Фотореле для уличного освещения: принцип действия и применение

Фотореле для уличного освещения: принцип действия и применение

Назначение фотореле для уличного освещения — подавать питание при наступлении темноты и отключать его на рассвете. То есть это своего рода выключатель, только вместо клавиши в нем установлен светочувствительный элемент. Потому схема его подключения аналогична: на фотореле подается фаза, снимается с его выходов и подается на светильники или группу фонарей.

Самый простой случай — схема подключения фотореле к фонарю

Так как фотореле для работы также необходимо питание, на соответствующие контакты подается ноль, желательно также подключить заземление.

Как уже говорили раньше, подбирать фотореле надо по мощности подключаемой нагрузки. Но наблюдается одна закономерность: с увеличением мощности цены возрастают значительно. Для экономии можно подавать питание не через фотореле, а через   магнитный пускатель . Он предназначен для частого включения/отключения питания, а также с его помощью можно подключить питание с использованием светочувствительного элемента с малой подключаемой нагрузкой. По сути, он включает только магнитный пускатель, потому в расчет берут только его потребляемую мощность. А к выводам магнитного пускателя можно подключать и мощную нагрузку.

Схема автоматизации освещения двора с использованием фотореле и магнитного пускателя (контактора)

Если кроме датчика день/ночь надо еще подключить таймер или датчик движения, их ставят последовательно после реле освещения. Порядок установки движение/таймер неважен.

Подключение светильников через фотореле, датчик движения и таймер

Если датчик движения или таймер не нужны, их просто убираете из схемы. Она остается работоспособной.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое фотореле для уличного освещения

Системы освещения, вне зависимости от того, где установлены источники света, наиболее эффективны, если в их составе фотореле .

Зачем нужно фотореле? Ответ на этот вопрос достаточно простой. Уличные системы освещения, оснащенные так называемыми сумеречными выключателями (фотореле), позволяют экономить электроэнергию за счет автоматизации процесса включения и выключения светильников. Что касается закрытых помещений в виде тех же лестничных клеток, то здесь также выгодно устанавливать оборудованные фотореле элементы освещения .

Принцип действия

Единство принципа действия всех реле несколько упрощает понимание процесса создания систем освещения, в основе которых заложен закон энергосбережения.

Как работает фотореле? Устройство улавливает инфракрасное (тепловое) излучение, что позволяет с помощью встроенного фото-датчика и преобразователя получать электрический ток, величина которого пропорциональна световому потоку. В результате интенсивность инфракрасного излучения в виде потока света оказывает влияние на величину вырабатываемого тока. При этом фототок отличается малыми значениями, что вызывает необходимость его увеличить за счет специальных исполнительных устройств с дальнейшей подачей на реле, чтобы управлять работой светильников или пускателей других приборов освещения.

Светочувствительный элемент

Существует несколько вариантов конструкции светочувствительного элемента:

• Фоторезистор – полупроводник, преобразующий внутреннее электрическое сопротивление за счет воздействия на это устройство светового потока. Встраивание в систему освещения фоторезистора с помощью его подсоединения к источнику со стабилизированной энергетической характеристикой (ЭДС) в цепи создает ток за счет сопротивления нагрузки, который зависит от уровня освещенности.
• Фототранзистор – по своей сути стандартный транзистор, отличающийся тем, что способен реагировать на световой поток. В зависимости от величины освещенности происходит изменение значения электрического тока в системе, частью которой является фототранзистор. Изготовление такого элемента электрической цепи основывается на производстве полевых или биполярных транзисторах со структурой NPN или PNP, включающих в себя базу, облучаемую световым потоком. По сравнению с диодами фототранзисторы отличаются более высокой чувствительностью.
• Фотодиод – своего рода преобразователь светового излучения в электрический ток, с помощью которого создаются электрические цепи как без приложенного внешнего обратного напряжения, так и с ним.
• Фототиристор – устройство, которое структурно практически полностью соотносится с обычным тиристором, но с достаточно серьезным отличием: включение этого полупроводникового прибора осуществляется не с помощью подачи напряжения, а посредством воздействия света на определенный элемент фототиристора.
• Фотосемистор – устройство с многослойной структурой, функционирующее на основе дырочной и электронной проводимости, которое отличается определенной сложностью в производстве. Управление этим элементом электрической цепи происходит за счет воздействия светового потока на один из полупроводниковых слоев.

