Princip činnosti proudového relé: zařízení a účel

Proudová relé jsou speciální zařízení, která se instalují na elektrické transformátory, elektromotory, zařízení pro průmyslové potřeby atd. Jejich hlavním účelem je chránit obvod před přetížením a zkratem.

Proudová relé jsou speciální zařízení, která se instalují na elektrické transformátory, elektromotory, zařízení pro průmyslové potřeby atd. Jejich hlavním účelem je chránit obvod před přetížením a zkratem. Pokud takové relé chybí, je možné poškození vodičů, selhání izolace a další poruchy, které mohou nakonec vést k nouzové situaci nebo k úplnému nebo částečnému přerušení obvodu.

O funkcích provozu

Proudové relé zavírá a otevírá elektrický obvod při určitých úrovních proudu. Jedná se o plastové pouzdro s kulatou nebo obdélníkovou tyčí, na které je navinut měděný drát s naneseným dielektrickým lakem, jakož i další součásti zodpovědné za plný provoz relé.

Používá se ve schématech elektrických obvodů a elektronice. Produkt je logickým prvkem obvodu, který jej za určitých podmínek uzavírá a otevírá.

Součásti relé a princip činnosti

Naviják. Pracuje podle zákonů elektromagnetické indukce. Když je přivedeno napětí, cívka přitáhne kontakt relé, čímž se obvod dokončí. Pokud hodnota proudu v obvodu klesne pod jmenovitou hodnotu, pro kterou je cívka navržena, pak magnetická síla přestane stačit k sepnutí relé a kontakty se otevřou, čímž dojde k deaktivaci pracovního obvodu nebo k přepnutí toku elektřiny z jeden okruh do druhého.

Jádro. Součást, která se po přivedení napětí stává magnetem, přitahuje nebo uvolňuje kontakty.

Rod. Podlouhlá, obdélníková nebo zaoblená součást, na které je cívka navinuta a jádro je upevněno.

Pohyblivá kotva. Mechanismus, který vytváří a otevírá kontakty.

Kontaktní skupina. Fungují jako vstup/výstup elektřiny ze sítě do reléového obvodu. Minimální množství je jeden pár. Ve složitějších konstrukcích relé jich může být několik párů. Když se kontakty relé otevřou, napětí na nich zmizí, což vede k otevření celého elektrického obvodu.

Jaro. Součást pohyblivé kotvy. Při rozepnutí relé je nutné vrátit kontakt do původní polohy.

Napájení cívky. Ovládací kontakt, který je napájen ze sekundární sítě nesouvisející se spotřebitelskou sítí.

Fázové napětí je přiváděno na vstupní reléový kontakt. V normálním stavu je cívka nabuzena a vlivem magnetického pole sepne svůj kontakt, který je součástí pohyblivé kotvy. Při poklesu proudu magnetické pole cívky slábne a kontakt kotvy se vlivem pružiny vrací do otevřeného stavu, čímž se otevře obvod procházející skupinou vstupních a výstupních kontaktů. Napájecí obvod spotřebiče nebo jeho část je bez napětí.

Hlavní typy a technické vlastnosti

Vzhledem k tomu, že relé se používají pro různé účely, protože řídicí a napájecí obvody pro spotřebitele jsou také odlišné, jsou magnetická relé rozdělena do několika kategorií.

Obecné vlastnosti pro každý typ relé:

1. Citlivost: síla proudu, při které je relé aktivováno a přeruší obvod.
2. Odpor vinutí cívky.
3. Zapínací proud: minimální proud pro ovládání elektromagnetu, který sepne relé;
4. Vypínací proud: minimální vypínací proud kontaktů relé;
5. Pracovní frekvence při provozní zátěži: kolikrát může relé pracovat při jmenovité zátěži za jednotku času.

Kontaktní a bezkontaktní relé

Na základě principu ovlivňování sítě jsou relé rozdělena do následujících kategorií.

Kontakt. Relé se rozepíná a zavírá pomocí vnitřních kontaktů namontovaných na speciální kotvě. Taková zařízení se používají především v obvodech rozváděčů, které napájejí elektrické pohony a různé instalace.

