Фотореле - назначение и область применения

Содержание:

1.     Введение.

2.      Фотореле: назначение и область применения

3 . Конструкция фотореле

2.1 Принцип работы устройства с фоторезистором

2.2 Виды фотореле

2.3 Датчик освещенности: технические характеристики

4.  Монтаж реле своими руками

5.  Схема подключения

Технические характеристики и возможности фотореле для уличного освещения.

Переключение уличного освещения является не такой уж простой задачей, как это может показаться на первый взгляд. Прежде всего, этот процесс требует постоянного контроля как минимум дважды в сутки.

Также сюда относится неудобное расположение шкафов управления осветительными элементами и нерентабельность использования электроэнергии. Ведь сотрудникам управляющих компаний трудно контролировать уличное освещение сразу на нескольких объектах.

Чего не скажешь об автоматических системах. Именно для автоматического контроля уличного освещения было изобретено устройство под названием фотореле или сумеречный переключатель.

Фотореле: назначение и область применения.

Прибор предназначается для автоматического управления электрическими цепями уличного освещения. Говоря простыми словами, это тот же выключатель освещения, только управляемый электроникой. При восходе солнца, когда уже нет потребности освещения улиц, фотореле срабатывает на отключение света, а при появлении первых сумерек — включает его.

Широкое применение устройство получило в сфере коммунального хозяйства для освещения улиц. Это позволило намного снизить потребление электроэнергии светильниками ЖКХ и управлять процессом без присутствия человеческого фактора. Ранее необходимо было в определенное время включить уличное освещение, а с приходом рассвета – отключить. Теперь, благодаря датчику, данная функция выполняется автоматически.

Фотореле также широко используют для автоматического контроля освещения частных или загородных домов, автостоянок, щитов, BIG-бордов, витрин магазинов, фасадных зданий и прочих конструкций, требующих подсветки в ночное время.

Благодаря конструктивным особенностям датчика существует возможность управления уличным освещением с высокими показателями точности.

Для управления уличным освещением в автоматическом режиме необходимо включить в питающую электрическую цепь светильников датчик фотореле. Также можно использовать уличный датчик движения. Необходимо размещать устройство на открытом пространстве для правильной его работы.

От размещения зависит чувствительность срабатывания датчика. Если фотореле закрывается посторонним предметом (например, ветка дерева), то чувствительность его срабатывания кардинально снижается. Фотореле также широко применяется не только для наружного освещения, но и для внутреннего освещения интерьера домов. Датчик обеспечивает ночную подсветку светильника для освещения декоративных изделий или прочих предметов в помещении (настенные часы, картины, награды, статуэтки, аквариумы). Использование данного элемента практически безгранично.

Конструкция фотореле.

Функционирование устройства обеспечивается встроенными или выносными чувствительными элементами. В качестве таковых используются:

· фотодиоды;

· фоторезисторы;

· газоразрядники;

· фотосимисторы;

· фототиристоры.

Устройство прибора с фоторезистором

При попадании света на чувствительный элемент, в последнем активируется ряд физических явлений, таких как:

изменение сопротивления;

возникновение заряда;

наведение электродвижущей силы.

Когда изменяются величины этих явлений, то происходит срабатывание фотореле и, как следствие, включение осветительных приборов. Срабатывание устройства происходит при пересечении так называемого порога включения любой из физических величин. Этот порог регулируется вручную.

Принцип работы устройства с фоторезистором

С наступлением темноты, сопротивление фоторезистора начинает возрастать. При достижении определенного (нижнего) порога данной величины, происходит замыкание контактов в электромагнитном реле устройства. Эти контакты замыкают цепь питания светильников уличного освещения, что приводит к загоранию лампочек.

Классическое фотореле

Автоматическое реле для включения/выключения света на улице

С появлением первых зорек на чувствительном фотоэлементе повышается уровень освещенности, тем самым снижается сопротивление резистора. При достижении верхнего порога, контакты электромагнитной катушки размыкаются, и цепь питания светильников обесточивается.

Принцип действия для других чувствительных элементов аналогичен:

Для фотодиода – управление наводимой ЭДС.

Для газоразрядников — изменяется движение молекул газа, влияющие на срабатывание устройства.

Для фотосимисторов — происходит взаимодействие двух гармоник: положительной и отрицательной, образующих сигнал срабатывания.

Для фототиристоров — образуется постоянный ток, влияющий на переключение датчика. Для фототранзистора — регулирование электрического заряда в зависимости от облучаемости.

Схема реле с фоторезистором

Виды фотореле

Различают четыре вида фотореле для уличного освещения, которые делятся по конструктивным параметрам и области их использования:

- Устройство с фотоэлементом внутри конструкции.

