Принцип работы теплового реле магнитного пускателя: принцип работы, виды, схема подключения + регулировка и маркировка

принцип работы, виды, схема подключения + регулировка и маркировка

Долговечность и надежность в эксплуатации любой установки с электрическим двигателем зависит от различных факторов. Однако в значительной мере на срок службы мотора влияют токовые перегрузки. Чтобы их предупредить подключают тепловое реле, защищающее основной рабочий орган электромашины.

Мы расскажем, как подобрать устройство, предсказывающее назревание аварийных ситуаций с превышением максимально допустимых показателей тока. В представленной нами статье описан принцип действия, приведены разновидности и их характеристики. Даны советы по подключению и грамотной настройке.

Содержание статьи:

Зачем нужны защитные аппараты?

Даже если электропривод грамотно спроектирован и используется без нарушения базовых правил эксплуатации, всегда остается вероятность возникновения неисправностей.

К аварийным режимам работы относят однофазные и многофазные КЗ, тепловые перегрузки электрооборудования, заклинивание ротора и разрушение подшипникового узла, обрыв фазы.

Функционируя в режиме повышенных нагрузок, электрический двигатель расходует огромное количество электроэнергии. А при регулярном превышении показателей номинального напряжения оборудование интенсивно нагревается.

В результате быстро изнашивается изоляция, что приводит к значительному снижению эксплуатационного срока электромеханических установок. Чтобы исключить подобные ситуации, в цепи электрического тока подключают реле тепловой защиты. Их основная функция – обеспечить нормальный режим работы потребителей.

Они отключают мотор с определенной выдержкой времени, а в некоторых случаях – мгновенно, чтобы предотвратить разрушение изоляции или повреждение отдельных частей электроустановки.

Токовое реле постоянно защищает электрический двигатель от обрыва фазы и технологических перегрузок, а также торможения ротора. Это главные причины, из-за которых возникают аварийные режимы

С целью не допустить понижение сопротивления изоляции задействуют устройства защитного отключения, ну а если поставлена задача предотвратить нарушение охлаждения, подключают специальные аппараты встроенной тепловой защиты.

Устройство и принцип работы ТР

Конструктивно стандартное электротепловое реле представляет собой небольшой аппарат, который состоит из чувствительной биметаллической пластины, нагревательной спирали, рычажно-пружинной системы и электрических контактов.

Биметаллическую пластину изготовляют из двух разнородных металлов, как правило, инвара и хромоникелевой стали, прочно соединенных вместе в процессе сварки. Один металл обладает большим температурным коэффициентом расширения, чем другой, поэтому нагреваются они с разной скоростью.

При токовой перегрузке незафиксированная часть пластины прогибается к материалу с меньшим значением коэффициента теплового расширения. Это оказывает силовое воздействие на систему контактов в защитном устройстве и активирует отключение электроустановки при перегреве.

В большинстве моделей механических тепловых реле есть две группы контактов. Одна пара – нормально разомкнутые, другая – замкнутые постоянно. Когда срабатывает защитное устройство, в контактах меняется состояние. Первые замыкаются, а вторые становятся разомкнутыми.

В электронных ТР задействуют специальные датчики и чувствительные зонды, реагирующие на повышение тока. В микропроцессоре таких защитных устройств запрограммированы параметры, определяющие ситуации, когда необходимо отключать подачу электропитания

Ток детектирует интегрированный трансформатор, после чего электроника обрабатывает полученные данные. Если значение тока в настоящий момент времени больше, чем уставка, импульс мгновенно передается прямо на выключатель.

Размыкая внешний контактор, реле с электронным механизмом блокирует нагрузку. Само устанавливается на контактор.

Биметаллическая пластина может быть нагрета непосредственно – за счет воздействия пикового тока нагрузки на металлическую полосу или косвенно, при помощи отдельного термоэлемента. Нередко эти принципы объединяют в одном аппарате тепловой защиты. При комбинированном нагреве прибор имеет лучшие рабочие характеристики.

После остывания пластина возвращается в исходное состояние. Коммутирующие контакты автоматически замыкаются либо нужно принудительно приводить их в замкнутое состояние

Базовые характеристики токового реле

Основной характеристикой коммутатора тепловой защиты является выраженная зависимость времени срабатывания от протекающего по нему тока — чем больше величина, тем быстрее он сработает. Это свидетельствует об определенной инерционности релейного элемента.

Направленное перемещение частиц-носителей заряда через любой электроприбор, и электрокотел, генерирует тепло. При номинальном токе его допустимая длительность стремится к бесконечности.

А при значениях, превышающих номинальные показатели, в оборудовании повышается температура, что приводит к преждевременному износу изоляции.

Обрыв цепи мгновенно блокирует дальнейший рост температурных показателей. Это дает возможность предупредить перегрев двигателя и предотвратить аварийный выход из строя электрической установки

Номинальная нагрузка самого мотора – ключевой фактор, определяющий выбор прибора. Показатель в интервале 1,2-1,3 обозначает успешное срабатывание при токовой перегрузке в 30% на временном отрезке в 1200 секунд.

Продолжительность перегрузки может негативно сказаться на состоянии электрооборудования — при кратковременном воздействии в 5-10 минут нагревается только обмотка мотора, которая имеет небольшую массу. А при длительных нагревается весь двигатель, что чревато серьезными поломками. Или вовсе может потребоваться замена сгоревшего оборудования новым.

Чтобы максимально уберечь объект от перегрузки, следует конкретно под него использовать реле тепловой защиты, время срабатывания которого будет соответствовать максимально допустимым показателям перегрузки конкретного электродвигателя.

На практике собирать под каждый тип мотора нецелесообразно. Один релейный элемент задействуют для защиты двигателей различного конструктивного исполнения. При этом гарантировать надежную защиту в полном рабочем интервале, ограниченном минимальной и максимальной нагрузкой, невозможно.

Повышение показателей тока не сразу приводит к опасному аварийному состоянию оборудования. Прежде чем ротор и статор нагреются до предельной температуры, пройдет некоторое время

Поэтому нет крайней необходимости в том, чтобы защитное устройство реагировало на каждое, даже незначительное повышение тока. Реле должно отключать электродвигатель только в тех случаях, когда есть опасность быстрого износа изоляционного слоя.

Виды реле тепловой защиты

Существует несколько видов реле для защиты электрических двигателей от обрыва фаз и токовых перегрузок. Все они отличаются конструкционными особенностями, типом используемых МП и применением в разных моторах.

ТРП. Однополюсный коммутационный аппарат с комбинированной системой нагрева. Предназначен для защиты асинхронных трехфазных электромоторов от токовых перегрузок. Применяется ТРП в электросетях постоянного тока с базисным напряжением в условиях нормальной работы не больше 440 В. Отличается устойчивостью к вибрациям и ударам.

РТЛ. Обеспечивают двигателям защиту в таких случаях:

• при выпадении одной из трех фаз;
• асимметрии токов и перегрузок;
• затянутого пуска;
• заклинивания исполнительного механизма.

Их можно устанавливать с клеммами КРЛ отдельно от магнитных пускателей или монтировать непосредственно на ПМЛ. Устанавливаются на рейках стандартного типа, класс защиты – IP20.

РТТ. Защищают асинхронные трехфазные машины с короткозамкнутым ротором от затянутого старта механизма, длительных перегрузок и асимметрии, то есть перекоса фаз.

РТТ могут быть использованы в качестве комплектующих частей в различных схемах управления электроприводами, а также для интеграции в пускатели серии ПМА

ТРН. Двухфазные коммутаторы, которые контролируют пуск электроустановки и режим работы мотора. Практически не зависят от температуры внешней среды, имеют только систему ручного возврата контактов в начальное состояние. Их можно использовать в сетях постоянного тока.

РТИ. Электрические переключающие аппараты с постоянным, хоть и небольшим потреблением электроэнергии. Монтируются на контакторах серии КМИ. Работают вместе с предохранителями/.

Твердотельные токовые реле. Представляют собой небольшие электронные устройства на три фазы, в конструкции которых нет подвижных частей.

Функционируют по принципу вычисления средних значений температур двигателя, осуществляя для этого постоянный мониторинг рабочего и пускового тока. Отличаются невосприимчивостью к изменениям в окружающей среде, а потому используются во взрывоопасных зонах.

РТК. Пусковые коммутаторы для контроля температуры в корпусе электрооборудования. Используются в схемах автоматики, где тепловые реле выступают в качестве комплектующих деталей.

Чтобы обеспечить надежную работу электрооборудования, релейный элемент должен обладать такими качествами, как чувствительность и быстродействие, а также селективность

Важно помнить, что ни один вид из выше рассмотренных приборов не является пригодным для защиты цепей от короткого замыкания.

Устройства тепловой защиты лишь предотвращают аварийные режимы, которые возникают при нештатной работе механизма или перегрузке.

Электрооборудование может перегореть еще до начала срабатывания реле. Для комплексной защиты их нужно дополнять предохранителями или компактными автоматическими выключателями модульной конструкции.

Подключение, регулировка и маркировка

Коммутационный прибор перегрузки, в отличие от электрического автомата, не разрывает силовую цепь непосредственно, а лишь подает сигнал на временное отключение объекта при аварийном режиме. Нормально включенный контакт у него работает как кнопка «стоп» контактора и подсоединяется по последовательной схеме.

Схема подключения устройств

В конструкции реле не нужно повторять абсолютно все функции силовых контактов при успешном срабатывании, поскольку оно подключается непосредственно к МП. Такое исполнение позволяет существенно сэкономить материалы для силовых контактов. Намного легче в управляющей цепи подключить малый ток, чем сразу отключать три фазы с большим.

Во многих схемах подключения теплового реле к объекту используют постоянно замкнутый контакт. Его последовательно соединяют с клавишей «стоп» пульта управления и обозначают НЗ – нормально замкнутый, или NC – normal connected.

Разомкнутый контакт при такой схеме может быть использован для инициализации срабатывания тепловой защиты. Схемы подсоединения электромоторов, в которых подключено реле тепловой защиты, могут значительно отличаться в зависимости от наличия дополнительных устройств или технических особенностей.

В стандартной простой схеме ТР подключают к выходу низковольтного пускателя на электрический двигатель. Дополнительные контакты прибора в обязательном порядке соединяют последовательно с катушкой пускателя

Это обеспечит надежную защиту от перегрузок электрооборудования. В случае недопустимого превышения предельных значений тока релейный элемент разомкнет цепь, моментально отключая МП и двигатель от электропитания.

Подключение и установку теплового реле, как правило, производят вместе с магнитным пускателем, предназначенным для коммутации и запуска электрического привода. Однако есть виды, которые монтируют на DIN-рейку или специальную панель.

Тонкости регулировки релейных элементов

Одним из главных требований к устройствам защиты электродвигателей является четкое действие аппаратов при возникновении аварийных режимов работы мотора. Очень важно правильно его подобрать и отрегулировать настройки, поскольку ложные срабатывания абсолютно недопустимы.

Электротепловое реле, которое оптимально подходит к конкретному типу двигателя по всем техническим параметрам, способно обеспечить надежную защиту от перегрузок по каждой фазе, предотвратить затяжной старт установки, не допустить аварийных ситуаций с заклиниванием ротора

Среди преимуществ использования токовых элементов защиты также следует отметить довольно высокую скорость и широкий диапазон срабатывания, удобство монтажа. Чтобы обеспечить своевременное отключение электромотора при перегрузке, реле тепловой защиты необходимо настраивать на специальной платформе/стенде.

В таком случае исключается неточность из-за естественного неравномерного разброса номинальных токов в НЭ. Для проверки защитного устройства на стенде применяется метод фиктивных нагрузок.

Через термоэлемент пропускают электрический ток пониженного напряжения, чтобы смоделировать реальную тепловую нагрузку. После этого по таймеру безошибочно определяют точное время срабатывания.

Настраивая базовые параметры, следует стремиться к таким показателям:

• при 1,5-кратном токе устройство должно отключать двигатель через 150 с;
• при 5…6-кратном токе оно должно отключать мотор через 10 с.

Если время срабатывания не соответствует норме, релейный элемент необходимо отрегулировать посредством контрольного винта.

Для корректной работы обязательно нужно настроить прибор на наибольший допустимый электрический ток двигателя и температуру воздуха

Это делают в тех случаях, когда значения номинального тока НЭ и мотора отличаются, а также если температура окружающей среды ниже номинальной (+40 ºC) более, чем на 10 градусов по шкале Цельсия.

Ток срабатывания электротеплового коммутатора уменьшается с повышением температуры вокруг рассматриваемого объекта, так как нагрев биметаллической полосы зависит от этого параметра. При существенных отличиях необходимо дополнительно отрегулировать ТР или подобрать более подходящий термоэлемент.

Резкие колебания температурных показателей сильно влияют на работоспособность токового реле. Поэтому очень важно выбирать НЭ, способный эффективно выполнять основные функции с учетом реальных значений.

ТР рекомендовано размещать в одном помещении с защищаемой электроустановкой. Их нельзя монтировать близко к теплогенераторам, нагревательным печам и другим источникам тепла

К реле с температурной компенсацией эти ограничения не относятся. Токовую уставку защитного аппарата можно регулировать в диапазоне 0,75-1,25х от значений номинального тока термоэлемента. Настройку выполняют поэтапно.

В первую очередь вычисляют поправку E₁ без температурной компенсации:

E₁=(I_ном-I_нэ)/c×I_нэ,

Где

• I_ном – номинальный ток нагрузки двигателя,
• I_нэ – номинальный ток рабочего нагревательного элемента в реле,
• c – цена деления шкалы, то есть эксцентрика (c=0,055 для защищенных пускателей, c=0,05 для открытых).

Следующий шаг – определение поправки E₂ на температуру окружающего воздуха:

E₂=(t_a-30)/10,

Где t_a (ambient temperature) – температура внешней среды в градусах Цельсия.

Последний этап – нахождение суммарной поправки:

E=E₁+E₂.

Суммарная поправка E может быть со знаком «+» или «-». Если в результате получается дробная величина, ее обязательно нужно округлить до целого в меньшую/большую по модулю сторону, в зависимости от характера токовой нагрузки.

Чтобы настроить реле, эксцентрик переводят на полученное значение суммарной поправки. Высокая температура срабатывания уменьшает зависимость работы защитного аппарата от внешних показателей.

Реле тепловой защиты допускает ручную плавную регулировку величины тока срабатывания устройства в пределах ±25% от значения номинального тока электромеханической установки

Регулировка этих показателей осуществляется специальным рычагом, перемещение которого изменяет первоначальный изгиб биметаллической пластины. Настройка тока срабатывания в более широком диапазоне осуществляется заменой термоэлементов.

В современных коммутационных аппаратах защиты от перегрузки есть тестовая кнопка, которая позволяет проверить исправность устройства без специального стенда. Также есть клавиша для сброса всех настроек. Обнулить их можно автоматически или вручную. Кроме того, изделие комплектуют индикатором текущего состояния электроприбора.

