Astro-nn.ru

Стройка и ремонт
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реле сопротивления принцип работы

Реле сопротивления

Основные органы релейной защиты.

Релейная защита состоит из пусковых органов, измерительных органов и логической части.

Пусковые органы — непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования и реагируют на возникновение короткого замыкания, и нарушения нормального режима работы.

Пусковые органы выполняются с помощью: реле тока, реле напряжения, реле мощности и т.д.

Измерительные органы – на них возлагается задача определения места и характера повреждения, а так же принятия решения о необходимости действия защиты.

Измерительные органы так же выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и других.

Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.

Логическая часть – представляет собой схему которая запускается пусковыми органами и сопоставляя последовательность и продолжительность действия измерительных органов, производит отключение выключателей мгновенно или с выдержкой времени, запускает другие устройства, подает сигналы и производит другие предусмотренные действия.

Логическая часть состоит в основном из логических элементов, элементов времени (таймеров), а так же промежуточных и указательных реле. В аналоговых и микропроцессорных устройствах к ним добавляются дискретные входы и индикаторные светодиоды.

Реле сопротивления реагируют на величину отношения напряжения и тока — (КРС, ДЗ-10)

Основным органом дистанционной защиты является реле сопротивления, которое измеряет сопротивление линии до места КЗ. Реле определяет на каком участке произошло замыкание и отключает его с заданной выдержкой времени.

В России наиболее часто используется реле полного сопротивления, реагирующее на полное сопротивление линии.

К ре­ле сопротивления подводят­ся напряжение Up и ток Iр. Расчетное комплексное сопротивление

Zp = Up/Ip, называется ха­рактеристической величиной. Наиболее часто применяют минимальное ре­ле сопротивления, срабатывающее при снижении значения Zp до заданного сопротивления срабатывания Zср.

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 3153 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Реле сопротивления в комплекте КРС-1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (ФГБОУ ВПО УГНТУ)

Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате

Кафедра «Электрооборудование и автоматика промышленных предприятий»

Зав. кафедрой ЭАПП, профессор Зам. директора по учебной работе, доцент

_______________М.Г. Баширов ______________________Н.Г. Евдокимова

Методические указания к лабораторной работе

ИСПЫТАНИЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Дисциплина «Электрические и электронные аппараты»

Инженер по охране труда профессор кафедры ЭАПП

___________ Г.В. Мангуткина ___________Р.Г. Вильданов

Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», профиль «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

Обсуждено на заседании кафедры ЭАПП

Протокол № ______ от ___________________2015

ã Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, 2015

ã Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, 2013

ИСПЫТАНИЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Цель работы:Изучить принцип действия реле сопротивления и особенности его настройки, определить его основные параметры и характеристики.

Теоретические сведения

Общие сведения

Реле сопротивления (РС) применяются в качестве измерительных органов устройств релейной защиты автоматики (РЗА), в частности, – дистанционной защиты (ДЗ).

Обычно на РС подается линейное напряжение. Например, UАВ и IА–IВ. РС реагирует на величину сопротивления на зажимах реле ZР, равную отношению напряжения реле UР к току реле IР. Например, для РС, включенного на АВ:

РС выполняются минимальными, то есть, срабатывают при уменьшении величины ZР ниже уставки реле.

Для обеспечения селективности защит в сложных сетях с несколькими источниками питания РС выполняются направленными: РС реагирует не только на величину ZР, но еще и на угол между UР и IР.

Для анализа работы РС обычно используются характеристики РС в комплексной плоскости сопротивлений (рисунок 1). На комплексной плоскости сопротивлений каждая точка характеризует определенный вектор Z с составляющими X и R. Обычно сопротивление при КЗ на защищаемой линии имеет угол φк = (60..90)°. При КЗ угол сопротивления изменяется на 180°. Сопротивление нагрузки обычно имеет угол φн = (0..30)° при направлении мощности от шин в линию и угол на 180° вывернутый при направлении мощности из линии к шинам.

В сложных схемах электроснабжения в зависимости от режимов работы и вида короткого замыкания чувствительность простых токовых защит может оказаться недостаточной. Кроме того, в ряде случаев, к защитам могут предъявляться повышенные требования по быстродействию и селективности. В этих случаях широкое применение получили дистанционные защиты. К основным достоинствам дистанционных защит относятся:

— независимость от режимов работы системы электроснабжения;

— малое время отключения короткого замыкания, зависящее от расстояния до места повреждения и ряд других факторов.

Дистанционные защиты реагируют на отношение величины напряжения к величине тока в месте установки реле. Эта величина называется сопротивлением, подведенным к зажимам реле. Поэтому, основным пусковым органом дистанционных защит является реле сопротивления.

В данной лабораторной работе исследуется модель реле сопротивления типа КРС-1, входящего в комплекс панели ЭГО-1636. Функционально, модель состоит из трех однофазных реле сопротивления KZ1, KZ2 и KZ3. На вход каждого реле подается ток и напряжение от измерительных трансформаторов тока и напряжения. Поскольку, типовая схема включения реле сопротивления предполагает включение на линейное напряжение и разность фазных токов, реле имеет две токовые обмотки I1 и 12. Магнитный поток, создаваемый данными обмотками равен разности магнитных потоков, создаваемых каждой из обмоток в отдельности. Реле срабатывает, если величина комплексного сопротивления, подведенного к зажимам реле меньше уставки срабатывания реле.

