Реле тока — это специальные устройства, которые устанавливаются на электрических трансформаторах, электрических двигателях, устройствах для нужд промышленности и пр. Их главное предназначение — защита цепи от перегрузок и короткого замыкания.
Реле тока — это специальные устройства, которые устанавливаются на электрических трансформаторах, электрических двигателях, устройствах для нужд промышленности и пр. Их главное предназначение — защита цепи от перегрузок и короткого замыкания. Если такое реле отсутствует, то возможны повреждения проводов, нарушение изоляции и другие неисправности, которые в итоге могут привести к аварийной ситуации или приведут к полной или частичной поломке цепи.
Об особенностях функционирования
Реле тока замыкает и размыкает электроцепь при конкретных показателях силы тока. Представляет собой пластиковый корпус с круглым или прямоугольным стержнем, на который намотан медный провод с нанесенным на него диэлектрическим лаковым покрытием, а также дополнительными компонентами, отвечающими за полноценную работу реле.
Применяют в принципиальных схемах электроснабжения и электронике. Изделие есть логическим элементом цепи, который замыкает и размыкает ее при определенных условиях.
Составные компоненты реле и принцип функционирования
Катушка. Работает по законам электромагнитной индукции. При поступлении напряжения, катушка притягивает контакт реле, замыкая цепь. Если значение тока в цепи падает ниже номинального, на который рассчитана катушка, то магнитной силы становится недостаточно для замыкания реле и происходит размыкание контактов, тем самым обесточивается рабочая цепь или переключается поток электроэнергии с одной схемы на другую.
Сердечник. Компонент, становящийся магнитом, в случае прикладывания напряжения, притягивая или отпуская контакты.
Стержень. Продолговатый, прямоугольный или закругленный компонент, на который наматывается катушка, а так же фиксируется сердечник.
Подвижный якорь. Механизмом, который замыкает и размыкает контакты.
Группа контактов. Выполняют роль входа/выхода электроэнергии из сети в цепь реле. Минимальное количество — одна пара. В более сложных конструкциях реле их может быть несколько пар. При размыкании контактов реле на них напряжение пропадает, что и приводит к размыканию всей электрической цепи.
Пружина. Составляющая часть подвижного якоря. Необходима для возврата контакта в исходную позицию при размыкании реле.
Питание катушки. Контакт управление, который питается от вторичной сети, не относящейся к сети потребителя.
Фазное напряжение подается на входящий контакт реле. В нормальном состоянии катушка находится под напряжением и за счет магнитного поля замыкает свой контакт, являющийся частью подвижного якоря. При снижении силы тока магнитное поле катушки ослабевает и контакт якоря за счет пружины возвращается в разомкнутое состояние, тем самым размыкая цепь, проходящую через группу входных и выходных контактов. Схема питания потребителя или ее участок обесточиваются.
КАК РАБОТАЕТ РЕЛЕ [РадиолюбительTV 75]
3.2. Ток срабатывания токовых реле
Ток срабатывания токовых реле отстраивается не от максимальной нагрузки линии, а от длительной нормальной нагрузки Iн.норм в 1,5. 2 раза меньшей максимальной:
, (4.13)
где kн – коэффициент надежности.
Чувствительность защиты существенно повышается.
Рис. 4.3.1 Продолжение
4.3.3. Напряжение срабатывания реле минимального напряжения
Напряжение срабатывания Uсз выбирается исходя из двух условий.
1. UсзUраб.мин – минимальное рабочее напряжение.
2. UвозUраб.мин – реле напряжения должны возвращаться после отключения КЗ и восстановления напряжения до уровня Uраб.мин.
У реле минимального напряжения UсзUвоз.
учитывая
(4.14)
, (4.15)
где nн – коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения.
Обычно Uраб.мин – на 5. 10% ниже нормального уровня.
4.3.4. Чувствительность реле напряжения
Чувствительность реле проверяется по формуле
, (4.16)
где Uк.макс – максимальное значение напряжения на шинах подстанции, где установлен комплект защиты при КЗ в конце зоны защиты (например, в конце линии).
Нормативно kч1,5.
Защита с блокировкой применяется на линиях короткой и средней протяженности, на длинных линиях падение напряжения на шинах подстанции при КЗ в конце линии невелико и коэффициент чувствительности не удовлетворяет норме.
4.3.5. Напряжение срабатывания реле нулевой последовательности
Реле KV0 – реле максимального напряжения. Реле должно срабатывать при однофазных и 2 – фазных КЗ на землю. В нормальном режиме U0=0, однако за счет погрешностей, на зажимах реле присутствует напряжение небаланса Uнб .
Uср>Uнб – напряжение небаланса определяется путем измерений в нормальном режиме работы сети, как правило, Uср0,15. 0,2Uмакс.одноф.КЗ.
4.3.6. Применение защиты
МТЗ с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току КЗ по сравнению с простой МТЗ.
Защита применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая МТЗ не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.
4.4. МТЗ с зависимой и с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени от тока
4.4.1. Принцип действия защиты
Наряду с независимой защитой применяется МТЗ с зависимой и ограниченно зависимой характеристиками выдержки времени от тока.
Зависимая характеристика улучшает отстройку от токов кратковременных перегрузок Iп. Ускоряет отключение при КЗ в начале линии К1.
Зависимые защиты выполняются при помощи реле, работающих не мгновенно, а с выдержкой времени, зависящей от величины тока. Ниже рассматриваются принцип действия и конструкция этих реле, относящихся к индукционному типу.
4.2. Индукционные реле
Реле состоит из подвижной системы, расположенной в поле двух магнитных потоков Ф1 и Ф2 (рис. 4.4.2). Магнитные потоки создаются токами, проходящими по обмоткам неподвижных электромагнитов. Подвижная система представляет собой алюминиевый диск, закрепленный на оси. Пронизывая диск, магнитные потоки наводят в нем ЭДС Ед1 и Ед2. Под действием этих ЭДС в диске возникают вихревые токи Iд1 и Iд2, замыкающиеся вокруг оси индуктирующего их магнитного потока. Между магнитным потоком и током, находящимся в его поле возникает электромагнитная сила взаимодействия: Fэ1 – от взаимодействия магнитного потока Ф1 с током Iд2 и Fэ2 – от взаимодействия магнитного потока Ф2 с током Iд1. (Сила взаимодействия между магнитным потоком и контуром тока, индуктированного этим потоком, равна нулю.) Результирующая сила Fэ=Fэ1+FЭ2 создает вращающий момент МЭ=Fэd, где d – плечо силы Fэ. Диск приходит во вращение:
Мэ=kfФ1Ф2sin. (4.17)
Из анализа формулы (4.17) следует
1. Для получения электромагнитного момента конструкция реле должна создавать не менее 2 – переменных магнитных потоков, пронизывающих подвижную систему в разных точках и сдвинутых по фазе на угол 0.
2. Величина Мэ зависит от амплитуды Ф1 и Ф2 и их частоты f и от сдвига фаз . Момент будет максимальным при =90.
3. Знак момента зависит от угла .
4. На индукционном принципе могут выполняться только реле переменного тока. Токи в диске индуктируются только когда электромагниты питаются переменным током.