Маркировка электротепловых реле

Защитные аппараты подбирают в зависимости от величины мощности электрического двигателя. Основная часть ключевых характеристик скрыта в условном обозначении.

Так выглядит маркировка тепловых реле завода КЭАЗ. Важно при выборе обратить внимание на значение номинального тока рассматриваемой модели, чтобы оно было достаточным

Акцентировать внимание следует на отдельных моментах:

1. Диапазон значений токов уставки (указан в скобках) у разных производителей отличается минимально.
2. Буквенные обозначения конкретного типа исполнения могут различаться.
3. Климатическое исполнение нередко подается в виде диапазона. К примеру, УХЛ3О4 нужно читать так: УХЛ3-О4.

Сегодня можно купить самые разные вариации прибора: реле для переменного и постоянного тока, моностабильные и бистабильные, аппараты с замедлением при включении/отключении, реле тепловой защиты с ускоряющими элементами, ТР без удерживающей обмотки, с одной обмоткой или несколькими.

Эти параметры не всегда отображены в маркировке устройств, но обязательно должны быть указаны в техпаспорте электротехнических изделий.

С устройством, разновидностями и маркировкой электромагнитного реле ознакомит , с которой мы рекомендуем ознакомиться.

Выводы и полезное видео по теме

Устройство и принцип функционирования токового реле для эффективной защиты электродвигателя на примере устройства РТТ 32П:

Правильная защита от перегрузки и обрыва фаз – залог длительной безотказной работы электрического мотора. Видео о том, как реагирует релейный элемент в случае нештатной работы механизма:

Как подсоединить устройство тепловой защиты к МП, принципиальные схемы электротеплового реле:

Реле тепловой защиты от перегрузок – обязательный функциональный элемент любой системы управления электроприводом. Оно реагирует на ток, который проходит на двигатель, и активируется, когда температура электромеханической установки достигает предельных значений. Это дает возможность максимально продлить срок эксплуатации экологически безопасных электродвигателей.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Расскажите, как вы выбирали и настраивали тепловое реле для собственного электромотора. Делитесь полезными сведениями, задавайте вопросы, размещайте фотоснимки по теме статьи.

устройство, принцип работы, виды и схема подключения

Защита электродвигателей, магнитных пускателей и прочей аппаратуры от нагрузок, вызывающих перегрев, осуществляется при помощи специальных устройств тепловой защиты. Для того чтобы осуществить правильный выбор модели тепловой защиты, нужно знать ее принцип работы, устройство, а также основные критерии выбора.

Устройство и принцип работы

Термореле (ТР) предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от перегрева и преждевременного выхода из строя. При долговременном запуске электродвигатель подвержен токовым перегрузкам, т.к. во время пуска происходит потребление семикратного значения тока, приводящего к нагреву обмоток. Номинальный ток (Iн) — сила тока, потребляемая двигателем при работе. Кроме того, ТР увеличивают срок эксплуатации электрооборудования.

Тепловое реле, устройство которого составляют простейшие элементы:

1. Термочувствительный элемент.
2. Контакт с самовозвратом.
3. Контакты.
4. Пружина.
5. Биметаллический проводник в виде пластины.
6. Кнопка.
7. Регулятор тока уставки.

Термочувствительный элемент является датчиком температуры, служащий для передачи тепла на биметаллическую пластину или другой элемент тепловой защиты. Контакт с самовозвратом позволяет при нагреве мгновенно разомкнуть цепь питания электрического потребителя для избежания его перегрева.

Пластина состоит из двух видов металла (биметалл), причем один из них обладает высоким температурным коэффициентом расширения (Kр). Они скреплены между собой при помощи сварки или проката при высоких значениях температуры. При нагреве изгибается пластина тепловой защиты в сторону материала с меньшим Kр, а после остывания пластина принимает исходное положение. В основном пластины изготавливаются из инвара (меньшее значение Kр) и немагнитной или хромоникелевой стали (больший Kр).

Кнопка включает ТР, регулятор тока уставки необходим для установки оптимального значения I для потребителя, причем его превышение приведет к срабатыванию ТР.

Принцип действия ТР основан на законе Джоуля-Ленца. Ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, которые сталкиваются с атомами кристаллической решетки проводника (эта величина является сопротивление и обозначается R). Это взаимодействие вызывает появление тепловой энергии, получаемой из электрической. Зависимость длительности протекания от температуры проводника определяется по закону Джоуля-Ленца.

Формулировка этого закона следующая: при прохождении I по проводнику количество теплоты Q, выделяемой током, при взаимодействии с атомами кристаллической решетки проводника прямо пропорционально квадрату I, величине R проводника и времени воздействия тока на проводник. Математически можно записать следующим образом: Q = a * I * I * R * t, где a — коэффициент преобразования, I — ток, протекающий через искомый проводник, R — величина сопротивления и t — время протекания I.

При коэффициенте a = 1 результат расчета измеряется в джоулях, а при условии, что a = 0.24, результат измеряется в калориях.

Нагрев биметаллического материала происходит двумя способами. При первом случае I проходит через биметалл, а во втором — через обмотку. Изоляция обмотки замедляет поток тепловой энергии. Термореле нагревается сильнее при высоких значениях I, чем при контакте с термочувствительным элементом. Происходит задержка сигнала срабатывания контактов. В современных моделях ТР используются оба принципа.

Нагрев биметаллической пластины теплового устройства защиты производится при подключенной нагрузке. Комбинированный нагрев позволяет получить устройство с оптимальными характеристиками. Пластина нагревается при помощи тепла, выделяемого I при прохождении через нее, и специальным нагревателем при I нагрузки. Во время нагрева биметаллическая пластина деформируется и воздействует на контакт с самовозвратом.

Основные характеристики

Каждое ТР имеет индивидуальные технические характеристики (ТХ). Реле нужно выбирать согласно характеристикам по нагрузке и условиям применения при работе электродвигателя или другого потребителя электроэнергии:

1. Значение Iн.
2. Диапазон регулировки I срабатывания.
3. Напряжение.
4. Дополнительное управление работой ТР.
5. Мощность.
6. Граница срабатывания.
7. Чувствительность к фазному перекосу.
8. Класс отключения.

Номинальное значение тока — значение I, на которое рассчитано ТР. Выбирается по значению Iн потребителя, к которому непосредственно подключается. Кроме того, нужно выбирать с запасом по Iн и руководствоваться следующей формулой: Iнр = 1.5 * Iнд, где Iнр — Iн ТР, который должен быть больше номинального тока двигателя (Iнд) в 1.5 раза.

Граница регулировки I срабатывания является одним из важных параметров устройства термозащиты. Обозначение этого параметра является диапазоном регулировки значения Iн. Напряжение — значение силового напряжения, на которое рассчитаны контакты реле; при превышении допустимой величины произойдет выход из строя устройства.

Некоторые виды реле снабжены отдельными контактами для управления работой устройства и потребителя. Мощность — это один из основных параметров ТР, которое определяет выходную мощность подключенного потребителя или группы потребителей.

Граница срабатывания или порог срабатывания является коэффициентом, зависящим от номинального тока. В основном его значение находится в диапазоне от 1,1 до 1,5.

Чувствительность к фазному перекосу (асимметрии фаз) показывает процентное соотношение фазы с перекосом к фазе, по которой протекает номинальный ток необходимой величины.

Класс отключения — параметр, представляющий среднее время срабатывания ТР в зависимости от кратности тока уставки.

Основной характеристикой, по которой нужно выбирать ТР, является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки.

Схема подключения

Схемы подключения теплового реле в цепь могут существенно отличаться в зависимости от устройства. Однако ТР подключаются последовательным соединением с обмоткой двигателя или катушкой магнитного пускателя к нормально разомкнутому контакту, т.к. подключение такого рода позволяет защитить устройство от перегрузок. При превышении показателей потребления тока ТР отключает устройство от питания электросети.

В большинстве схем при подключении применяется постоянно разомкнутый контакт, который работает при последовательном соединении со стоповой кнопкой на управляющем пульте. В основном этот контакт маркируется буквами NC или Н3.

Нормально замкнутый контакт может применяться при подключении сигнализации о срабатывании защиты. Кроме того, в более сложных схемах этот контакт применяется для осуществления программного управления аварийной остановкой устройства с использованием микропроцессоров и микроконтроллеров.

Термореле подключить достаточно просто. Для этого нужно руководствоваться следующим принципом: ТР размещается после контакторов пускателя, но перед электродвигателем, а постоянно замкнутый контакт включается последовательным соединением со стоповой кнопкой.

Виды тепловых реле

Существует множество видов, на которые делятся тепловые реле:

1. Биметаллические — РТЛ (ksd, lrf, lrd, lr, iek и ptlr).
2. Твердотельные.
3. Реле для осуществления контроля температурного режима устройства. Основные обозначения являются следующими: РТК, NR, TF, ERB и DU.
4. Реле плавления сплава.

Биметаллические ТР обладают примитивной конструкцией и являются простыми устройствами.

Принцип действия теплового реле твердотельного типа существенно отличается от биметаллического типа. Твердотельное реле — электронное устройство, которое еще называется шнайдером и выполнено на радиоэлементах без механических контактов.

К ним относятся РТР и РТИ ИЭК, которые вычисляют средние температуры электродвигателя путем мониторинга его пускового и Iн. Основной особенностью этих реле является способность противостоять искрам, т.е. они могут использоваться во взрывоопасных средах. Этот тип реле быстрее по времени срабатывания и легче регулируется.

РТК предназначены для контроля температурного режима электродвигателя или другого устройства при помощи термистора или теплового сопротивления (зонда). При возрастании температуры до критического режима его сопротивление резко возрастает. Согласно закону Ома, при росте R уменьшается ток и потребитель отключается, т.к. его величины недостаточно для нормальной работы потребителя. Этот тип реле применяется в холодильниках и морозильных камерах.

Конструкция теплового реле плавления сплава существенно отличается от остальных моделей и состоит из следующих элементов:

1. Обмотка нагревателя.
2. Сплав, обладающий низкой температурой плавления (эвтектический).
3. Механизм разрыва цепи.

Эвтектический сплав плавится при низкой температуре и защищает цепь питания потребителя, разрывая контакт. Это реле встраивается в устройство и применяется в стиральных машинах и автомобильной технике.

Подбор теплового реле производится при анализе ТХ и условий эксплуатации устройства, которое необходимо защитить от перегрева.

Как выбрать тепловое реле

Без сложных расчетов можно подобрать подходящий номинал электротеплового реле для двигателя по мощности (таблица технических характеристик устройств тепловой защиты).

Основная формула для расчета номинального тока ТР:

Iнтр = 1.5 * Iнд.

Например, нужно рассчитать Iн ТР для асинхронного электродвигателя мощностью 1,5 кВт, запитанного от трехфазной сети переменного напряжения со значением 380 В.

Это сделать достаточно просто. Для вычисления значения номинального тока двигателя необходимо воспользоваться формулой мощности:

P = I * U.

Отсюда, Iнд = P / U = 1500 / 380 ≈ 3.95 А. Значение номинального тока ТР вычисляется следующим образом: Iнтр = 1.5 * 3.95 ≈ 6 А.

Исходя из расчетов, выбирается ТР типа РТЛ-1014-2 с регулируемым диапазоном тока уставки от 7 до 10 А.

При повышенном значении температуры окружающей среды следует устанавливать значение уставки на минимальное. При пониженной температуре окружающей среды следует учитывать о возрастании нагрузки на обмотки статора двигателя и по возможности не включать. Если обстоятельства требуют использования электродвигателя при неблагоприятных условиях, то необходимо начинать настройку с низкого тока уставки, а после этого увеличивать его до необходимого значения.

Магнитный пускатель с тепловым реле

Магнитный пускатель с тепловым реле и кнопками управления, схема, принцип действия

Магнитный пускатель наиболее часто используется для управления электродвигателями. Хотя есть у него и другие сферы применения: управление освещением, отоплением, коммутация мощных нагрузок. Их включение и отключение может выполняться как вручную, при помощи кнопок управления, так и с применением систем автоматики. О подключении кнопок управления к магнитному пускателю мы и поговорим.

Кнопки управления пускателей

В общем случае потребуется две кнопки: одна для включения и одна для отключения. Обратите внимание, что у них для управления пускателем используются разные по назначению контакты. У кнопки «Стоп» они нормально замкнуты, то есть, если кнопка не нажата, группа контактов замкнута, и размыкается при активации кнопки. У кнопки «Пуск» все наоборот.

Эти устройства могут содержать или только конкретный, нужный для работы элемент, либо быть универсальными, включая в себя и по одному замкнутому и разомкнутому контакту. В этом случае необходимо выбрать правильный.

Производители обычно снабжают свою продукцию символьными обозначениями, позволяющими определить назначение той или оной контактной группы. Стоповую кнопку обычно окрашивают в красный цвет. Цвет пусковой традиционно черный, то приветствуется зеленый, который соответствует сигналу «Включено» или «Включить». Такие кнопки используются, в основном, на дверях шкафов и панелях управления двигателями станков.

Для дистанционного управления используются кнопочные станции, содержащие две кнопки в одном корпусе. Станция соединяется с местом установки пускателя с помощью контрольного кабеля. В нем должно быть не менее трех жил, сечение которых может быть небольшим. Простейшая рабочая схема пускателя с тепловым реле

Магнитный пускатель

Теперь о том, на что следует обратить внимание, рассматривая сам пускатель перед его подключением. Самое важное – напряжение катушки управления, которое указано либо на ней самой, либо неподалеку. Если надпись гласит 220 В АС (или рядом с 220 стоит значок переменного тока), то для работы схемы управления потребуется фаза и ноль.

Интересное видео о работе магнитного пускателя смотрите ниже:

Если же это 380 В АС (того же переменного тока), то управлять пускателем будут две фазы. В процессе описания работы схемы управления будет понятно, в чем отличие.

При любых других значениях напряжения, наличии знака постоянного тока или букв DC подключить изделие к сети не получится. Оно предназначено для других цепей.

Еще нам потребуется использовать дополнительный контакт пускателя, называемый блок-контактом. У большинства аппаратов он маркируется цифрами 13НО (13NO, просто 13) и 14НО (14NO, 14).

Буквы НО означают «нормально открытый», то есть замыкается он только на притянутом пускателе, что при желании можно проверить мультиметром. Встречаются пускатели, имеющие нормально замкнутые дополнительные контакты, они не годятся для рассматриваемой схемы управления.

Силовые контакты предназначены для подключения нагрузки, которой они и управляют.

У разных производителей их маркировка отличается, но при их определении сложностей не возникает. Итак, крепим пускатель к поверхности или DIN-рейке в месте его постоянной дислокации, прокладываем силовые и контрольные кабели, начинаем подключение.

Схема управления пускателем на 220 В

Один мудрец сказал: есть 44 схемы подключения кнопок к магнитному пускателю, из которых 3 работают, а остальные – нет. Но правильная – только одна. Про нее и поговорим (смотри схему ниже). Подключение силовых цепей лучше оставить на потом. Так будет проще доступ к винтам катушки, которые всегда перекрываются проводами основной цепи. Для питания цепей управления используем один из фазных контактов, от которой проводник отправляем на один из выводов кнопки «Стоп».