К основным уставкам реле относятся:

Zуст.мин — минимальная уставка сопротивления, Ом/фазу. Принимает одно из двух значений: 1 Ом или 1,5 Ом;

N% — процентное отношение минимальной уставки срабатывания реле сопротивления Zycтmin к расчетной уставке Zуст . Определяется установкой положения двух органов управления: грубой регулировки: 1%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%; плавной регулировки: 0..10%. Результирующее значение N% определяется суммированием значений всех трех органов управления;

ε – коэффициент сжатия круговой характеристики срабатывания реле. Коэффициент предназначен для получения эллиптической характеристики. Принимает значения: 0,5; 0,65; 0,8; 1;

Смещение – смещение характеристики срабатывания в третий квадрант. Принимает одно из двух возможных значений: есть или нет. При наличии смещения, характеристика срабатывания реле смещается в третий квадрант на 10% от заданного сопротивления срабатывания реле;

Фмч – угол максимальной чувствительности реле. Принимает одно из двух возможных значений: 65° или 80°;

Характеристика срабатывания реле сопротивления имеет вид:

Рисунок 1 – Характеристика срабатывания реле сопротивления

Считается, что вектор тока совпадает по направлению с действительной осью комплексной плоскости, а вектор напряжения опережает ток на некоторый угол ФР (активно-индуктивная нагрузка). В этом случае, вектор полного комплексного сопротивления ZP совпадает по фазе с напряжением UP, а его величина определяется выражением UP/IP , где ток и напряжение могут быть амплитудными или действующими значениями.

Характеристика срабатывания реле ZCP имеет вид эллипса (рисунок 1). Реле срабатывает, если вектор комплексного сопротивления, подведенного к зажимам реле находится внутри заштрихованной части эллипса. Т.е. условие срабатывания реле в комплексной форме имеет вид:

Zp ZCP. (2)

Указанные выше уставки реле позволяют изменять размер эллипса, степень его сжатия, угол его наклона.

Основными характеристиками реле сопротивления являются:

Представляющая зависимость величины сопротивления при котором происходит срабатывание реле от величины угла между током и напряжением, подведенными к обмоткам реле. Зависимость снимается при номинальном токе, а величина сопротивления определяется по величине напряжения, подведенного к обмотке реле.

Представляющая зависимость величины сопротивления при котором происходит срабатывание реле от величины тока, подведенного к обмоткам реле. Зависимость снимается при угле между током и напряжением, равным углу максимальной чувствительности, а величина сопротивления определяется по величинам напряжения и тока, подведенных к обмоткам реле.

Реле сопротивления в комплекте КРС-1

Комплект реле сопротивления типа КРС-1 состоит из трех направленных РС, предназначенных для применения в качестве дистанционных органов различных устройств релейной защиты (РЗ).

Каждое РС предназначено для включения на линейное напряжение и на разность фазных токов и реагирует на сопротивление на его зажимах.

Для выполнения РС в КРС-1 применяется принцип сравнения абсолютных значений величин, сформированных из напряжения реле UР и тока реле IР.

В качестве рабочего и тормозного напряжений используются следующие величины:

где КI и КU – коэффициенты пропорциональности.

Моделирование устройств РЗиА: реле сопротивления

Дистанционная защита срабатывает по сопротивлениям контуров фаза-фаза для защиты от междуфазных КЗ или по контуру фаза-земля для защиты от коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.
Линейные комбинации токов и напряжения выбираются таким образом, чтобы замер дистанционного органа был пропорционален расстоянию до точки металлического КЗ. Для примера:

В дальнейшем изложении будем считать, что мы уже имеем ортогональные составляющие напряжения и тока, которые заранее рассчитаны для вычисления сопротивления. Тогда формула для расчета сопротивления будет выглядеть следующим образом:

Ее можно использовать как для дальнейших расчетах в дистанционных реле, так и просто для индикации. В случае только индикации этот расчет можно выполнять в более медленном темпе, чем расчеты для работы алгоритмов защиты.
Характеристикой срабатывания дистанционной защиты в комплексной плоскости является область, ограниченная линией, заданной пользователем с помощью уставок, таких как угол линии, полное сопротивления, активное сопротивление.
Несмотря на возможные различия характеристик у разных производителей, наиболее популярными остаются характеристики в форме окружности, четырехугольника и треугольника.
Рассмотрим характеристику “окружность”. Чтобы задать окружность на плоскости достаточно задать три точки, не лежащие на одной прямой. Точек может быть меньше, но тогда обязательным должно быть дополнительное условие, которое определит однозначность построения.
Например, для задания характеристики может быть заданы две уставки: полное сопротивление Z и угол линии φ (рис. 1).

Читать еще:  Микроволновка работает но не греет еду: что делать

Рис. 1. Характеристика срабатывания

Этих данных недостаточно для построения характеристики. Из рисунка видно, что дополнительными условиями являются: окружность проходит через точку (0, 0), точки (0, 0), (Zcos(ф), Zsin(ф)) лежат на диаметре окружности.
Теперь данных достаточно, чтобы определить координаты центра (x0, y0) и радиус R. Ими соответственно являются (Zcos(ф)/2, Zsin(ф)/2) и Z/2.
Как определить, лежит точка с координатами (x,y) внутри или вне окружности? Ответ хорошо виден из следующего рисунка (рисунок 2).