Как работает фотореле для уличного освещения

Зачастую фотореле уличного освещения называют – автомат уличного освещения. Основным его компонентом является фотодатчик, в качестве которого используется фотодиод. Фотодатчик может находиться в корпусе или снаружи. При первом варианте все устройство монтируют на улице. Во втором случае фотодатчик – на улице, а электронный блок устанавливают в электрическом щитке в помещении.

Большинство таких приборов на корпусе имеют механический выключатель и регулятор порога срабатывания для задания величины освещенности, при которой включается свет. В схеме также предусмотрены элементы, предназначенные для предотвращения ложных срабатываний провоцируемых помехами.  Конструкция некоторых моделей имеет таймер, который отключает устройство в запрограммированное время. При этом, таймер можно запрограммировать так, чтобы его включение происходило в назначенный день недели.

Какие типы фоторелей используются для уличного освещения

Самое главное качество фотореле — прочность корпуса, в котором фотореле располагается. К сожалению, далеко не каждый город может похвастаться идеальными условиями: атмосферные явления, аварийные ситуации, загрязненный воздух, а иногда даже хулиганы, портящие городское имущество, — все это может стать причиной поломки или неправильного срабатывания. Именно поэтому корпус для фотореле должен быть изготовлен из ударопрочного материала, не пропускающего воду.

Идеальным вариантом будет полностью герметичный сосуд, в который просто не проникает воздух извне.

Точность. В каждом современном фотореле для уличного освещения есть специальный прибор — потенциометр. Именно он определяет, когда нужно включить свет. Пороги рассчитываются автоматически, так что никаких сбоев при штатной работе не возникает и свет включается/выключается в положенное время.

Защищенность от помех. Современные устройства могут работать даже в не самых благоприятных условиях, выдавая при этом поразительный по точности результат. Ложные срабатывания случаются крайне редко.

Простота установки и настройки. Конечно, лучше всего доверять эти процедуры мастеру, который сможет сделать все быстро и качественно, но даже ему будет легче, если настройка и установка будут упрощены настолько, насколько это вообще возможно. Так снизится время ожидания во время переходов от одного режима работы к другому.

Автоматизация работы. Самые простые фотореле работают постоянно, а в корпусе установлен специальный выключатель, который позволяет временно отключить прибор.

Более продвинутые модели могут выключаться в указанное в программе время — так оборудование не будет работать просто так, а вы, в свою очередь, немного сэкономите на потребляемой электроэнергии.

Типы фотореле для уличного освещения

Существует несколько типов фотореле, используемых для уличного освещения, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества.

1. Аналоговые фотореле

Аналоговые фотореле являются одними из самых простых и распространенных типов фотореле. Они работают на основе аналогового сигнала, который передается от датчика освещенности к реле. Эти фотореле просты в установке и настройке, но могут быть менее точными, чем другие типы.

2. Цифровые фотореле

Цифровые фотореле более точны и надежны, чем аналоговые. Они работают на основе цифрового сигнала, который передается от датчика освещенности к реле. Эти фотореле часто имеют более широкий диапазон настройки и могут быть программированы для работы в различных режимах.

3. Фотореле с микропроцессором

Фотореле с микропроцессором являются самыми современными и продвинутыми типами фотореле. Они имеют встроенный микропроцессор, который позволяет им работать в различных режимах и адаптироваться к меняющимся условиям освещенности. Эти фотореле часто имеют функции автоматического регулирования и могут быть подключены к системам управления освещением.

4. Фотореле с беспроводной связью

Фотореле с беспроводной связью позволяют подключать их к системам управления освещением без необходимости прокладки проводов. Эти фотореле часто используются в современных системах уличного освещения и могут быть управляемы с помощью мобильных приложений.

