Какие токовые реле относятся к индукционным: классификация, принцип действия, область применения

Индукционное реле | Электротехника

Индукционные реле основаны на взаимодействии между индуцированным в каком-то проводнике током и переменным магнитным потоком. Поэтому они применяются только на переменном токе как реле защиты энергосистем. Как правило, это вторичные реле косвенного действия.

Существующие типы индукционных реле можно разделить на три группы: 1) реле с рамкой; 2) реле с диском; 3) реле со стаканом.

В индукционных реле с рамкой (рис. 6.5, а) один из потоков (F₂) инду­цирует ток в короткозамкнутой обмотке, помещенной в виде рамки в поле второго потока (Ф₁), сдвинутого по фазе. Реле имеют высокую чувствитель­ность и наибольшее быстродействие по сравнению с другими индукционными реле. Недостатком их является малый вращающий момент.

Индукционные реле с диском широко распространены. Схема простейшего реле такого типа (с короткозамкнутым витком К и диском) приведена на рис.

6.5, б. Реле имеют сравнительно простую конструкцию и достаточно большой вращающий момент.

Недостатком является замедленное действие вследствие большой инерции подвижной части.

Индукционные реле со стаканом (рис. 6.5, в) имеют подвижную часть в виде стакана, вращающегося в магнитном поле двух потоков четырехполюс­ной магнитной системы. Потоки Ф₁, и Ф₂ расположены в пространстве под углом 90°, а по времени сдвинуты на угол g.

Внутри стакана 5 проходит стальной цилиндр 1 для уменьшения магнитного сопротивления. Реле со ста­каном сложнее реле с диском, но позволяет получить время срабатывания до 0,02 с. Это существенное достоинство обеспечило им широкое применение.

Четырехполюсная магнитная система позволяет без существенных изменений полу­чать разнообразные по назначению реле и унифицировать их производство. Например, если на полюсах 11 и 13 разместить токовые катушки 9, а на ярме разместить катушки напряжения 7, то они создадут соответственно потоки Ф₁, и Ф₂, пропорцио­нальные току и напряжению. Взаимодействие этих потоков с индуцированными в ста­кане 5 токами создаст в последнем вращающий момент 

M = k₁F₁F₂sin g = k₂IUcos j, т. е. получим реле мощности.

В той же конструкции можно получить реле частоты, если на полюсах 11 и 13 расположить катушки напряжения 9 и соединить их последовательно с резистором, а катушки 7 соединить последовательно с конденсатором. Если оба контура (индук­тивно-активный и индуктивно-емкостный) подключить на одно напряжение, то созда­ваемый в стакане 5 момент будет равен 

M = k₃fF₁F₂sin g, где f – частота тока.

Индуктивности катушек, емкость и сопротивление подбираются так, что при задан­ной уставке по частоте потоки совпадают по фазе, т. е. угол равен нулю. При изменении частоты потоки не совпадут по фазе, а знак угла их сдвига будет зависеть от    характера изменения частоты. При повышении или понижении частоты происходят  поворот стакана в ту или иную сторону и замыкание (размыкание) тех или иных      контактов.

Аналогично различными комбинациями катушек на сердечниках можно  получить и другие реле по назначению.

Принцип действия реле тока: устройство и назначение

Токовое электромеханическое реле

Что такое реле тока? Такой вопрос часто возникает у студентов и электриков самоучек. Ответ на него достаточно прост, но в учебниках и многих статьях в интернете он содержит огромное количество формул и отсылок к разнообразным законам. В нашей статье мы постараемся объяснить, что это такое, и как оно работает буквально на пальцах.

Содержание

• Устройство реле тока
• Назначение и способы подключения токового реле
  • Назначение токового реле
  • Схемы подключения токовых реле
• Вывод

Устройство реле тока

Для начала давайте разберем принцип реле тока и его устройство. На данный момент существуют электромагнитные, индукционные и электронные реле.

Мы будем разбирать устройство наиболее распространенных электромагнитных реле. Тем более, что они дают возможность наиболее наглядно понять их принцип работы.

