Przekaźnik priorytetowy czy ogranicznik poboru mocy? Jak zarządzać obciążeniem instalacji elektrycznej

Piątkowy wieczór. W kuchni pracuje płyta indukcyjna, ktoś właśnie uruchomił elektryczny podgrzewacz wody, a ogrzewanie zaczyna dogrzewać pomieszczenia. Wszystko działa – do chwili, gdy kolejny duży odbiornik zostaje włączony i zadziała zabezpieczenie.

W warsztacie sytuacja może wyglądać podobnie. Maszyna musi pracować, ale w tym samym czasie niekoniecznie potrzebne jest elektryczne ogrzewanie. W garażu problem jest jeszcze inny: gniazdo przeznaczone do lampy i niewielkich elektronarzędzi zaczyna zasilać grzejnik o znacznie większym poborze.

W każdym z tych przypadków problemem jest obciążenie instalacji, ale sposób jego rozwiązania nie musi być taki sam.

Przekaźnik priorytetowy  (link: kategoria „Przekaźniki priorytetowe”) decyduje, który odbiornik ma pierwszeństwo.

Ogranicznik poboru mocy (link: kategoria „Ograniczniki poboru mocy”) pilnuje natomiast, jakiego poziomu obciążenia nie powinien przekroczyć kontrolowany obwód.

Różnica wydaje się niewielka, ale w praktyce oba urządzenia rozwiązują inne problemy.

Zarządzanie obciążeniem instalacji – kiedy jest potrzebne?

Współczesne instalacje elektryczne zasilają coraz więcej odbiorników dużej mocy. Płyty indukcyjne, przepływowe podgrzewacze wody, ogrzewanie elektryczne, klimatyzatory, pompy czy urządzenia warsztatowe mogą w określonych momentach pracować jednocześnie.

Jeżeli łączne obciążenie przekroczy możliwości danego obwodu, zastosowanych zabezpieczeń albo dostępnej mocy przyłączeniowej, może dojść do zadziałania zabezpieczenia nadprądowego i nieplanowanego odłączenia części instalacji.

Nie zawsze oznacza to jednak, że konieczne jest zwiększanie mocy przyłączeniowej.

W części instalacji można zdecydować, które urządzenia rzeczywiście muszą pracować jednocześnie, a które mogą zostać czasowo odłączone. Innym rozwiązaniem jest ograniczenie maksymalnego obciążenia wybranego obwodu.

I właśnie do takich zadań służą przekaźniki priorytetowe oraz ograniczniki poboru mocy.

Warto przy tym pamiętać o jednej ważnej rzeczy:

zarządzanie obciążeniem nie oznacza automatycznie zmniejszenia zużycia energii

Jeżeli ogrzewanie zostanie wyłączone na kilka minut podczas pracy podgrzewacza wody, a następnie ponownie się uruchomi, przede wszystkim przesuwamy jego pracę w czasie. Celem jest uniknięcie jednoczesnego poboru dużej mocy, a nie samo ograniczenie liczby zużytych kilowatogodzin.

Przekaźniki priorytetowe i ograniczniki poboru mocy realizują funkcje sterowania i kontroli. Nie zastępują wymaganych zabezpieczeń instalacji elektrycznej

Jak działa przekaźnik priorytetowy?

Przekaźnik priorytetowy (link: kategoria „Przekaźniki priorytetowe”) stosuje się wtedy, gdy dwa odbiorniki mogą pracować niezależnie, ale ich jednoczesne załączenie byłoby niepożądane.

Jeden z nich otrzymuje priorytet. Drugi jest odbiornikiem niepriorytetowym.

Przekaźnik kontroluje prąd pobierany przez odbiornik priorytetowy. Gdy zostanie przekroczony ustawiony próg, urządzenie przełącza swój styk, co pozwala odłączyć obwód niepriorytetowy. Po spadku poboru poniżej określonej wartości obwód niepriorytetowy może zostać ponownie załączony.

Najprostszy schemat logiczny działania przekaźnika priorytetowego wygląda więc tak:

odbiornik priorytetowy → pomiar prądu → przekroczenie ustawionego progu → odłączenie obwodu niepriorytetowego → spadek poboru → ponowne załączenie.