Bezkontaktní. Relé určené k tomu, aby nevypínalo obvod, ale aby náhle změnilo jeho provozní parametry: snížení nebo zvýšení proudu, napětí nebo odporu. Bezkontaktní reléové zařízení přitom nemá vnitřní kontakty, ale pracuje pomocí elektronických prvků. Taková relé lze často nalézt v elektronických obvodech, které řídí její logickou část.

Výkonem řídicího signálu

To se týká citlivosti relé. Čím vyšší je akční výkon, tím nižší je citlivost činnosti relé. Rozlišujte:

• Vysoce výkonné relé: více než 10 wattů.
• Relé středního výkonu: od 1 do 9 wattů.
• Nízkovýkonové relé: až 1 watt.

To se týká rychlosti, kterou relé pracuje při zavírání a otevírání:

• Volný chod relé: méně než 1 tisícina sekundy;
• Rychlá akce: od 1 setiny do 5 setin sekundy;
• Nastavitelné: možnost nezávisle nastavit rychlost odezvy relé.

Podle typu ovládacího napětí

Jak víte, síť může mít střídavé a stejnosměrné napětí. Podle toho se vyrábí relé pro příslušný typ elektrického obvodu: existují relé pro stejnosměrné a střídavé napětí.

Podle stupně ochrany před vnějšími faktory

Vnější faktory ovlivňující činnost relé mohou být vlhkost, prach, hodnoty okolní teploty a možnost fyzického kontaktu zařízení s různými vnějšími předměty.

Takže podle stupně ochrany se relé dělí na:

• Zapečetěno. Nepropouštějí vzduch a vlhkost dovnitř. Vnitřní zařízení je citlivé na vnější prostředí, při kontaktu s nímž může dojít ke ztrátě výkonu komponent ochrany.
• Kryté. Může to být také místnost s nebezpečím požáru, chráněná před vnějšími faktory, nebo místo, kde pracují zařízení nebezpečná pro relé.
• OTEVŘENO. Používají se v bezpečném prostředí, kde není přístup k vlhkosti a není zde možnost fyzického kontaktu s těžkými předměty.

Typy skupin kontaktů

Podle typu skupin kontaktů mohou být relé buď zapínací nebo vypínací obvody. K otevření hlavního okruhu se obvykle používají zapínací relé. Kontakty, které se v tomto okamžiku otevřou, aktivují sekundární obvod. Kontaktní skupiny různých relé mají v sepnutém stavu svůj vlastní odpor. Tento odpor se nazývá stabilní.

Relé může mít jeden pár kontaktů nebo více. Všechny však fungují na stejném principu: magnetická indukce je přitahuje a při ztrátě napětí se obvod uzavře, kontakty relé se otevřou. Kontakty se také dělí na normálně otevřené, sepnuté a přepínací.

O elektromagnetických relé

Neutrální relé vnímají podle stejného principu stejnosměrný proud nasměrovaný na opačné strany vinutí.

Výhody:

• nízké ceny (mnohem levnější než polovodičové modely);
• nevyžaduje chlazení, protože se uvolňuje málo tepla a napětí na kontaktech mírně klesá;
• vysoce kvalitní elektrická izolace;
• odolné vůči impulznímu zatížení a rušení způsobenému např. úderem blesku při spínání obvodů vedení vysokého napětí;
• možnost připojení zátěže až 4 kW, pokud je objem relé nižší než 10 cm3.

Omezení:

• poruchy a problémy v případě připojení indukčních zařízení a stejnosměrných zátěží;
• výskyt rádiového rušení v případě silových kontaktů;
• rezerva zdrojů je malá;
• režim nízké rychlosti.

O diferenciálních relé

Taková relé se používají pro domácí a průmyslové potřeby. Jejich úlohou je zabránit úniku proudu v elektroinstalaci a zařízení. Zařízení, která vyžadují ochranu, jsou kancelářské vybavení, kotle, domácí spotřebiče a lampy. Tato relé budou schopna ochránit uživatele před úrazem elektrickým proudem, pokud se dostanou do kontaktu s tělem samotného zařízení.

