Реле струму та напруги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Основні визначення по реле струму і напруги

2. Будова та принцип дії

3. Основні технічні характеристики

4. Схеми включення

5. Сучасні перспективні типи реле струму та реле напруги

Список використаної літератури

1. Основні визначення по реле струму і напруги

Реле - електричний апарат,в якому при повільній зміні керуючої (вхідної) величини відбувається стрибкоподібна зміна керованої (вихідної) величини. З двох величини хоча б одна повинна бути електричною. За областю застосування реле можна розділити на реле для схем автоматики, для керування і захисту електроприводу і для захисту енергосистем. За принципом дії реле розподіляють на електромагнітні, поляризовані, індукційні, магнітоелектричні, напівпровідникові та ін. залежно від вхідного параметру реле можна розділити на реле струму, напруги, потужності, частоти та ін. Слід зазначити, що реле може реагувати не тільки на значення величини, але й на різницю значень (диференційні), на зміну знака або на швидкість зміни вхідної величини. Інколи реле, які мають тільки одну вхідну величину, повинні впливати на декілька незалежних кіл. У цьому випадку реле впливає на інше проміжне реле, що має необхідне число керованих кіл. Проміжне реле використовується і тоді, коли потужність, якою може керувати основне реле, недостатня. За принципом впливу на керуюче коло реле розділяють на контактні й безконтактні. Перші впливають на вихідний параметр шляхом замикання або розмикання контактів керованому колі, в інших при спрацьовуванні реле різко змінюється опір, включений в кероване коло. реле струм напруга електричний

Розімкненому стану контактної системи відповідає великий опір у керованому колі безконтактного реле. Цей стан безконтактного реле має назву замкненого стану (замкненому стану контактного виконавчого органу відповідає малий опір між вихідними затисками безконтактного реле). При цьому говорять про відкритий стан безконтактного реле. Крім вказаних ознак, реле розрізняють за способом вмикання. Первинні реле вмикаються в контрольоване коло безпосередньо, а вторинні - через вимірювальний трансформатори.

2. Будова та принцип дії

Струмові реле миттєвої дії типу ЭТ-520. Струмові реле миттєвої дії, робота яких заснована на електромагнітному принципі, мають найбільше застосування в системах захистів від струмів короткого замикання. На рисунку 1 показано: а - конструктивна схема одного з різновидів реле типу ЭТ-520, б - умовне зображення у схемах (з двома парами контактів), в - реле при знятому захисному кожусі. Реле складається з: електромагніта 1, на верхньому і нижньому полюсах якого розташовані обмотки, що мають виходи Н1-К1 і Н2-К2; зетподібного якоря 3, закріпленого жорстко на осі 4; контактної системи, що має рухомий 7, укріплений на осі 4 , і нерухомі 6 і 6' контакти; протидіючій пружині 8, одним кінцем закріпленої до осі 4, а іншим через повідець до важеля 9; шкали 10 з нанесеними значеннями струмів уставки; упорних гвинтів 2, що обмежують хід якоря реле.

Рисунок 1

На якір реле діють два моменти - гальмівний і обертаючий. Гальмівний момент створюється пружиною 8, і його величина залежить від положення важеля 9 на шкалою 10, тобто натягу пружини: при повороті важеля вліво момент зменшується, вправо - збільшується. Обертаючий електромагнітний момент, що створюється струмом Ір, що протікає через котушки реле, пропорційний квадрату цього струму, тобто . Обертаючий момент, впливай на якір, прагне завжди повернути і поставити його вздовж осі полюсів. При нормальному режимі роботи захищеного елемента обертаючий момент, що створюється робочим струмом, менше гальмівного моменту, і якір знаходиться в крайньому лівому положенні, а рухомий контакт 7 замикає нерухомі контакти 6. Протікаючий по котушках реле струм аварійного режиму створює обертальний момент, який більше гальмівного моменту. У цьому випадку якір притягається до електромагніту, і рухомий контакт 7 замикає нерухомі контакти 6', попередньо розімкнувши контакти 6. Струм, при якому спрацьовує реле, як вказувалося вище, називається його струмом спрацьовування (Іспр). За правильністю струму спрацьовування необхідно ретельно стежити при експлуатації реле. Спрацювання реле при менших або великих значеннях струмів проти установки покажчика на шкалі говорить про його незадовільний механічний стан (зміна характеристики пружини, несправність підшипників і т. п.).