Это может быть или проводник, или жила кабеля.

От кнопки стоп пойдут уже два провода: один к кнопке «Пуск», второй – на блок-контакт пускателя.

Для этого между кнопками ставится перемычка, а к одной из них в месте ее подключения добавляется жила кабеля к пускателю. Со второго вывода кнопки «Пуск» тоже идут два провода: один на второй вывод блок-контакта, второй – к выводу «А1» катушки управления.

При подключении кнопок кабелем перемычка ставится уже на пускателе, к ней подключается третья жила. Второй вывод от катушки (А2) подключается к нулевой клемме. В принципе нет разницы, в каком порядке подключать вывода кнопок и блок-контакта. Желательно только именно вывод «А2» катушки управления соединить с нулевым проводником. Любой электрик ожидает, что нулевой потенциал будет только там.

Теперь можно подключить провода или кабели силовой цепи, не позабыв о том, что рядом с одним из них на входе присутствует провод на схему управления. И только с этой стороны на пускатель подается питание (традиционно – сверху). Попытка подключить кнопки на выход пускателя ни к чему не приведет.

Схема управления пускателем на 380 В

Все то же самое, но для того, чтобы катушка заработала, проводник от вывода «А2» надо подключить не к нулевой шинке, а к любой другой фазе, не использующейся до этого. Вся схема будет работать от двух фаз.

Подключение теплового реле в схему пускателя

Тепловое реле используется для защиты электродвигателя от перегрузки. Конечно, автоматическим выключателем он защищается при этом все равно, но его теплового элемента для этой цели недостаточно. И его нельзя настроить точно на номинальный ток мотора. Принцип работы теплового реле тот же, что и в автоматическом выключателе.

Ток проходит по греющим элементам, если его величина превысит заданную – отгибается биметаллическая пластинка и переключает контактики.

В этом есть еще одно отличие от автоматического выключателя: само тепловое реле ничего не отключает. Оно просто дает сигнал к отключению. Который нужно правильно использовать. Силовые контакты теплового реле позволяют подключать его к пускателю напрямую, без проводов. Для этого каждый модельный ряд изделий взаимно дополняет друг друга. Например, ИЭК выпускает тепловые реле для своих пускателей, АВВ – своих. И так у каждого производителя. Но изделия разных фирм не стыкуются друг с другом.

Тепловые реле также могут иметь два независимых контакта: нормально замкнуты и нормально разомкнутый. Нам понадобится замкнутый – как в случае с кнопкой «Стоп». Тем более, что и функционально он будет работать так же, как эта кнопка: разрывать цепь питания катушки пускателя, чтобы он отпал.

Теперь потребуется врезать найденные контакты в схему управления. Теоретически это можно сделать почти в любом месте, но традиционно он подключается после катушки.

В описанном выше случае для этого потребуется от вывода «А2» отправить провод на контакт теплового реле, а от второго его контакта – уже туда, где до этого был подключен проводник. В случае с управлением от 220 В это – нулевая шинка, с 380 В – фаза на пускателе. Срабатывание теплового реле у большинства моделей никак не заметно.

Для возврата его в исходное состояние на панели прибора есть небольшая кнопочка, которая перекидывает контакты при нажатии. Но это нужно делать не сразу, а дать реле остыть, иначе контакты не зафиксируются. Перед включением в работу после монтажа кнопку лучше нажать, исключив возможное переключение контактной системы в ходе транспортировки из-за тряски и вибраций.

Ещё одно интересное видео о работе магнитного пускателя:

Проверка работоспособности схемы

Для того, чтобы понять, правильно собрана схема или нет, нагрузку к пускателю лучше не подключать, оставив его нижние силовые клеммы свободными. Так вы обезопасите коммутируемое оборудование от лишних проблем. Включаем автоматический выключатель, подающий напряжение на испытуемый объект.

Само собой разумеется, пока идет монтаж, он должен быть отключен. А также любым доступным способом предотвращено случайное его включение посторонними лицами. Если после подачи напряжения пускатель не включился самостоятельно – уже хорошо.

Нажимаем на кнопку «Пуск», пускатель должен включиться. Если нет – проверяем замкнутое положение контактов кнопки «Стоп» и состояние теплового реле.

При диагностике неисправности помогает однополюсный указатель напряжения, которым можно легко проверить прохождение фазы через кнопку «Стоп» до кнопки «Пуск». Если при отпускании кнопки «Пуск» пускатель не фиксируется, а отпадает – неправильно подключены блок-контакты.

Проверьте – они должны подключиться параллельно этой кнопке. Правильно подключенный пускатель должен фиксироваться во включенном положении при механическом нажатии на подвижную часть магнитопровода.

Теперь проверяем работу теплового реле. Включаем пускатель и аккуратно отсоединяем любой проводок от контактов реле. Пускатель должен отпасть.

Схема подключения магнитного пускателя и теплового реле

Магнитным пускателем называют специальную установку, с помощью которой производится дистанционный запуск и управление работой асинхронного электрического двигателя. Данное приспособление характеризуется простотой конструкции, что позволяет произвести подключение мастеру без соответствующего опыта.

Назначение теплового реле — всё о электрике

Тепловое реле РТИ: свойства и принцип действия

Основное назначение электротепловых реле — это защита электродвигателей от опасного перегрева при возникновении длительных токовых перегрузок. Контактор и тепловое реле в сборке образуют магнитный пускатель, который применяется для того, чтобы при срабатывании защиты реле происходило экстренное отключение контактора и обесточивание электродвигателя.

Принцип действия теплового реле РТИ основан на деформации биметаллической пластины при нагреве. Биметаллическая пластина — это пластина из двух сваренных по длине металлов, с различным коэффициентом теплового расширения. При нагревании такой пластины, расположенной в главной цепи реле, каждый металл расширяется согласно своим характеристикам, и пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения. Соответственно чем больший ток будет протекать через главную цепь реле, тем быстрее будут греться пластины, и тем быстрее будет срабатывать защита. В реле РТИ применяется не прямой, а косвенный нагрев биметаллических пластин, то есть, ток не проходит напрямую через саму биметаллическую пластину, а проходит через специализированный нагревательный элемент, расположенный рядом с пластиной и контактирующий с ней, который выделяя тепло — греет биметаллическую пластину. Таким образом, возможность регулирования места и площади контакта нагревателя с биметаллической пластиной значительно повышает точность настройки защиты реле и соответствие заявленным времятоковым кривым (см. Рис.1).

Помимо защиты электродвигателя от перегрузки по току, защита тепловых реле РТИ чувствительна и к пропаданию фазы. То есть, при обрыве одной из фаз электродвигателя, за счет повышения тока потребления по двум оставшимся фазам и нагревания биметаллических пластин, произойдет срабатывание защиты РТИ.

Напомним, что тепловые реле РТИ не только не предназначены для защиты электродвигателя от короткого замыкания, но и сами нуждаются в такой защите. Дело в том, что при протекании тока короткого замыкания нагреватель реле перегорит быстрее, чем нагреются биметаллические пластины, и реле отключит двигатель.

Поэтому при установке тепловых реле в цепи защиты обязательно должен располагаться аппарат защиты от короткого замыкания (автоматический выключатель, плавкая вставка и т.п.).

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя

Фактически это два магнитных пускателя, объединенные электрически и механически, дальше подробнее.

Реверсивное управление электродвигателем

Реверсивный пускатель нужен тогда, когда необходимо, чтобы двигатель вращался поочередно в обоих направлениях.

Смена направления вращения реализуется общеизвестным способом — меняются местами любые две фазы. Посмотрите на схему реверсивного включения двигателя ниже:

9. Схема подключения реверсивного магнитного пускателя на 220В с управлением от кнопок. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА

Когда включен пускатель КМ1, это будет «правое» вращение. Когда включается КМ2 — первая и третья фазы меняются местами, движок будет крутиться «влево». Включение пускателей КМ1 и КМ2 реализуется разными кнопками «Пуск вперед » и «Пуск назад «, выключение — одной, общей кнопкой «Стоп » , как и в схемах без реверса.

Обратите пристальное внимание на треугольник между силовыми контактами КМ1 и КМ2. Он означает «защиту от дурака»

Может произойти так, что по какой-то причине включатся оба пускателя сразу. Произойдёт короткое замыкание между фазами L1 и L3. Можно сказать, «Ну и что, у нас ведь есть мотор-автомат QF, он нас спасёт!» А если не спасёт? А пока он будет спасать, выгорят контакты пускателей!

Поэтому реверсивный пускатель должен иметь механическую защиту от одновременного включения двух его половин. А если он состоит из двух отдельных пускателей, между ними ставится специальный механический блокиратор.

Теперь посмотрите на контакты КМ2.4 и КМ1.4, стоящие в цепях питания катушек пускателей. Это — электрическая защита от того же дурака . Например, если включен КМ1, его НЗ контакт КМ1.4 разомкнут, и если наш дурак будет со всей своей дури жать на обе кнопки «Пуск» сразу, ничего не получится — двигатель будет слушаться той кнопки, которая нажата раньше.

Механическая и электрическая защиты в схеме подключения реверсивного пускателя должны быть всегда, они дополняют друг друга. Не ставить одну либо другую — моветон среди электриков .

Для реализации электрической блокировки одновременного включения и самоподхвата на каждый пускатель надо, кроме силовых, ещё один НЗ (блокировка) и НО (самоподхват). Но поскольку пятого контакта, как правило, в пускателях нет, приходится ставить доп. контакт. Например, для пускателя типа ПМЛ используют приставку ПКИ. А если, как в схеме 8, используется контроллер, самоподхват не нужен, и достаточно одного НЗ контакта на каждое направление вращения.

здесь .

Принцип работы теплового реле

На сегодняшний день наибольшую популярность приобрели тепловые реле, чье действие основано на использовании свойств биметаллических пластин. Для изготовления биметаллических пластин в таких реле используют, как правило, инвар и хромоникелевую сталь. Сами пластины между собой крепко соединяются посредством сварки или же проката. Поскольку одна из пластин обладает большим коэффициентом расширения при нагревании, а другая меньшим, то в случае воздействия на них высокой температуры (например, при прохождении тока через металл), происходит изгиб пластины в ту сторону, где располагается материал с меньшим коэффициентом расширения.

Таким образом, при определенном уровне нагревания биметаллическая пластина прогибается и оказывает воздействие на систему контактов реле, что приводит к его срабатыванию и размыканию электрической цепи. Также необходимо отметить, что в результате низкой скорости процесса прогиба пластины она не может эффективно гасить дугу, которая возникает в случае размыкания электрической цепи. Для того чтобы решить данную проблему, необходимо ускорить воздействие пластины на контакт. Именно поэтому на большинстве современных реле предусмотрены также ускоряющие устройства, которые позволяют эффективно разорвать цепь в минимальные сроки.

Устройство и принцип работы

Термореле (ТР) предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от перегрева и преждевременного выхода из строя. При долговременном запуске электродвигатель подвержен токовым перегрузкам, т.к. во время пуска происходит потребление семикратного значения тока, приводящего к нагреву обмоток. Номинальный ток (Iн) — сила тока, потребляемая двигателем при работе. Кроме того, ТР увеличивают срок эксплуатации электрооборудования.

Тепловое реле, устройство которого составляют простейшие элементы:

1. Термочувствительный элемент.
2. Контакт с самовозвратом.
3. Контакты.
4. Пружина.
5. Биметаллический проводник в виде пластины.
6. Кнопка.
7. Регулятор тока уставки.

Термочувствительный элемент является датчиком температуры, служащий для передачи тепла на биметаллическую пластину или другой элемент тепловой защиты. Контакт с самовозвратом позволяет при нагреве мгновенно разомкнуть цепь питания электрического потребителя для избежания его перегрева.

Пластина состоит из двух видов металла (биметалл), причем один из них обладает высоким температурным коэффициентом расширения (Kр). Они скреплены между собой при помощи сварки или проката при высоких значениях температуры. При нагреве изгибается пластина тепловой защиты в сторону материала с меньшим Kр, а после остывания пластина принимает исходное положение. В основном пластины изготавливаются из инвара (меньшее значение Kр) и немагнитной или хромоникелевой стали (больший Kр).

Кнопка включает ТР, регулятор тока уставки необходим для установки оптимального значения I для потребителя, причем его превышение приведет к срабатыванию ТР.

Принцип действия ТР основан на законе Джоуля-Ленца. Ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, которые сталкиваются с атомами кристаллической решетки проводника (эта величина является сопротивление и обозначается R). Это взаимодействие вызывает появление тепловой энергии, получаемой из электрической. Зависимость длительности протекания от температуры проводника определяется по закону Джоуля-Ленца.

Формулировка этого закона следующая: при прохождении I по проводнику количество теплоты Q, выделяемой током, при взаимодействии с атомами кристаллической решетки проводника прямо пропорционально квадрату I, величине R проводника и времени воздействия тока на проводник. Математически можно записать следующим образом: Q = a * I * I * R * t, где a — коэффициент преобразования, I — ток, протекающий через искомый проводник, R — величина сопротивления и t — время протекания I.

При коэффициенте a = 1 результат расчета измеряется в джоулях, а при условии, что a = 0.24, результат измеряется в калориях.

Нагрев биметаллического материала происходит двумя способами. При первом случае I проходит через биметалл, а во втором — через обмотку. Изоляция обмотки замедляет поток тепловой энергии. Термореле нагревается сильнее при высоких значениях I, чем при контакте с термочувствительным элементом. Происходит задержка сигнала срабатывания контактов. В современных моделях ТР используются оба принципа.

Нагрев биметаллической пластины теплового устройства защиты производится при подключенной нагрузке. Комбинированный нагрев позволяет получить устройство с оптимальными характеристиками. Пластина нагревается при помощи тепла, выделяемого I при прохождении через нее, и специальным нагревателем при I нагрузки. Во время нагрева биметаллическая пластина деформируется и воздействует на контакт с самовозвратом.

Watch this video on YouTube

Принцип работы теплового реле

В некоторых случаях тепловое реле может быть встроено в обмотки двигателя. Но чаще всего оно применяется в паре с магнитным пускателем. Это дает возможность продлить срок службы теплового реле. Вся нагрузка по запуску ложится на контактор. В таком случае тепловой модуль имеет медные контакты, которые подключаются непосредственно к силовым входам пускателя. Проводники от двигателя подводятся к тепловому реле. Если говорить просто, то оно является промежуточным звеном, которое анализирует проходящий через него ток от пускателя к двигателю.

В основе теплового модуля лежат биметаллические пластины. Это означает, что они изготавливаются из двух различных металлов. Каждый из них имеет свой коэффициент расширения при воздействии температуры. Пластины через переходник воздействуют на подвижный механизм, который подключен к контактам, уходящим к электродвигателю. При этом контакты могут находиться в двух положениях:

• нормально замкнутом;
• нормально разомкнутом.