- Устройство с выносным фотоэлементом.

- Конструкция с фотоэлементом и таймером.

-Устройство с возможностью регулирования порога включения.

Устройство с фотоэлементом внутри конструкции предназначено непосредственно для автоматических переключений уличного освещения. Имеет вид небольшой прозрачной коробки (max=10х15см), которая надежно защищает внутренние детали от негативных влияний окружающей среды. Прозрачная конструкция является необходимостью, так как через нее происходит функционирование устройства (свет падает на чувствительные элементы). Монтируется это устройство на корпусе светильника уличного освещения.          

Устройство с выносным фотоэлементом отличается от предыдущего раздельной конструкцией фотоэлемента от основного механизма. Блок с рабочим механизмом устанавливается непосредственно в электрическом шкафу, а фотоэлемент на открытой местности. Дальность расположения последнего достигает до 150 метров. Такая конструктивная особенность является более надежной для основного блока, не допуская тем самым воздействия на него негативных факторов среды.

Конструкция с фотоэлементом и таймером используется для регулировки освещенности уличного света. Характерной особенностью такого устройства является наличие таймера, с помощью которого можно управлять временем освещенности. Таймер размещается в самом устройстве. Вручную на таймере задается промежуток времени срабатывания датчика. При попадании света на чувствительный элемент устройство включается спустя некоторого (заданного) времени. Аналогично выставляется время выключения.

Временной механизм может быть различным:

дневным;

недельным;

годовым.

ФР-95М

Наличие таймера значительно увеличивает стоимость изделия, что связано с экономией потребления электроэнергии в период эксплуатации.

Устройство с возможностью регулирования порога включения имеет в конструкции регулятор освещенности. При крайнем положительном режиме фотореле будет срабатывать даже при наступлении первых сумерек. При обратном положении (отрицательном) — будет срабатывать только при наступлении темной ночи. Такая функция является незаменимой, когда требуется настраивать уличное освещение по временам года или в зависимости от погоды.

Датчик освещенности: технические характеристики

Приобретая датчик фотореле для уличного освещения, необходимо обратить внимание на его технические параметры. Каждое устройство имеет свои технические характеристики, по которым осуществляется их выбор. Выбор фотореле по коммутируемому току является важным показателем, так как от правильности расчета зависит выбор устройства и долговечность его службы.

К характеристикам фотореле относятся:

1.    Питающее напряжение. Уличные фонари питаются напряжением 220 В при частоте переменного тока 50 Гц. На такие параметры рассчитаны практически все фотореле. Выпускаются и такие устройства, которые питаются постоянным напряжением 12 или 24 В, только их использование является нерациональным для уличного освещения. Необходимо приобрести блок питания, который будет понижать напряжение сети, что является затратным. Блок следует размещать в защищенных от осадков местах.

2.    Ток коммутации. Важный параметр при выборе фотореле для уличного освещения. Каждая лампа в светильнике потребляет определенную мощность из сети. Для того чтобы узнать, на какой ток коммутации необходимо приобрести фотореле, следует: суммировать потребляемую мощность всей цепи ламп и поделить значение на питающее напряжение сети.

3.    Порог включения. Данный показатель присущ практически всем датчикам освещенности, который измеряется в люменах. В паспорте устройства отображается в виде диапазона регулирования. Задержка включения. Допустимая временная задержка включения устройства. Измеряется в секундах и указывается в паспорте в виде диапазона от и до…

4.    Задержка выключения. Отображается время возможной задержки при выключении устройства. Например, при попадании кратковременных лучей света от автомобиля, датчик при выставленной задержке не отключится.

5.    Мощность потребления. Это показатель потребляемой мощности устройством. В паспорте указывается два показателя: — активная работа — до 5 Вт; — пассивная (режим ожидания) — до 1Вт. В этом режиме уличное освещение не работает.

6.    Степень защиты. Все электроприборы имеют степень защиты IP. Для датчика освещенности, который монтируется «под открытым небом», этот показатель является очень важным.

Фотореле для уличного освещения, устанавливаемые на светильниках, должны иметь степень защиты не ниже IP44. В некоторых случаях допускается установка датчиков с низким значением (если устройство дополнительно защищено). Устройства с выносными элементами имеют степень IP ниже, но тогда фотоэлемент должен быть защищен. Для выносных фотореле степень защиты указывается двумя разными значениями: для блока и фотоэлемента. Дополнительно стоит учитывать размеры устройств, способы их крепления, подключения к электросети и диапазоны рабочих температур. Для блока с выносным элементом указывается длина кабеля.

Монтаж фотореле.