5. Фотореле с функцией энергосбережения

Фотореле с функцией энергосбережения предназначены для экономии энергии при уличном освещении. Они могут автоматически регулировать яркость освещения в зависимости от уровня освещенности и могут быть подключены к системам управления освещением.

Выбор типа фотореле зависит от конкретных требований и условий уличного освещения. Важно учитывать факторы, такие как точность, надежность, простота установки и настройки, а также функции автоматизации и энергосбережения.

Какие преимущества использования фоторелей для уличного освещения

Инструкция ниже подскажет, как подключить фотореле пошагово, быстро и правильно:

1. Предварительная установка распределительного щита. Обычно его монтируют на стену, в нем соединяют проводники.
2. Подключайте фотореле по схеме, которая находится в технической документации, приложенной к самому устройству. Обычно в качестве крепежа используется скоба. Его устанавливают в месте, где на реле будут падать прямые лучи солнца, но изолируются другие источники света.
3. Коррекция системы с помощью регулятора, то есть подбор параметров реакции устройства на конкретные условия изменения освещения.
4. Регулятор устанавливается снаружи прибора с соответствующими техническими характеристиками: диапазон чувствительности — 5-10 лм; мощность — 1-3 кВт, допустимый порог тока — 10А.

Если устройство монтируется в середине электрощита сложной конструкции, куда не проникают солнечные лучи, реле и выключатель устанавливаются отдельно друг от друга. Соедините части устройства между собой специальными кабелями.

Фотореле подключается по схеме, которая есть в технической документации, приложенной к самому устройству

При установке уличного освещения рекомендуется соблюдать следующие правила:

1. Прибор с выносным фотоэлементом лучше размещать так, чтобы исключался прямой свет от установленной лампы. В противном случае устройство будет работать с ошибками.
2. Чтобы проверить, правильно ли подключена цепь, необходимо подключить пускатель к сети. Результат будет заметен при включении лампы.

Какие факторы влияют на выбор фоторелей для уличного освещения

Светоконтролирующий прибор обычно монтируется поблизости с подсоединяемым к нему светильником. Для каждой модели схема подключения выбирается в соответствии с инструкцией в техпаспорте. Ее перед началом работ следует изучить в обязательном порядке.

Особых навыков для выполнения монтаж не требуется. Надо лишь все рассчитать так, чтобы осветительные электроприборы не перегрузили линию. Фотореле нагрузки на сеть практически не дает. Однаков щитке и сам фотодатчик должны быть подобраны исходя из количества и мощности подключаемых лампочек.

Для самостоятельной установки фотореле достаточно обладать минимальными познаниями в области электромонтажа и соблюдать простейшие правила безопасности его выполнения

Существует несколько простых норм монтажа фоточувствительных реле:

1. Подключать сумеречный выключатель и всю линию осветительных устройств после него рекомендуется на отдельную линию от электрощитка со своим защитным автоматом.
2. Категорически запрещается устанавливать фотодатчик вверх ногами. С одной стороны он должен быть открыт солнечному свету, а с другой стороны на него должен падать свет от ламп искусственного освещения.
3. Нельзя этот электроприбор монтировать возле легковоспламеняющихся материалов, вблизи нагревательного оборудования и химически активных сред.
4. Если к фотореле подключается много лампочек , то в схеме необходимо предусмотреть магнитный пускатель.

Главное – свет от любых светильников не должен попадать на фотоэлемент. Иначе он постоянно будет работать не так, как положено. Фотодатчик реагирует на любой свет. Неважно, искусственное это освещение либо естественное от солнца.

Схема подключения осветительных приборов к фотореле (прямая либо через пускатель) выбирается в зависимости от суммарной мощности подключаемых светильников

На корпусе фотореле есть план с цветовым обозначением всех проводов, исходящих из него. Как правило, коричневый идет на фазу со щитка («L»), синий на ноль («N»), а красный или черный – на светильник уличного освещения. Необходимо лишь зачистить концы этих жил и подключить все в соответствии с приложенной электросхемой.

Если у фотодатчика два контакта, то один из них подсоединяется к фазе со щитка, а второй идет на  светильник. Ноль в этом случае отсутствует.

