studiu relee

7/30/2019 studiu relee

1/9

Echipamente electrice I

1

RELEE I DECLANATOARE

Releul este un aparat de protecie, cu aciune automat, care la o anumit valoare a parametruluide intrare (mrimea supravegheat) produce modificarea n salt a valorii parametrului de ieire.

Dintre aceste mrimi cel puin una este de natur electric.Dac mrimea de ieire este de natur electric, atunci aparatul este un releu indirect.Dac mrimea de iesire este de natur mecanic, atunci aparatul este un releu direct

(declanatoare).

1.Relee

n cazul general, un releu are trei elemente funcionale:- elementul de recepie (sau elementul sensibil);- elementul comparator (elementul de msuri comparare);- elementul de execuie.

ELECTROMAGNET

PcContact

Iesire

Y

Elementul de executieElementul comparatorElementu sensibil

Intrare

X

Infasurare

W

Pa

Fig.1.1

Elementul de recepie sesizeaz modificarea mrimii de intrare (de exemplu a curentului sau atensiunii) la care releul reacioneaz i, ntr-o form oarecare, transmite impulsul primit elementului

intermediar. Elementul intermediar msoar mrimea primit, o compar cu valoarea stabilit prinreglaj i, dac aceasta a atins valoarea fixat, transmite aciunea elementului de execuie. Elementul deexecuie, recepionnd impulsul transmis, produce o schimbare brusc a mrimii de ieire. Astfel,elementul de execuie indeplinete lucrul mecanic specific tipului respectiv de releu (de exemplunchiderea circuitului de declanare).

1.1Clasificarea releelora)Dup principiul de func]ionare a elementului de recepie (elementul sensibil ):

- relee electromagnetice;- relee magnetoelectrice;

- relee electrodinamice;- relee de inducie;- relee magnetice;- relee elctrotermice;- relee electronice.

b) Dup principiul de func]ionare a elementelor executoare:- relee cu contacte;- relee far contacte (relee magnetice i electronice).


2/9


2

c)Dup natura mrimii de intrare:

- relee de curent;- relee de tensiune;- relee de putere;- relee de frecven;

- relee de timp.d)Dup felul cum este realizat aciunea fa de o anumit valoare a mrimii de intrare:

- relee maximale. Actioneaz la apariia sau creterea mrimii date peste o anumit valoaremaxim;

- relee minimale. Acioneaz la dispariia sau scderea mrimii date sub valoare limit;- relee direcionale. Acioneaz la schimbarea semnului mrimii date;- relee difereniale. Acioneaz cnd exist o diferen ntre valorile unei mrimi.

e)Dup modul de montare n circuitul principal- relee secundare, acelea ce sunt conectate prin intermediul transformatoarelor de msur n

circuitul principal;- relee primare, acelea ce sunt conectate direct n circuitul principal;- relee intermediare, acelea ce sunt acionate prin intermediul elementelor executoare ale altor

relee.

f)Dup modul cum acioneaz asupra aparatului principal al schemei:- relee directe, la care elementul de execuie acioneaz direct asupra aparatului principal al

schemei;- relee indirecte, la care elementul de execuie acioneaz indirect asupra aparatului principal al

schemei (prin nchiderea unor contacte din circuitul bobinei de conectare i deconectare aaparatului principal).

Fig.1.2


3/9


3

n figura 1.2 a este reprezentat schematic un releu direct maximal de current. Cnd curentuldepete valoarea reglat, releul face s basculeze o prghie, care la rndul ei provoac funcionareadispozitivului mecanic de declanare al unui ntreruptor. Releul indirect maximal din figura 1.2b,nchide un contact din circuitul de alimentare al bobinei de declanare a ntreruptorului. n figura 1.2ceste artat schema unui releu secundar maximal de curent cu aciune indirect.

