Реле освещения

Реле освещения: классификация, принцип действия, схемы подключения и критерии выбора

Реле освещения — это коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического или дистанционного управления цепями искусственного освещения. Основная функция заключается в замыкании и размыкании силовой цепи в зависимости от внешнего управляющего сигнала, что позволяет оптимизировать энергопотребление, повысить комфорт и безопасность. В отличие от бытовых выключателей, реле рассчитаны на коммутацию значительных нагрузок (от 10А и выше) и часто интегрируются в системы автоматизации зданий (АСУЗ) и диспетчеризации.

Классификация реле освещения по типу управляющего сигнала

Ключевым признаком для систематизации реле освещения является природа входного сигнала, приводящего в действие исполнительный механизм.

1. Сумеречные реле (фотореле)

Управляющим параметром является уровень естественной освещенности. Встроенный или выносной фотоэлемент (фотодиод, фоторезистор) измеряет освещенность. При снижении ее ниже порога срабатывания (заданного потенциометром или цифровыми настройками) реле включает нагрузку. При повышении освещенности утром выше порога отпускания — отключает. Для предотвращения ложных срабатываний от кратковременных изменений (например, тень от облака или фар автомобиля) в схему вводится гистерезис и выдержка времени (от 5 до 100 секунд).

2. Астрономические реле

Более совершенная альтернатива сумеречным реле. Не имеют датчика освещенности. Принцип работы основан на встроенных часах реального времени и запрограммированных координатах объекта (широта и долгота). Микропроцессор реле вычисляет время восхода и захода солнца для каждой конкретной даты и местности, формируя график коммутации. Преимущества: независимость от погодных условий, отсутствие необходимости настройки порога срабатывания, высокая точность. Недостаток: требуется первоначальная настройка и резервное питание для сохранения программы при пропадании сетевого напряжения.

3. Реле времени (таймеры)

Осуществляют коммутацию по заранее установленной временной программе. Различают два основных типа:

С недельной программой: Позволяют задавать различные расписания для будних и выходных дней. Используются для управления освещением офисов, витрин, фасадов.
С суточной программой: Производят коммутацию в одно и то же время каждый день. Применяются для уличного освещения по упрощенному графику.

Современные программируемые реле времени имеют резервный аккумулятор и интерфейсы для подключения к системам управления.

4. Датчики движения (инфракрасные, микроволновые, комбинированные)

Фактически являются реле, где управляющий сигнал — это обнаружение движения в зоне контроля. Пассивные инфракрасные (PIR) датчики реагируют на изменение теплового фона. Микроволновые (СВЧ) — на движение любого объекта, отражающего радиоволны. Комбинированные (Dual Tech) срабатывают только при одновременной детекции обоими технологиями, что резко снижает вероятность ложных включений. Обязательный параметр — задержка отключения (от 10 секунд до 30 минут) после последнего обнаружения движения.

5. Реле с дистанционным управлением

Управляющий сигнал поступает по проводной шине (DALI, KNX, 1-10 В) или по беспроводному каналу (радиоканал 433/868 МГц, Wi-Fi, Zigbee, LoRa). Такие реле являются исполнительными устройствами в системах «умный дом» и промышленной автоматизации, позволяя создавать сложные сценарии, групповое управление и интеграцию с датчиками другого типа.

Конструктивное исполнение и основные технические характеристики

Реле освещения выпускаются в различных форм-факторах, определяющих способ монтажа и применения.