Рис. 2. Определение положения точки с координатами (x, y) относительно характеристики срабатывания

Или в ортогональных составляющих

Квадратный корень является ресурсоемкой операцией, и необходимости его извлечения для полного соответствия формул нет. Достаточно из уставок высчитать не радиус, а квадрат радиуса.
Рассмотри характеристику “четырехугольник” (рис. 3):

Рис. 3. Характеристика срабатывания в форме четырехугольника

Характеристика ограничена четырьмя линиями, а уставок для настройки характеристики только три. Естественно, что должно быть достаточно дополнительных условий по наклону и положению сторон характеристики, на положение которых никак не влияют уставки доступные для изменения.
Для того, чтобы разобраться с четырехугольником, нужно понять, как определять положение точки относительно прямой.
Неравенство ax + by ≥ c определяет верхнюю полуплоскость, т.е. все точки верхней полуплоскости являются решением неравенства, а нижние нет. Граничная линия определяется превращением неравенства в равенство (рис. 4).

Рис. 4. Определение положения точки с координатами (x, y) относительно линии

Таким образом, для определения положения точки относительно характеристики реле сопротивления надо определить положение точки относительно четырех прямых. Объединение условий по логическому «И» будет определять срабатывание реле сопротивления (рис. 5).

Рис. 5. Определение положения точки с координатами (x, y) относительно характеристики срабатывания

Найдем для примера уравнение стороны «1» – kx+b.
Коэффициент k равен тангенсу угла наклона прямой. Получаем k=tg(-5°)=-tg(5°). Из рисунка также видно, что эта прямая проходит через точку (Zcos(ф), Zsin(ф)). Тогда

Получаем уравнение первой стороны:

Из рисунка видно, что условием нахождения точки ниже первой стороны будет выполнение неравенства f1(x) ≤ 0 при подстановке туда вместо x, y рассчитанных на данных момент активного и реактивного сопротивления (координаты точки в обозначениях сопротивлений будут записаны в виде (R, jX)). Важно не путать обозначение оси абсцисс x и обозначение реактивного сопротивления jX.

Используя такие же элементарные вычисления, можно получить уравнения оставшиеся уравнения сторон – f2(x), f3(x), f4(x). Тогда условием срабатывания реле сопротивления будет истинность логического выражения

В каждое из уравнений сторон необходимо подставить значения активного и реактивного сопротивлений в текущий момент времени.

Используя данные идеи, можно реализовать довольно тщательную проверку реле сопротивления с помощью устройства РЕТОМ. При автоматической проверке реле сопротивления выходными данными РЕТОМа являются два массива – массив углов (от 0° до 360°) с заранее заданным шагом и массив значений сопротивлений, при которых произошло срабатывание пускового органа. Экспортировав данные, например, в Excel, можно получить погрешности срабатывания в каждой точке, если в Excel корректно прописаны все формулы и углы перехода с одной стороны характеристики на другую.

Углы перехода рассчитываются также из уравнений. Формулы получаются громоздкими, но принципиально не сложнее, чем приведенные выше.

Результаты таких испытаний приведены на рисунках ниже. На рисунках синим показана теоретическая характеристика, а цветными маркерами – точки РЕТОМа (рис. 6, 7).

Рис. 6, 7. Экспериментальные и теоретические данные проверки реле сопротивления

Пояснения к рисункам:

– При равномерном шаге по углу попасть в угол перехода с одной стороны на другую практически невозможно, поэтому может наблюдаться «срезание углов». В программе РЕТОМ есть очень полезная для этих целей функция «уточнение при переломе». При ее введении характеристика между изломами будет обработана с уменьшенным в 10 раз шагом.

– Даже без аналитического расчета погрешности видно, что экспериментальные точки ложатся очень близко к теоретическим прямым.

– Если Excel файл подготовлен заранее, то такие испытания не требуют практически ничего, кроме копирования данных из программы РЕТОМ в Excel.

Характеристики срабатывания реле сопротивления.

Cопротивление на зажимах реле представляет комплексную величину

, (3.2)

где φр – фазовый сдвиг между Up и Ip.

Таким образом, работу этого реле удобно анализировать в комплексной плоскости. Активную составляющую Zp откладываем по горизонтали, реактивную по вертикали. КЗ произошедшее в какой либо точки ЛЭП, характеризуется сопротивлением Zк, от места установки защиты до точки КЗ. Данное сопротивление так же можно изобразить на комплексной плоскости рис. 3.4 (отрезок ОК). Если КЗ произошло через электрическую дугу, в этой же точке ЛЭП, то как показали исследования сопротивление до места КЗ будет изображаться сопротивлением ОК′ (так как появляется дополнительное сопротивление rд). При определенных условиях Zк, может определяться вектором ОК″. Таким образом, в общем случае сопротивление КЗ- Zк, определяется четырех угольником подобным ОКК′К″. В результате действие реле при КЗ будет обеспечено, если характеристики срабатывания реле, будут охватывать область комплексной плоскости, в которой может находиться вектор сопротивления при КЗ для конкретной ЛЭП.