Первый вид подходит для управления пускателем двигателя, а второй используется для систем сигнализации. Тепловое реле построено на принципе тепловой деформации биметаллических пластин. Как только через них начинает протекать ток, их температура начинает повышаться. Чем с большей силой протекает ток, тем выше поднимается температура пластин теплового модуля. При этом происходит смещение пластин теплового модуля в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения. При этом происходит замыкание или размыкание контактов и остановка двигателя.

Важно понимать, что пластины теплового реле рассчитаны на определенный номинальный ток. Это означает, что нагрев до некоторой температуры, не будет вызывать деформации пластин

Если из-за увеличения нагрузки на двигатель произошло срабатывания теплового модуля и отключение, то по истечении определенного промежутка времени, пластины возвращаются в свое естественное положение и контакты снова замыкаются или размыкаются, подавая сигнал на пускатель или другой прибор. В некоторых видах реле доступна регулировка силы тока, которая должна протекать через него. Для этого выносится отдельный рычаг, которым можно выбрать значение по шкале.

Кроме регулятора силы тока, на поверхности может также находиться кнопка с надписью Test. Она позволяет проверить тепловое реле на работоспособность. Ее необходимо нажат при работающем двигателе. Если при этом произошел останов, тогда все подключено и функционирует правильно. Под небольшой пластинкой из оргстекла скрывается индикатор состояния теплового реле. Если это механический вариант, то в нем можно увидеть полоску двух цветов в зависимости от происходящих процессов. На корпусе рядом с регулятором силы тока располагается кнопка Stop. Она в отличие от кнопки Test отключает магнитный пускатель, но контакты 97 и 98 остаются разомкнутыми, а значит сигнализация не срабатывает.

Обратите внимание! Описание приводится для теплового реле LR2 D1314. Другие варианты имеют схожее строение и схему подключения

Функционировать тепловое реле может в ручном и автоматическом режиме

С завода установлен второй, что важно учитывать при подключении. Для перевода на ручное управление, необходимо задействовать кнопку Reset

Ее нужно повернуть против часовой стрелки, чтобы она приподнялась над корпусом. Разница между режимами заключается в том, что в автоматическом после срабатывания защиты, реле вернется к нормальному состоянию после полного остывания контактов. В ручном режиме это можно сделать с использованием клавиши Reset. Она практически моментально возвращает контактные площадки в нормальное положение.

Тепловое реле имеет и дополнительный функционал, который оберегает двигатель не только от перегрузок по току, но и при отключении или обрыве питающей сети или фазы. Это особенно актуально для трехфазных двигателей. Бывает, что одна фаза отгорает или с ней происходят другие неполадки. В этом случае металлические пластины реле, к которым поступают другие две фазы начинают пропускать через себя больший ток, что приводит к перегреву и отключению. Это необходимо для защиты двух оставшихся фаз, а также двигателя. При худшем раскладе такой сценарий может привести к выходу из строя двигателя, а также подводящих проводов.

Обратите внимание! Тепловое реле не предназначено для защиты двигателя от короткого замыкания. Это связано с высокой скоростью пробоя

Пластины просто не успевают отреагировать. Для этих целей необходимо предусматривать специальные автоматические выключатели, которые также включаются в цепь питания.

Реле времени

В радиоэлектронике и электротехнике часто используются так называемые реле времени:

Реле времени фото

Такие реле предназначены для выдержки времени, по истечении которого включается другое устройство, подключенное к реле времени. Существуют и находят применение в электронике также герконовые реле. Герконы – это герметичные устройства управляемые магнитным воздействием. Фото герконового реле и его устройство приведено на картинках расположенных ниже:

Герконовое реле фото

Современным трендом является использование твердотельных реле – где полностью отсутствуют подвижные части, а функцию коммутатора берут на себя силовые тиристоры или транзисторы, но об этом вы можете почитать здесь. Обзор подготовлен специально для сайта Радиосхемы, с вами был AKV.

Виды электрических схем

В соответствии с нормами ЕСКД под схемами подразумеваются графические документы, на которых при помощи принятых обозначений отображаются основные элементы или узлы конструкции, а также объединяющие их связи. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три:

• Функциональная, на ней представлены узловые элементы (изображаются как прямоугольники), а также соединяющие их линии связи. Характерная особенность такой схемы – минимальная детализация. Для описания основных функций узлов, отображающие их прямоугольники, подписываются стандартными буквенными обозначениями. Это могут быть различные части изделия, отличающиеся функциональным назначением, например, автоматический диммер с фотореле в качестве датчика или обычный телевизор. Пример такой схемы представлен ниже. Пример функциональной схемы телевизионного приемника
• Принципиальная. Данный вид графического документа подробно отображает как используемые в конструкции элементы, так и их связи и контакты. Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы. Пример принципиальной схемы фрезерного станка

Если на схеме отображается только силовая часть установки, то она называется однолинейной, если приведены все элементы, то – полной.

Пример однолинейной схемы

Монтажные электрические схемы. В данных документах применяются позиционные обозначения элементов, то есть указывается их место расположения на плате, способ и очередность монтажа. Монтажная схема стационарного сигнализатора горючих газов

Если на чертеже отображается проводка квартиры, то места расположения осветительных приборов, розеток и другого оборудования указываются на плане. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.

Разобравшись с электрическими схемами, можем переходить к обозначениям указанных на них элементов.

Особенности монтажа

Как правило, установку теплового реле производят совместно с магнитным пускателем, который и осуществляет коммутацию и запуск электропривода. Однако существуют также и приборы с возможностью установки как отдельное устройство рядом на монтажной панели или DIN рейке, такие как ТРН и РТТ. Все зависит от наличия нужного номинала в ближайшем магазине, складе или в гараже в «стратегических запасах».

Наличие у теплового реле ТРН только двух входящих подключений не должно вас пугать, поскольку фазы три. Неподключенный провод фазы уходит с пускателя на двигатель, минуя реле. Ток в электродвигателе меняется пропорционально во всех трех фазах, поэтому контролировать достаточно любые две из них. Собранная конструкция, пускатель с теплушкой ТРН будет выгладить так: Или так с РТТ:

Рассмотрим схему из статьи в которой трехфазный двигатель вращается в одну сторону и управление включением осуществляется с одного места двумя кнопками СТОП И ПУСК.

Автомат включен и на верхние клеммы пускателя поступает напряжение. После нажатия на кнопку ПУСК, катушка пускателя А1 и А2 оказывается подключена к сети L2 и L3. В данной схеме используется пускатель с катушкой на 380 вольт, вариант подключения с однофазной катушкой 220 вольт ищите в нашей отдельной статье (ссылка выше).

Катушка включает пускатель и замыкаются дополнительные контакты No(13) и No(14), теперь можно отпустить ПУСК, контактор останется включенным. Данная схема называется «пуск с самоподхватом». Теперь для того чтобы отключить двигатель от сети необходимо обесточить катушку. Проследив по схеме путь тока, видим что это может произойти при нажатии СТОП или размыкании контактов теплового реле (выделен красным прямоугольником).

То есть, при возникновении внештатной ситуации, когда теплушка сработает, она разорвет цепь схемы и снимет пускатель с самоподхвата, обесточив двигатель от сети. При срабатывании данного устройства контроля тока, перед повторным запуском необходимо осмотреть механизм, для выяснения причины возникновения отключения, и не включать до ее устранения. Часто причиной срабатывания является высокая внешняя температура окружающего воздуха, данный момент необходимо учитывать при эксплуатации механизмов и их настройке.

Сфера применения в домашнем хозяйстве тепловых реле не ограничивается только самодельными станками и прочими механизмами. Правильно было бы использовать их в системе контроля тока насоса системы отопления. Специфика работы циркуляционного насоса в том, что на лопастях и улитке образуется известковый налет, который может стать причиной заклинивания мотора и выхода его из строя. Используя приведенные схемы подключения, можно собрать блок контроля и защиты насоса. Достаточно установить в цепи питания нужный номинал теплушки и подключить контакты.

Кроме того будет интересна схема подключения теплового реле через трансформаторы тока, для мощных двигателей, таких как насос системы водополива для дачных поселков или фермерских хозяйств. При установке трансформаторов в цепи питания, учитывается коэффициент трансформации, к примеру 60/5 это при токе через первичную обмотку в 60 ампер, на вторичной обмотке он будет равен 5А. Применение такой схемы позволяет сэкономить на комплектующих, при этом не потеряв в эксплуатационных характеристиках.

Как видно, красным цветом выделены трансформаторы тока, который подключены к реле контроля и амперметру для визуальной наглядности происходящих процессов. Трансформаторы подключены схемой звезда, с одной общей точкой. Такая схема не представляет из себя больших трудностей в реализации, поэтому вы можете самостоятельно ее собрать и подключить к сети.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно показывается процесс подключения теплового реле к магнитному пускателю для защиты электродвигателя:

Вот и все, что вы должны знать о подключении теплового реле своими руками. Как вы видите, монтаж не представляет особой сложности, главное правильно составить схему подсоединения всех элементов в цепи!

Будет интересно прочитать:

• В чем отличия между контактором и магнитным пускателем
• Что такое релейная защита
• Как собрать трехфазный щит

Подключение двигателя через пускатели

Нереверсивный магнитный пускатель

Если изменять направление вращения двигателя не требуется, то в цепи управления используются две не фиксируемые подпружиненные кнопки: одна в нормальном положении разомкнутая – «Пуск», другая замкнутая – «Стоп». Как правило, они изготавливаются в едином диэлектрическом корпусе, при этом одна из них красного цвета. Такие кнопки обычно имеют две пары групп контактов – одну нормально разомкнутую, другую замкнутую. Их тип определяется во время монтажных работ визуально или с помощью измерительного прибора.

Провод цепи управления подключается к первой клемме замкнутых контактов кнопки «Стоп». Ко второй клемме этой кнопки подключают два провода: один идет на любой ближайший из разомкнутых контактов кнопки «Пуск», второй – подключается к управляющему контакту на магнитном пускателе, который при отключенной катушке разомкнут. Этот разомкнутый контакт соединяется коротким проводом с управляемой клеммой катушки.

Второй провод с кнопки «Пуск» подключается непосредственно на клемму втягивающей катушки. Таким образом, к управляемой клемме «втягивающей» должно быть подключено два провода – «прямой» и «блокирующий».

Одновременно замыкается управляющий контакт и, благодаря замкнутой кнопке «Стоп», управляющее воздействие на втягивающую катушку фиксируется. При отпускании кнопки «Пуск» магнитный пускатель остается замкнутым. Размыкание контактов кнопки «Стоп» вызывает отключение электромагнитной катушки от фазы или нейтрали и электродвигатель отключается.

Реверсивный магнитный пускатель

Для реверсирования двигателя необходимо два магнитных пускателя и три управляющие кнопки. Магнитные пускатели устанавливаются рядом друг с другом. Для большей наглядности условно отметим их питающие клеммы цифрами 1–3–5, а те, к которым подключен двигатель как 2–4–6.

Для реверсивной схемы управления пускатели соединяются так: клеммы 1, 3 и 5 с соответствующими номерами соседнего пускателя. А «выходные» контакты перекрестно: 2 с 6, 4 с 4, 6 с 2. Провод, питающий электродвигатель, подключается к трем клеммам 2, 4, 6 любого пускателя.

При перекрестной схеме подключения одновременное срабатывание обоих пускателей приведет к короткому замыканию. Поэтому проводник «блокирующей» цепи каждого пускателя должен проходить сначала через замкнутый управляющий контакт соседнего, а потом – через разомкнутый своего. Тогда включение второго пускателя будет вызывать отключение первого и наоборот.

Ко второй клемме замкнутой кнопки «Стоп» подключаются не два, а три провода: два «блокирующих» и один питающий кнопки «Пуск», включаемых параллельно друг другу. При такой схеме подключения кнопка «Стоп» выключает любой из скоммутированных пускателей и останавливает электродвигатель.

1.Принцип действия тепловых реле.

Тепловые реле — это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле — ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. Принцип действия тепловых реле основан на свойствах биметаллической пластины изменять свою форму при нагревании. В общем случае тепловое реле представляет собой расцепитель, в основе которого лежит биметаллическая пластина, по которой протекает ток. Под воздействием теплового эффекта протекающего тока, биметаллическая пластина изгибается, разрывая цепи. При этом происходит изменение состояния дополнительных контактов. Первая и основная функция тепловых реле — защита электрооборудования от перегрузки.

Рис.1.Тепловое реле .

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке 2 (кривая 1).

Рис.2. Зависимость длительности протекания тока от его величины.

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы. При идеальной защите объекта зависимость t ср (I) для реле должна идти немного ниже кривой для объекта. Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной. Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле. Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a). Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки. Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

С этим читают

Подключение теплового реле к магнитному пускателю. Магнитный пускатель с тепловым реле и кнопками управления, схема, принцип действия. Как выбрать реле по характеристикам

Схема подключения магнитного пускателя на первый взгляд кажется сложной, однако справиться с таким устройством не составит труда, если придерживаться правил и рекомендаций по установке.
По своей сути, магнитный пускатель (кнопочный или бесконтактный) – это аппарат, который можно отнести к типу электромагнитных контактов, позволяющий справляться с нагрузками тока.

Он работает во время постоянных включений и выключений цепей.

С подключением магнитного пускателя становится реальным дистанционно управлять пуском, остановкой и общей работой трехфазного электродвигателя.

Однако подобное реле настолько неприхотливое, что позволяет управлять и другими механизмами: освещением, компрессорами, насосами, кранами, тепловым обогревателем или печью, кондиционерами.

Покупая подобный механизм, обращайте внимание: ведь кнопочный магнитный пускатель мало чем отличается от современного контактора.

Функции у них практически одинаковые, так что особых трудностей при подключении возникнуть не должно.

Принцип работы схемы довольно прост. Напряжение подается на катушку пускателя, после чего в ней возникает магнитное поле.

Именно за счет него внутрь катушки как бы втягивается сердечник из металла.

К сердечнику мы прикрепляет силовые контакты, при активации замыкающиеся, что позволяет току свободно протекать через провода.

Схема магнитного пускателя содержит пост, где установлены кнопки, активирующие пусковые и остановочные механизмы.

Как устроен механизм пускателя?

Прежде чем заниматься подключением магнитного пускателя, нужно понимать его схему комплектации: в нее входит сам прибор и пост (блок) с важнейшими контактами.

Хотя он не входит в основную часть схемы реле, при работе в схеме с дополнительными проводными элементами, например, с реверсом электродвигателя, нужно обеспечить разветвление проводов.

Здесь и необходим блок, который еще называют приставкой контактного типа к схеме.

Внутри такой приставки подключена контактная схема, которая плотно соединена с обычной контактной системой магнитного пускателя.

Такой механизм для трехфазного двигателя, например, состоит из двух пар замкнутых и двух пар разомкнутых контактов.

Чтобы снять блокирующую составляющую (при ремонте или подключении) достаточно отодвинуть специальные полозья, удерживающие крышку.