O integrovaných elektrických relé na mikroobvodech

Základ takových relé tvoří polovodičové prvky. Jsou stabilní v provozu i při silných vibracích, proto velmi praktické.

přihláška

Napěťová proudová relé se používají v situacích, kdy v napájecím prostředí dochází k přetížení. Zařízení v takových sítích se zpravidla dělí do dvou tříd: zařízení s prioritou a kategorie neprioritních zařízení.

První typ zahrnuje zařízení, kterými jsou počítače, zařízení pro natáčení nebo ukládání určitých dat. Pokud jde o neprioritní zařízení, patří sem další spotřebiče a technologické produkty pro domácnost. Tato okolnost je hlavním důvodem pro instalaci relé, zabraňuje přetížení sítě a také eliminuje její následné vypnutí.

Průvodce připojením

Existuje mnoho způsobů připojení, které vyhovují různým zařízením. Chcete-li nainstalovat relé pro zařízení modelu EPP používaná v systémech ochrany relé, musíte provést následující kroky:

• vypněte napájení;
• nainstalujte relé na sběrnici umístěnou v ústředně;
• připojte napájecí zdroj s ohledem na technickou dokumentaci;
• protáhněte kabel pomocí měřeného vedení průchozím kanálem pro připojení relé;
• připojte napájení alarmu k požadovaným kontaktům aktuálního monitorovacího zařízení s přihlédnutím k určité objednávce;
• nastavení potřebných parametrů na stupnici proudu zařízení.

Schémata

Proudové relé určené k odpojení neprioritního obvodu při překročení přípustné normy se používá v případech, kdy jsou k síti připojeni alespoň dva spotřebitelé a vykonávají práci autonomně.

K připojení relé tohoto typu potřebujete:

• připojte napětí k nulové svorce a fázi;
• připojte obvod s nízkou prioritou ke specifické svorce a nule;
• připojte vedení s vysokou prioritou ke kontaktu a nulovému vodiči.

Systémy s podobnou konstrukcí mají také časová relé, která jsou v takových situacích doplňkovým zařízením.

Сферы применения

Oblasti použití relé jsou také různé.

Signalizace. Při zastavení provozního zařízení, při vypnutí magnetického spouštěče v důsledku činnosti tepelného relé, se jeho rozpínací kontakty uzavřou a vytvoří uzavřený obvod, který začne napájet cívku kontaktního relé. To zase sepne svou skupinu kontaktů a spustí se alarm napájený ze sekundárního okruhu.

Ochrana. Částečná ztráta síťového napětí může ovlivnit integritu zařízení. Když magnetické relé ztratí napětí, nemůže udržet své kontakty v sepnutém stavu, v důsledku čehož se otevřou a odpojí napájení sítě.

Řídicí obvody. Relé jsou často instalována ve skupinách v řídicích obvodech. To je nezbytné pro postupné spouštění pohonu a přepínání z jedné části řetězu na druhou. Slouží tedy jako logické prvky v automatizaci, když je potřeba při dosažení určité hodnoty zatížení přejít z jedné části obvodu do druhé.

Avielsi je společnost, jejímž profilem jsou profesionální řešení v automatizaci a elektrotechnice. Jsme připraveni kompetentně provést jakýkoli plán. V případě jakýchkoli dotazů týkajících se oprav a údržby se prosím obraťte na naše webové konzultanty. Okamžitě se můžete přihlásit pomocí jakéhokoli vhodného formuláře zpětné vazby. Naši specialisté vás budou neprodleně kontaktovat, aby upřesnili všechny podrobnosti.

Nejprve se podívejme na princip proudového relé a jeho konstrukci. V současné době existují elektromagnetická, indukční a elektronická relé.

Rozebereme konstrukci nejběžnějších elektromagnetických relé. Navíc poskytují příležitost co nejjasněji pochopit princip jejich fungování.

Zařízení pro relé elektromagnetického proudu

• Začněme základními prvky jakéhokoli proudového relé. Musí mít magnetický obvod. Navíc má tento magnetický obvod část se vzduchovou mezerou. Může existovat 1, 2 nebo více takových mezer, v závislosti na konstrukci magnetického jádra. Na naší fotografii jsou dvě takové mezery.
• Na stacionární části magnetického obvodu je cívka. A pohyblivá část magnetického obvodu je zajištěna pružinou, která působí proti spojení dvou částí magnetického obvodu.