To przedstawienie zasady działania układu, nie schemat podłączenia konkretnego modelu. Sposób montażu należy zawsze sprawdzić w instrukcji właściwego urządzenia.

Po co przekaźnikowi histereza?

W przekaźnikach takich jak PR-612 czy PR-613 zastosowana jest histereza powrotu wynosząca 10%.

Brzmi technicznie, ale zasada jest prosta.

Jeżeli próg zadziałania ustawimy na 10 A, obwód niepriorytetowy nie zostanie ponownie załączony od razu po spadku prądu minimalnie poniżej 10 A. Powrót nastąpi dopiero przy wartości około 9 A.

Dzięki temu niewielkie wahania poboru wokół ustawionego progu nie powodują ciągłego przełączania przekaźnika.

Przykład: podgrzewacz wody i ogrzewanie elektryczne

Wyobraźmy sobie instalację z przepływowym podgrzewaczem wody i ogrzewaniem elektrycznym.

Podgrzewacz powinien rozpocząć pracę natychmiast po pojawieniu się poboru ciepłej wody. Ogrzewanie pomieszczenia może natomiast zostać na kilka minut wyłączone bez istotnego wpływu na temperaturę.

Podgrzewacz otrzymuje więc priorytet.

Po jego uruchomieniu przekaźnik powoduje odłączenie ogrzewania. Gdy pobór prądu przez podgrzewacz spada, ogrzewanie może zostać ponownie włączone.

Dwa duże odbiorniki nie pracują wtedy jednocześnie, dzięki czemu można ograniczyć ryzyko zadziałania zabezpieczenia nadprądowego wskutek ich równoczesnej pracy.

Gdzie stosuje się przekaźniki priorytetowe?

Podgrzewacz wody i bojler – przepływowy podgrzewacz może otrzymać pierwszeństwo przed bojlerem pojemnościowym. Gdy zaczyna pobierać duży prąd, bojler może zostać czasowo odłączony.

Ogrzewanie elektryczne i urządzenia kuchenne – ogrzewanie może zostać czasowo wyłączone podczas pracy urządzenia kuchennego o dużym poborze.

Maszyna i ogrzewanie warsztatu – priorytet może otrzymać maszyna lub inne urządzenie potrzebne do pracy, a ogrzewanie zostaje na ten czas odłączone.

Instalacje o ograniczonej dostępnej mocy – przekaźnik priorytetowy pomaga uniknąć jednoczesnej pracy odbiorników, która mogłaby prowadzić do przekroczenia dostępnej mocy lub zadziałania zabezpieczeń.

Jak dobrać przekaźnik priorytetowy?

Nie wszystkie przekaźniki mierzą prąd w ten sam sposób.

W prostych układach można zastosować przekaźnik priorytetowy z bezpośrednim pomiarem prądu (link: PR-612; dla wersji natynkowej PR-602). Rozwiązanie sprawdzi się wtedy, gdy parametry kontrolowanego obwodu mieszczą się w dopuszczalnym zakresie urządzenia. Dla PR-612 maksymalny prąd odbiornika priorytetowego wynosi 15 A, a obwodu niepriorytetowego 16 A.

Inną konstrukcją jest przekaźnik priorytetowy z kanałem przelotowym (link: PR-613 lub PR-615). Przewód zasilający odbiornik priorytetowy przeprowadza się przez otwór pomiarowy w obudowie. Dzięki temu prąd odbiornika priorytetowego nie przepływa przez zaciski toru pomiarowego przekaźnika.

W modelu PR-615 zakres nastawy wynosi 4÷30 A, a średnica kanału pomiarowego do 4 mm.

Przy większych prądach można wykorzystać przekaźnik priorytetowy współpracujący z przekładnikiem prądowym (link: PR-614).

Tutaj warto pokazać prosty przykład.

Jeżeli zastosujemy przekładnik 150/5 A i ustawimy na przekaźniku próg 2 A, urządzenie zareaguje przy rzeczywistym prądzie około 60 A.

Dlaczego?