Характеристикой срабатывания реле, называется зависимость . В зависимости от вида характеристики срабатывания различают ненаправленное реле полного сопротивления; направленное реле полного сопротивления, реле сопротивления со смещенной круговой характеристикой, реле с эллиптической характеристикой и так далее. Характеристики перечисленных реле указаны соответственно на рис. 3.5 а, б в, г. Из характеристик видно, что сопротивление срабатывания постоянно только у ненаправленного реле полного сопротивления, а у остальных реле оно зависит от угла φр. Некоторому углу φр max, соответствует наибольшее сопротивление срабатывания, т.е. наибольшая чувствительность. Реле с характеристиками рис. 3.5 б, г. могут совмещать в себе функции дистанционного органа и органа направления мощности.

В реле сопротивления из подводимых к нему току и напряжению формируются две электрические Е1 и Е2 или магнитные величины Ф1 и Ф2, которые затем сравниваются между собой, по одному из принципов на которых основаны реле направления мощности.

Дистанционные органы подключаются к трансформаторам тока и напряжения, таким образом, чтобы сопротивление Zр, было пропорционально расстоянию до места КЗ, и не зависело от вида повреждения. Так, дистанционные органы, реагирующие на многофазные КЗ, включаются на линейные напряжения и разности фазных токов одноименные с напряжением (т. е. Up=Uab; Ip=Ia-Ib); дистанционные органы реагирующие при однофазном КЗ на фазные напряжения Up=Uф и на токи Ip=Iф+КI, где Iф, I – фазный ток и ток нулевой последовательности. С целью уменьшения количества реле сопротивлений применяются двух системные и одно системные схемы включения дистанционных органов, в которых либо осуществляется автоматические переключение цепей тока и напряжения в зависимости от вида КЗ (контактами пусковых органов), либо применяются многофазные реле сопротивления.

На примере сети, показанной на рис. 3.6, рассмотрим выбор уставок трехступенчатой дистанционной защиты, установленной на подстанции А. Первая зона, дистанционный орган этой зоны не должен срабатывать при КЗ: а) на шинах противоположной подстанции Б (т. К1); б) в месте подключения отпайки, если отпайка включена через выключатель (т. К2); в) за трансформатором отпайки, если отпайка включена без выключателя (т. К3). Перечисленным условиям соответствуют следующие формулы:

; (3.3)

; (3.4)

, (3.5)

где — сопротивления срабатывания первичной зоны; — сопротивление защищаемой линии АБ; — сопротивление участка линии от места установки защиты до точки отпайки; — сопротивление трансформатора отпайки; =0,8÷0,85 – коэффициент запаса. Для ЛЭП с отпайками без выключателей на стороне высокого напряжения, берется меньшее из значений , полученных по выражениям (3.3) или (3.5), для линий имеющих отпайки с выключателями – значение , по (3.4) выражению. Первая зона выполняется без выдержки времени, то есть =0.

Вторая зона. Дистанционные органы этой зоны не должны срабатывать при КЗ в конце первой зоны защиты смежной линии (точки К4), а также не должны срабатывать при КЗ за трансформаторами приемной подстанции (точка К5). В соответствии с этим , принимается равными меньшей из величин найденных по выражениям:

; (3.6)

, (3.7)

где — уставка первой зоны защиты смежной линии – БВ;

ZT – сопротивление наиболее мощного трансформатора подстанции Б;

— максимальное относительное отклонение коэффициента трансформации отпайки;

— коэффициент запаса учитывающий погрешность в работе защиты линии БВ и в выборе ее уставок;

и — коэффициенты токораспределения, учитывающие неравенство токов в месте повреждения Iк.з.2 или Iк.з.Т и в месте установки защиты Iк.з.1.

Выдержка времени второй ступени, отстраивается от быстродействующих защит смежной линии, то есть .

Третья зона. Эту зону трехступенчатой характеристики обеспечивают пусковые органы. При выполнении их токовыми реле, уставка по току берется так же как и для МТЗ, а при выполнении в виде направленных реле сопротивления, выполняется отстройка от минимального возможного сопротивления рабочем режиме:

, (3.8)

где — сопротивление срабатывания третьей зоны; Umin – минимальное рабочее линейное напряжение; Iраб. max – максимальный рабочий ток; КВ – коэффициент возврата реле сопротивления; — угол между Umin и Iраб.max. Найденное по (3.7) значение , представляет собой диаметр окружности характеристики срабатывания защиты.

Общая оценка дистанционной защиты.

Достоинства: селективность действия в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания; малые выдержки времени в начале защищаемого участка, в сравнении с другими типами защит, что необходимо по условиям устойчивости, требующим быстрого отключения повреждений в близи шин электростанций; значительно большая чувствительность при КЗ и лучшая отстройка от нагрузки и качаний по сравнению с МТЗ.

Недостатки: сложность защит как в части схемы, так и в части входящих в ее состав реле; невозможность мгновенного отключения КЗ в пределах всех защищаемых линий. Следовательно, они не могут служить основными защитами на тех участках сети, где необходимо выполнение этого требования; необходимость отстройки от качаний и нагрузки, что снижает чувствительность защиты, а возможность действия при качаниях вынуждает усложнять защиту применением блокировки.