Тип исполнения	Описание и способ монтажа	Типовые характеристики	Область применения
Модульное реле (на DIN-рейку)	Устанавливается в распределительный щиток на стандартную DIN-рейку 35 мм. Имеет компактные размеры, кране редко оснащается собственным датчиком (кроме астрономических и программируемых таймеров). Датчики (фото, движения) подключаются внешние.	Номинальный ток: 16А, 20А, 25А. Количество полюсов: 1P, 2P. Напряжение управления: 230В AC, 24В DC. Степень защиты: IP20.	Управление группами освещения с улицы, в подъездах, коридорах, на парковках из единого щита управления.
Накладное реле в корпусе	Монтируется на стену или потолок аналогично бытовому выключателю или датчику движения. Часто совмещает в себе датчик (фото, движения) и силовое реле в одном корпусе.	Номинальный ток: 6А, 10А, 16А. Степень защиты: IP44, IP54 (для влажных помещений), IP65 (уличное). Напряжение питания: 230В AC.	Локальное управление освещением у входа в дом, в подсобных помещениях, санузлах, на лестничных клетках.
Встраиваемое реле	Устанавливается в монтажную коробку (подрозетник) за стандартным клавишным выключателем или вместо него. Позволяет модернизировать существующую проводку без изменения интерьера.	Номинальный ток: 10А, 16А. Протоколы управления: радио, Wi-Fi, шина. Габариты: для установки в коробку глубиной от 40 мм.	Создание систем «умный свет» в жилых и офисных помещениях с сохранением привычных элементов управления.
Промышленные реле (силовые)	Исполнение в усиленном корпусе, с клеммами под болтовое соединение, часто с возможностью коммутации постоянного тока.	Номинальный ток: 40А, 63А и выше. Напряжение: до 400В AC. Контакты: мощные, с дугогашением.	Управление освещением промышленных цехов, стадионов, складов с высокими нагрузками.

Ключевые технические параметры для выбора

Номинальный коммутируемый ток (I_n): Основной параметр. Должен превышать расчетный ток нагрузки минимум на 20%. Для нагрузок с высокими пусковыми токами (ДНаТ, ДРЛ, некоторые LED драйверы) необходим запас в 2-3 раза.
Напряжение питания цепи управления и силовой части: 230В AC, 24/12В AC/DC. Важно согласовать с источником управляющего сигнала.
Тип и мощность нагрузки:
- AC-1 – активная нагрузка (лампы накаливания).
- AC-3 – двигатели (для вентиляторов).
- AC-5a, AC-5b – коммутация люминесцентных и газоразрядных ламп с ПРА. Требуют реле с повышенной коммутационной способностью.
- Для LED-нагрузок критичен минимальный ток нагрузки (чтобы реле гарантированно срабатывало при малой мощности).
Степень защиты (IP): IP20 – для щитовых помещений, IP44 – для помещений с повышенной влажностью, IP54/IP65 – для уличного монтажа.
Диапазон регулировки порогов: Для фотореле – диапазон освещенности (2-2000 Лк). Для датчиков движения – дальность, угол обзора, время задержки.
Дополнительные функции: Наличие режима «дежурного освещения» (ночная подсветка), защита от случайного включения, возможность принудительного отключения, мониторинг состояния, счетчик наработанных часов.

Принципиальные схемы подключения

Схемы подключения различаются в зависимости от типа реле и места установки.

Схема 1: Подключение модульного фотореле с выносным датчиком

Наиболее распространенная схема в проектах электроснабжения. Фотореле (PQ) устанавливается в ГРЩ. Фазный провод L через силовые контакты реле подается на группу светильников. Нулевой рабочий провод N подключается на соответствующую клемму реле для питания его внутренней схемы. К клеммам управления подключается выносной фотоэлемент (B). При срабатывании фотоэлемента контакты реле замыкаются, подавая напряжение на нагрузку.

Схема 2: Подключение датчика движения для управления освещением в помещении

Датчик движения (DD) монтируется на стене или потолке в зоне контроля. На клеммы L и N подается сетевое напряжение 230В. С клеммы L’ (или Out) фаза подается непосредственно на светильник (EL). Ноль для светильника берется общий. В разрыв фазного провода перед датчиком может быть установлен обычный выключатель (SA) для принудительного отключения автоматики. При обнаружении движения внутреннее реле датчика замыкает цепь между L и L’.

Схема 3: Управление реле освещения по шине DALI

DALI-реле (устройство управления) имеет два независимых интерфейса: силовой (клеммы L, N, Out) и информационный (клеммы Dali+, Dali-). К информационным клеммам подключается двухпроводная шина DALI, к которой также могут быть подключены другие устройства (балласты, сцены, датчики). Управляющие команды (ВКЛ, ВЫКЛ, диммирование) поступают по шине от контроллера или панели управления. Такая схема обеспечивает гибкое зонирование и централизованное управление сложными осветительными системами.