Електромагнітні струмові реле виготовляють трьох типів: ЭТ-521 - з одним замикаючим контактом, ЭТ-522 - з одним розмикаються контактом і ЭТ-523 - з одним розмикається і одним замикаючими контактами, які застосовуються залежно від необхідності їх в схемі.Регулювання реле на струм спрацьовування проводиться двома способами: плавно - зміною натяг пружини і поступовою зміною з'єднання обмоток 5. При послідовному з'єднанні обмоток ставиться перемичка на К1-Н2, а затискачами Н1-К2 реле приєднується до трансформатора струму; при паралельному з'єднанні обмоток перемички ставляться на Н1-Н2 і К1-К2, а затисками Н1-К1 або Н2-К2 реле приєднується до трансформатора струму. Зазначені способи з'єднання обмоток дозволяють мати верхню межу спрацювання реле в чотири рази більше його нижньої межі. Наприклад, реле ЭТ-523/20, у якого дробом показаний верхня межа струму спрацьовування, можна регулювати на струми спрацьовування: при послідовному з'єднанні - від 5 до 10 а, а при паралельному - від 10 до 20 а. Власний час спрацьовування реле струму порядку 0,02 - 0,04 сек; споживана потужність котушки 0,1 ва на мінімальній уставці спрацьовування, коефіцієнт повернення не менш 0.85.

Реле напруги миттєвої дії типу ЭН-520. Це реле має такий же пристрій, як і струмова реле типу ЭТ-520. Відмінність реле ЭН-520 від реле ЭТ-520 полягає в тому, що перше має котушки з великим числом витків з провідників малого перетину і підключається до мережі або трансформатора напруги як вольтметр, а в другого котушки з малим числом витків, але великого перерізу і воно підключається як амперметр. Реле типу ЭН-520 застосовується в основному як реле мінімальної напруги, тобто реагує на зменшення нижче допустимої норми або зникнення напруги. Напруга спрацьовування реле ЭН-520 регулюється зміною натягу пружини і перемиканням обмоток. В позначеннях реле верхня межа напруги спрацьовування вказується дробом. Наприклад, реле ЭН-524/100 може бути встановлено на напругу спрацьовування від 25 до 100 в. Залежно від числа і положення контактів, а також величини напруги, на яке вони реагують (мінімальне, максимальне), реле напруги випускаються різних виконань, аналогічних реле ЕТ-520.

3. Основні технічні характеристики

Розглянемо залежність вихідного параметра від значення впливаючої величини для реле із замикаючим контактом. У цих реле при відсутності вхідного сигнала контакти виконавчого органу розімкнені і струм в керованому колі рівний нулю. Для безконтактних реле опір, введений в кероване коло, не рівний нескінченності і струм має мінімальне значення. Значення впливаючої величини, при якому відбувається спрацювування реле, називається значенням величини спрацювування. До того часу, коли х < xср, вихідний параметр “у” або рівний нулю, або рівен всоєму мінімальному значенню уmin (для безконтактних апаратів). При х > xср вихідний параметрстрибком змінюється від уmin до ymax. Відбувається спрацювування реле. Якщо після спрацьовування зменшувати значення впливаючої величини, то при х < xср відбувається відпускання реле. Значення впливаючої величини, при якому відбулося стрибкоподібне зменшення вихідного параметра з ymax до уmin, називається значенням величини відпускання.

Задане значення величин ( спрацьовування або відпускання), на яке відрегульовано апарат, називається установкою за впливаючою величиною. Час з моменту подачі команди на спрацьовування до моменту стрибкоподібної зміни вихідної величини, називається часом вмикання. Цей час залежить від конструкції реле і велични вхідного параметра. Чим більше значення впливаючої величини порівняно з хср, тим швидше і надійніше спрацьовує реле. Відношення називається коефіцієнтом запасу. Для цілого ряду реле важливим параметром є відношення , яке називається коефіцієнтом повернення.

Час з моменту подачі команди на відключення до моменту досягання мінімального значення вихідної величини називається часом відключення. Для контактних апаратів цей час складається з двох інтервалів - часу відпускання і часу дуги. Важливим параметром, що характеризує посилюючі властивості реле, є відношення Ру/Рср, де Ру - максимальна потужність у навантаженні керованого кола, а Рср - мінімальна потужність вхідного сигналу, при якому відбувається спрацьовування реле. Для реле з виконуючим органом у вигляді контактної системи максимальна потужність керування Ру визначається не тривалим струмом, який може пропустити контакт, а струмом, який можна багаторазово відключити.