Читать еще:  Схемы и чертежи чердачной лестницы своими руками

Несмотря на отмеченные недостатки, дистанционная защита, является пока наиболее совершенной резервной защитой от междуфазных КЗ для ЛЭП всех напряжений до 750 кВ включительно и достаточно быстродействующей защитой для сетей 110 и 220 кВ, где она используется в качестве основной защиты на ЛЭП средней и большой длины.

pomaxa79 › Блог › Автомобильные реле. Устройство. Проверка.

Зачастую реле используются в автомобиле, в качестве дистанционного силового коммутатора для включения таких серьезных потребителей тока, как например вентилятор, радиатора или обогрев.

Внутри простейшего типичного реле располагается электромагнит, на который подается слабый управляющий сигнал, а уже подвижное коромысло, которое притягивает к себе сработавший электромагнит, в свою очередь замыкает два силовых контакта, которые и включают мощную электрическую цепь. В автомобилях чаще всего используются два типа реле: с парой замыкающих контактов и с тройкой переключающих. В последнем при срабатывании реле один контакт замыкается на общий, а второй в это время отключается от него. Существуют, конечно же, и более сложные реле, с несколькими группами контактов в одном корпусе – замыкающими, размыкающими, переключающими. Но встречаются они существенно реже.

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЛЕ:

— рабочее напряжение срабатывания

Напряжение, которое обозначено на корпусе реле, – это усредненное оптимальное напряжение. На автомобильных реле пропечатано «12V», но срабатывают они и при напряжении 10 вольт, сработают и при 7-8 вольтах. Аналогично и 14,5-14,8 вольт, до которых поднимается напряжение в борт-сети при запущенном двигателе, которое им не вредит.

— коммутируемые ток

Максимальный ток — это второй главный параметр реле после рабочего напряжения обмотки, который может пропустить через себя контактная группа без перегрева и пригорания. Указывается он обычно на корпусе – в амперах. В принципе, контакты всех автомобильных реле достаточно мощные. Даже самое миниатюрное коммутирует 15-20 ампер, реле стандартных размеров – 20-40 ампер. Если ток указывается двойной (например, 30/40 А), то это означает кратковременный и долговременный режимы. Собственно, запас по току никогда не мешает – но это касается в основном какого-то нештатного электрооборудования автомобиля, подключаемого самостоятельно.

— обозначение выходов

Все выводы автомобильных реле маркируются в соответствии с международным электротехническим стандартом для автопрома:
— два вывода обмотки пронумерованы цифрами «85» и «86».
— выводы контактной «двойки» или «тройки» (замыкающие или переключающие) обозначаются как «30», «87» и «87а».

Впрочем, гарантии маркировка, увы, не дает. Российские производители порой маркируют нормально замкнутый контакт как «88», а иностранные – как «87а». Неожиданные вариации стандартной нумерации встречаются и у безымянных «брендов», и у компаний уровня Bosch. А иногда контакты и вовсе маркируются цифрами от 1 до 5. Так что если тип контактов не подписан на корпусе, что нередко случается, лучше всего проверить распиновку неизвестного реле при помощи тестера и источника питания 12 вольт – подробнее об этом ниже.

— используемые материалы и типы выводов

Контактные выводы реле, к которым подключается электропроводка, могут быть «ножевого» типа (для установки реле в разъем колодки), а также под винтовую клемму (обычно у особо мощных реле или реле устаревших типов). Контакты бывают «белыми» или «желтыми». Желтые и красные – латунь и медь, матовые белые – луженая медь или латунь, блестящие белые – сталь, покрытая никелем. Луженые латунь и медь не окисляются, но голая латунь и медь – лучше, хотя и склонны темнеть, ухудшая контакт. Никелированная сталь также не окисляется, но сопротивление её высоковато. Неплохо, когда силовые выводы – медные, а выводы обмотки – никелированные стальные.

— полярность, питание (+/-)

Чтобы реле сработало, на его обмотку подается питающее напряжение. Полярность его – безразлична для реле. Плюс на «85» и минус на «86», или наоборот – без разницы. Один контакт обмотки реле, как правило, постоянно подсоединен к плюсу или минусу, а на второй приходит управляющее напряжение с кнопки или какого-либо электронного модуля.

В прежние годы чаще использовалось постоянное подключение реле к минусу и плюсовой управляющий сигнал, сейчас более распространен обратный вариант. Хотя это не догма – бывает по-всякому, в том числе и в рамках одного автомобиля. Единственный вариант исключения из правил – реле, в котором параллельно обмотке подключен диод.
Если напряжение на обмотку реле подает не кнопка, а электронный модуль (штатный или нештатный – например, охранное оборудование), то при отключении обмотка дает индуктивный всплеск напряжения, который способен повредить управляющую электронику. Чтобы погасить всплеск, параллельно обмотке реле включается защитный диод.