В ситуации подключения уличного освещения через магнитный пускатель, он подсоединяется к фотореле так же, как лампочка. А сами осветительные приборы запитываются уже от него.

В этом случае реле замыкает не питающую лампы цепь, а только пускатель. Через выключатель в такой схеме проходит минимальный ток, поэтому подойдет более дешевый и маломощный прибор. Вся нагрузка здесь перекладывается на внешний контактор.

О том, как выбрать светильники для организации уличного освещения на солнечных батареях, подробно изложено в, с которой мы советуем ознакомиться.

Как выбрать подходящее фотореле для уличного освещения

Несмотря на огромное количество разнообразных моделей фотореле, принцип их работы сводится к одному простому механизму. Главным элементом в их конструкции является датчик, чувствительный к воздействию на него солнечных лучей. В зависимости от интенсивности падающего на него света, фотореле способно менять свои электропроводящие свойства. Как правило, в качестве светочувствительного узла используются фотодиоды или фототранзисторы. Данный элемент присоединяется к контролирующей плате. Она фиксирует любые изменения в состоянии узла, и как только параметры фотоэлемента претерпевают изменения, плата подает напряжение на механизм исполнения. Таким механизмом обычно выступает реле, замыкающие и размыкающие провода цепи снабжения питанием источники уличного освещения.

Каждое фотореле можно отрегулировать, настроив в нем определенные пороги срабатывания. Многие современные модели также имеют встроенный таймер, с помощью которого можно выставлять и определенное время включения и выключения ламп. Кроме того, некоторые также оснащены датчиками движения, что также очень удобно.

Как установить фотореле для уличного освещения

Два способа экономии электроэнергии при наружном освещении

В наше время любой город, как большой мегаполис, так и маленький населенный пункт, потребляет огромное количество электроэнергии. Это приводит к истощению природных запасов, ухудшению экологии и повышению материальных затрат. Согласно статистике, 40% энергии, потребляемой городом, уходит на обеспечение освещение улиц. Уменьшение энергозатрат способно решить не только экономические проблемы, но и помочь решить проблему изменения климата и нерационального использования природных ресурсов. Существует несколько эффетивных способов добиться значительного сокращения потребления электроэнергии, об основных 2-х расскажем ниже.

Системы управления уличным освещением

Сегодня актуальны поиски решения проблемы сокращения энергопотребления. Инженеры постоянно разрабатывают разнообразные системы, позволяющие эффективно управлять светильниками для уличного освещения. Правительство поддерживает проекты, способные увеличить эффективность уличного освещения, а также обеспечить безопасность и комфорт граждан.

На данный момент времени разработана интеллектуальная система управления уличным освещением. Эта программа позволяет собирать данные от уличных светильников, передавать их в центральное управление, проанализировать полученные сведения, а затем сделать соответствующие изменения. Зачастую используют двустороннюю связь, с помощью которой можно дистанционно управлять уличными светильниками.

Такая программа предает в управление следующую информацию: количество работающих светильников, степень освещенности, мощности и яркости, износ и другие технологические параметры светильников, а также уровень интенсивности движения и степень естественного освещения и т.п.

Многие развитые страны эффективно применяют данную систему, с ее помощью энергопотребление сократилось на 30-40% (за счет снижения интенсивности освещения неоживленных улиц и дорог, регулирования мощности, управление временем включения светильников из-за различной продолжительности светового дня и т.д.), а также сократились эксплуатационные издержки на 40%, так как любые неисправности и дефекты устраняются своевременно, позволяя снизить время простоя более чем на 70%.

Также существуют определенные системы (датчики движения), управляющие включением и выключением осветительных приборов, благодаря которым светильники включаются только в присутствии граждан. Они реагируют на движение или звук, что позволяет продлить срок эксплуатации и сократить потребление электроэнергии. Датчиком может быть оснощен как один светильник так и группа в цепи.

Выбор источника света для уличных светильников

Энергопотребление напрямую зависит от лампы, которой оборудован уличный светильник. На сегодняшний день широко используются газоразрядные лампы высокого давления (натриевые, ртутные, галогеновые). Использование натриевых ламп позволяет значительно сократить энергопотребление, ведь в каждом приборе экономится мощность до 150 Вт. Такие устройства дают белое освещение максимально приближенное к естественному, а также обладают длительным периодом эксплуатации и доступной стоимостью.

