε ενεργοποιείται και απενεργοποιείται η επαφή του ρελέ (την οποία συνήθως χρησιμοποιούμε για να οπλίσουμε ένα άλλο ρελέ ισχύος – ηλεκτρονόμο), και πότε ανάβει το φωτάκι Def, ενώ ο διακόπτης Memo είναι στο OFF.

 

Έτσι βλέπουμε ότι ξεκινώντας από το χρονικό σημείο μηδέν η τάση αρχίζει και αυξάνεται σταδιακά μέχρι που κορυφώνεται στην τάση Un. Σε αυτή τη φάση ο επιτηρητής δεν εντοπίζει κάποιο σφάλμα, οπότε υποθέτω ότι κατά την εκκίνηση έχει μια μικρή “περίοδο χάριτος” μέχρι να σταθεροποιηθούν οι τάσεις.

 

Στη συνέχεια, από την τιμή Un, η τάση αρχίζει και πέφτει. Πέφτει κάτω από τα 220,69 V αλλά δέν γίνεται τίποτα, παρα μόνο όταν στο χρονικό σημείο 1 η τάση πέσει κάτω από τα 218,5 Volt. Απο κεί και πέρα, βλέπουμε οτι το λαμπάκι Def αναβοσβήνει για χρονικό διάστημα t (το οποίο ορίζουμε με το ρυθμιστικό στην πρόσοψη της συσκευής) και όταν περάσει αυτό το χρονικό διάστημα, ενεργοποιείται η επαφή του ρελέ (και κατά συνέπεια με τον τυπικό τρόπο σύνδεσης θα διακοπεί η παροχή της εγκατάστασης).

Στη συνέχεια η τάση επανέρχεται σταδιακά, ανεβαίνει πάνω απο το σημείο των 218,5 Volt, αλλά δεν γίνεται τίποτα μέχρι η τάση να ανέβει πάνω απο τα 220,69 Volt στο χρονικό σημείο 2, οπότε και η επαφή του ρελέ απενεργοποιείται (και κατά συνέπεια επανέρχεται η παροχή ρεύματος στην εγκατάσταση).

Επομένως εδώ βλέπουμε ότι υπάρχουν δύο επίπεδα τάσης. Η παροχή διακόπτεται όταν η τάση πέσει κάτω απο το χαμηλό επίπεδο των 218,5 Volt, αλλά επανέρχεται όταν ανέβει πάνω από το υψηλό επίπεδο των 220,69 Volt.

Αυτό λέγεται υστέρηση και το χρησιμοποιούμε και στα ηλεκτρονικά, όταν για παράδειγμα φτιάχνουμε έναν συγκριτή τάσης (comparator) με op-amp. Σε περίπτωση που είχαμε ένα μόνο επίπεδο τάσης, τότε οι ελάχιστες μικρο-μεταβολές της τάσης κοντά σε αυτό το επίπεδο, θα έκαναν τον επιτηρητή να ανοιγοκλείνει πάρα πολύ γρήγορα την επαφή του και κατα συνέπεια να διακόπτει και επαναφέρει την παροχή ταχύτατα, πράγμα που θα έκανε μεγαλύτερη ζημιά στην εγκατάσταση. Η υστέρηση δίνει μεγαλύτερη σταθερότητα στο σύστημα. Αυτή η λειτουργία αλλιώς λέγεται και Schmitt Trigger.

Και η ίδια ακριβώς λειτουργία υπάρχει και στην περίπτωση των υπερτάσεων. Δηλαδή η παροχή διακόπτεται μόνο όταν ξεπεραστεί το υψηλό σημείο των 264,5 Volt, και επανέρχεται όταν πέσει κάτω από το χαμηλό σημείο των 261,85 Volt.

Το άλλο χαρακτηριστικό που παρατηρούμε από το διάγραμμα είναι ότι αν η υπέρταση-υπόταση διαρκέσει για χρονικό διάστημα μικρότερο από αυτό που έχουμε επιλέξει, τότε δέν γίνεται διακοπή της παροχής (χρονικά σημεία 3-4 και 9-10).

Αν πάλι η τάση μηδενιστεί εντελώς, δηλαδή απώλεια φάσης (χρονικό σημείο 6) τότε ο επιτηρητής σβήνει και σταματά να λειτουργεί.

 

Εδώ μία σημαντική παρατήρηση! Οι επαφές του ρελέ του επιτηρητή στην πραγματικότητα δέν λειτουργούν όπως δείχνει το σχεδιάγραμμα!