1.2 Caracteristicile i parametrii principali ai releelorPrincipala caracteristic a unui releu este caracteristica intrare-ieire, y=f(x), ea reprezentndlegtura, cu caractere discontinue dintre mrimea de intrare xi mrimea de ieire y.

n figura 1.3 avem urmtoarele notaii :- xa reprezint mrimea de acionare (valoarea limit a mrimii de intrare la care sistemul mobil

al releului se pune n miscare i nchide sau deschide contactele );- xr reprezint mrimea de revenire (valoarea limit a marimii de intrare la care sistemul mobil

al releului ncepe s se deplaseze n sens invers sensului deplasrii din cazul acionrii i continu pnla revenirea n poziia iniial de repaos);

- xfreprezint valoarea de funcionare continu a mrimii de intrare;- ymax reprezint parametrul de ieire corespunztor strii de repaos, la releele fr contacte.

n figura 1.3a este prezentat caracteristica intrare-ieire a unui releu maximal, iar n figura 1.3beste prezentat caracteristica intrare-ieire a unui releu minimal.

K=xf/xa1

y

x

xf

ymax

ymin

1

2

3

45

67

xrxa a b

Fig.1.3

Pentru releul maximal, la variaia mrimii de intrare x, de la zero la xa, mrimea de ieirermne nul (sau egal cu ymin lareleele fr contacte). n momentul cnd mrimea de intrare atingevaloarea xa mrimea de ieire y variz brusc, fcnd un salt pn la valoarea ymax i rmne constantchiar dac n continuare x crete. n procesul de micorare a mrimii de intrare pn la valoarea xr,

mrimea y rmne mereu constant i numai la valoarea xr variaz brusc pn la valoarea zero (saupn la ymin).

Raportul xr/xa = Kr se numete factor de revenire.Pentru releele maximale Kr1. Cu ct

Kr va avea o valoare mai apropiat de unitate cu att releul este mai sensibil.Raportul xa/xf =Ks se numete factor de siguran la acionare.Parametrului de intrare x a i corespunde o putere de acionare Pa (care pune n miscare

elementul executor), iar parametrului de ieire ymax i corespunde puterea de comandPc (pentru careelementul executor are stabilitatea necesar) .


4/9


4

Raportul Pc/Ps=Kc, se numete factor de siguran.La un releu electromagnetic Pa 0.1103 W; Kc 5102 . Aria 2-3-4-5-6 cuprins ntre curbele

de acionare i revenire a caracteristicii y=f(x), (fig.1.3), reprezint pierderile corespunztoare(histerezis) magnetice, electrice, mecanice, i frecrii uscate a echipamentului mobil.

Timpul de actionare ta reprezint timpul care se scurge din momentul apariiei semnalului deintrare, care actioneaz asupra elementului sensibil, pn n momentul acionrii complete a releului.

Se numete valoarea reglat mrimea (maximal sau minimal) de la care elemental sensibilintr n aciune.Eroarea releului reprezint diferena dintre valoarea real de pornire i valoarea reglat.Relaia de dependen dintre timpul de acionare i mrimea de intrare definete caracteristica

de funcionare.Acast caracteristic are urmtoarele forme:

caracteristic independent (timpul de acionare a releului nu depinde de valoarea mrimii deintrare);

caracteristic dependent (timpul de acionare al releului se micoreaz pe msur ce valoareamrimii de intrare crete);

caracteristic limitat dependent (parte iniial a curbei este dependent, iar ncepnd de la o

anumit valoare a mrimii de intrare - x1 caracteristica devine independent); caracteristic mixt sau limitat dependent, cu acionare instantanee la scurtcircuit.

ta

x/xf

valoarea reglata

ta

x/xf

valoarea reglata

ta

x/xf

valoarea reglata

ta

x/xf

valoarea reglata

xfxa/xf

a

b

c d Fig.1.4

1.3. Tipuri constructive

1.3.1. Releele electromagnetice sunt acelea la care cmpul magnetic produs de curentul dinnfurrile releului acioneaz asupra unui miez mobil de oel. Fora electromagnetic de atracie esteproporional cu ptratul fluxului din ntrefier: Fc=k1Fi2

Direcia forei de atracie nu depinde deci de semnul fluxului i, prin urmare, nici de semnulcurentului. Astfel, releele electromagnetice pot fi folosite att n curent continuu ct i n curentalternativ.


5/9


5

Din punctul de vedere constructiv, releele electromagnetice pot fi realizate cu micare de rotaiesau cu micare de translaie a armturii.