Przekładnik zmniejsza prąd 30-krotnie:

150 A : 5 A = 30

więc:

2 A × 30 = 60 A.

To pokazuje, że przy wyborze przekaźnika nie wystarczy odpowiedzieć na pytanie „jaki model?”. Trzeba również ustalić, jaki prąd będzie kontrolowany i w jaki sposób ma być wykonywany jego pomiar.

Co to jest ogranicznik poboru mocy?

Ogranicznik poboru mocy(link: kategoria „Ograniczniki poboru mocy”) działa według innej logiki.

Nie ustala pierwszeństwa pomiędzy konkretnymi odbiornikami.

Kontroluje poziom obciążenia określonego obwodu. Jeżeli zostanie przekroczony ustawiony próg, ogranicznik odłącza jego zasilanie. Ponowne załączenie może następować po określonym czasie – stałym albo regulowanym, zależnie od konstrukcji urządzenia.

Sposób wyznaczania progu zależy od konkretnego modelu. W poszczególnych ogranicznikach wartość progowa może być określana w VA, W lub kW, a wybrane urządzenia mierzą rzeczywistą moc czynną.

Dlatego nie należy traktować wszystkich ograniczników poboru mocy jako urządzeń realizujących pomiar dokładnie w ten sam sposób.

Ogranicznik nie rozpoznaje też, czy do obwodu został podłączony grzejnik, elektronarzędzie czy inne urządzenie. Reaguje na parametry elektryczne kontrolowanego obciążenia zgodnie ze sposobem działania konkretnego modelu.

Przykład: gniazdo w garażu

Gniazdo znajdujące się w garażu ma służyć do zasilania lampy, ładowarki akumulatorów lub niewielkich elektronarzędzi.

Nie powinno jednak umożliwiać zasilania odbiornika powodującego przekroczenie ustalonego poziomu obciążenia.

Po ustawieniu odpowiedniego progu ogranicznik pozwala korzystać z obwodu tak długo, jak kontrolowana wartość pozostaje poniżej przyjętego limitu. Gdy zostanie on przekroczony, zasilanie zostaje automatycznie odłączone.

W takim zastosowaniu nie trzeba ustalać, który odbiornik ma pierwszeństwo. Kluczowy jest maksymalny dopuszczalny poziom obciążenia.

Gdzie stosuje się ograniczniki poboru mocy?

Garaże i komórki lokatorskie – ogranicznik pozwala korzystać z zasilania do podstawowych zastosowań, a jednocześnie ogranicza możliwość podłączania odbiorników powodujących przekroczenie ustalonego progu.

Części wspólne budynków – urządzenie może kontrolować obwody dostępne dla mieszkańców, ekip technicznych lub pracowników.

Pojedyncze gniazda – rozwiązanie sprawdzi się tam, gdzie dostęp do zasilania ma pozostać możliwy, ale pobór z konkretnego gniazda powinien być ograniczony.

Obwody oświetleniowe – kontrola poboru może utrudnić wykorzystywanie obwodu przeznaczonego do oświetlenia do zasilania dodatkowych odbiorników.

Jaki ogranicznik poboru mocy wybrać?

Nie każdy ogranicznik działa w taki sam sposób i nie każdy może współpracować z każdym rodzajem obciążenia.

Do prostych obciążeń, np. grzałek, można zastosować ogranicznik poboru mocy ze stałym czasem powrotu(link: OM-631). W tym modelu ponowne załączenie następuje po 30 sekundach. Innym rozwiązaniem jest ogranicznik z regulowanym czasem powrotu (link: OM-2).

Szczególnej uwagi wymagają obwody z urządzeniami wykorzystującymi układy elektroniczne i zasilacze impulsowe.

Model OM-631 nie jest przeznaczony m.in. do współpracy z oświetleniem LED, zasilaczami impulsowymi oraz odbiornikami generującymi wyższe harmoniczne.

Do takich zastosowań przeznaczony jest ogranicznik poboru mocy do obwodów z przekształtnikami prądu (link: OM-632), który może współpracować m.in. z lampami LED, świetlówkami kompaktowymi i transformatorami elektronicznymi.