Το σχεδιάγραμμα υπονοεί ότι κανονικά το πηνίο του ρελέ είναι απενεργοποιημένο και η επαφή 6 είναι συνδεδεμένη με την επαφή 4, και όταν εντοπιστεί υπέρταση ή υπόταση, τότε ενεργοποιείται το ρελέ και η επαφή 6 συνδέεται με την επαφή 2.

Στην πραγματικότητα όμως όταν ο επιτηρητής εντοπίζει κανονικές τάσεις, τότε ενεργοποιεί το ρελέ του και η επαφή 6 συνδέεται με την επαφή 2. Όταν εντοπίσει υπέρταση ή υπόταση τότε απενεργοποιείται το ρελέ και η επαφή 6 συνδέεται με την επαφή 4.

Κατα συνέπεια, η παροχή του ηλεκτρονόμου πρέπει να γίνει μεταξύ των επαφών 6 και 2, και όχι 6 και 4.

Δέν θα μπορούσε να είναι αλλιώς η λειτουργία του, γιατι αν γινόταν όπως στο σχεδιάγραμμα, τότε σε περίπτωση απώλειας μίας φάσης, θα συνέχιζε να παρέχει στην εγκατάσταση τις άλλες δύο, ουσιαστικά ακυρώνοντας έναν από τους βασικούς λόγους που βάζουμε επιτηρητή σε μία εγκατάσταση!!!

 

Όσον αφορά το διακόπτη Memo, όταν είναι στο on σημαίνει οτι η παροχή δέν θα επανέλθει αυτόματα μετά απο υπέρταση-υπόταση, αλλά θα πρέπει να κατεβάσουμε και ξανα-ανεβάσουμε το διακοπτάκι χειροκίνητα για να επανέλθει.

 

Επομένως συνοψίζοντας:

Στο συγκεκριμένο μοντέλο επιτηρητή τάσης Hager EU302:

• Μπορούμε να ρυθμίζουμε το επίπεδο υπότασης, απο 5% εώς 20% κάτω απο την ονομαστική τάση
• Το επίπεδο υπέρτασης είναι φίξ στο 15% πάνω απο την ονομαστική τάση
• Μπορούμε να ρυθμίσουμε το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί απο τον εντοπισμό υπερτασης-υπότασης μέχρι τη διακοπή της παροχής απο 0.1 εώς 12 δευτερόλεπτα.
• Αν η υπερταση-υπόταση διαρκέσει λιγότερο απο τον προκαθορισμένο χρόνο τότε δεν γίνεται διακοπή της παροχής
• Η επαναφορά της παροχής γίνεται άμεσα όταν η τάση επανέλθει κατα 1% πάνω απο το κατώτατο σημείο υπότασης ή 1% κάτω απο το ανώτατο σημείο υπέρτασης. Δέν υπάρχει δυνατότητα επιλογής καθυστέρησης στην επαναφορά, όπως έχουν άλλοι επιτηρητές.
• Αν ο διακόπτης Memo είναι στο ON τότε ακόμα και αν οι τάσεις επανέλθουν στο κανονικό, η παροχή θα παραμείνει απενεργοποιημένη.
• Δέν προκύπτει απο πουθενά οτι ο συγκεκριμένος επιτηρητής μπορεί να εντοπίσει ασυμμετρίες φάσεων ή διαδοχή φάσεων. Γι αυτό αν στην εγκατάσταση θέλουμε και έλεγχο ασυμμετρίας και διαδοχής, τότε θα πρέπει να επιλέξουμε άλλο μοντέλο επιτηρητή, η να το συνδυάσουμε με επιτηρητή ασυμμετρίας και διαδοχής, όπως ο Hager EU300.
• Δεν διευκρινίζεται αν ως τάση Un θεωρεί σταθερά τα 230 Volt ή υπάρχει κάποια περίοδος “εκμάθησης” κατα την οποία προσαρμόζεται στην τοπική τάση της εγκατάστασης. Προσωπική μου άποψη είναι οτι συμβαίνει το δεύτερο, καθώς σε αντίθετη περίπτωση θα υπήρχαν και άλλα μοντέλα επιτηρητών υπέρτασης-υπότασης στη γκάμα της Hager, όμως αυτός είναι ο μοναδικός.

 

Επομένως το συμπέρασμα είναι πως ο συγκεκριμένος επιτηρητής είναι κατάλληλος για τριφασικές εγκαταστάσεις στις οποίες όμως τα φορτία είναι μονοφασικά, δηλαδή δέν υπάρχουν τριφασικά μοτέρ ή μετασχηματιστές, οπου σε τέτοια περίπτωση θέλουμε ο επιτηρητής να ελέγχει και για ασυμμετρία και για διαδοχή φάσεων.