studiul releelor si declansatoarelor.rtf

7/21/2019 Studiul releelor si declansatoarelor.rtf

http://slidepdf.com/reader/full/studiul-releelor-si-declansatoarelorrtf 1/12

Echipamente electrice I

RELEE ẞI DECLANẞATOARE

Releul este un aparat de protecŃie, cu acŃiune automată, care la o anumită valoare a parametrului de intrare (mărimeasupravegheată) produce modificarea î n salt a valorii parametrului de ie ire.

Dintre aceste mărimi cel puŃin una este de natură electrică.Dacă mărimea de ie ire este de natură electrică, atunci aparatul este un releu indirect.

Dacă mărimea de iesire este de natură mecanică, atunci aparatul este un releu direct (declanatoare).

1.ReleeÎn cazul general, un releu are trei elemente funcŃionale:

1- elementul de recepŃie (sau elementul sensibil);2- elementul comparator (elementul de măsură i comparare);

3- elementul de execuŃie.

Elementu sensibil Elementul comparator Elementul de executie

Intrare Infasurare Pa PcContact

Iesire

X W Y

ELECTROMAGNET

Fig.1.1

Elementul de recepŃie sesizează modificarea mărimii de intrare (de exemplu a curentului sau atensiunii) la care releul reacŃionează i, î ntr-o formă oarecare, transmite impulsul primit elementuluiintermediar. Elementul intermediar măsoară mărimea primită, o compară cu valoarea stabilită prin reglaj i,dacă aceasta a atins valoarea fixată, transmite acŃiunea elementului de execuŃie. Elementul de execuŃie,recepŃionând impulsul transmis, produce o schimbare brusc ă a mărimii de ie ire. Astfel, elementul de

execuŃ

ie indepline te lucrul mecanic specific tipului respectiv de releu (de exemplu î nchiderea circuitului dedeclan are).

1.1 Clasificarea releelor

1) După principiul de func]ionare a elementului de recepŃie (elementul sensibil ):2- relee electromagnetice;

3- relee magnetoelectrice;

4- relee electrodinamice;

5- relee de inducŃie;

6- relee magnetice;

7- relee elctrotermice;

8- relee electronice.

2) După principiul de func]ionare a elementelor executoare:

2- relee cu contacte;

3- relee fară contacte (relee magnetice i electronice).

1




3) După natura mă rimii de intrare:

2- relee de curent;

3- relee de tensiune;

4- relee de putere;

5- relee de frecvenŃă;6- relee de timp.

4) După felul cum este realizată acŃiunea faŃă de o anumită valoare a mă rimii de intrare:

2- relee maximale. Actionează la apariŃia sau cre terea mărimii date peste o anumită valoare

maximă;

3- relee minimale. AcŃionează la dispariŃia sau scăderea mărimii date sub valoare limită;4- relee direcŃionale. AcŃionează la schimbarea semnului mărimii date;5- relee diferenŃiale. AcŃionează când exist ă o diferenŃă î ntre valorile unei mărimi.

5) După modul de montare î n circuitul principal

2- relee secundare, acelea ce sunt conectate prin intermediul transformatoarelor de măsură î ncircuitul principal;

3- relee primare, acelea ce sunt conectate direct î n circuitul principal;

4- relee intermediare, acelea ce sunt acŃionate prin intermediul elementelor executoare ale altorrelee.

6) După modul cum acŃionează asupra aparatului principal al schemei:

2- relee directe, la care elementul de execuŃie acŃionează direct asupra aparatului principal alschemei;

3- relee indirecte, la care elementul de execuŃie acŃionează indirect asupra aparatului principalal schemei (prin î nchiderea unor contacte din circuitul bobinei de conectare i deconectare aaparatului principal).

Fig.1.2

2




În figura 1.2 a este reprezentat schematic un releu direct maximal de current. C î nd curentul depă ete valoareareglată, releul face să basculeze o p î rghie, care la r î ndul ei provoacă funcŃionarea dispozitivului mecanic de declanare al unui î ntreruptor. Releul indirect maximal din figura 1.2b, î nchide un contact din circuitul de alimentare albobinei de declan are a î ntreruptorului. În figura 1.2c este arătată schema unui releu secundar maximal de curent cuacŃiune indirectă.

1.2 Caracteristicile i parametrii principali ai releelorPrincipala caracteristică a unui releu este caracteristica intrare-ie ire, y=f(x), ea reprezentând legătura, cu caractere

discontinue dintre mărimea de intrare x i mărimea de ie ire y.