Вимоги до реле значною мірою обумовлені їх призначенням. До реле захисту енергосистем висувають наступні чотири основні вимоги: селективність, швидкість дії, чуттєвість, надійність. Під селективністю розуміють спроможність реле відключати тільки пошкоджену ділянку енергосистеми. Швидкість дії дозволяє різко знизити наслідки аварії, зберегти сталість системи при аварійних режимах, забезпечити високу якість елетроенергії. Підвищена чуттєвість реле дозволяє зменшити “мертву” незахищену зону. Реле для захисту енергосистем повинні мати високу надійність, оскільки неправильна робота реле може призвести до розвитку важких аварій і недовипуску великої кількості енергії. Щодо зовнішніх умов реле захисту працюють в полегшених умовах. На них не впливають удари, вібрації, вони працюють у приміщеннях без пилу і газів, що викликають корозію. Якщо враховувати, що аварійні режими в системах нечасті, реле працюють у відносно легких умовах. Тому до реле не висуваються високі вимоги щодо зносостійкості.

Реле, призначені для схем захисту і автоматики електроприводу, повинні задовольняти специфічним вимогам. Ці реле працюють при гірших умовах: можливі удари, вібрації, сучасні схеми електроприводу мають число включень на годину порядку (1-10) 106 циклів “вмикання-вимикання”. оскільки реле керування і захисту електродвигунів доводиться виконувати велику кількість операцій, вони повинні мати високу надійність. Реле бувають контактні й безконтактні - на магнітних підсилювачах і на напівпровідникових приладах.

4. Схеми включення

Схеми внутрішніх з'єднань складових частин реле РТ-40(рис. 3а) і РН-50(рис. 3б) зображені на рисунку 2.

Рисунок 2.

Дані вказані в паспортах реле повинні забезпечувати нерівність , де І_ном,р та І_ном,дв - номінальні струми реле і двигуна, який захищається. Для двигунів працюючих в повторному-короткотривалому режимі І_ном=І_ном,25 , де І_ном,25 - номінальний струм двигуна працюючого в повторно-короткочасному режимі при ПВ=25%. Схема включенна КА приведена на рисунку 3.

Рисунок 3. Схема включення максимально струмових реле

Для того щоб захистити двигун при тривалому пуску (велика навантаження на валу) або короткочасною пікової перевантаження, КА впливає на контактор через реле часу КТ (рис. 4), яке запускається за допомогою реле КА4. При нормальному пуску або короткочасної перевантаження, безпечної для двигуна , час пуску або перевантаження менше часу витримки t_кт контактор КМ у ланцюзі двигуна М не відключається. При цьому реле КА4 відпадає і знімає напругу з реле КТ. Якщо час пуску або перевантаження , то контакти КТ розмикаються, контактор КМ відключається і двигун М знеструмлюється. Така ж схема може використовуватися у схемах реверсу двигуна.

Рисунок 4. Схема максимального струмового захисту з реле часу

Захист двигунів від зниження напруги. При КЗ в мережі напруга на двигунах зменшується, а струм в статорі зростає. Якщо КЗ триває 0,03-0,05 с, то, як правило, лінійні контактори та магнітні пускачі не встигають відключити двигун від мережі, а частота його обертання практично не змінюється.

При перерві в подачі електроенергії більше 0,5 с відбувається відключення двигунів у невідповідальних споживачів, причому після відновлення напруги їх повторне включення статися не повинно. Це пов'язано з тим, що одночасний самозапуск великого числа асинхронних двигунів призводить до значного зниження напруги, що ускладнює самозапуск двигунів у відповідальних споживачів. У ряді випадків неконтрольований самозапуск двигунів повинен бути виключений за умовами технологічного процесу.

Рисунок 5. Схема захисту двигуна при зникненні напруги

5. Сучасні перспективні типи реле струму та реле напруги

Масовий перехід на мікропроцесорні реле захисту, що розпочався в 70-х роках, був зумовлений стрімким розвитком напівпровідникових технологій. Тоді багатьом на Заході здавалося, що ера електромеханічних реле закінчилася.

Заводи, що виготовляли такі реле, терміново переходили на виробництво напівпровідникових комутувальних пристроїв або їх просто закривали. Опам'яталися всі досить швидко, і вже через 7 - 10 років випуск електромеханічних реле був повністю відновлений. Модернізовані контактні матеріали й сплави, нові пластмаси й лаки дали змогу різко скоротити розміри й підвищити надійність електромеханічних реле. Нині всім добре розуміють, що напівпровідникові комутувальні пристрої можуть зайняти лише певну нішу, але не здатні повністю замінити електромеханічні комутувальні пристрої.

Певна річ, недоліки й справедливі нарікання на конкретні типи реле (дуже обмеженої номенклатури!) чисто психологічно поширюються на весь клас електромеханічних реле. Прагнення позбутися постійного обслуговування зношених електромеханічних реле є важливим стимулом у релейників при переході на багатообіцяючі мікропроцесорні пристрої. Однак багато фахівців не здогадуються, що витрати на обслуговування старих реле можуть бути нітрохи не більшими від витрат на придбання дорогих електронних блоків, що вийшли з ладу й не підлягають ремонту.