Схема состоит из двух частей: верхней и нижней. Кнопочный механизм для трехфазного двигателя легко различать по цвету. Например, кнопка «Стоп» имеет красный цвет.

В ней подключен размыкающий контакт, через который пройдет напряжение в схему. Кнопку, которая будет отвечать за запускание, окрашивают в зеленый.

В ней применяется замыкающий контакт, который при подключении проводит через схему электрический ток.

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя имеет обычно защиту от случайных нажатий.

Для этого устанавливают дополнительные боковые контакты, где при срабатывании одного — второй будет блокироваться.

Монтажная схема выполняется в пару действий, зато на практике получается удобный кнопочный механизм.

Схема подключения устройства

Перед тем, как схема магнитного пускателя будет подключена, необходимо:

• Обеспечить обесточивание на всем фронте нашей работы (обесточивание двигателя, части проводки). Проверить отсутствие напряжения можно специальными индикаторными инструментами, самое простое из них – отвертка, продается в любом строительном магазине;
• Выяснить рабочее напряжение, особенно это актуально для элемента катушки. Оно пишется не на самой упаковке пускателя, а непосредственно на устройстве. Варианта тут только два: 380в или 220 вольт. Когда выбираем 220 вольт,а не 380в, то при подключении фотореле на катушку подаются фаза и ноль. Если речь идет о 380в, а не о 229, то используем две разноименные фазы. Если не разобраться между 220 и 380 вольтовыми реле, то схема просто может перегореть от разности напряжений;
• Подбираем подходящие кнопки соответствующих цветов;
• Для реле все нули, которые являются приходящими и отходящими, а также элементы, позволяющие достигнуть заземления, соединяются в схеме на клеммнике через устройство, не задевая его. Для катушки в 220 вольт берется ноль во время подсоединения, чего не следует делать для 380 вольт.

Последовательность подключения состоит из таких частей:

• трех пар силовых элементов, которые будут отвечать за подачу электропитания, будь это схема электродвигателя или любого прибора;
• схемы управления, включающей катушку, дополнительные провода и кнопки.

Самым простым считается процесс подключения реверсивного магнитного пускателя в количестве одной единицы. Это самая простая схема (на 220 или 380 вольт), чаще всего ее используют в работе двигателя.

Для фотореле нам понадобиться трехжильный , который мы подключим к кнопкам, а также пара разомкнутых контак

Схема подключения трехфазного пускателя с тепловым реле. Магнитные пускатели. Состав и назначение частей

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления электродвигателями и другими электроустановками. Они обеспечивают нулевую защиту, т.е. при исчезновении напряжения или его снижении до 50-60% от номинального катушка не удерживает магнитную систему пускателя, и силовые контакты размыкаются. При восстановлении напряжения токоприемник остается отключенным. Это исключает возможность аварий, связанных с самопроизвольным пуском электродвигателя или другой электроустановки. Пускатели с тепловыми реле осуществляют также защиту электроустановки от длительных перегрузок.

Наибольшее распространение получили магнитные пускатели серий ПМЕ и ПАЕ. Пускатели серии ПМЕ могут быть использованы для управления электродвигателями мощностью от 0,27 до 10 кВт, а пускатели серии ПАЕ — для управления электродвигателями и другими электроустановками мощностью от 4 до 75 кВт.

Изготавливаются эти серии в открытом, защищенном, пылеводозащищенном и пылебрызгонепроницаемом исполнении на напряжение 220 и 380 В. Они могут быть реверсивными и нереверсивными. Реверсивные пускатели наряду с пуском, остановом и защитой электродвигателя изменяют направление его вращения.

В магнитные пускатели встраиваются тепловые реле ТРН (двухполюсные) и ТРП (однополюсные). Они срабатывают под влиянием протекающего по ним тока перегрузки электродвигателя и отключают его от сети.

В каждый пускатель серии ПМЕ встраивается по одному двухфазному реле типа ТРН. В магнитный пускатель ПАЕ (нереверсивный и реверсивный) третьей величины встраивается по одному двухфазному реле ТРН, а в пускатели 4, 5 и 6 величин — по два тепловых реле типа ТРП. Катушка пускателя обеспечивает надежную работу при напряжении от 85 до 105% номинального.

Маркировка магнитных пускателей расшифровывается следующим образом: первая цифра после сочетания букв, указывающих тип пускателя, обозначает величину (1; 2; 3; 4; 5; 6), вторая — исполнение по роду защиты от окружающей среды (1 — открытое исполнение; 2 — защищенное; 3 — пылезащищенное; 4 — пылебрызгонепроницаемое), третья — исполнение (1 — нереверсивный без тепловой защиты; 2 — нереверсивный с тепловой защитой; 3 — реверсивный без тепловой защиты; 4 — реверсивный с тепловой защитой).

1. Устройство магнитного пускателя

Основными элементами магнитного пускателя (рис. 1) являются электромагнитная система 5 и 6, главные контакты 2 и 3, блок-контакты и дугогасительная камера 8. Электромагнитная система представляет собой разъемный магнитопровод, на среднем керне которого размещена катушка. Для уменьшения нагрева, вызываемого вихревыми токами, магнитопровод набран из отдельных, изолированных друг от друга пластин электротехнической стали. Неподвижную часть магнитопровода 5 называют сердечником, подвижную часть 6 — якорем. Якорь механически соединен с контактами 2.

Рис. 1. : 1 — основание; 2 — подвижный контактный мост; 3 — неподвижный контакт; 4 — присоединительный зажим; 5 — сердечник; 6 — якорь; 7 — возвратная пружина; 8 — дугогасительная камера

При включении электрический ток проходит по катушке, создает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику 5 и тем самым замыкает контакты 2 и 3 пускателя; при отключении якорь под действием возвратных пружин 7 (а в некоторых типах магнитных пускателей под действием собственного веса) отходит от сердечника и контакты размыкаются.

Катушка магнитного пускателя питается однофазным переменным током. Вследствие этого магнитный поток в течение периода дважды изменяет свое направление, достигая максимального значения и снижаясь до нуля. Это вызывает вибрацию и гудение магнитной системы. Для ослабления этих явлений на торцевой части сердечника магнитного пускателя закладывается медный короткозамкнутый виток, который охватывает обычно около 1/3 площади его сечения.

2. Тепловое реле

Тепловое реле в магнитных пускателях устанавливают для защиты электродвигателя от перегрузок.

Тепловое реле (рис. 2) состоит из четырех основных элементов: нагревателя 1, включаемого последовательно в защищаемую от перегрузки цепь; биметаллической пластинки 2 из двух спрессованных металлических пластинок с различными коэффициентами линейного расширения; системы 3-7 рычагов и пружин; контактов 8 и 9.

Рис. 2.14. : 1 — нагреватель; 2 — биметаллическая пластинка; 3 — регулировочный винт; 4 — защелка; 5 — рычаг; 6 — пружина; 7 — кнопка возврата; 8 — подвижный контакт; 9 — неподвижный контакт; 10 — вывод нагревателя

Когда через нагревательный элемент 1 проходит ток, превышающий номинальный ток электродвигателя, выделяется такое количество тепла, что незакрепленный (на рисунке левый) конец биметаллической пластинки 2 изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения (то есть опускается), нажимает на регулировочный винт 3 и выводит защелку 4 из зацепления. В этот момент под действием пружины 6 верхний конец рычага 5 поднимется, разомкнет контакты 8 и 9 и разорвет цепь управления магнитного пускателя. Кнопка 7 служит для ручного возврата рычага 5 в исходное положение после срабатывания реле.

Из вышесказанного следует, что работа теплового реле основана на изгибании бимета

Каков принцип работы теплового реле?

Тепловые реле — это защитные электрические устройства, используемые для защиты двигателей или другого электрического оборудования и электрических цепей от перегрузки. При фактической работе двигателя, такой как перетаскивание производственного оборудования на работу, если машина неисправна или цепь ненормальна, двигатель столкнется с перегрузкой, скорость двигателя снизится, ток в обмотке увеличится, и температура обмотки двигателя повысится.Если ток перегрузки небольшой, а время перегрузки короткое, а обмотка двигателя не превышает допустимого превышения температуры, перегрузка допустима. Однако, если время перегрузки велико и ток перегрузки велик, повышение температуры обмотки двигателя превысит допустимое значение, что приведет к старению обмотки двигателя, сокращению срока службы двигателя и даже сгоранию обмотки двигателя в серьезных случаях. . Поэтому такую ​​перегрузку мотор не переносит. Тепловое реле должно использовать принцип теплового воздействия тока для отключения цепи двигателя в случае перегрузки, которую двигатель не может выдержать, чтобы обеспечить защиту двигателя от перегрузки.

Тепловые реле Nader

Структура теплового реле

Тепловое реле состоит из нагревательного элемента, биметаллического листа и контакта, среди которых биметаллический лист является ключевым измерительным элементом . Биметаллический лист состоит из двух видов металла с разным коэффициентом теплового расширения. Сторона с большим коэффициентом теплового расширения называется активным слоем, а сторона с небольшим коэффициентом теплового расширения — пассивным слоем.Тепловое расширение биметаллического листа происходит после нагрева. Однако из-за разных коэффициентов теплового расширения двух слоев металла первые два слоя металла тесно связаны друг с другом, из-за чего биметаллический лист изгибается, как одна сторона пассивного слоя. Механическая сила, создаваемая изгибом биметаллического листа из-за нагрева, заставит подвижный контакт разорвать цепь.

Структура теплового реле

Принцип работы теплового реле

Когда двигатель работает нормально, тепловой элемент теплового реле не выделяет достаточно тепла для срабатывания функции защиты, и его нормально замкнутый контакт будет оставаться замкнутым штат; когда двигатель перегружен, тепловой элемент теплового реле будет генерировать достаточно тепла, чтобы сработала функция защиты, и его нормально замкнутый контакт будет отключен, чтобы двигатель потерял мощность через цепь управления, чтобы защитить двигатель. После устранения неисправности термореле необходимо сбросить до перезапуска двигателя.

Тепловое реле обычно имеет две формы сброса: ручной сброс и автоматический сброс. Преобразование двух форм сброса может быть выполнено регулировкой винта сброса. Когда тепловое реле поставляется с завода, производитель обычно устанавливает его в состояние автоматического сброса. При использовании, устанавливается ли тепловое реле в состояние ручного или автоматического сброса, зависит от конкретной ситуации в цепи управления. В целом, принцип заключается в том, что даже если тепловое реле сбрасывается автоматически после выполнения защитного действия теплового реле, защищенный двигатель не должен перезапускаться автоматически, в противном случае тепловое реле должно быть установлено в состояние ручного сброса. Это сделано для предотвращения повторного запуска двигателя и повреждения оборудования, если неисправность не устранена. Например, для цепи управления ручным запуском и ручным остановом, управляемым кнопкой, тепловое реле может быть установлено в режим автоматического сброса; для цепи автоматического пуска, управляемой автоматическим элементом, тепловое реле должно быть переведено в режим ручного сброса.

Классификация тепловых реле

Биметаллическая пластина: биметаллический лист, изготовленный путем прокатки двух видов металлов с разным коэффициентом расширения (обычно марганец-никель и медная пластина), нагревается и изгибается, чтобы толкать несущий стержень, таким образом перемещаясь при контакте. Биметаллическая пластина широко используется и часто образует магнитный пускатель с контактором.

Тип термистора: тепловое реле, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.

Тип плавкого сплава: используя теплоту тока перегрузки, чтобы плавкий сплав достиг определенного значения температуры, сплав плавится и приводит в действие реле.

Типы и обороты электрических реле

Введение:

• Защитные реле работают совместно с датчиками и устройствами управления для выполнения своих функций. При нормальной работе энергосистемы защитное реле остается в нерабочем состоянии и не выполняет активных функций. Но при возникновении неисправности или нежелательного состояния реле должно работать и работать правильно.
• Система питания состоит из различных электрических компонентов, таких как генератор, трансформаторы, линии передачи, изоляторы, автоматические выключатели, шины, кабели, реле, измерительные трансформаторы, распределительные фидеры и различные типы нагрузок.Неисправности могут возникнуть в любой части энергосистемы в виде короткого замыкания и замыкания на землю. Неисправность может быть однолинейной на землю, двойной линией на землю, между линией и линией, трехфазным коротким замыканием и т.д. Уровень повреждения также зависит от импеданса повреждения, который зависит от места повреждения со стороны источника. Для расчета уровня неисправности в различных точках энергосистемы необходим анализ неисправности.
• Срабатывает система защиты и изолирует неисправный участок.Срабатывание системы защиты должно быть быстрым и избирательным, то есть она должна изолировать только неисправную секцию в кратчайшие сроки, вызывая минимальные помехи в системе. Кроме того, если основная защита не срабатывает, должна быть резервная защита, для которой необходима надлежащая координация реле. Отказ защитного реле может привести к серьезным повреждениям оборудования и длительному простою.

Работа защитной схемы:

• Защитное реле определяет ненормальное состояние в части энергосистемы и выдает сигнал тревоги или изолирует эту часть от исправной системы.Релейная защита — это совместная работа ТТ, СТ, защитных реле, реле с выдержкой времени, цепей отключения, автоматических выключателей и т. Д.
• Защитное реле играет важную роль в минимизации неисправностей, а также в минимизации повреждений в случае неисправностей.

• На рисунке показаны основные соединения управления выключателем для операции отключения. Защищенная цепь X показана пунктирной линией. При возникновении неисправности в защищаемой цепи реле, подключенное к ТТ и РТ, срабатывает и замыкает свои контакты.
• Ток от аккумулятора течет в цепи отключения. Когда катушка отключения автоматического выключателя находится под напряжением, срабатывает рабочий механизм автоматического выключателя, и он работает на размыкание. Таким образом, неисправность обнаруживается, цепь отключения приводится в действие реле, и неисправная часть изолируется.

Что такое реле:

• Реле — это автоматическое устройство, которое определяет ненормальное состояние электрической цепи и замыкает свои контакты. Эти контакты поочередно замыкаются и замыкают цепь катушки отключения автоматического выключателя, следовательно, выключают автоматический выключатель для отключения неисправной части электрической цепи от остальной исправной цепи.