Обмотка реле потребляет мощность около 2-2,5 ватт, из-за чего его корпус во время работы может достаточно сильно греться – это не криминально. Но нагрев допускается у обмотки, а не у контактов. Перегрев же контактов для реле губителен: они обугливаются, разрушаются и деформируются. Реле не выходит из строя мгновенно, но рано или поздно перестает включать нагрузку, или наоборот – контакты привариваются друг к другу, и реле перестает размыкаться.

2. ПРОВЕРКА РЕЛЕ

Для этого нам понадобятся источник питания с напряжением 12 вольт (блок питания или два провода от аккумулятора) и тестер, включенный в режиме измерения сопротивления.

Предположим, что у нас реле с 4 выводами – то есть, с парой нормально разомкнутых контактов, работающих на замыкание (реле с переключающей контактной «тройкой», проверяется аналогичным образом). Сперва касаемся щупами тестера поочередно всех пар контактов. В нашем случае это 6 комбинаций (изображение условное, чисто для понимания).

На одной из комбинаций выводов омметр должен показать сопротивление около 80 ом – это обмотка, запомним или пометим её контакты (у автомобильных 12-вольтовых реле наиболее распространенных типоразмеров это сопротивление бывает в диапазоне от 70 до 120 ом). Подадим на обмотку напряжение 12 вольт от блока питания или АКБ – реле должно отчетливо щелкнуть.
Соответственно, два других вывода должны показывать бесконечное сопротивление – это наши нормально разомкнутые рабочие контакты. Подключаем к ним тестер в режиме прозвонки, а на обмотку одновременно подаем 12 вольт. Реле щелкнуло, тестер запищал – все в порядке, реле работает.

Если же вдруг на рабочих выводах прибор показывает замыкание даже без подачи напряжения на обмотку, значит, нам попалось редкое реле с НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫМИ контактами (размыкающимися при подаче напряжения на обмотку), либо, что более вероятно, контакты от перегрузки оплавились и сварились, замкнувшись накоротко. В последнем случае реле отправляется в утиль.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

а) Электромагнитное реле полного сопротивления

Электродвижущая сила Е создается трансреакторами ТР1 и ТР2, первичные обмотки которых питаются током Iр. Вторичная э. д. с. трансреактора равна:

она отстает от индуктирующего ее тока Iр на 90° и пропорцио­нальна ему по величине (рис. 11-16, б).

При этом условии коэффициент kТ, характеризующий взаимо­индукцию между первичной и вторичной обмотками трансреак­тора, имеет постоянное значение.

сдвинутые относительно напряжений на углы β1 и β2. Токи II и III образуют магнитные потоки Ф1 и Ф2, смещенные в пространстве на 90° и сдвинутые по фазе на угол ψ. Векторная диаграмма напряжений, токов и потоков реле представлена на рис. 11-17, а Взаимодействуя с вихревыми потоками в подвижной системе, потоки создают электромагнитный момент (см. §2-9, б)

Сопротивление срабатывания реле zс.р можно регулировать изменением kн или kт, в первом случае меняется коэффициент трансформации автотрансформатора напряжения АТН, а во вто­ром — число витков первичной обмотки обоих трансреакторов ТР1 и ТР2.

Рассмотренное реле можно превратить в реле сопротивления со смещенной характеристикой, показанной на рис. 11-7, в. Для этого нужно выбрать разную величину коэффициента kТ в транс­реакторах ТР1 и ТР2. В этом случае э. д. с. Е, вводимые в цепь обмотки 1 и 2, будут неодинаковы.

Центр окружности у такого реле смещается по отношению к началу координат. На рассмотренном принципе выпускались реле типов КРС-111 и КРС-112.

в) Индукционное направленное реле сопротивления, реаги­рующее на угол сдвига фаз между напряжениями U1 и UII, питающими обмотки реле

Конструкция направленного реле сопротивления изображена на рис. 11-18.

Конструктивно реле выполнено так же, как и предыдущее реле (рис. 11-16), но отличается от него параметрами обмоток и питаю­щими их напряжениями UI и UII.

Последние образуются из тока и напряжения сети (Iр и Uр ) по (11-6), при этом принимается, что k1 = kн; k2 =z,’; k3 = 1; k4 = 0.

Напряжение сети подводится к рабочей обмотке через авто­трансформатор АН с коэффициентом трансформации kн. К поля­ризующей обмотке напряжение Uрподводится непосредственно.

Напряжение компенсации получается с помощью транс­реактора ТР (рис. 11-18, а и б). Благодаря сопротивлению г результирующее напряжение на вторичных зажимах трансреак-

правление на 180° и реле прекращает действовать. Реле реагирует на направление мощности к. з., так как при к. з. за шинами В оно не работает.

В рассмотренных случаях при металлических к. з. φр = φл = φ’ и благодаря подобранным параметрам обмоток угол ψ между токами II и III равен 90°. Поэтому реле имеет максимальную чувствительность.

При к. з. через дугу, при нагрузке и качаниях φр ≠ φл напря­жение компенсации и Uр не совпадают по фазе, вследствие чего угол ψ между токами II и III отклоняется от 90°. Это вызывает уменьшение момента Мэ и сокращение зоны действия реле.