Расчет нагрузки и выбор сечения кабеля

Правильный расчет гарантирует долговечность реле и безопасность эксплуатации.

Определение полной мощности нагрузки (P_Σ): Суммируется мощность всех светильников в управляемой группе с учетом коэффициента спроса (если применимо). Для светодиодных светильников учитывается мощность, потребляемая из сети, а не эквивалент лампы накаливания.
Расчет тока нагрузки (I_нагр): I_нагр = P_Σ / (U
cosφ), где U – напряжение сети (230В), cosφ – коэффициент мощности нагрузки (для LED ~0.9, для ламп накаливания =1, для люминесцентных с ЭПРА ~0.95).
Выбор номинального тока реле: I_{n реле} ≥ I_нагр
K_зап, где K_зап – коэффициент запаса (рекомендуется 1.3-1.5). Для реактивных и пусковых нагрузок запас увеличивается.
Выбор сечения кабеля: Сечение питающего кабеля выбирается по I_нагр согласно ПУЭ (глава 1.3), с учетом способа прокладки и материала жилы. Для медного кабеля в пластиковой трубе: 1.5 мм² – до 16А, 2.5 мм² – до 25А.

Типовые неисправности и методы их устранения

Неисправность	Возможная причина	Метод диагностики и устранения
Освещение не включается	1. Отсутствие питания на реле. 2. Неисправность датчика. 3. Срабатывание внутренней защиты от перегрузки. 4. Износ или подгорание силовых контактов.	Проверить мультиметром наличие напряжения 230В на входных клеммах реле. Проверить состояние датчика (загрязнение, затемнение). Отключить реле от сети на 10 секунд для сброса. Проверить сопротивление контактов в замкнутом состоянии (должно быть близко к 0 Ом).
Освещение не выключается	1. «Залипание» контактов реле из-за дугового разряда. 2. Неправильная настройка порога срабатывания (для фотореле). 3. Неисправность выходного ключевого элемента (симистора, транзистора) в электронных реле.	Отключить питание реле. Если свет гаснет – причина в реле или датчике. Проверить настройки. Заменить реле.
Частые или ложные срабатывания	1. Для фотореле – попадание постороннего света (фонарь, фары), быстрое изменение облачности. 2. Для датчиков движения – тепловые помехи (батарея, сквозняк), движение мелких животных, колебания веток. 3. Нестабильное сетевое напряжение.	Отрегулировать порог срабатывания, угол обзора. Установить большую задержку отключения. Для улицы использовать датчики с защитой от животных. Проверить сетевое напряжение.
Реле издает гудение или щелчки	1. Для электромеханических реле – ослабление крепления, загрязнение или износ подвижных частей. 2. Для твердотельных реле – недостаточное охлаждение, работа на пределе токовой нагрузки.	Затянуть крепеж. Обеспечить вентиляцию. Проверить соответствие нагрузки номиналу реле.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Чем отличается реле освещения от контактора?

Ответ: Реле освещения и контактор являются электромагнитными коммутационными аппаратами. Ключевые отличия:

Назначение: Реле освещения заточены под специфические управляющие сигналы (свет, время, движение) и часто имеют встроенную логику. Контактор – аппарат общего назначения для частых коммутаций силовых цепей по сигналу от другого устройства (кнопки, другого реле, контроллера).
Контакты: Реле часто имеют 1-2 полюса. Контакторы рассчитаны на большее число коммутационных циклов и, как правило, имеют 3 или 4 силовых полюса для трехфазных цепей.
Дуго-гашение: В контакторах дугогасительная система развита сильнее для отключения больших токов.

Часто в модульном исполнении реле и малогабаритные контакторы схожи, но функционально различаются.

Вопрос 2: Как правильно выбрать реле для управления светодиодными прожекторами?