Функции реле защиты:

• Для подачи сигнала тревоги или для замыкания цепи отключения автоматического выключателя для отключения неисправной секции.
• Для отключения ненормально работающей части для предотвращения последующих неисправностей. Например, Защита машины от перегрузки не только защищает машину, но и предотвращает нарушение изоляции.
• Для быстрой изоляции или отключения неисправных цепей или оборудования от остальной части системы, чтобы система могла продолжать работать и минимизировать повреждение неисправной части.Например, если машина отключается сразу после повреждения обмотки, может потребоваться замена только нескольких катушек. Но если неисправность не исчезнет, ​​может быть повреждена вся обмотка и машина не подлежит ремонту.
• Локализовать влияние неисправности путем отсоединения неисправной части от исправной, вызывая наименьшие нарушения работоспособности системы.
• Для быстрого отключения неисправной части с целью повышения стабильности системы, непрерывности обслуживания и производительности системы. Устойчивость к переходным процессам может быть улучшена за счет улучшенной защиты.
• Чтобы минимизировать опасность для персонала

Желательные качества реле защиты:

1. Избирательность,
2. Дискриминация
3. Устойчивость
4. Чувствительность,
5. Потребляемая мощность
6. Система безопасности
7. Надежность
8. Соответствие
9. Скорость и время

Терминология защитного реле:

• Уровень срабатывания управляющего сигнала: Значение срабатывающей величины (напряжение или ток), которое находится на пороге, выше которого реле начинает работать.Если значение срабатывающей величины увеличивается, электромагнитное воздействие катушки реле увеличивается, и выше определенного уровня срабатывающей величины подвижный механизм реле просто начинает двигаться.
• Уровень сброса: Значение тока или напряжения, ниже которого реле размыкает свои контакты и возвращается в исходное положение.
• Время срабатывания реле: Сразу после превышения уровня срабатывания исполнительной величины движущийся механизм (например, вращающийся диск) реле начинает движение и в конечном итоге замыкает контакты реле в конце своего движения.Время, которое проходит между моментом, когда величина срабатывания превышает значение срабатывания, до момента, когда контакты реле замыкаются.
• Время сброса реле: Время, которое проходит между моментом, когда управляющая величина становится меньше значения сброса, до момента, когда контакты реле возвращаются в свое нормальное положение.
• Дальность действия реле: Дистанционное реле срабатывает, когда расстояние, видимое реле, меньше предварительно заданного импеданса.Активный импеданс реле является функцией расстояния в реле дистанционной защиты. Этот импеданс или соответствующее расстояние называется радиусом действия реле.

История защитного реле:

• Эволюция защитных реле начинается с электромеханических реле. За последнее десятилетие он перешел с электромеханических технологий на твердотельные, чтобы в основном использовать микропроцессоры и микроконтроллеры.
• График разработки реле защиты показан ниже

1900 по 1963 год	1963 по 1972	1972 по 1980	1980 по 1990
Электромеханическое реле.	Статическое реле	Цифровое реле	Цифровое реле
1925 = однодисковое реле (один вход)	1963 = Статическое реле (универсальное)	1980 = реле цифрового типа (универсальное)	1990 = реле числового типа (универсальное)
1961 = реле с одной чашкой (реле импеданса)	1972 = статическое реле с самопроверкой (универсальное)

Типы реле:

• Типы реле защиты в основном

(A) в зависимости от характеристики:

1. Реле с независимой выдержкой времени.
2. Реле с обратнозависимой выдержкой времени (IDMT)
3. Реле мгновенного действия
4. IDMT с мгновенным запуском.
5. Ступенчатая характеристика
6. Программируемые переключатели
7. Реле ограничения напряжения сверхтока

(B) На основе логики:

1. Дифференциал
2. Дисбаланс
3. Смещение нейтрали
4. Направленный
5. Ограниченное замыкание на землю
6. Избыточное флюсование
7. Схемы расстояний
8. Защита шины
9. Реле обратной мощности
10. Потеря возбуждения
11. Реле отрицательной последовательности фаз и т. Д.

(C) На основе рабочего параметра:

1. Реле тока
2. Реле напряжения
3. Реле частоты
4. Силовые реле и т. Д.

(D) На основе рабочего механизма:

• (A) Электромагнитное реле
• (B) Статическое реле
• Аналоговое реле
• Цифровое реле
• Цифровое / микропроцессорное реле
• (C) Механическое реле.
• (1) Тепловой
  (a) Отключение OT (отключение по температуре масла)
  (b) Отключение WT (отключение по температуре обмотки)
  (C) Отключение по температуре подшипника и т. Д.
• (2) Тип поплавка
  (a) Бухгольц
  (b) OSR
  (c) PRV
• (d) Регуляторы уровня воды и т. Д.
• (3) Реле давления.
• (4) Механические блокировки.
• (5) Реле несоответствия полюсов.

(E) На основе приложений:

1. Первичные реле.
2. Реле резервного копирования

Тип реле на основе механизма срабатывания реле:

(1) Электромагнитное реле:

• Электромагнитные реле подразделяются на две следующие категории.
• (A) Реле электромагнитного притяжения:
• Это реле работает по принципу электромагнитного притяжения
• (B) Реле электромагнитной индукции:
• Это реле работает по принципу электромагнитной индукции

(2) твердотельное (статическое) реле:

• Твердотельные (и статические) реле подразделяются на следующие категории.
• (A) Аналоговое реле:
• In Аналоговые реле: измеряемые величины преобразуются в более низкие напряжения, но аналогичные сигналы, которые затем объединяются или сравниваются непосредственно с эталонными значениями в детекторах уровня для получения желаемого выходного сигнала.
• (B) Цифровое реле:
• В цифровых реле измеряемые величины переменного тока обрабатываются в аналоговой форме и затем преобразуются в прямоугольные (двоичные) напряжения. Логические схемы или микропроцессоры сравнивают фазовые отношения прямоугольных импульсов, чтобы принять решение об отключении.
• (C) Цифровое реле:
• В цифровых реле измеренные величины переменного тока последовательно выбираются и преобразуются в числовую форму данных. Микропроцессор выполняет математические и / или логические операции с данными для принятия решений об отключении.

(1) Электромеханическое реле:

• История реле: Это самая старая система реле первого поколения, которая используется в течение многих лет. Они заработали заслуженную репутацию благодаря точности, надежности и надежности.Существует два основных типа исполнительных механизмов: реле электромагнитного притяжения и реле электромагнитной индукции.
• Принципы измерения: Электромеханическое защитное реле преобразует напряжения и токи в магнитные и электрические силы и моменты, которые противодействуют натяжению пружин в реле. Натяжение пружины и удары по электромагнитным катушкам реле являются основными процессами, с помощью которых пользователь настраивает реле.
• Функция реле: Эти реле обычно срабатывают мгновенно, без преднамеренной задержки по времени, замыкаясь сразу после срабатывания, если позволяет механическое движение.Мы можем добавить задержку с помощью сильфона, рычага управления или часового механизма спуска. Однако точность синхронизации значительно менее точна, чем у реле индукционного типа. Таким образом, пользователи редко выбирают эти реле с выдержкой времени в распределительных устройствах.
Электромеханические реле
• могут работать как с переменным, так и с постоянным током на катушках. Следовательно, постоянная составляющая асимметричного повреждения определенно влияет на эти реле, использующие этот принцип.
• Большинство реле поставляется в выдвижном корпусе для полуутопленного монтажа.Установщики обычно устанавливают реле обычно на двери распределительного устройства. Они подводят проводку датчика и управления к разъемам на корпусе. Реле вставляется в корпус и подключается с помощью небольших переключателей или перемычки, в зависимости от производителя.
• Таким образом, мы можем отсоединить и вынуть его из корпуса, не нарушая проводку. Когда реле отключено, соединения трансформатора тока (ТТ) в корпусе автоматически закорачиваются для короткого замыкания вторичной обмотки ТТ и защиты ТТ от перенапряжения и повреждения.
• Работа реле электромагнитного притяжения: На рисунке показано типичное электромеханическое реле. На механизм катушки подается входное напряжение. Входное напряжение намагничивает сердечник, который притягивает к себе рычаг. Это действие приводит к касанию выходных контактов, замыкая цепь нагрузки. Когда входное напряжение снимается, пружинный рычаг отталкивает контакты друг от друга, разрывая соединение цепи нагрузки.

• Работа Электромагнитно-индукционный Реле: Имеются индукционные реле во многих вариантах для обеспечения точного срабатывания срабатывания и времени-токовой реакции для широкого диапазона простых и сложных систем.
• Они действительно похожи на асинхронные двигатели. В реле подвижный элемент (ротор) обычно представляет собой металлический диск, хотя иногда это металлический цилиндр или чашка. Стационарная часть (статор) представляет собой один или несколько встроенных электромагнитов, с катушками тока или потенциала, индуцирующими токи в диске, заставляя его вращаться. Пока силы вращения не станут достаточно большими, чтобы повернуть диск и привести его подвижный контакт к неподвижному контакту, пружина ограничивает движение диска

• Это замыкает цепь, которой управляет реле.Чем больше обнаруженная неисправность, тем больше ток в катушках и тем быстрее вращается диск.
• Откалиброванная регулировка, называемая циферблатом времени, устанавливает расстояние между подвижными и неподвижными контактами; это изменяет время срабатывания реле от быстрого (контакты лишь слегка разомкнуты) до медленного (контакты разнесены почти на полный оборот диска). Действие сброса начинается после снятия вращающей силы, либо путем замыкания контакта реле, который размыкает прерыватель, либо иным способом устранения неисправности, которую обнаруживает реле.Сдерживающая пружина возвращает диск в исходное положение. Время, необходимое для сброса, зависит от типа реле и настройки шкалы времени (расстояния между контактами).
• Большинство электромеханических реле обычно рассчитаны на минимальное входное и выходное изоляционное напряжение от 1500 до 2000 В переменного тока.

Ограничения электромагнитных реле:

• Низкая скорость работы.
• Изменение характеристик с течением времени из-за эффекта старения.
• Отказ компонента, ведущий к отказу реле.
Реле
• громоздко: из-за наличия внутренних механических компонентов с ограничениями по физическим размерам размер корпуса электромеханического реле может ограничивать размер печатной платы. Чрезмерное потребление энергии.
• Возлагает большие нагрузки на CT
• Нет данных о неисправностях, кроме индикации фаз.
• Электромеханическое реле по своей конструкции должно замыкать механические контакты для переключения нагрузки. В месте этих контактов происходит окислительный пробой в течение длительного срока службы (обычно 106 операций), и реле необходимо заменить.
• При срабатывании электромеханического реле в месте контакта происходит дребезг. Bounce создает временное окно, в котором цепь нагрузки колеблется между разомкнутым и замкнутым состоянием, что, возможно, необходимо учитывать при расчете нагрузки.
• Напряжение изоляции — еще одна область, в которой электромеханические реле ограничены.

(2) Твердотельное реле (статическое реле):

• История реле: Статическое реле относится к реле нового поколения.Твердотельные статические реле были впервые представлены в 1960-х годах. Термин «статический» означает, что реле не имеет движущихся механических частей. По сравнению с электромеханическим реле твердостатическое реле имеет более длительный срок службы, пониженный уровень шума при работе и более высокую скорость реакции. Однако оно не такое надежное, как электромеханическое реле.
• Статические реле были изготовлены как полупроводниковые устройства, в состав которых входят транзисторы, ИС, конденсаторы, небольшие микропроцессоры и т. Д.
• Статические реле были разработаны для замены почти всех функций, которые ранее выполнялись электромеханическими реле.
• Принципы измерения: Принцип работы твердостатических реле аналогичен принципу работы электромеханического реле, что означает, что твердотельные статические реле могут выполнять задачи, которые может выполнять электромеханическое реле.
• В твердостатических реле используются аналоговые электронные устройства вместо магнитных катушек и механических компонентов для создания характеристик реле. измерение выполняется статическими цепями, состоящими из компараторов, датчиков уровня, фильтра и т. д., в то время как в обычном электромагнитном реле это выполняется путем сравнения рабочего крутящего момента (или силы) с ограничивающим моментом (или силой).Релейная величина, такая как напряжение / ток, выпрямляется и измеряется. Когда измеряемая величина достигает определенного четко определенного значения, срабатывает выходное устройство, и тем самым срабатывает цепь отключения автоматического выключателя.
• В твердотельном реле входящие сигналы напряжения и тока контролируются аналоговыми цепями, а не записываются или не оцифровываются. Аналоговые значения сравниваются с настройками, сделанными пользователем с помощью потенциометров в реле и, в некоторых случаях, отводов на трансформаторах.
• В некоторых твердотельных реле простой микропроцессор выполняет часть релейной логики, но логика фиксирована и проста. Например, через некоторое время сверхтоковые твердотельные реле входящий переменный ток сначала преобразуется в значение переменного тока небольшого сигнала, а затем переменный ток подается в выпрямитель и фильтр, который преобразует переменный ток в значение постоянного тока, пропорциональное форме волны переменного тока. . Операционный усилитель и компаратор используются для создания постоянного тока, который возрастает при достижении точки срабатывания. Затем относительно простой микропроцессор выполняет медленное аналого-цифровое преобразование сигнала постоянного тока, интегрирует результаты для создания отклика кривой тока в зависимости от времени и отключается, когда интеграция превышает заданное значение.Хотя это реле имеет микропроцессор, ему не хватает атрибутов цифрового / числового реле, и, следовательно, термин «микропроцессорное реле» не является ясным.
• Функция реле: В ранних версиях использовались дискретные устройства, такие как транзисторы и диоды в сочетании с резисторами, конденсаторами, катушками индуктивности и т. Д., Но достижения в области электроники позволили использовать линейные и цифровые интегральные схемы в более поздних версиях для обработки сигналов и реализации. логических функций. Хотя базовые схемы могут быть общими для нескольких реле, упаковка по-прежнему ограничивалась одной функцией защиты на каждый блок, в то время как сложные функции требовали нескольких случаев аппаратного обеспечения, соединенного соответствующим образом.

• Пользовательское программирование ограничивалось базовыми функциями настройки характеристических кривых реле. Таким образом, его можно рассматривать простым языком как аналоговую электронную замену электромеханических реле с некоторой дополнительной гибкостью в настройках и некоторой экономией места.
• В некоторых случаях нагрузка на реле снижается, что снижает требования к выходу ТТ / ТН. в статическом реле нет якоря или другого движущегося элемента, и реакция создается электронными, магнитными или другими компонентами без механического движения.
• Реле, использующее комбинацию статических и электромагнитных блоков, также называется статическим реле при условии, что статические блоки выполняют реакцию.
• Дополнительные электромеханические релейные блоки могут использоваться в выходном каскаде в качестве вспомогательных реле. Защитная система состоит из статических реле и электромеханических вспомогательных реле.
• Статическое реле работает лучше, чем электромагнитное реле, поскольку оно быстродействующее и точность измерения лучше, чем электромагнитное реле.
• Ограничение статического реле — это ограниченная функция / возможности. В последнее десятилетие в этом реле были внедрены некоторые микропроцессоры для выполнения таких функций, как (i) функция отказа предохранителя (ii) функция самопроверки (iii) обнаружение мертвого полюса и iv) функции защиты с помощью оператора связи.
• Работа реле: Основные компоненты статических реле показаны на рис. Выходные сигналы ТТ и ТН не подходят для статических компонентов, поэтому они снижаются до подходящего уровня вспомогательными ТТ и ТН.Затем вспомогательный выход ТТ подается на выпрямитель. Выпрямитель выпрямляет релейную величину, т. Е. Выходной сигнал ТТ, ПТ или преобразователя
  

• Выпрямленный выход подается на измерительный блок, состоящий из компараторов, датчиков уровня, фильтров, логических схем. Выход срабатывает, когда динамический вход (т. Е. Величина реле) достигает порогового значения. Этот выходной сигнал измерительного блока усиливается усилителем и подается на устройство выходного блока, которое обычно является электромагнитным.Выходной блок подает питание на катушку отключения только при срабатывании реле.