Читать еще:  Справятся даже новички; Изготовление системы отопления в частном доме из полипропиленовых труб своими руками

Таким образом, zс.р зависит от φр: при φр = φ’ zс.р = z’, а при всех других значениях φр zс.р

г) Индукционное направленное реле сопротивления для за­щиты от двухфазных коротких замыканий (компенсацион­ное реле)

Реле и схема его включения предложены советским специали­стом А. М. Бреслером. Конструкция реле (рис. 11-21) выполняется аналогично индукционному реле мощности, но отличается от него способом питания обмоток. Реле имеет две обмотки 1 и 2, которые

жающим. В качестве примера на рис. 11-23, б—д показаны век­торные диаграммы UI и UII для указанных выше повреждений при двухфазном к. з. Из диаграмм следует, что при к. з. до точки М реле работает, так как при этом UII опережает UI и не действует при к. з. в точке М и за ней. Подобный анализ работы реле [Л. 13, 23, 45] показывает, что при всех симметричных режимах (трехфазные к. з., нагрузки и качания) UII отстает от UI , угол δ положителен и реле не действует. При двухфазных к. з. реле работает в пределах зоны, определяемой z’. При zк > z‘, а также при направлении мощности к. з. к шинам реле не действует, так как в этих случаях угол δ положителен и UII отстает от UI.

При двухфазных к. з. на землю реле работает в преде­лах той же зоны, что и при двухфазных замыканиях без земли, обладая направленностью действия. Исследования [Л. 45] показывают, что при близ­ких к. з. реле может не сработать в случае двухфазного к. з. на землю и при определенном сочетании величин z’ и тока к. з. Реле реагирует и на однофаз­ные к. з., сохраняя направленность действия. Но в этом случае зона работы реле значительно сокращается, вследствие чего оно не используется для защиты от этого вида повреждений.

Момент реле можно выразить через симмет­ричные составляющие напряжений U1 и UII. В этом случае он получается равным разности квадратов компенсированных напряжений обратной и прямой последовательностей [Л. 13]:

Рассмотренное реле может применяться в качестве направлен­ного дистанционного органа от двухфазных к. з. между любыми фазами. Для такого реле не требуется пусковой орган, так как оно не реагирует на нагрузку. Отечественной промышленностью выпускалось реле типа КРС-121, основанное на описанном прин­ципе.

Принцип работы и виды электрических реле

Для бытовых и промышленных электросетей, управления ДВС и иллюминации используется специальный прибор. Реле – это прерыватель электромагнитного или электрического типа со срабатыванием при механическом, электронном либо электроимпульсе. Понимание принципов работы и особенностей конструкции устройства поможет самостоятельно решить ряд задач по электротехнике.

История создания

Некоторые источники сообщают, что реле в качестве вызывного элемента на телеграф установил русский ученый П. Шиллинг (1830-1832 гг.). Существует другое мнение, приписывающее авторство регулятора Дж. Генри. Американский физик создал устройство контактного типа с электромагнитным принципом действия в 1835 году.

Если рассматривать значение слова, «реле» с французского переводится как передача эстафеты на соревнованиях или замена почтовых лошадей. Впервые регулятор как самостоятельный элемент упомянул С. Морзе, создавший телеграф.

Теория устройств релейного типа начала развиваться в 1925-1930 гг., но после того как в 1936-1938 гг. В. Шестаков, А. Накашима и К. Шеннон задействовали математическую логику для решения вопроса реле, теоретическая база получила старт.

На международных симпозиумах неоднократно поднимались проблемы теоретического значения релейного коммутатора, автоматов конечного типа. Первый консилиум провели в 1957 году в США, второй – в СССР (1962 г.).

Специфика релейных элементов

Под релейным элементом понимается совокупность узлов и связей, которая при воздействиях на вход изменяется в виде скачков. По этой причине для характеристики элементов используются критерии влияний на выход и вход:

  • Срабатывание – на входе воздействие минимальное, возрастает медленно, что приводит к изменению состояния элемента и одновременному воздействию на выход.
  • Отпускание – уменьшение минимального действия на вход так, чтобы элемент вернулся в изначальное состояние.
  • Возврат – параметр, определяющий максимальное влияние воздействия в случае возрастания, при котором релейный узел возвращается к первоначальному состоянию.
  • Быстродействие – зависит от соотношения времени срабатывания ко времени возврата или отпускания.

Под электрическим реле понимается элемент, тип действия которого зависит от протекания тока или проводимости.

Принцип работы коммутатора

Реле – коммутационный прибор, соединяющий или разъединяющий цепь схемы при колебаниях токовых параметров. Аппарат активируется, когда достигнут предел значения условий (напряжения или тока), замыкая или размыкая линию.

Для понимания принципа действия реле требуется уточнить его составные узлы. Конструкция прибора включает катушку индуктивности, якорь и коммутационные каналы. При включении в цепь в катушки индуктивности с намагниченным проводом возникает ЭДС самоиндукции, т.е. фаза отстает от напряжения. В процессе подачи тока на катушку элементом притягивается якорь с контактами, замыкающий цепь.

Аппарат имеет цепи двух типов:

  • управляемая – замыкается якорем в момент срабатывания;
  • управляющая – через нее ток поступает на катушку.

Контроль больших токов в цепи управления осуществляется посредством слаботочной управляющей связи.