Ответ: При выборе необходимо обратить внимание на три аспекта:

Пусковой ток: Импульсный источник питания (драйвер) LED-прожектора в момент включения может создавать броски тока, в 5-10 раз превышающие номинальный. Номинальный ток реле должен быть выбран с учетом этого. Для группы из нескольких прожекторов рекомендуется запас по току не менее 300% от суммарной рабочей мощности.
Минимальная нагрузка: Некоторые электромеханические реле имеют спецификацию на минимальный ток коммутации (например, 0.1А). При управлении одним маломощным LED-прожектором (20-50Вт) ток может быть ниже, что приведет к ненадежному контакту и дребезгу. Необходимо выбирать реле, специально предназначенные для низких нагрузок, или твердотельные реле.
Тип реле: Для уличного применения подойдут модульные реле с выносным фотоэлементом или астрономические реле, установленные в щите, либо накладные фотореле со степенью защиты не ниже IP65.

Вопрос 3: Почему датчик движения постоянно включает свет днем?

Ответ: Вероятные причины:

Отсутствие или неверная настройка функции «день/ночь»: Не все датчики движения имеют встроенный фотоэлемент. Если используется датчик без такой функции, он будет срабатывать независимо от освещенности. Необходимо проверить наличие регулятора «LUX» и установить его на нужный порог.
Загрязнение или неправильная ориентация светового окна фотоэлемента: Если окно, за которым расположен световой сенсор, запылено или направлено в тень, датчик «думает», что наступила ночь.
Комбинированный режим работы: Некоторые программируемые реле могут работать в режиме «всегда включено» по расписанию, игнорируя сигнал с датчика движения. Следует проверить настройки таймера.

Вопрос 4: Можно ли использовать одно реле для управления несколькими независимыми группами освещения?

Ответ: Прямое управление несколькими независимыми группами (с разным графиком) одним стандартным реле невозможно, так как у него одна группа силовых контактов. Однако, эту задачу можно решить двумя способами:

Использование многоканального реле (например, на 2-4 независимых канала), где каждый канал управляется общим логическим блоком, но коммутирует свою нагрузку. Управляющий сигнал (от фотоэлемента, таймера) подается на общий вход, и все каналы срабатывают одновременно.
Использование нескольких независимых реле (фотореле, таймеров), установленных в одном щите, но каждое настроенное на свою логику. Это более гибкий, но и более дорогой вариант.
Применение программируемого логического контроллера (ПЛК) или системы шинной автоматизации (KNX, DALI), где одно управляющее устройство (сенсор) может посылать команды множеству независимых исполнительных устройств (реле, диммеров) по цифровой шине.

Вопрос 5: Что такое гистерезис в сумеречном реле и зачем он нужен?

Ответ: Гистерезис (зона нечувствительности) — это разница между уровнем освещенности включения и выключения реле. Например, реле настроено на включение при 20 Лк, а выключение произойдет только при повышении освещенности до 50 Лк. Это критически важная функция, которая предотвращает «дребезг» реле — многократные частые включения и отключения нагрузки в условиях освещенности, близкой к порогу срабатывания (например, в сумерки при колебаниях света от облаков или при попадании света от фонаря). Гистерезис стабилизирует работу системы, увеличивает срок службы ламп и самого реле.

Заключение

Реле освещения представляют собой широкий класс специализированных коммутационных аппаратов, играющих ключевую роль в создании энергоэффективных, безопасных и интеллектуальных систем освещения. Правильный выбор типа реле (сумеречное, астрономическое, с датчиком движения, таймер), корректный расчет его номинальных параметров под конкретную нагрузку и грамотный монтаж в соответствии с принципиальными схемами являются обязательными условиями надежной и долговечной работы. Современные тенденции ведут к интеграции реле освещения в единые цифровые сети управления зданием, что открывает возможности для централизованного мониторинга, оптимального управления по сложным сценариям и существенной экономии электроэнергии. При проектировании новых и модернизации существующих систем освещения необходимо учитывать как текущие нормативные требования (СП 52.13330, ПУЭ), так и технологические возможности современных устройств автоматики.