Au caracteristic independent.

Releele maximale de curent (RC), cu aciune instantaneeSunt relee electromagnetice secundare, destinate pentru protectia instalaiilor electrice mpotriva

suprasarcinilor i scurtcircuitelor, cnd curentul controlat depete o anumit limit.Armtura mobil a releului este realizat sub forma unei palete 2 din oel moale, aflat nntrefierul unui electromagnet 1 i care se rotete solidar cu un ax 8 (fig.1.5). Curentul ce trece prinbobinele releului produce un flux magnetic, care strbate armtura mobil. Sub aciunea fluxuluimagnetic, armtura tinde s se roteasc n sensul acelor de ceasornic, adic tinde s se plaseye n lungulliniilor de cmp. Un resort antagonist 3 se opune rotirii i menine armtura 2 deviat fa de axulpolilor electromagnetului, att timp ct curentul aa a depit valoarea maxim la care este reglat releul.Cnd curentul n bobina releului a depit valoarea reglat, resortul nu mai poate ine armtura 2 iaceasta se rotete n sensul acelor de ceasornic, deplasnd n acelai timp puntea de contact 4, care facelegtura ntre contactele 5, deci releul acioneaz.

Dup ce releul a acionat i curentul care trece prin bobinele releului se micoreaz fora

electromagnetic scade i, la un moment dat, nu mai este suficient pentru a reine armtura mobil,care sub aciunea resortului, revine la poziia iniial, deschiznd contactele 5. Aceasta este operaia derevenire a releului, care are loc la un curent mai mic dect curentul de acionare al releului.

45 6 7 8 9

1

2

3

4

5

67

8

9

Fig.1.5

Curentul de acionare al releului poate fi reglat ntre anumite limite. Prin rotirea prghiei 6 spredreapta se mrete fora de tensionare iniial aplicat resortului, deci pentru rotirea armturii mobileeste necesar un curent de acionare mai mare. n acest fel se poate regla curentul de actionare n

domeniul Ia 2Ia . Pe scala 7 se pot citi valorile curenilor de aionare.O alt posibilitate de reglaj al curentului de acionare este montarea celor dou bobine alereleului n serie sau n deviaie. Cnd bobinele sunt montate n serie, fiecare bobin este strbtut deun curent de dou ori mai mic dect curentul care trece prin fiecare bobin cnd acestea sunt montate nparalel. Deci curentul de acionare la monterea n serie a bobinelor este de dou ori mai mic dect lamontrea lor n paralel. Scala releului este gradat pentru montajul n serie al bobinelor, deci indicaiilescalei trebuie nmulite cu 2 pentru montajul n paralel al bobinelor.

Cu aceste dou posibiliti de reglaj, se poate regla curentul de acionare n domeniul Ia 4Ia.


6/9


6

Acest tip de releu are un anumit timp de acionare (0,05 0,25 s), dar se poate considera creleul acioneaz instantaneu.

Releele de acest tip se construiesc pentru curent continuu i curent alternativ, folosind contactenormal deschise i normal nchise, pentru cureni de acionare 0,2 200 A.

Releele maximale i minimale de tensiune (RT)Constructiv, sunt analoage cu releele maximale de curent, cu deosebirea c nfurrile lor u un

numr mai mare de spire.La releele minimale de tensiune, tensiunea de acionare Ua este mai mic dect tensiunea derevenire Uri de aceea Kr este supraunitar. n cazul acestor relee, arcul antagonist actioneaz n sensulacionrii armturii, pe cnd la releele maximale acioneaz n sensul revenirii.

Releele minimale de tensiune, la tensiunea de regim au armtura atras i contactele rmndeschise (contacte normal deschise), arcul antagonist fiind tensionat. La scderea tensiunii pn la (oanumit valoare minim) tensiunea de acionare Ua armtura se mic sub aciunea arcului antagonisti nchide contactele, iar releul acioneaz. Armtura poate reveni n poziia iniial, numai dupcreterea tensiunii, peste tensiunea de revenire (Ur>Ua).