Релейный аппарат электромагнитного типа срабатывает по принципу гистерезиса – активации через некоторое время после поступления токового импульса. Ток в катушке нарастает петлеобразно, достигая необходимого значения. По причине гистерезиса релейные устройства не применяются для быстросрабатывающего оборудования.

Управляющие и управляемые контакты, допустимые параметры напряжения и тока указываются на корпусе.

Параметры чувствительности

Чувствительность – принцип работы реле, при котором прибор реагирует даже на незначительные отклонения показателей и быстро возвращается в стандартный режим.

Высокочувствительные модели воспринимают показатели меньше 10 мВт, нормальные – от 1 до 5 Вт, низкочувствительные – от 10 до 20 Вт.

Разновидности реле

Для решения практических задач применяются виды реле, отличающиеся по характеристикам действия, включения и наличия защиты.

По принципу работы

К данным типам реле относятся:

  • Электромагнитные – модели электромеханического типа, работающие от магнитного поля тока обмотки, воздействующего на якорь. Электромагнитный коммутатор бывает нейтральным с реакцией на параметры тока и поляризованным с реакцией на токовую величину и полярность.
  • Электронные – будут работать в условиях больших нагрузок. Конструкция представлена полупроводниковыми элементами для подачи и выключения напряжения.
  • Герконовые – выполняются в виде баллона с вакуумной или заполненной инертным газом катушки. Геркон расположен по центру магнита или подвергается воздействию поля. Эта разновидность активируется при подаче тока на обмотку. После образования магнитного потока и намагничивания пружин закрываются контакты.
  • Электротепловые – функционируют на основе разницы коэффициента расширения при нагреве биметаллических пластин. Тип назначения реле определяется количеством фаз сети.

Электротепловые модели подходят для производств или в качестве электродвигателя.

По типу включения воспринимающего элемента

  • Первичные – подключаются в цепь элемента. Могут применяться без трансформаторов измерения, кабелей, источников быстрых токов.
  • Вторичные – подсоединяются посредством трансформаторов с реакцией на колебания тока и напряжения.
  • Промежуточные – ставятся в качестве вспомогательного устройства, усиливают или трансформируют сигналы вторичных моделей.

Тип воспринимающего элемента зависит от устройства реле. Это может быть электромагнит, магнитоэлектрическая, индукционная, электродинамическая система.

По способу воздействия

В зависимости от того, как исполнительный элемент действует на управляемый показатель, бывают приборы:

  • прямого действия – исполнительный элемент воздействует непосредственно на управляющую цепь;
  • косвенного действия – для воздействия на цепь применяются вспомогательные аппараты.

В качестве исполнительного элемента электромеханических устройств применяется активная система контактов.

Устройства защиты

Автоматика срабатывает при колебаниях сопротивления, мощности и напряжения. Бывают реле таких типов:

  • максимальной защиты по току – МТЗ срабатывают по достижению током установленного предела;
  • направленной защиты – помимо тока осуществляется контроль мощности;
  • дифференциальной защиты – устройства реагируют, когда резко изменяется напряжение оборудования или на неисправности в самой сети;
  • дистанционные приборы – защита осуществляется на стандартной и высокой частоте при обнаружении снижения сопротивления или коротких замыканий;
  • дифференциально-фазные аппараты – ДФЗ контролируют фазы с двух концов линии запитки.

В бытовых условиях допускается применение МТЗ-устройств электромагнитного типа.

Обозначение на схемах

Международный классификатор позволяет починить или сконструировать оборудование. Схема отличается буквенно-графическими маркерами:

  • прямоугольник с горизонтальными линиями по бокам, отмеченные буквами А и А1 – обмотка соленоида с выводами питания; иногда обозначается литерой К;
  • контакты переключателей – контакты стабилизатора;
  • прямоугольник с жирной точкой на одном контактном выводе или буква Р внутри фигуры – поляризованная модификация;
  • прямоугольник с двумя наклонными линиями – наличие двух обмоток.

На схемах обозначения бытового реле также указывается тип контактов, особенности размыкания и наличие самовозврата.

Сферы использования

Контактный прибор эксплуатируется с целью:

  • управления электросистемами – можно поставить стабилизатор постоянного, переменного тока или защиты;
  • предотвращения влияния перепадов напряжения на узлы бытовой техники – коммутатор создает устойчивый тип связи;
  • бесперебойности работы промышленного и производственного оборудования;
  • автоматизации электроприборов, применяемых в быту;
  • усиления сигналов управления на схемах.

Коммутационный аппарат настраивается изготовителем так, чтобы он мог сработать при определенных ситуациях.

Требования к стабилизатору

Вне зависимости от способа воздействия, включения и наличия защиты при выборе нужно учитывать технические характеристики:

  • время срабатывания – период с поступления сигнала управления на вход до момента влияния на параметры сети;
  • мощность коммутации – допустимый предел мощности для оборудования или сети;
  • мощность по срабатыванию – минимальный показатель, при котором аппарат начнет работать;
  • уставку – изменяемый параметр, обозначающий величину тока срабатывания.

Модели современных производителей имеют простой тип конструкции либо оснащаются микропроцессорами, системами управления, датчиками.

Соблюдая требования по выбору и зная сферы применения реле, легко обеспечить бесперебойность функционирования электросети в условиях колебания напряжения и мощности.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector