Реле струму. Види і пристрій. Робота і як вибрати. застосування

Реле струму – в електричних промислових мережах часто виникають надмірні навантаження і короткі замикання. Всі компоненти ланцюга, починаючи від звичайного провідника, і закінчуючи споживачами навантаження зі складною конструкцією, розраховані на допустимий максимальний навантаження струм. Перевищення цієї величини призводить до пробою ізоляції, або порушення цілісності проводів через розплавлення жив, а також межвитковое замикання обмотки двигуна, перевантаження трансформатора. Всі ці фактори є аварійними режимами експлуатації, що ведуть до несправностей і виходу з ладу мережі живлення.

Для забезпечення надійного захисту агрегатів, трансформаторів, приводів електромоторів застосовується релейний захист, що включає в себе один з основних елементів у вигляді реле струму, яке запобігає експлуатацію електрообладнання в аварійному режимі.

види

Реле струму класифікуються за різними ознаками, основні з яких розглянемо докладніше.

Первинні найчастіше вбудовані в конструкцію вимикача, і є його частиною. Вони застосовуються в основному в електричних мережах напругою до 1000 В.

Вторинні включаються в ланцюг за допомогою трансформатора струму, який підключається до мережі шині або кабелю. Трансформатор знижує струм до значення, яке підходить для функціонування реле. Як приклад можна розглянути трансформатор струму, який має кратність 100: 5. Він здатний контролювати значення струму до 100 ампер, застосовуючи для цього реле з допустимою величиною максимального струму всього в 5 ампер.

Вторинні реле струму в свою чергу поділяються на види:

  • Індукційні реле.
  • Електромагнітної дії.
  • Диференціальні моделі.
  • Реле на інтегральних мікросхемах.

Пристрій і робота

Розглянемо докладніше конструктивні особливості основних видів реле і їх принцип дії.

індукційні

Такий вид реле працює на основі взаємодії між струмом, індукованим в деякому провіднику, і змінним магнітним потоком. Внаслідок цього вони використовуються на змінному струмі в якості захисного реле побічної дії.

Наявні види індукційних реле діляться на 3 групи:

  • З рамкою.
  • З диском.
  • З віскі.

У моделях з рамкою (малюнок «а») потік Ф2 створює струм в замкнутій обмотці, виконаної у вигляді рамки в магнітному полі другого потоку Ф1, який зрушать по фазі. Такі реле мають підвищену чутливість і максимальної реакцією на відміну від інших реле. Як недолік можна відзначити слабкий момент обертання.

Зразки з диском мають широку популярність. Схема такого реле зображена на малюнку «б». Такі реле володіють великим моментом обертання диска, мають простий пристрій.

Зразки реле зі склянкою (малюнок «в») оснащені рухомим стаканом, який може обертатися в магнітному полі потоків магнітної системи, що складається з чотирьох полюсів. Потоки розташовані під прямим кутом між собою в просторі.

У склянці 5 знаходиться сталевий циліндр 1, який призначений для зниження магнітного опору. Ця конструкція складніша, на відміну від реле з диском. Це дає можливість отримання короткого часу реакції на спрацьовування (0,02 с), що є значною перевагою, і забезпечує широку популярність у використанні реле струму зі склянкою.

4-полюсна магнітна система дає можливість отримувати без значних доопрацювань різні за призначенням реле, і уніфікувати їх виготовлення.

електромагнітні

Нейтральні реле реагують однаково на постійний струм, що проходить в обмотці, в будь-якому напрямку. За типом руху якоря реле діляться на два види: з кутовим переміщенням якоря, і з втягує якорем.

  1. Сердечник.
  2. Ярмо.
  3. Якір.
  4. Штифт.
  5. Контакти.

Якщо немає сигналу управління, то якір утримується на найбільшій відстані від сердечника за допомогою впливу пружини. При надходженні сигналу на обмотку утворюється магнітна сила, що притискає якір до сердечника. Тим самим одні контакти замикаються, а інші розмикаються.

Поляризовані реле включають в себе аналогічні елементи, проте відрізняються наявністю двох обмоток, двох сердечників, постійним магнітом і контактної тягою. Поляризовані реле спрацьовують в залежності від того, який полярності прийшов сигнал управління.

Сердечник виготовляється з листової електротехнічної сталі. Це дозволяє підвищити швидкість спрацьовування пристрою. При відсутності струму на котушках, реле знаходиться в початковому стані. При цьому в реле вже є магнітний потік, який утворений постійним магнітом. Силові лінії замикаються на два контури.

Перший контур включає в себе магніт, лівий сердечник, ярмо, якір і інший магніт. А другий контур проходить по магніту і ярму до правого сердечника і якоря. Далі він знову приходить в початкове положення.

Між лівим сердечником і якорем немає повітряного прошарку. В цьому випадку правий сердечник і якір розділені великим повітряним зазором. Повітря має великий опір, тому величина магнітного потоку в правому контурі буде набагато менше лівого. Якір притягнеться до лівого сердечника під дією більш потужного магнітного потоку.

Так функціонує поляризоване реле. Його робота відбувається на основі магнітних властивостей. Це дає можливість змінювати напрямок струму на обмотці, при різних полярностях.

Реле змінного струму має відміну від моделі постійного струму в тому, що працює від змінного струму безпосередньо від мережі. При рівних розмірах конструкції, величина сили у реле змінного струму в два рази нижче, ніж у реле, що працює на постійному струмі.

переваги

  • Низька вартість електромагнітних реле на відміну від напівпровідникових зразків.
  • Незначне падіння напруги на контактах, низьке виділення теплоти, не вимагає охолодження.
  • Якісна електрична ізоляція ланцюга управління котушки і групи контактів.
  • Несприйнятливість до імпульсних навантажень і перешкод, що виникають при ударах блискавки, і при перемиканні високовольтних ланцюгів.
  • Можливість підключення навантаження до 4 кіловат при об’ємному розмірі реле нижче 10 куб. см.