Jeżeli wymagany jest pomiar rzeczywistej mocy czynnej, można zastosować ogranicznik mierzący moc czynną (link: OM-623). Urządzenie pracuje w zakresie 20÷2000 W i może współpracować z obciążeniami rezystancyjnymi, pojemnościowymi i indukcyjnymi, a także z oświetleniem LED.

Do kontroli poboru z pojedynczego gniazda można wykorzystać ogranicznik poboru mocy z dodatkową kontrolą napięcia (link: OM-616). Regulowany próg mocy wynosi 0,02÷1 kW, a urządzenie może dodatkowo odłączyć wyjście, gdy napięcie spadnie poniżej 150 V lub wzrośnie powyżej 270 V.

W obwodach o większej mocy można zastosować ogranicznik poboru mocy współpracujący z przekładnikiem prądowym (link: OM-611).

Dla instalacji trójfazowych dostępny jest trójfazowy ogranicznik poboru mocy z kontrolą napięcia (link: OM-630). Urządzenie prowadzi bezpośredni pomiar poboru mocy w sieci trójfazowej, a regulowany próg zadziałania wynosi 5÷50 kW.

Ogranicznika nie należy więc dobierać wyłącznie na podstawie wartości progu. Trzeba również sprawdzić sposób pomiaru oraz rodzaj obciążenia, z którym dany model może współpracować.

Przekaźnik priorytetowy a ogranicznik poboru mocy – najważniejsza różnica

Cecha

Przekaźnik priorytetowy

Ogranicznik poboru mocy

Główne zadanie

Ustala pierwszeństwo odbiorników

Pilnuje maksymalnego obciążenia obwodu

Co kontroluje?

Prąd odbiornika priorytetowego

Wielkość kontrolowaną przez dany model ogranicznika

Co zostaje odłączone?

Odbiornik lub obwód niepriorytetowy

Kontrolowany obwód

Typowa sytuacja

Podgrzewacz ma pierwszeństwo przed ogrzewaniem

Gniazdo ma określony limit obciążenia

Powrót zasilania

Po spadku poboru przez odbiornik priorytetowy poniżej progu powrotu

Zależnie od sposobu działania i czasu powrotu danego ogranicznika

Najłatwiej zapamiętać tę różnicę tak:

Przekaźnik priorytetowy odpowiada na pytanie: które urządzenie ma mieć pierwszeństwo?

Ogranicznik poboru mocy odpowiada na pytanie: jakiego poziomu obciążenia nie powinien przekroczyć kontrolowany obwód?

Czy przekaźnik priorytetowy chroni instalację przed przeciążeniem?

Przekaźnik priorytetowy może pomagać zapobiegać sytuacji, w której jednoczesna praca określonych dużych odbiorników doprowadza do zadziałania zabezpieczenia.

Nie zastępuje jednak zabezpieczenia nadprądowego.

Podobnie ogranicznik poboru mocy jest urządzeniem kontrolnym i sterującym. Nie zastępuje zabezpieczeń wymaganych do ochrony przewodów, odbiorników i użytkowników instalacji.

Dobór aparatury ochronnej należy więc traktować niezależnie od funkcji zarządzania obciążeniem.

Kiedy potrzebny jest stycznik?

Wyjście przekaźnika priorytetowego lub ogranicznika poboru mocy ma określone dopuszczalne parametry łączeniowe.

Jeżeli prąd lub charakter sterowanego obciążenia przekracza możliwości styków danego urządzenia, jego wyjście może sterować cewką odpowiednio dobranego stycznika(link: kategoria „Styczniki”). To stycznik załącza lub odłącza wtedy właściwy obwód odbiornika.

Przy wyborze stycznika nie wystarczy sprawdzić tylko wartości prądu podanej na obudowie. Trzeba uwzględnić również rodzaj obciążenia.

Dobrym przykładem jest ST25-20-M. Dla tego samego stycznika dopuszczalny prąd wynosi:

25 A w kategorii AC-7a, stosowanej dla obciążeń domowych o niewielkiej indukcyjności;

9 A w kategorii AC-7b, odnoszącej się do obciążeń silnikowych.

Ten przykład dobrze pokazuje, dlaczego stycznika nie należy dobierać wyłącznie na podstawie jednej wartości prądu znamionowego.