Princip činnosti elektromagnetického proudového relé

• Když se na cívce objeví napětí, v magnetickém obvodu se indukuje emf. Díky tomu se pohyblivé a stacionární části magnetického obvodu stávají jako dva magnety, které se chtějí spojit. V tom jim brání pružina.
• Jak se proud v cívce zvyšuje, emf se zvyšuje. V souladu s tím se zvýší přitažlivost mezi pohyblivou a stacionární částí magnetického obvodu. Při dosažení určité hodnoty proudu bude EMF tak velké, že překoná odpor pružiny.
• Vzduchová mezera mezi dvěma sekcemi magnetického obvodu se začne zmenšovat. Ale jak říkají instrukce a logika, čím menší je vzduchová mezera, tím větší je přitažlivá síla a tím rychleji se magnetické obvody spojují. Výsledkem je, že proces přepínání trvá setiny sekundy.

Existují proudová relé různých typů

• Pohyblivé kontakty jsou pevně připevněny k pohyblivé části magnetického obvodu. Spínají se pevnými kontakty a signalizují, že proud na cívce relé dosáhl nastavené hodnoty.

Nastavení zpětného proudu proudového relé

• Pro návrat do původní polohy musí proud v relé klesnout jako na videu. Jak moc by se měl snížit, závisí na tzv. koeficientu návratnosti relé.

Závisí na provedení a lze ji také individuálně nastavit pro každé relé napnutím nebo povolením pružiny. To lze provést vlastníma rukama.

Účel a způsoby připojení proudového relé

Proudová a napěťová relé jsou hlavními prvky téměř všech základních ochran. Podívejme se proto blíže na jejich rozsah použití a schéma zapojení.

Účel proudového relé

A za prvé, pojďme na to přijít, proč přesně je toto proudové relé potřeba? Abychom na tuto otázku odpověděli, musíme se ponořit trochu do teorie. Pokusíme se to ale udělat co nejpovrchnější a nejpřístupnější.

• Každá elektroinstalace má dva hlavní parametry svého provozu – proud a napětí. Sledováním těchto dvou parametrů můžete posoudit výkon zařízení a možné poruchy.
• Proudové relé, jak asi tušíte, řídí proud. A pokud jeho pokles naznačuje pouze snížení zatížení, pak jeho zvýšení ve většině případů naznačuje vážné poruchy. Abychom se touto problematikou blíže nezabývali, uveďme si jako příklad elektromotor.

Reléový obvod pro ochranu motoru

• Elektromotor má jmenovitý proud např. 50A. Mírné zvýšení proudu, řekněme do 55A, signalizuje přetížení. V tomto případě by motor neměl být okamžitě vypnut, protože přetížení může být dočasné a podle PUE může být většina elektromotorů periodicky přetěžována.
• Ale delší provoz při vyšším jmenovitém proudu může znamenat mechanickou poruchu nebo jiné problémy. Proto je třeba po naložení po určité době vypnout motor.

Ochranný obvod proti přetížení

• Obvod proudového a časového relé takovou ochranu umožňuje. Když proud vzroste nad jmenovitou hodnotu 50A, je aktivováno proudové relé. Svými kontakty aktivuje časové relé, které počítá přípustnou dobu provozu motoru v přetíženém stavu. Pokud během této doby neodpadne proudové relé, sepne se časové relé a vypne elektromotor.

Věnovat pozornost! Ochrana proti přetížení musí být přizpůsobena době rozběhu motoru. Jak víte, při startování může náběhový proud dosáhnout až desetinásobku jmenovitého proudu (obvykle pěti až šestinásobku). Proto, aby se předešlo chybné činnosti ochrany proti přetížení, musí být doba provozu časového relé delší než doba otáčení motoru.