Устройство электромагнитного реле тока

• Начнем с основных элементов любого реле тока. Оно в обязательном порядке имеет магнитопровод. Причем, этот магнитопровод имеет участок с воздушным зазором. Таких зазоров может быть 1, 2 или более — в зависимости от конструкции магнитопровода. На нашем фото таких зазора два.
• На неподвижной части магнитопровода имеется катушка. А подвижная часть магнитопровода закреплена пружиной, которая противодействует соединению двух частей магнитопровода.

Принцип действия электромагнитного токового реле

• При появлении на катушке напряжения, в магнитопроводе наводится ЭДС. Благодаря этому, подвижная и неподвижная части магнитопровода становятся как два магнита, которые хотят соединиться.
  Не дает им это сделать пружина.
• По мере увеличения тока в катушке, ЭДС будет нарастать. Соответственно, будет нарастать притяжение подвижного и неподвижного участка магнитопровода. При достижении определенного значения силы тока, ЭДС будет настолько велико, что преодолеет противодействие пружины.
• Воздушный зазор между двумя участками магнитопровода начнет сокращаться. Но как говорит инструкция и логика, чем меньше воздушный зазор, тем больше становится сила притяжения, и тем с большей скоростью магнитопроводы соединяются. В результате, процесс коммутации занимает сотые доли секунды.

Существуют токовые реле разных типов исполнения

• К подвижной части магнитопровода жестко прикреплены подвижные контакты. Они замыкаются с неподвижными контактами и сигнализируют, что сила тока на катушке реле достигла установленного значения.

Регулировка тока возврата токового реле

• Для возврата в исходное положение, сила тока в реле должна уменьшиться как на видео. Насколько оно должно уменьшится, зависит от так называемого коэффициента возврата реле.

Оно зависит от конструкции, а также может настраиваться индивидуального для каждого реле за счет натяжения или ослабления пружины. Это вполне можно сделать своими руками.

Назначение и способы подключения токового реле

Реле тока и напряжения, являются основными элементами практически всех основных защит. Поэтому, давайте более детально разберемся с их сферой применения и схемой подключения.

Назначение токового реле

И в первую очередь, давайте разберемся, а зачем собственно говоря нужно это токовое реле? Для ответа на этот вопрос нам следует немного погрузиться в теорию. Но мы постараемся сделать это максимально поверхностно и доступно.

• Любая электроустановка имеет два основных параметра своей работы — это ток и напряжение. Контролируя эти два параметра, можно оценить работоспособность оборудования и вероятные неисправности.
• Реле тока, как несложно догадаться, контролирует ток. И если его уменьшение говорит лишь о снижении нагрузки, то его увеличение в большинстве случаев говорит о серьезных неисправностях. Дабы не рассматривать вопрос более детально, давайте возьмем в качестве примера электродвигатель.

Релейная схема защит электродвигателя

• Электродвигатель имеет номинальный ток, например, 50А. Незначительное увеличение тока, допустим до 55А, сигнализирует о перегрузе. В этом случае, двигатель не должен отключаться немедленно, ведь перегруз может носить временный характер, и согласно ПУЭ, большинство электродвигателей допускается периодически перегружать.
• Но длительный режим работы с повышенным номинальным током может сигнализировать о неисправности механической части или других проблемах. Поэтому, после нагрузки, через определенный промежуток времени, двигатель должен быть отключен.

Схема защиты от перегруза

• Схема реле тока и реле времени позволяет обеспечить такую защиту. При увеличении тока выше номинального значения в 50А, срабатывает токовое реле. Своими контактами оно запускает в работу реле времени, которое отсчитывает допустимое время работы двигателя в перегаженном состоянии. Если за этот период времени токовое реле не отпало, то реле времени срабатывает и отключает электродвигатель.

Обратите внимание! Защита от перегруза должна быть отстроена от времени пуска двигателя. Как известно, при пуске пусковой ток может доходить до десятикратного номинального (обычно пяти- или шестикратное). Поэтому, для исключения ложного срабатывания защиты от перегруза, время срабатывания реле времени должно быть больше времени разворота двигателя.