Releele de semnalizare (RdS)

Au rolul de a semnaliza optic (printr-un fanion) i acustic (prin nchiderea unui circuit dealarm) apariia, respectiv dispariiacurentului sau tensiunii pe care le controleaz. Releele cunfurare de curent se leag n serie cu bobina de declanare a dispozitivului de acionare alntreruptorului, iar releele cu nfsurare de tensiune se leag n paralel cu nfurarea releului detemporizare.

Releele intermediare (RI)Se folosesc n calitate de relee auxiliare cnd n circuitul de ieire este nevoie de un numr mai

mare de contacte i cu capacitate de rupere sporit. Astfel, de exemplu n circuitul parcurs de curentuloperativ al unui releu de curent, destinat proteciei, se introduce un releu intermediar, al carui contactsuport nchiderea sau deschiderea circuitelor bobinelor de declanare a dispozitivelor de acionare alentreruptoarelor.

Releele intermediare de curent continuu sunt constituite pe baza unor electromagnei de tipclapet cu circuit magnetic n form de E (fig.1.6).

1 2

3

4

5

6

7

Fig.1.6


7/9


7

La trecerea curentului prin nfurarea 2, armtura este atras de ctre piesele polare 1 i 7 alecircuitului magnetic. mpreun cu armtura, se mici puntea de contacte 5.

Tensiunea de acionare Ua este de 0,54 Un, la fora maxim a resortului 6.

1.3.2. Releele de curent de inducie.Se bazeaz pe principiul aciunii reciproce ntre fluxurile magnetice variabile n timp i ntre

curenii indui de aceste fluxuri ntr-un element mobil (rotor).Au caracteristic dependent.Prin nsui principiul lor de funcionare, releele de curent de inducie, se pot folosi numai n

curent alternativ.Pentru obinerea cuplului motor Cm, releul trebuie s posede cel puin dou fluxuri magnetice,

decalate n spaiu i n timp. Din interaciunea fluxului F1i curentului F2 datorat t.e.m. E2 indus defluxul F2, i a fluxului F2i curentului I1 datorat t.e.m. E1 indus de fluxul F1, ia natere cuplul motorCm, care acioneaz asupra organului mobil. Elementul mobil al releelor de curent de inducie are deobicei forma unui disc rotativ. Aceste relee sunt de dou tipuri: cu spire n scurtcircuit i cu circuitmagnetic complex.

Sistemul de inducie cu spire n scurtcircuit este prezentat n figura 1.7.

f

1

2

3

4

5

6

7

8

0

1

2

2

1Axa

Axa

I

1

Directia pozitiva

de rotatie a discului

Mrot 2

M rot 1

E1

E2

f1

f24

3

6

a

b

Fig.1.7

n ntrefierul unui circuit magnetic 1, simplu, cu o singur bobin, este plasat un disc 2, care sepoate roti solidar cu axul 7. polii electromagnetului sunt despicai n cte dou pri, pe una din prifiind montate spirele scurtcircuitate n form de inele 3. cnd prin bobina releului trece curent, discultinde s se roteasc n sensul sgeii, sub aciunea cuplului motor. Cnd curentul n bobina releului estemai mare dect curentul de acionare al releului, discul nvinge aciunea resortului antagonist i ncepes se roteasc. n timpul micrii, discul taie fluxul magnetic al unui magnet permanent 4 n form de


8/9


8

potcoav. Din aciunea reciproc dintre curentul indus n disc de acest flux i cmpul magnetic almagnetului permanent rezult un cuplu rezistent, care frneaz micarea discului.

Releul direcional de puteren reelele alimentate de la mai multe surse i n reelele buclate nu se poate asigura

selectivitatea proteciei prin utilizarea releelor de curent. Releele directionale acioneaz cnd se

schimb sensul de circulaie al puterii n elementul de reea protejat. Este releu maximal secundar. Unexemplu de releu direcional este (fig.1.8) realizat pe principiul induciei.

ir

ir

Ur

i

a

i

1

23

4a

4b

u

Fig.1.8

Releul se compune dintr-un circuit magnetic cu 4 poli interiori. Pe jugurile i pe polii circuituluimagnetic sunt montate nfurare de tensiune i de curent, conectat la bornele transformatorului decurent.