Інформаційне тло, цілеспрямовано створюване компаніями-виробниками, дає не зовсім точне уявлення про мікропроцесорні реле захисту як про пристрої, що володіють тільки перевагами й не мають недоліків. Слабкі місця мікропроцесорних реле, на жаль, не обговорюються навіть на сторінках спеціалізованих науково-технічних журналів.

Масовий перехід на мікропроцесорні пристрої обумовлений не принциповою нездатністю електромеханічних реле забезпечити ефективний захист енергетичних об'єктів від аварійних режимів і не їхньою недостатньою надійністю, а прагненням найбільших компаній світу одержати надприбуток від виробництва модних реле.

Віддаючи перевагу мікропроцесорному релейному захисту, варто орієнтуватися не тільки на рекламні проспекти великих електротехнічних корпорацій, але й на думку незалежних фахівців. Однак у кожному разі такий перехід повинен бути зваженим і дуже обережним, особливо щодо реле, виготовлених маловідомими фірмами.

Потрібно мати на увазі, що функціональні блоки, тобто друковані плати сучасних реле, виконані, зазвичай, на мікроелементах за технологією поверхневого монтажу і є неремонтопридатними. Тому заздалегідь варто обговорити порядок заміни плат, що вийшли з ладу, і їхню вартість.

При виборі мікропроцесорних пристроїв того або іншого типу для масової закупівлі не можна ставитися до нього, як до «чорного ящика» з параметрами й характеристиками, зазначеними компанією-виробником. Необхідно обов'язково розкрити зразок реле й уважно оглянути його внутрішню конструкцію. При цьому має бути врахована елементна база, на якій побудовані вхідні й вихідні кола, зокрема, вхідні й вихідні клеми, які за вимогами стандартів повинні витримувати високу випробувальну напругу. Крім того, варто звернути увагу на наявність і правильний вибір елементів для захисту від перенапруг вхідних кіл, відповідність параметрів вихідних реле вимогам комутації індуктивного навантаження в колі постійного струму з напругою 220 В (керування котушкою високовольтного вимикача) тощо. В інтернеті можна знайти технічні параметри практично будь-якого електронного компонента й електромагнітних реле, тому така перевірка не викличе великих труднощів.

Для забезпечення високої надійності роботи мікропроцесорних реле необхідно вжити спеціальних заходів з забезпечення їхнього безперебійного живлення й захисту мереж живлення від перенапруг і високочастотних перешкод. Добрими помічниками в цьому стануть спеціальні фільтри для кіл живлення й потужних варисторів, суміщені із запобіжниками й сигнальними елементами. На проводи, що з'єднують реле й трансформатори струму й напруги, повинні бути насаджені спеціальні феритові кільця, що підвищують імпеданс для високочастотних сигналів. Всі ці елементи нині широко представлені на ринку. Особливу увагу варто приділити підвищенню якості кіл заземлення. Найкраще відокремити контури заземлення мікропроцесорних реле й інших високочутливих електронних систем від контуру заземлення силового обладнання станцій і підстанцій.

З огляду на те, що сучасні мікропроцесорні реле захисту багатофункціональні й нагадують міні-ЕОМ, треба заздалегідь подбати про придбання «енної» кількості портативних комп'ютерів (ноутбуків) і взяти в штат висококваліфікованих фахівців, яким можна було б довірити роботу з такими реле.

Системні адміністратори повинні вжити серйозних заходів для захисту локальних комп'ютерних мереж з під'єднаними мікропроцесорними реле від несанкціонованого доступу, у тому числі й з інтернету.

Таким чином, очевидно, що навіть у століття високих технологій безпека мікропроцесорних реле зажадає не менших витрат, ніж ремонт електромеханічних реле. Отже, модне захоплення мікропроцесорним релейним захистом не таке вже ідеальне, як це може випливати з рекламних проспектів.

Список використаної літератури

1. Козлов В.Д., С.В. Єнчев. Електричні апарати. Вимірювальні, контролювальні та захисні апарати

2. Електричні апарати конспект лекцій

3. Чухин А.А. Электрические аппараты. 1988

4. Жданов Л.С., Овчинников В.В. Электромагнитные реле тока и напряжения РТ и РН. 1981

5. Розанов Ю.К. Электрические и электронные аппараты 1998

6. Бабиков М.А. Электрические аппараты 3 часть 1963

7. Всеукраїнська галузева газета "Електротема"

Размещено на Allbest.ru