Токовая отсечка

• Теперь возьмем другую ситуацию. На нашем двигателе происходит короткое замыкание. Его необходимо отключить в максимально сжатые сроки. Короткое замыкание характеризуется резким возрастанием тока. В зависимости от вида короткого замыкания, эти токи могут превышать значения 10-кратного номинального значения.
• Исходя из этого, нам нужно поставить реле тока, схема которого будет реагировать на такой ток, и сразу же отключать его. Такую защиту называют токовой отсечкой. Когда защита мгновенно отключает электрооборудование при достижении определенного значения тока.

Токовые реле с выдержкой времени

• Но бывают короткие замыкания, которые имеют не такие большие токи. В этом случае, реле тока и схема его подключения несколько изменяется. Ее принцип действия похож на защиту от перегруза, только чем больше ток, тем быстрее она отключит наш электродвигатель. Достигается это за счет объединения в одном устройстве и реле времени и тока. Такая защита называется максимальной токовой.

Токовые защиты, встроенные в выключатель

• Существуют так же защиты от однофазных замыканий на землю, защиты от токов обратной последовательности, дифференциальные защиты, дистанционные защиты и множество других релейных схем, которые используют реле тока.

Но это уже более специфические защиты, которые требуют более глубоко понимания процессов. Поэтому в нашей статье мы не будем их рассматривать.

Схемы подключения токовых реле

Разобрав устройство и назначение реле тока, можно перейти к вопросу их подключения. Существует два основных варианта – непосредственно или через трансформатор тока.

Давайте рассмотрим каждый из этих вариантов:

• Непосредственно могут подключаться реле к электроустановкам напряжением до 1000В. Это связано с тем, что при большем напряжении размеры реле пришлось бы значительно увеличивать для обеспечения соответствующей изоляции и протекания больших токов. А из-за этого увеличилась бы и цена реле.

Непосредственное подключение токового реле

• Потребители до 1000В обычно не самые ответственные, поэтому защита реализуется на одной или двух фазах. Но возможен вариант реализации защит и на всех трех фазах. Для этого просто последовательно с нагрузкой включается катушка токового реле на одной или нескольких фазах.

Токовое реле

• Многие токовые реле содержат две катушки. Для них может применяться последовательное или параллельное соединение обмоток реле тока. Это необходимо для изменения пределов срабатывания реле.
• В качестве примера, возьмем реле РТ 40. При параллельном подключении катушек, ток срабатывания варьирует в пределах 0,1 – 100А. При последовательном подключении обмоток, предел срабатывания можно регулировать в пределах 0,2 – 200А.

Обратите внимание! Если вам необходим предел срабатывания в 0,1 – 100А, то в принципе вы можете вовсе не подключать вторую обмотку.

Трансформатор тока 6 – 10кВ

Трансформатор тока 110кВ и выше

• Значительно чаще, электрические схемы соединения реле тока предполагают использование трансформаторов тока. Эти устройства позволяют преобразовать любой ток до значений в 1 или 5 А.

Схема подключения реле тока через трансформатор тока

• Такие потребители обычно относятся к ответственным, поэтому токовые защиты реализуются по каждой фазе. Принцип подключения прост. Катушка реле просто подключаются к выводам трансформатора тока.

Внимание! Но тут следует помнить, что трансформаторы тока и вся вторичная коммутация работают в режиме близком к короткому замыканию. Поэтому разкорачивание таких цепей чревато повреждением трансформатора тока, а также серьезными последствиями для человека. Поэтому прежде чем выполнять какие-либо переключения в токовых цепях их следует закоротить перемычкой. Или же производить переключения на электрооборудовании, выведенном в ремонт.

Вывод

Реле тока и электрическая схема его подключения имеет множество нюансов. Если вдаваться в каждый, то получится полноценный учебник. Наша же цель была дать вам общие представления о данном реле максимально доступным языком. Поэтому некоторые вопросы в нашей статье раскрыты не полностью или же упрощенно. Более детально по каждому аспекту следует разбираться, исходя из существующих условий.