Все чаще в качестве осветительного элемента используют светодиодные лампы и светильники, позволяющие сократить энергопотребление. Такие светильники обладают множеством преимуществ, как в техническом плане, так и в эксплуатационном.

• Высокая светоотдача (экономит электроэнергию);
• Длительный период эксплуатации (позволяет сократить расходы на тех. обслуживание);
• Отсутствие вредных примесей (повышает безопасность граждан и сокращает расходы на утилизацию);
• Отсутствие мерцания (уменьшает вредное влияние на здоровье);
• Быстрое время включения (менее 1 сек.);
• Устойчивость к перепаду температур (от +45 до -60 градусов Цельсия)
• Изменению параметров напряжения;
• Отсутствие возможности перегрузки электросети;
• Минимальный нагрев прибора;
• Не привлекает насекомых и т.п.

Все эти качества позволяют сократить расходы и повысить эффективность освещения, но при этом светодиодные светильники дорогостоящие по сравнению с обычными лампами. Но согласно статистике срок окупаемости составляет 1-2 года, не требуется специального обслуживания и утилизации оборудования. Срок службы светодиодных светильников более 10 лет.

Как регулировать работу фоторелей для уличного освещения

С постоянно растущими расходами на электроэнергию и обслуживание уличного освещения, городские власти сталкиваются с необходимостью искать пути оптимизации бюджетов без ущерба для безопасности и комфорта граждан.

Зеленую энергию хотят внедрить в теплоснабжение Казахстана

Существующая система закупок через тендеры часто приводит к приобретению оборудования с минимальной ценой и низким качеством, что влечет за собой высокие эксплуатационные расходы и быстрый выход из строя. Традиционные методы управления освещением, такие как фотореле и таймеры, больше не отвечают требованиям эффективности и адаптивности современных городских инфраструктур, на горизонте появляются инновационные решения.

Умные счетчики и отопление: как цифровизация влияет на экономию энергоресурсов

Технологический прогресс предоставил уникальную возможность реализовать потенциал умных городских систем освещения. Использование интеллектуальных контроллеров и систем мониторинга от компании « RIZA GLOBAL » позволяет не только сокращать текущие расходы, но и значительно улучшать управление уличным освещением на основе данных в реальном времени.

Умные контроллеры предлагают:

• Адаптивное управление и мониторинг : динамическую настройку освещенности с учетом временных интервалов заката и рассвета, с учетом реальной обстановки;
• Снижение затрат на энергию : оптимизацию энергопотребления за счет алгоритмов интеллектуального диммирования и снижения пиковых нагрузок;
• Предиктивное обслуживание : анализ статуса каждого светильника для своевременного выявления и предотвращения неисправностей, минимизации простоев и продления срока службы оборудования;.
• Интеграционную поддержку : возможность внедрения в широкий спектр устройств и систем управления инфраструктурой города, создавая таким образом единый умный экосистемный подход.

Внедрение умных контроллеров для уличного освещения является не просто шагом вперед в области энергетики и управления инфраструктурой города, это стратегическое решение, поддерживающее цели устойчивого развития и экологическую ответственность.

Умные системы сократят затраты на освещение на 90%

Переосмысление городского освещения с заложенной в его основу “интеллектуальной” архитектурой не только способствует сокращению расходов и повышению эффективности, но и поднимает безопасность и комфорт городской среды на качественно новый уровень.

Таким образом, умные контроллеры и системы мониторинга для уличного освещения предлагают практичное и экономически целесообразное решение для городов, стремящихся к прогрессу и инновациям.

Энергосервисные контракты: опыт реализации

Призываем городские власти и профессионалов в области энергетики рассмотреть эти современные технологические подходы, способные помочь достигнуть новых высот в эффективности использования энергетических ресурсов и в управлении городской инфраструктурой.

Ваши горожане и будущие поколения будут благодарны за освещённый и безопасный город, процветающий в эру устойчивости и инноваций.