În figura 1.3 avem următoarele notaŃii :1- xa reprezintă mărimea de acŃionare (valoarea limită a mărimii de intrare la caresistemul mobil al releului se pune î n miscare i î nchide sau deschide contactele );

2- xr reprezintă mărimea de revenire (valoarea limită a marimii de intrare la care sistemul mobil al releului

î ncepe să se deplaseze î n sens invers sensului deplasării din cazul acŃionării i continuă p î nă la revenirea î n poziŃia

iniŃială de repaos);

3- xf reprezintă valoarea de funcŃionare continuă a mărimii de intrare;

4- ymax reprezintă parametrul de ie ire corespunzător stării de repaos, la releele f ără contacte. În figura 1.3a este prezentată caracteristica intrare-ie ire a unui releu maximal, iar î n figura 1.3b este prezentată

caracteristica intrare-ie ire a unui releu minimal.

y

K=xf /xa<1

ymax

5 4

3

ymin

2 x7 6

xf 1 xr xa

aFig.1.3



y

K=xf /xa>1

ymax

5 4

3

ymin

2 x7 6

1 xa xr xf

b

Pentru releul maximal, lavariaŃia mărimii de intrare x, de lazero la xa, mărimea de ie ire răm î nenulă (sau egală cu ymin la releelef ără contacte). În momentul c î nd

mărimea de intrare atinge valoarea xamărimea de ie ire y variză brusc,f ăc î nd un salt p î nă la valoarea ymax irămâne constant ă chiar dacă î ncontinuare x cre te. În procesul de micorare a mărimii de intrare pân ă lavaloarea xr, mărimea y răm î ne mereuconstantă i numai la valoarea xr

variază bruscpân ă lavaloarea zero(sau pân ă laymin).

Raport

ul

xr / xa =Kr se

nume

te

factor

de

reven

ire.Pentru

releele

maximaleKr<1 (variază î ntre 0.2 i 0.99),iar pentru celeminimaleKr>1. Cu câtKr va avea ovaloare maiapropiată de

unitate cu atât releul este mai sensibil.Raportul xa/xf =Ks se nume te factorde siguranŃă la acŃionare.Parametrului de intrare x a î i

corespunde o putere de acŃionare Pa (care

pune î n miscare elementul executor), iar

parametrului de ie ire ymax î i corespunde

puterea de comandă Pc (pentru careelementul executor are stabilitatea necesară)

.

3




Raportul Pc/Ps=Kc, se nume te factor de siguranŃă.La un releu electromagnetic Pa − 0.1·103 W; Kc −5 ·102 . Aria 2-3-4-5-6 cuprinsă î ntre curbele de acŃionare i revenire

a caracteristicii y=f(x), (fig.1.3), reprezintă pierderile corespunzătoare (histerezis) magnetice, electrice, mecanice, i frecării uscatea echipamentului mobil.

Timpul de actionare ta reprezintă timpul care se scurge din momentul apariŃiei semnalului de intrare, care actioneazăasupra elementului sensibil, pân ă î n momentul acŃionării complete a releului.

Se nume te valoarea reglată mărimea (maximală sau minimală) de la care elemental sensibil intră î n

acŃiune.

Eroarea releului reprezintă diferenŃa dintre valoarea reală de pornire i valoarea reglată.RelaŃia de dependenŃă dintre timpul de acŃionare i mărimea de intrare define te caracteristica de

funcŃionare.

Acastă caracteristică are următoarele forme:

caracteristică independentă (timpul de acŃionare a releului nu depinde de valoarea mărimii deintrare);caracteristică dependentă (timpul de acŃionare al releului se micŃorează pe măsură ce valoareamărimii de intrare cre te);

caracteristică limitat dependentă (parte iniŃială a curbei este dependentă, iar î ncepând de la oanumită valoare a mărimii de intrare - x1 – caracteristica devine ind ependentă); caracteristică mixtă sau limitat dependentă, cu acŃionare instantanee la scurtcircuit.

ta

x/xf

valoarea reglata

a

ta

xf x/xf

valoarea reglata

c

Fig.1.4

ta

x/xf

valoarea reglata



b

ta

x/xf

valoarea reglata xa /xf

d

1.3. Tipuri constructive

1.3.1. Releele electromagneticesunt acelea la care câmpul magnetic produsde cure ntul din î nf ă urările releuluiacŃionează asupra unui miez mobil deoŃel. ForŃa electromagnetică de atracŃie

esteproporŃională cupătratulfluxului din î ntrefier:

Fc=k1Fi2

irecŃiaforŃei deatracŃie

nu depinde deci de semnul fluxului i,prin urmare, nici de semnul curentului.Astfel, releele electromagnetice pot fifolosite atât î n curent continuu cât i î ncurent alternativ.

4




Din punctul de vedere constructiv, releele electromagnetice pot fi realizate cu mi care de rotaŃie sau cu mi care detranslaŃie a armăturii.

Au caracteristică independentă.