Максимальный индуктивный ток реле

спросил

5 лет, 3 месяца назад

Изменено 1 год, 10 месяцев назад

Просмотрено 285 раз

\$\начало группы\$

У меня есть несколько таких реле, и я просматривал техпаспорт. В нем указано, что максимальная индуктивная нагрузка составляет 7 ампер (3 на форме C). Означает ли это, что когда я использую светодиодную лампу или двигатель, максимальная нагрузка на самом деле составляет 7 ампер вместо 3? Я просто хочу убедиться, что я полностью понимаю и безопасно остаюсь в пределах токов, на которые рассчитаны реле.

• релейный
• индуктивный

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Посмотрите еще раз

Номинальная резистивная нагрузка 10A 120Vac лучше всего подходит из-за характера перехода через нуль, который быстро гасит дугу, поэтому температура контакта снижается, что быстро сокращает срок службы. Однако даже у коротких коротких проводов есть некоторая индуктивность, а сухие контакты имеют очень высокое dI/dt, потому что время отключения резкое, и это приводит к достаточному напряжению для возникновения дуги на контактах, но накопленная энергия в проводе (1/2LI ^ 2) очень мала.

Следующий наилучший вариант — 7А, 28 В пост. тока или 240 В пер. тока, снова нагрузка R. Это означает, что энергия, хранящаяся в проводе (L) при 28 В постоянного тока и сбрасываемая в контакты, покрытые сплавом оксида серебра, в виде тепла, считается сравнимой с 240 В переменного тока, поскольку напряжение переменного тока, но может быть погашена токами перехода через нуль, но все же снижает рекомендуемый предел с от 10 до 7А.

Наихудшим случаем является высокая индуктивная нагрузка 3 А, такая как двигатель , номинальный импульсный ток которого в 8–10 раз превышает номинальный ток двигателя при запуске. Это можно защитить с помощью механизмов плавного пуска или ШИМ, но тогда вам не понадобится реле. Можно ожидать, что срок службы моторных или электромагнитных реле будет на несколько порядков меньше, чем срок службы механического цикла.

Также проверьте характеристики L/R вашей нагрузки.

\$\конечная группа\$

7

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Лучшие реле для печатных плат для индуктивных нагрузок

\$\начало группы\$

Вопросы:

1. На что следует обратить внимание при поиске реле для печатных плат для управления индуктивными нагрузками?
   
2. Любые советы о том, как я могу найти такие реле (дигикей и т. д. не позволяют фильтровать по демпферу, пиковому переключению и т. д.)

Контекст:
Я управляю фиксирующими реле, установленными по стандарту DIN, с печатной платой, изготовленной по индивидуальному заказу. Я обычно очень быстро включаю и выключаю реле на печатной плате, около 100 мс.

До сих пор я использовал PCN105D (техническое описание)

У меня проблема в том, что это реле создает очень большие пики, которые я пытался исправить с помощью конденсаторов и диодов поверх драйвера реле (техническое описание ULN2003A), но ничего не похоже работать. (ссылка на другой вопрос, описывающий проблему)

Я попытался заменить реле твердотельным реле, и это, кажется, решило мои проблемы. Прочитав все, что я смог найти, для управления индуктивными нагрузками с моей печатной платы мне нужно реле SSR с переключением пиков и внутренним демпфером RI.

Проблема в том, что я не смог найти маленькое и тонкое (менее 25х5мм) реле на печатной плате с внутренним демпфером, а тем более с пиковым переключением.

Опять вопросы 🙂

1. На что обратить внимание при поиске реле для печатных плат для управления индуктивными нагрузками?
   
2. Любые советы о том, как я могу найти такие реле (дигикей и т. д. не позволяют фильтровать по демпферу, пиковому переключению и т. д.)

Полная схема: ссылка
Полная схема печатной платы: ссылка
Полный проект: ссылка

• реле
• твердотельное реле
• esp32
• индуктивная
• блокирующее реле

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Поместите последовательный резистор-конденсатор (демпфер RC) между линиями, которые управляют блокирующим реле.