Elementul mobil al releului are form tambur cilindric (2). Tamburul 2 este constituit dintr-unmiez magnetic, pentru a se opune fluxurilor i este acoperit cu o tabl de aluminiu (3).

Pentru crearea cuplului motor sunt necesare ca i la releul de curent de inducie, dou fluxuridecalate n timp i defazate n spaiu. La releul direcional de putereexist 2 mrimi ce influeneazreleul, tensiunea Uri curentul Ir, nfurrile respective producnd fluxurile u 1. Sensul de rotaieal tamburului depinde de sensul puterii din reea, la regim normal de funcionare, sensului circulaieiputerii i corespunde sensul de rotire al tamburului invers acelor de ceasornic. La scurtcircuuite, cndsensul de circulaie al puterilor se schimb , tamburul se rotete n sensul acelor de ceasornic i punteade contact 4 nchide contactele 5 ale releului.

2. Declansatoare

2.1. Declanatorul direct maximal de curentEste un aparat conectat n serie cu ntreruptorul de putere i parcurs deci de curentul care trebuie

supravegheat. Spre deosebire de releu, declanatorul, la depirea valorii reglate a mrimii electrice(curent) determin un proces mecanic de dezvorre a unei fore. Astfel, prin intermediul unei tije

izolate acioneaz asupra zvorului broatei nterruptorului. Declanatoarele directe de maxim de curentse pot realiza n variantele:

- cu aciune instantanee;- cu aciune temporizat dependent (independent) de curent.

n fig. 1.9 este reprezentat schematic declanatorul direct cu aciune instantanee. Pe miezulmagnetic 1 este plasat bobina 2 parcurs de curentul care trebuie supravegheat, iar pe o derivaie aacestui miez apare un scurtcircuit. Armtura mobil 3 se poate roti n jurul axului 7. La funcionareanormal, adic la valori ale curenilor sub valoarea reglat, spire n scurtcircuit creeaz un fluxantagonist astfel nct fluxul magnetic nu se poate nchide prin polul 8 ci prin polul 9, determinnd


9/9


9

astfel rotaia armturii 3 i lipirea ei de polul 9. Astfel, tika inelant 5 transmite un impuls mecanicmecanismului ntreruptorului i acesta este deconectat.

n fig. 1.9 este prezentat declanatorul maximal direct, independent care realizeaz o protecietemporizat. Se monteaz direct pe ntreruptor i se afl sub tensiune de serviciu. Bobinaelectromagnetului este parcurs de curentul principal. El conine un micromotor sincron plasat ncoloana unui electromagnet. Pe miezul magnetic se afl rotorul sub form de pahar 3. Spirele n

scurtcircuit 4 i 5 determin decalajul fluxurilor n ntrefierul micromotorului, condiie necesar creeriiunui cmp nvrtitor. n lipsa unei avarii, resortul 7 ine armtura 6 deprtat. Aciunea instantanee estedeterminat de atragerea paletei 9 sub aciunea fluxului de dispersie provocat de cureni inteni, astfelse transmite un impuls mecanic tijei de declanare 10 care desface clichetul 17 i ofer posibilitatea caarmtura mobil 6 s fie atras de armtura fix 1. Astfel se transmite un impuls tijei de acionare 8.Aciunea temporizat presupune n prealabil o mic rotaie a armturii 6 n jurul axului 11; prin aceastase ridic frna 12 de pe rotorul micromotorului i se execut un cuplaj ntre roata dinat 13 i nconsecin sectorul dinat 14, prin intermediul roii dinate 15. Axul micromotorului antreneaz roatadinat 13 i sectorul dinat 16, pn cnd tiftul acestuia, rotindu-se spre dreapta, mpinge prghia 10 idesface zvorul declanatorului, iar armtura 6 este atras. Astfel se transmite un impuls tijei 8, careacioneaz asupra mecanismului ntreruptorului. Aciunea instantanee se regleaz din resortul 7 pentru

valori ale curenilor 5 15 In.1111

2222

3333

4444

5555

6666

7777

8888

9999

10101010

11111111

12121212

13131313

14141414

15151515

16161616

Fig.1.9

studiu relee

Documents