Преимущества твердотельного реле:

• Статическая нагрузка реле меньше, чем у реле электромагнитного типа. Следовательно, ошибка меньше.
• Малый вес
• Требуется меньше места, что позволяет сэкономить место на панели.
• Без дуги переключения
• Нет акустического шума.
• Многофункциональная интеграция.
• Быстрый ответ.
• Длительный срок службы (высокая надежность): более 109 операций
• Большой диапазон настройки по сравнению с электромеханическим реле
• Более точное по сравнению с электромеханическим реле
• Низкие электромагнитные помехи.
• Меньше энергопотребление.
• Устойчивость к ударам и вибрации
• Нет дребезга контакта
• Совместимость с микропроцессором.
• Изоляция напряжения
• Нет движущихся частей: нет движущихся частей, которые могут изнашиваться, или контактов, вызывающих дугу, которые могут ухудшиться, которые часто являются основной причиной отказа электромеханического реле.
• Отсутствие дребезга механических контактов или искрения: твердотельное реле не зависит от механических сил или движущихся контактов для своей работы, а работает электронно.Таким образом, синхронизация очень точна даже для токов, равных величине срабатывания срабатывания. Отсутствует механический дребезг контактов или искрение, а время сброса очень короткое.
• Низкий уровень входного сигнала: идеально подходит для телекоммуникаций или микропроцессорного управления. Твердотельные реле быстро становятся лучшим выбором для многих приложений, особенно в области телекоммуникаций и микропроцессорного управления.
• Вопросы стоимости: в прошлом существовал довольно большой разрыв между ценой электромеханического реле и ценой твердотельного реле.Благодаря постоянному совершенствованию производственных технологий, этот разрыв резко сократился, что сделало преимущества твердотельной технологии доступными для все большего числа инженеров-конструкторов.

Ограничения статических реле:

• Требование вспомогательного напряжения для работы реле.
• Статические реле чувствительны к скачкам напряжения, которые вызваны срабатыванием выключателя и изолятора в первичной цепи ТТ и ТН.
• Серьезное перенапряжение также вызывается разрывом цепи управления, контактов реле и т. Д.Такие короткие всплески напряжения могут повредить полупроводниковые компоненты, а также вызвать неправильную работу реле.
• Температурная зависимость статических реле: Характеристики полупроводниковых приборов зависят от температуры окружающей среды.
• Для защиты от электромагнитных помех и переходных коммутационных помех в энергосистеме требуется встроить в конструкцию реле сложные схемы изоляции и фильтрации.
• Требуются высоконадежные цепи питания.
• Влияние условий окружающей среды, таких как влажность, высокая температура окружающей среды, скопление пыли на печатной плате, приводящее к отслеживанию.
• Неисправность компонента.
• Отсутствие данных о неисправностях.
• Характерные изменения со временем.

(A) Цифровое реле:

• История реле: Примерно в 1980-х годах на рынке появилось цифровое реле. По сравнению с твердотельным реле, цифровое реле использует преимущества разработки микропроцессоров и микроконтроллеров.Вместо использования аналоговых сигналов цифровое реле преобразует все измеренные аналоговые величины в цифровые сигналы.
• Цифровые реле защиты — это революционный шаг в изменении технологии реле. В цифровых реле микропроцессоры и микроконтроллеры используются вместо аналоговых схем, используемых в статических реле для реализации функций реле. Цифровые реле защиты представлены в 1980 году. Однако в течение следующих пяти лет такая технология будет полностью заменена цифровыми реле.
• К середине 1990-х твердотельное и электромеханическое реле в новой конструкции в основном было заменено цифровым реле. В распределительных устройствах замена цифрового реле происходила немного медленнее. В то время как подавляющее большинство фидерных реле в новых приложениях сегодня являются цифровыми, твердотельное реле все еще находит некоторое применение там, где простота применения позволяет использовать более простые реле и позволяет избежать сложности цифровых реле.
• Принципы измерения: По сравнению со статическими реле в цифровых реле используется аналогово-цифровой преобразователь (аналого-цифровое преобразование) всех измеряемых аналоговых величин и используется микропроцессор для реализации алгоритма защиты.Микропроцессор может использовать какой-либо метод подсчета или использовать дискретное преобразование Фурье (ДПФ) для реализации алгоритма.
• Микропроцессоры, используемые в цифровом реле, имеют ограниченную вычислительную мощность и память по сравнению с таковыми в числовых реле.
• Функция реле: Функциональные возможности, как правило, ограничиваются и ограничиваются в основном самой функцией защиты. Обычно доступны дополнительные функциональные возможности по сравнению с электромеханическими или статическими реле, которые обычно принимают форму более широкого диапазона настроек и большей точности.Также может быть предоставлен канал связи с удаленным компьютером.

• Ограниченная мощность микропроцессоров, используемых в цифровых реле, ограничивает количество выборок сигнала, которые могут быть измерены за цикл. Это, в свою очередь, ограничивает скорость работы реле в определенных приложениях. Следовательно, цифровое реле для конкретной функции защиты может иметь более продолжительное время работы, чем его эквивалент статического реле. Однако дополнительное время не имеет значения с точки зрения общего времени отключения и возможных последствий для стабильности энергосистемы.
• Работа реле: Цифровое реле состоит из: (1) подсистемы аналогового ввода, (2) подсистемы цифрового ввода, (3) подсистемы цифрового вывода, (4) процессора вместе с ОЗУ (блокнот данных), основной памяти ( файл исторических данных) и источник питания
  

• Цифровая ретрансляция включает цифровую обработку одного или нескольких аналоговых сигналов в три этапа: Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму Обработка цифровой формы Логическое решение отключать или не отключать

Преимущества цифрового реле:

• Высокий уровень интеграции функциональности.
• Дополнительные функции мониторинга.
• Функциональная гибкость.
• Способен работать в широком диапазоне температур.
• Они могут выполнять более сложные функции и, как правило, более точны.
• Самоконтроль и самонастраиваемость.
• Возможность связи с другим цифровым оборудованием (от груши к груши).
• Менее чувствительны к температуре, старению
• Экономичен, так как может производиться в объемах
• Более точный.
• Самолет для дистанционной ретрансляции возможен
• Возможно хранение сигнала

Ограничения Цифровое реле:

• Короткий срок службы благодаря постоянному развитию новых технологий.
• Устройства быстро устаревают.
• Восприимчивость к переходным процессам в энергосистеме.
• По мере того, как цифровые системы становятся все более сложными, для их эксплуатации требуется специально обученный персонал.
• Правильное ведение настроек и данных мониторинга.

(B) Цифровое реле:

• История реле: Первые устройства защиты на основе микропроцессоров были применены в 1985 году. Широкое признание клиентами цифровых технологий и опыт пользователей помогли в разработке цифровых реле второго поколения в 1990 году.
• Обычные электромеханические и статические реле представляют собой реле с жестким монтажом. Их разводка фиксированная, вручную можно изменить только их настройку.Цифровые реле — это программируемые реле. Характеристики и поведение реле можно программировать.
• Цифровые реле первого поколения были в основном разработаны с учетом характеристик статической релейной защиты, в то время как современные цифровые устройства защиты способны обеспечить полную защиту с дополнительными функциями, такими как управление и мониторинг. Устройства цифровой защиты предлагают несколько преимуществ с точки зрения защиты, надежности, поиска и устранения неисправностей и информации о неисправностях.
• Различие между цифровым и цифровым реле основывается на точных технических деталях и редко встречается в других областях, кроме защиты . Их можно рассматривать как естественное развитие цифровых реле в результате технологических достижений. Обычно они используют специализированный цифровой сигнальный процессор (DSP) в качестве вычислительного оборудования вместе с соответствующими программными инструментами.
• Принципы измерения: Входные аналоговые сигналы преобразуются в цифровое представление и обрабатываются согласно соответствующему математическому алгоритму.Обработка выполняется с помощью специального микропроцессора, оптимизированного для приложений обработки сигналов, известного как процессор цифровых сигналов или сокращенно DSP. Для цифровой обработки сигналов в реальном времени требуется микропроцессор очень высокой мощности.
• Принципы и методы измерения обычных реле (электромеханических и статических) меньше, чем у численных методов, которые могут различаться во многих аспектах, таких как тип используемого алгоритма защиты, выборка, обработка сигналов, выбор оборудования, программная дисциплина и т. Д.Это микропроцессорные реле, в отличие от других реле с электромеханическим управлением.
• Функция реле: Современные устройства защиты энергосистем имеют встроенные функции. Многофункциональные устройства, такие как защита, управление, мониторинг и измерение, сегодня доступны в цифровых устройствах защиты энергосистемы. Кроме того, коммуникационные возможности этих устройств облегчают дистанционное управление, мониторинг и передачу данных.
• Традиционно электромеханические и статические реле защиты предлагали однофункциональные одиночные характеристики, тогда как современные числовые реле предлагают многофункциональные и множественные характеристики.
• Принципы и методы измерения обычных реле (электромеханических и статических) меньше, чем у численных методов, которые могут различаться во многих аспектах, таких как тип используемого алгоритма защиты, выборка, обработка сигналов, выбор оборудования, программная дисциплина и т. Д.
• Цифровые реле первого поколения были в основном разработаны с учетом характеристик статической релейной защиты, в то время как современные цифровые устройства защиты способны обеспечить полную защиту с дополнительными функциями, такими как управление и мониторинг.Устройства цифровой защиты предлагают несколько преимуществ с точки зрения защиты, надежности, поиска и устранения неисправностей и информации о неисправностях. Устройства цифровой защиты доступны для систем генерации, передачи и распределения

• Цифровые реле представляют собой реле на базе микропроцессора и обладают функциями записи параметров, используемых в качестве регистратора аварийных процессов, гибкости настройки и аварийных сигналов, и могут использоваться одно реле для всех типов защит одного оборудования, поэтому требуется меньшая площадь.Широкий диапазон настроек, более точный, низкая нагрузка, следовательно, требуется низкая ВА ТТ, что минимизирует стоимость. Цифровые реле принимают входные аналоговые величины и преобразуют их в числовые значения. Все функции ретрансляции выполняются на этих числовых значениях.
• В следующих разделах описывается аппаратное обеспечение реле, программное обеспечение реле, характеристики множественной защиты, характеристики адаптивной защиты, хранение данных, функция контрольно-измерительных приборов, функция самопроверки, возможности связи, дополнительные функции, размер и рентабельность.
• Устройства цифровой защиты доступны для систем генерации, передачи и распределения. Современные устройства защиты энергосистем имеют встроенные функции. Многофункциональные функции, такие как защита, управление, мониторинг и измерение, доступны сегодня в цифровых устройствах защиты энергосистемы. Кроме того, коммуникационные возможности этих устройств облегчают дистанционное управление, мониторинг и передачу данных.
• Эти реле обеспечивают высокую точность и удобство использования в сложных электронных изделиях.Комбинируя несколько функций в одном корпусе, цифровые реле также экономят капитальные затраты и затраты на обслуживание по сравнению с электромеханическими реле. Недостатки обычного электромеханического реле преодолеваются за счет использования микроконтроллера для реализации работы реле. Реле на базе микроконтроллеров работают очень хорошо и их стоимость относительно невысока
• Кроме того, коммуникационные возможности этих устройств облегчают дистанционное управление, мониторинг и передачу данных. Традиционно электромеханические и статические реле защиты предлагали однофункциональные одиночные характеристики, тогда как современные числовые реле предлагают многофункциональные и множественные характеристики.Некоторые защиты также предлагают адаптируемые характеристики, которые динамически изменяют характеристики защиты в различных условиях системы, контролируя входные параметры.
• Работа реле: Токовый сигнал от трансформатора тока преобразуется в сигнал пропорционального напряжения с помощью преобразователя I в V.
• Переменное напряжение, пропорциональное току нагрузки, преобразуется в постоянное с помощью прецизионного выпрямителя и подается на мультиплексор (MUX), который принимает более одного входа и дает один выход.
• Микропроцессор отправляет командный сигнал на мультиплексор, чтобы включить нужный канал для приема выпрямленного напряжения, пропорционального току в требуемой цепи.

• Выход мультиплексора подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для получения сигнала в цифровой форме. Затем микропроцессор отправляет сигнал АЦП для начала преобразования (SOC), проверяет, завершено ли преобразование, и, получив сообщение об окончании преобразования (EOC) от АЦП, получает данные в цифровой форме.Затем микропроцессор сравнивает данные с полученным значением. Если входной сигнал больше значения срабатывания, микропроцессор посылает сигнал отключения на автоматический выключатель требуемой цепи.
• В случае срабатывания реле мгновенной перегрузки по току преднамеренной задержки по времени нет, и автоматический выключатель срабатывает мгновенно. В случае нормального обратного, очень обратного, чрезвычайно обратного и длительного обратного реле максимального тока обратные характеристики тока и времени сохраняются в памяти микропроцессора в табличной форме, называемой справочной таблицей.

Преимущества цифровых реле:

• Компактный размер: В электромеханическом реле используются механические устройства сравнения, что является основной причиной громоздких размеров реле. Он использует систему флагов для индикации того, сработало реле или нет. Пока цифровое реле имеет компактный размер и используйте индикацию на ЖК-дисплее для активации реле.
• Цифровая защита может быть физически меньше и почти всегда требует меньше проводки панели, чем эквивалентные функции, реализованные с использованием аналоговой технологии.
• Гибкость: Различные функции защиты могут быть выполнены с помощью соответствующих модификаций программного обеспечения только с тем же аппаратным обеспечением или с небольшими модификациями аппаратного обеспечения.
• Надежность: Значительное повышение надежности реле достигается за счет того, что использование меньшего количества компонентов приводит к меньшему количеству соединений и уменьшению количества отказов компонентов.
• Многофункциональные возможности: Традиционные электромеханические и статические реле защиты имеют однофункциональные и одноразовые характеристики.Диапазон действия электромеханических реле узок по сравнению с цифровым реле.
• Различные типы характеристик реле: Можно обеспечить лучшее согласование характеристик защиты, поскольку эти характеристики хранятся в памяти микропроцессора.
• Возможности цифровой связи: Реле на базе микропроцессора обеспечивает простой интерфейс с оборудованием цифровой связи. Волоконно-оптическая связь с подстанцией LAN
• Модульная рама: Аппаратное обеспечение реле состоит из стандартных модулей, что упрощает обслуживание.
• Низкая нагрузка: Реле на базе микропроцессора имеют минимальную нагрузку на измерительные трансформаторы.
• Чувствительность: Большая чувствительность и высокий коэффициент захвата.
• Скорость: При использовании статических реле время отключения может составлять ½ цикла или даже меньше.
• Быстрый сброс: Сброс меньше.
• История данных: Доступность данных об отказах и записи анормальных режимов. Помогает при анализе неисправностей путем регистрации деталей (1) характера неисправности, (2) величины уровня неисправности, (3) проблемы с выключателем, (4) C.T. saturation, (5) Продолжительность неисправности.
• Автоматический сброс и самодиагностика: Электромеханическое реле не может определить, достигнуто ли нормальное состояние после его активации, поэтому автоматический сброс невозможен, и он должен выполняться обслуживающим персоналом. в то время как в числовом реле возможен автоматический сброс
• Комбинируя несколько функций в одном корпусе, цифровые реле также экономят капитальные затраты и затраты на техническое обслуживание по сравнению с электромеханическими реле
• Отдельного подключения не требуется, напряжения и токи нулевой последовательности могут быть получены внутри процессора
• Базовое оборудование используется для нескольких функций, что позволяет значительно снизить стоимость отдельных функций защиты.
• Функция потери напряжения помогает заблокировать реле в случае кратковременной / постоянной потери напряжения.