• Nyní si vezměme jinou situaci. Na našem motoru došlo ke zkratu. Musí být deaktivován co nejdříve. Zkrat je charakterizován prudkým nárůstem proudu. V závislosti na typu zkratu mohou tyto proudy překročit 10násobek jmenovité hodnoty.
• Na základě toho musíme nainstalovat proudové relé, jehož obvod bude reagovat na takový proud, a okamžitě jej vypnout. Tento typ ochrany se nazývá proudové přerušení. Když ochrana okamžitě vypne elektrické zařízení při dosažení určité hodnoty proudu.

Proudové relé s časovým zpožděním

• Ale existují zkraty, které nemají tak velké proudy. V tomto případě se proudové relé a jeho schéma zapojení mírně změní. Jeho princip fungování je podobný ochraně proti přetížení, pouze čím vyšší proud, tím rychleji vypne náš elektromotor. Toho je dosaženo kombinací časového a proudového relé v jednom zařízení. Tento typ ochrany se nazývá nadproudová ochrana.

Proudová ochrana zabudovaná v jističi

• Existuje také ochrana proti jednofázovým zemním poruchám, ochrana proti proudům se zápornou složkou, diferenciální ochrana, distanční ochrana a mnoho dalších reléových obvodů, které používají proudová relé.

Ale to jsou specifičtější ochrany, které vyžadují hlubší pochopení procesů. Proto je v našem článku nebudeme uvažovat.

Schémata zapojení proudových relé

Po rozebrání zařízení a účelu proudového relé můžete přejít k otázce jejich připojení. Existují dvě hlavní možnosti – přímo nebo přes proudový transformátor.

Podívejme se na každou z těchto možností:

• Relé lze přímo připojit k elektrické instalaci s napětím do 1000V. Je tomu tak proto, že při vyšších napětích by bylo nutné výrazně zvětšit velikost relé, aby byla zajištěna dostatečná izolace a umožnily proudění vyšších proudů. A kvůli tomu by se zvýšila cena relé.

Přímé připojení proudového relé

• Spotřebitelé do 1000V obvykle nejsou nejzodpovědnější, takže ochrana je implementována na jedné nebo dvou fázích. Ale je možné realizovat ochranu ve všech třech fázích. Chcete-li to provést, jednoduše zapněte cívku proudového relé v sérii se zátěží na jedné nebo více fázích.

• Mnoho proudových relé obsahuje dvě cívky. Pro ně lze použít sériové nebo paralelní připojení vinutí proudového relé. To je nezbytné pro změnu provozních limitů relé.
• Jako příklad si vezměme relé RT 40. Při paralelním zapojení cívek se provozní proud pohybuje od 0,1 do 100A. Při sériovém zapojení vinutí lze nastavit limit odezvy v rozsahu 0,2 – 200A.

Věnovat pozornost! Pokud potřebujete provozní limit 0,1 – 100A, pak v zásadě nemusíte druhé vinutí vůbec připojovat.

Proudový transformátor 6 – 10 kV

Proudový transformátor 110kV a více

• Mnohem častěji elektrické obvody pro připojení proudových relé zahrnují použití proudových transformátorů. Tato zařízení umožňují převést libovolný proud na hodnoty 1 nebo 5 A.

Schéma zapojení proudového relé přes proudový transformátor

• Tito spotřebitelé jsou obvykle považováni za odpovědné, proto je pro každou fázi implementována proudová ochrana. Princip připojení je jednoduchý. Cívka relé se jednoduše připojí na svorky proudového transformátoru.

Pozor! Zde je však třeba připomenout, že proudové transformátory a veškeré sekundární spínání pracují v režimu blízkém zkratu. Proto je otevření takových obvodů plné poškození proudového transformátoru a také vážných následků pro člověka. Proto před provedením jakýchkoliv spínačů v proudových obvodech by měly být zkratovány propojkou. Nebo provést vypínače na elektrickém zařízení odebraném do opravy.

Výkon

Proudové relé a elektrický obvod pro jeho připojení mají mnoho nuancí. Pokud se pustíte do každého, získáte plnohodnotnou učebnici. Naším cílem bylo poskytnout vám obecnou představu o tomto relé v nejpřístupnějším jazyce. Některé problémy v našem článku proto nejsou zcela zveřejněny nebo jsou zjednodušeny. Každý aspekt by měl být prozkoumán podrobněji na základě stávajících podmínek.