недоліки

  • Проблеми, що виникають при підключенні індуктивних споживачів і навантажень постійного струму високої напруги.
  • Виникнення радіоперешкод при роботі силових контактів.
  • Обмежений механічний і електричний ресурс.
  • Низька швидкість функціонування.

диференціальні

Такі реле діють за принципом порівнювання значення струму до споживача і після нього. Таким споживачем зазвичай буває силовий трансформатор. У звичайному режимі експлуатації струм до трансформатора і після нього практично однаковий. Однак при появі короткого замикання на трансформаторі такий баланс порушується. У цьому випадку реле замикає контакти і подає команду на знеструмлення несправної ділянки ланцюга.

Диференціальні реле широко використовуються в побутових умовах, а також на виробництві. Такі реле у вигляді захисних пристроїв запобігають витоку струму в приладах і проводах.

Захищеними приладами зазвичай бувають:

  • Оргтехніка.
  • Бойлери.
  • Світильники.
  • Побутові пристрої.

Тим самим здійснюється захист людини від ураження електричним струмом при торканні корпусу пристрою.

Реле на мікросхемах (інтегральні електронні)

Такі типи виготовляють на основі напівпровідникових елементів. Основним їх перевагою є постійна стабільна робота при підвищеній вібрації.

Застосування і підключення

У нормальному експлуатаційному режимі будь-реле струму повинно мати достатню чутливістю до перевищення номінального значення струму в ланцюзі входу. При підвищенні струму більше допустимих значень, здійснюється перемикання контактів виходу, які знеструмлюють силові пристрої від мережі живлення.

Якщо струм далі продовжує знижуватися і підходить до номінальної величини, то при цьому ланцюг знову замикається під дією сигналу на виході, і подається струм.

Реле для захисту застосовують в житлових будинках, а також на виробничих об’єктах. Багато сучасні квартири оснащені потужними побутовими електричними пристроями. Якщо включити відразу все такі пристрої, то це викличе значні навантаження в електричній мережі живлення.

Для запобігання аналогічних випадків всі пристрої поділяють:

  • Пріоритетні.
  • Другорядні.

Пріоритетними пристроями вважаються ті, відключення яких від мережі створить аварійну критичну обстановку. Такі раптові відключення приводять до несправностей і виходу з ладу.

Другорядними пристроями вважаються ті, які можна відключити без жодного збитку, не створюючи аварійної ситуації або будь-яких несправностей. Тому реле підключаються так, щоб не допустити всілякі перевантаження в електромережі.

Для прикладу розглянемо реле максимального струму РМТ-101.

Це пристрій дає можливість налаштувати певний час відключення навантаження при перевантаженні мережі, а потім знову подає харчування.

Такий зразок реле здатний контролювати і вимірювати навантаження по струму. Також при необхідності реле може застосовуватися замість цифрового амперметра. При вимірюванні струму немає необхідності розривати ланцюг. У приладі встановлено спеціальний датчик, розташований в корпусі.

Захисне реле РМТ-101 можна приєднувати до трансформаторів струму виносного типу. На передній панелі реле знаходяться цифрові і світлодіодні індикатори, які показують величину струму в ланцюзі. Реле оснащено двома перемикачами, якими можна налаштовувати необхідний інтервал вимірювань, режим індикації, точність показань, найбільший і поточний струм.

Іншою важливою функцією реле є його використання замість реле обмеження споживання струму. Також можна вибрати необхідне навантаження. Реле може функціонувати в двох режимах: найменшого і найбільшого струму. Щоб переключитися між режимами, необхідно скористатися спеціальним перемикачем.

Реле струму РМТ-101 набуло широкої популярності на виробництві. Воно створює захист потужних електродвигунів змінного і постійного струму, а також іншого обладнання від виникаючих перевантажень.

Також широко використовуваним пристроєм в різних областях є реле РЕО-401.

 

Пристрій цього реле струму захисту складається з двох головних вузлів:

  • Електромагнітна система.
  • Блок контакт.

Електромагнітна система включає в себе скобу сердечника з трубкою. На трубці розміщена котушка, що має в якості захисту ізоляційний каркас. У трубці знаходиться якір, який може легко переміщатися уздовж трубки. Значення струму спрацьовування залежить від розташування якоря.

Значення струму спрацьовування регулюється за допомогою зміни розташування скоби, яка після регулювання може фіксуватися спеціальним гвинтом. Коли реле спрацює, то блок-контакти залишаться роз’єднаними, поки не знизиться ток до нормальної величини. Далі якір переміститься в нижню позицію, а контакти від впливу пружини замкнуться. Провідники підключаються до реле на передній частині корпусу.

Поради щодо вибору реле

Щоб зробити правильний вибір реле максимального струму необхідно керуватися:

  • Поставленим завданням.
  • Значним струму.
  • Напругою живлення.
  • Умовами експлуатації.
  • Наявністю механізму затримки спрацьовування.
  • Найбільшим допустимим струмом.
  • Характеристиками і параметрами регулювання.

Після придбання реле, його необхідно налаштувати. Це робиться легко, за допомогою вбудованих уставок, плавно змінюючи їх. Всі аналогічні реле мають компактні розміри. Це дає можливість без особливих проблем встановити їх в шафи релейного захисту або розподільні щити.

Такі реле мають надійну і просту конструкцію, уніфіковані між собою, що дозволяє виробляти їх легку заміну. Для контролю параметрів застосовуються вбудовані світлодіодні дисплеї.

Ссылка на основную публикацию