На первый взгляд, после приобретения датчика освещенности, не должно возникнуть проблем по его установке. И это действительно так, важно только знать некоторые особенности монтажа, которые помогут правильно разместить и установить фотореле на уличный светильник. Установка устройства не требует вызова электрика и осуществляется легко своими руками, даже если нет опыта работы с электричеством. Прежде всего, перед покупкой изделия необходимо решить, где будет размещаться устройство.

Существуют различные виды кронштейнов, с помощью которых монтируется фотореле к светильнику или другой поверхности. К таковым креплениям относятся:

1.     Проушины для закрепления с помощью саморезов или на мачту (фотореле «День-ночь»);

2.     DIN-рейка для крепления на специальный кронштейн светильника (ФР-601).

Особенности размещения фотореле:

Закрепляйте изделие по его штатным кронштейнам. Не разрешено дополнительно просверливать в корпусе изделия отверстия или выполнять похожие действия.

Устанавливайте датчик основанием вниз, а ни в коем случае не наоборот.

Не размещайте устройство вблизи химически активных сред или горючих материалов.

Размещайте фотореле так, чтобы не было преград попадания солнечного света. Это повлияет на его функционирование.

Не устанавливайте изделие в месте, где на него будет попадать свет от светильника.

При размещении на уличном фонаре учитывайте степень защиты фотореле. При проведении монтажных работ самостоятельно убедитесь в том, что со светильника снято питающее напряжение.

Схема подключения.

После размещения устройства необходимо выполнить его подключение. Фотореле, по сути, является обычным прерывателем электрической цепи. Чтобы прервать эту цепь, достаточно разомкнуть фазный провод.

На устройстве имеется четыре контакта, которые имеют соответствующее обозначение: А и N (датчик «День-ночь»). Два контакта являются входами, к которым подключаются питающие провода от щитка. Две другие клеммы предназначены для подключения уличного светильника. Каждый датчик в комплекте имеет схему подключения и паспорт устройства. Даже если имеется опыт подключения таких устройств, обязательно ознакомьтесь с прилагаемой к нему схемой.

Существуют также датчики, в которых провода запаяны и выведены наружу (фотореле модели ФР). Такая конструкция фотореле является неразборной и имеет три выходных провода (фаза вход, фаза выход и ноль). Для подключения неразборного датчика освещенности потребуется следующий дополнительный материал: распределительная коробка, которая будет устанавливаться вблизи датчика. Она необходима для соединения контактных групп. Для разборных устройств коробка не требуется, так как провода соединяются непосредственно в самом блоке; клеммы или обжимные наконечники для проводов. Если распределительная коробка будет размещаться на открытом пространстве, то степень ее защиты должна быть не ниже IP44.

Процесс подключения выполняется в таком порядке:

1.     Размещается фотореле, или фотоэлемент для устройств с выносным элементом.

2.     Устанавливается распределительная коробка (в случае необходимости).

3.     В коробку заводятся все провода: питание 220 В, светильника и датчика. Питающие провода имеют две или иногда три жилы.

Коричневый цвет — фаза.

Синий — ноль.

Желто-зеленый — защитный провод.

4.     Провода обжимаются специальными клеммами или наконечниками.

5.     Соединяются провода следующим образом. Питающий фазный провод подключается к входному проводу фотореле.

Выходной фазный провод из устройства соединяется с кабелем светильника.

Нулевой питающий провод (синий) соединяется с нулевым кабелем датчика и светильника. При наличии защитного проводника (заземления), необходимо его соединить с корпусом светильника.

Для соединения проводников лучше всего воспользоваться специальными клеммами WAGO, которые гарантируют прочный и защищенный контакт.

6.     Закрывается крышка коробки и проверяется работоспособность устройства. Для этого необходимо подать напряжение и затемнить черной материей датчик. В это время свет должен включиться. При необходимости регулируется чувствительность изделия.

Схема прямого подключения фотореле

Схема подключения фотореле к уличному светильнику

Точная схема уличного освещения с фотореле и пускателем

Если питающий кабель имеет другую расцветку изоляции, то определить фазный провод можно с помощью тестера или индикатора.

Сумеречный выключатель для уличного освещения является незаменимым помощником для человека. С его установкой упрощается до минимума управление уличным освещением. Человеку остается только проводить замену перегорающих ламп. Он помогает значительно снизить затраты на электроэнергию, что еще важнее для человека. Установив датчик освещенности в своем дворе для уличного освещения, вы навсегда забудете проблемы включения и выключения света, а также почувствуете разницу при оплате за потребляемое электричество.

Литературы:

1.     http://finelighting.ru/texnologii-i-normy/upravlenie/fotorele/texnicheskie-xarakteristiki-vozmozhnosti-ulichnogo-osveshheniya.html#outer-wrap