Wybrane modele styczników mają również ręczny manipulator, który może ułatwiać obsługę lub prace serwisowe.

Przekaźnik priorytetowy czy ogranicznik poboru mocy – co wybrać?

Jeżeli problem brzmi:

„Mam dwa duże odbiorniki i nie chcę, żeby pracowały jednocześnie”

– właściwym kierunkiem jest przekaźnik priorytetowy (link: kategoria „Przekaźniki priorytetowe”).

Jeżeli natomiast pytanie brzmi:

„Chcę umożliwić korzystanie z obwodu, ale nie dopuścić do przekroczenia ustalonego poziomu obciążenia”

– właściwym rozwiązaniem jest ogranicznik poboru mocy(link: kategoria „Ograniczniki poboru mocy”).

O wyborze rozwiązania decyduje więc przede wszystkim sposób, w jaki instalacja ma reagować na wzrost obciążenia.

Najczęściej zadawane pytania

Czy przekaźnik priorytetowy zmniejsza zużycie energii?

Nie jest to jego podstawowe zadanie. Przekaźnik priorytetowy przede wszystkim zapobiega jednoczesnej pracy określonych odbiorników, przesuwając pracę urządzenia niepriorytetowego w czasie. Może więc pomagać w zarządzaniu dostępną mocą, ale nie oznacza automatycznie zmniejszenia całkowitego zużycia energii.

Czy ogranicznik poboru mocy zastępuje zabezpieczenie nadprądowe?

Nie. Ogranicznik poboru mocy jest elementem sterującym i kontrolnym, który reaguje na przekroczenie ustawionego progu. Nie zastępuje zabezpieczeń wymaganych do ochrony przewodów, odbiorników i użytkowników instalacji.

Czy ogranicznik poboru mocy można zastosować w obwodzie z oświetleniem LED?

Tak, ale trzeba wybrać urządzenie przeznaczone do współpracy z takim rodzajem obciążenia.

Nie wszystkie ograniczniki mogą współpracować z odbiornikami wykorzystującymi zasilacze impulsowe lub przekształtniki prądu.

Do takich zastosowań przeznaczony jest m.in. ogranicznik poboru mocy do obwodów z lampami LED i innymi przekształtnikami prądu (link: OM-632).

Czy każdy ogranicznik poboru mocy mierzy rzeczywistą moc czynną?

Nie.

W zależności od modelu próg może być określany m.in. w VA, W lub kW. Wybrane ograniczniki mierzą rzeczywistą moc czynną.

Dlatego przy porównywaniu urządzeń trzeba sprawdzić nie tylko zakres regulacji, ale również sposób wykonywania pomiaru.

Czy każdy przekaźnik priorytetowy mierzy prąd w taki sam sposób?

Nie.

Dostępne są konstrukcje z pomiarem bezpośrednim, kanałem przelotowym oraz rozwiązania przeznaczone do współpracy z przekładnikiem prądowym.

Sposób pomiaru należy dobrać do parametrów kontrolowanego obwodu.

Dwa różne problemy – dwa różne sposoby kontroli obciążenia

Przekaźnik priorytetowy i ogranicznik poboru mocy mogą być wykorzystywane w instalacjach, w których trzeba kontrolować pracę odbiorników, ale nie realizują tego samego zadania.

Jeżeli dwa duże odbiorniki nie powinny pracować jednocześnie, przekaźnik priorytetowy pozwala pozostawić włączony odbiornik ważniejszy i czasowo odłączyć obwód niepriorytetowy.

Jeżeli natomiast wybrany obwód nie powinien przekraczać ustalonego poziomu obciążenia, właściwym rozwiązaniem jest ogranicznik poboru mocy.

W praktyce wybór sprowadza się więc do prostego rozróżnienia:

przekaźnik priorytetowy – decyduje, kto ma pierwszeństwo;

ogranicznik poboru mocy – pilnuje ustalonego limitu obciążenia.