Ограничения Цифровое реле:

Цифровое реле
• обеспечивает большую функциональность и большую точность. К сожалению, это не обязательно означает лучшую защиту.
Цифровое реле
• позволяет быстрее принимать решения. Однако в реальном мире более быстрая защита сама по себе не имеет значения, потому что автоматические выключатели по-прежнему должны прерываться по направлению защитного оборудования, а возможность более быстрого прерывания автоматических выключателей очень ограничена.
Цифровая релейная защита
• часто полагается на стороннее программное обеспечение, подвергая систему потенциальному риску взлома.
Цифровая релейная защита
• иногда подвергается воздействию переходных помех внешнего источника, которые не влияют на обычные технологии.
• Цифровая релейная защита выполняет общие функции. Это означает, что существуют общие режимы отказа, которые могут повлиять на несколько элементов защиты. Например, отказ источника питания или процессора входных сигналов может вывести из строя все защитное устройство, которое обеспечивает множество различных функций защиты.Этой проблеме уделялось много внимания при разработке, и опыт в целом подтвердил мнение, что оборудование имеет очень высокую надежность после того, как оно прошло стадию детской смертности. Но остается кое-что знать.
• Многофункциональное числовое реле может обеспечить трехфазную, заземляющую и направленную или ненаправленную защиту от перегрузки по току с четырехкратным повторным включением, защиту прямого или обратного тока, отказ выключателя, защиту от повышения / понижения частоты и защиты от повышенного / пониженного напряжения, синхронизацию проверка, контроль и управление выключателем. Потребуется 10–11 однофункциональных твердотельных или электромеханических реле, по крайней мере, в 5–6 раз дороже.Кроме того, числовые реле имеют возможности связи, записи последовательности событий, отчетов о неисправностях, скорости изменения частоты и функций измерения — все в интегрированной системе.

Сравнение реле разных типов:

Характеристика	Электромеханическое реле	Статическое реле	Цифровое реле	Цифровое реле
Технологический стандарт	Реле 1-го поколения.	Реле 2-го поколения.	Реле нынешнего поколения.	Реле нынешнего поколения.
Принцип работы	Они используют принцип электромагнитного поля.	В этих реле использованы транзисторы и ИС	Они используют микропроцессор. В встроенном ПО с предопределенными значениями	Они используют микропроцессор. В встроенном ПО с предопределенными значениями
Измерительные элементы / оборудование	Индукционный диск, электромагниты, индукционная чашка, балансир	Компараторы R, L, C, транзисторы, аналоговые ИС	Микропроцессоры, цифровые ИС, цифровые сигнальные процессоры	Микропроцессоры, цифровые ИС, процессоры DigitalSignal
Метод измерения	Электрический Qtys, преобразованный в механическую силу, крутящий момент	Обнаружение уровня, сравнение с контрольным значением в аналоговом компараторе	Аналого-цифровое преобразование, методы численного алгоритма	Аналого-цифровое преобразование, методы численного алгоритма
Окружающая среда	Зависит от силы тяжести, значение изменяется также и в окружающих магнитных полях.	Это значение также может меняться в зависимости от температуры.
Размер реле	Громоздкий	Маленький	Маленький	Компактный
Скорость ответа	Медленная	Быстро	Быстро	Очень быстро
Функция времени	Часы механические, приборная панель	Статические таймеры	Счетчик	Счетчик
Время точности	Темп.Иждивенец	Темп. Иждивенец	Конюшня	Конюшня
Надежность	Высокая	Низкий	Высокая	Высокая
Устойчивость к вибрации	№	Есть	Есть	Есть
Характеристики	Limited	широкий	широкий	широкий
Требование о выдаче	Обязательно	Обязательно	Не требуется	Не требуется
Нагрузка CT	Высокая	Низкий	Низкий	Низкий
Нагрузка CT	от 8 до 10 ВА	1 ВА	<0.5 ВА	<0,5 ВА
Время возврата	Очень высокий	Меньше	Меньше	Меньше
Вспомогательное питание	Обязательно	Обязательно	Обязательно	Обязательно
Диапазон настроек	Limited	широкий	широкий	широкий
Напряжение изоляции	Низкий	Высокая	Высокая	Высокая
Функция	Одна функция	Одна функция	Многофункциональный	Одиночная функция
Техническое обслуживание	Часто	Часто	Низкий	Очень низкий
Сопротивление	100 милл Ом	10 Ом	10 Ом	10 Ом
Выходная емкость	<1 Пико Фарад	> 20 пикофарадов	> 20 пикофарадов	> 20 пикофарадов
Ухудшение в результате эксплуатации	Есть	№	№	№
Программирование реле	№	Частично	Программируемый	Программируемый
Совместимость со SCADA	№	№	Возможно	Есть
Индикация рабочего значения	Невозможно	Возможно	Возможно	Возможно
Визуальная индикация	Флаги, мишени	Светодиоды	светодиоды, LCD	светодиоды, LCD
Самоконтроль	№	Есть	Есть	Есть
Настройка параметров	Установка заглушки, установка шкалы	Дисковый переключатель, двухрядные переключатели	Клавиатура для числовых значений, через компьютер	Клавиатура для числовых значений, через компьютер
Запись неисправностей и нарушений	Невозможно	Невозможно	возможно	возможно

Номенклатура реле согласно ANSI:

№	Тип реле
2	Реле задержки времени
3	3 Реле проверки или блокировки
21	21 Дистанционное реле
25	Проверить реле синхронизации
27	Реле минимального напряжения
30	Реле оповещения
32	Реле направленной мощности (обратной мощности)
37	Реле малой мощности вперед
40	Сбой поля (потеря возбуждения)
46	Реле обратной последовательности фаз
49	Термореле машины или трансформатора
50	Реле мгновенного перегрузки по току
51	А.C. IDMT Реле максимального тока
52	Автоматический выключатель
52a	Автоматический выключатель Вспомогательный выключатель «Нормально открытый» («контакт»)
52b	Автоматический выключатель Вспомогательный выключатель «Нормально замкнутый» («b’контакт»)
55	Реле коэффициента мощности
56	Реле полевого применения
59	Реле максимального напряжения
64	Реле замыкания на землю
67	Реле направления
68	Реле блокировки
74	Реле сигнализации
76	Д.C Реле максимального тока
78	Измерение фазового угла или реле погрешности
79	Реле АПВ переменного тока
80	Контроль потери питания постоянного тока
81	Реле частоты
81 U	Реле минимальной частоты
81 О	Реле максимальной частоты
83	Реле автоматического селективного управления или переключения
85	Реле приема несущего или контрольного провода
86	Реле отключения
87	Дифференциальное реле
87G	Дифференциальное реле генератора
87G	T Реле общего дифференциала
87U	Дифференциальное реле УАТ
87NT	Реле ограничения замыкания на землю
95	Реле контроля цепи отключения
99	Реле максимального потока
186A	Реле блокировки автоматического повторного включения
186B	Реле блокировки автоматического повторного включения

Реле для защиты линий передачи и распределения:

№	Линия	Защита
1	ЛЭП 400 кВ	Main-I: Схема без переключения или числовая дистанционная схема
		Main-II: Схема без переключения или числовая дистанционная схема
2	ЛЭП 220 кВ	Main-I: дистанционная схема без переключения (питание от шинных СТ)
		Main-II: Схема коммутируемого расстояния (питание от линейных вариаторов) с возможностью переключения с шинного PT на линейный вариатор и наоборот
3	ЛЭП 132 кВ	Основная защита: Схема коммутируемой дистанции (питание от шины PT).
		Резервная защита: 3 № направленных реле IDMT O / L и 1 № Направленное реле IDMT E / L.
4	Линии 33 кВ	Ненаправленное реле IDMT 3 перегрузки по току и 1 реле защиты от замыкания на землю
5	Линия 11кВ	Ненаправленное реле IDMT 2 реле перегрузки по току и 1 реле защиты от замыкания на землю

Артикул:

• Справочник по распределительному устройству –Bhel
• Цифровые / числовые реле -T.С.М. Rao

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Руководство по тестированию и техническому обслуживанию защитных реле

В этом руководстве содержится всесторонний обзор процедур проверки и испытаний защитных реле в системах электроснабжения. Фото: TestGuy.

Защитные реле широко используются в энергосистеме для вывода из эксплуатации любого элемента, который подвергается короткому замыканию, начинает работать ненормально или представляет риск для работы системы.Релейному оборудованию в этой задаче помогают измерительных трансформаторов , которые определяют состояние электропитания, и автоматические выключатели , которые могут отключать неисправный элемент при вызове релейного оборудования.

Из-за их критической роли в энергосистеме защитные реле должны пройти приемочные испытания перед вводом в эксплуатацию и периодически после этого для обеспечения надежной работы. При нормальном промышленном применении периодические испытания следует проводить не реже одного раза в 2 года в соответствии с NFPA 70B 2016.

Испытания защитного реле можно разделить на три категории: приемочные испытания , ввод в эксплуатацию и эксплуатационные испытания . Какие из описанных ниже процедур будут добавлены в ваш план тестирования, будет зависеть от конкретного проекта или отраслевых спецификаций, которые будут определены владельцем оборудования или системным инженером.

1. Визуальный и механический осмотр

Проверка и обслуживание реле защиты всегда начинается с тщательного визуального и механического осмотра.Если проверяемая цепь находится в рабочем состоянии, следует снимать по одному реле (если применимо), чтобы полностью не отключить защиту.

Что проверять, зависит от типа реле , будь то электромеханическое, твердотельное или микропроцессорное. Ниже приводится краткое описание процедур для каждого типа реле:

Инспекции и проверки электромеханических и твердотельных реле

Электромеханические реле состоят из физических движущихся частей для подключения контакта в выходном компоненте реле.Движение контакта генерируется с помощью электромагнитных сил от входного сигнала малой мощности.

В полупроводниковых реле

используются силовые полупроводниковые устройства , такие как тиристоры и транзисторы , для коммутации токов до примерно сотни ампер. Твердотельные реле имеют быстрых скоростей переключения по сравнению с электромеханическими реле и не имеют физических контактов , которые могут изнашиваться.

Электромеханическое и твердотельное реле

• Запишите и сравните данные на паспортной табличке реле с применимыми проектными чертежами и спецификациями, чтобы убедиться, что установлено правильное оборудование с соответствующими опциями.
• Осмотрите реле и корпус на предмет физических повреждений и убедитесь, что весь блок чистый . При новой установке убедитесь, что весь транспортировочный ограничительный материал удален.
• Затяните кожух реле , соединения и проверьте крышку на предмет правильности прокладки . Осмотрите закорачивающее оборудование, соединительные лопасти и / или рубильники.
• Проверить блок реле на предмет посторонних предметов , особенно в пазах дисков демпфирования и электромагнитов.Удалите все посторонние предметы из корпуса и убедитесь, что покровное стекло чистое.
• Проверить функциональность сброса мишени , зазор диска, контактный зазор и смещение пружины.
• Проверить спиральной пружины витков. Спиральная пружина реле должна быть концентрической и не иметь признаков перегрева. Диск и контакты следует проверить на предмет свободы движения и правильности хода.
• Подшипники и шарниры должны быть чистыми и демонстрировать движение жидкости .Проверьте затяжку всего монтажного оборудования и соединений реле. Аккуратно очистите контакты из чистого серебра с помощью гибкого полировального инструмента , который напоминает сверхтонкий напильник.

Электромеханическое реле снято с корпуса с обозначенными компонентами. Реле минимального напряжения GE типа IAV54E. Фотография: General Electric.

Инспекции и проверки микропроцессорных реле

Микропроцессорные реле

— это компьютерные системы, в которых используются программные алгоритмы защиты для обнаружения электрических неисправностей.Цифровые реле являются функциональной заменой электромеханических реле защиты и могут включать в себя множество функций защиты в одном устройстве, а также обеспечивать функции измерения, связи и самотестирования.

Микропроцессорные (цифровые) реле

• Передняя панель реле должна быть чистой и на корпусе не должно быть посторонних предметов. Проверьте надежность крепления монтажного оборудования и электрических соединений. Убедитесь, что корпус реле заземлен, как указано в инструкциях производителя по установке.
• Запишите важную информацию на паспортной табличке , такую ​​как номер модели реле, номер стиля, серийный номер, версия микропрограммного обеспечения, версия программного обеспечения и номинальное управляющее напряжение.
• Все события из регистратора событий должны быть загружены в отфильтрованном и нефильтрованном режиме перед выполнением любых тестов на реле. Загрузите последовательность событий, данные технического обслуживания и статистические данные. Запишите пароли для всех уровней доступа для использования в будущем.
• Файлы настроек и логики должны быть загружены из реле, а настройки сравнивать с теми, которые указаны в исследовании координации или листе настроек , предоставленном владельцем . Настройте реле в соответствии с разработанным файлом настроек и координационным исследованием.
• Убедитесь, что реле показывает правильную дату и время . Сравните время отображения реле с фактическим временем и запишите разницу. Установите часы реле, если они не контролируются извне.Подключите резервную батарею.
• Обратитесь к инженеру по настройке или владельцу, чтобы узнать о применимых обновлениях микропрограмм . и отзывают продукт . Осмотрите, очистите и проверьте работу закорачивающих устройств. Проверьте работу всех светодиодов, дисплеев и мишеней.

---

2. Проверьте настройки защиты

Настройки реле слева должны соответствовать самым последним файлам координации и исследования дугового разряда или файлам инженерных настроек. Убедитесь, что все настройки соответствуют последнему исследованию координации защитных устройств или листу настроек, предоставленному владельцем оборудования.Эта информация часто предоставляется на кривой зависимости тока от времени в исследовании координации, отображающей характеристики реле.

Пример кривых характеристик настройки согласования защитных реле. Фото: Индийский журнал науки и технологий

---

3. Испытания сопротивления изоляции

Выполните испытания сопротивления изоляции каждой цепи электромеханического реле между корпусом и землей. Порядок проведения испытаний сопротивления изоляции твердотельных и микропроцессорных реле следует определять в руководстве по эксплуатации реле. Некоторые производители реле могут не рекомендовать испытания изоляции под высоким напряжением.