Releele maximale de curent (RC), cu acŃiune instantaneeSunt relee electromagnetice secundare, destinate pentru protectia instalaŃiilor electrice î mpotriva suprasarcinilor i

scurtcircuitelor, când curentul controlat dep ă e te o anumită limită.

Armătura mobilă a releului este realizată sub forma unei palete 2 din oŃel moale, aflată î n î ntrefierul unui electromagnet 1 i care se rote te solidar cu un ax 8 (fig.1.5). Curentul ce trece prin bobinelereleului produce un flux magnetic, care străbate armătura mobilă. Sub acŃiunea fluxului magnetic,armătura tinde să se rotească î n sensul acelor de ceasornic, adică tinde să se plaseye î n lungul liniilor decâmp. Un resort antagonist 3 se opune rotirii i menŃine armătura 2 deviată faŃă de axul polilorelectromagnetului, atât timp cât curentul a a a depă it valoarea maximă la care este reglat releul. Cândcurentul î n bobina releului a dep ă it valoarea reglată, resortul nu mai poate Ńine armătura 2 i aceasta serote te î n sensul acelor de ceasornic, deplasând î n acel a i timp puntea de contact 4, care face legătura î ntrecontactele 5, deci releul acŃionează.

După ce releul a acŃionat i curentul care trece prin bobinele releului se mic orează forŃa electromagnetică scade i, laun moment dat, nu mai este suficientă pentru a reŃine armătura mobilă, care sub acŃiunea resortului, revine la poziŃia iniŃială,deschizând contactele 5. Aceasta este opera Ńia de revenire a releului, care are loc la un curent mai mic decât curentul de acŃionare al releului.

2

5

8

4

39

67

1

45 6

7 89

Fig.1.5

Curentul de acŃionare al releului poate fi reglat î ntre anumite limite. Prin rotirea pârghiei 6 spre dreapta se măre te

forŃa de tensionare iniŃială aplicată resortului, deci pentru rotirea armăturii mobile este necesar un curent de acŃionare mai

mare. În acest fel se poate regla curentul de actionare î n domeniul Ia • 2 Ia . Pe scala 7 se pot citi valorile curenŃilor de aŃionare.

O altă posibilitate de reglaj al curentului de acŃionare este montarea celor două bobine ale releului î n seriesau î n deviaŃie. Când bobinele sunt montate î n serie, fiecare bo bină este străbătută de un curent de două ori maimic decât curentul care trece prin fiecare bobină când acestea sunt montate î n paralel. Deci curentul de acŃionare lamonterea î n serie a bobinelor este de două ori mai mic decât la montrea lor î n paralel. Scala releului este gradatăpentru montajul î n serie al bobinelor, deci indicaŃiile scalei trebuie î nmulŃite cu 2 pentru montajul î n paralel albobinelor.

Cu aceste două posibilităŃi de reglaj, se poate regla curentul de acŃionare î n domeniul Ia • 4 Ia.

5




Acest tip de releu are un anumit timp de acŃionare (0,05 • 0,25 s), dar se poate considera c ă releulacŃionează instantaneu.

Releele de acest tip se construiesc pentru curent continuu i curent alternativ, folosind contactenormal deschise i normal î nchise, pentru curenŃi de acŃionare 0,2 • 200 A.

Releele maximale i minimale de tensiune (RT)

Constructiv, sunt analoage cu releele maximale de curent, cu deosebirea că î nf ă urările lor u un numărmai mare de spire.

La releele minimale de tensiune, tensiunea de acŃionare Ua este mai mică decât tensiunea de revenire Ur i de

aceea Kr este supraunitar.În cazul acestor relee, arcul antagonist actioneaz

ă î n sensul ac

Ńion

ării arm

ăturii, pe c

ând lareleele maximale ac Ńionează î n sensul revenirii.

Releele minimale de tensiune, la tensiunea de regim au armătura atrasă i contactele rămân deschise (contactenormal deschise), arcul antagonist fiind tensionat. La scăderea tensiunii pân ă la (o anumită valoare minimă)tensiunea de acŃionare Ua armătura se mi că sub acŃiunea arcului antagonist i î nchide contactele, iar releulacŃionează. Armătura poate reveni î n poziŃia iniŃială, numai după cre terea tensiunii, peste tensiunea de revenire(Ur>Ua).

Releele de semnalizare (RdS)

Au rolul de a semnaliza optic (printr-un fanion) i acustic (prin î nchiderea unui circuit dealarmă) apariŃia, respectiv dispariŃiacurentului sau tensiunii pe care le controlează. Releele cu î nf ăurare de curent se leagă î n serie cu bobina de declan are a dispozitivului de acŃionare al î ntreruptorului, iar releele cu î nf ăsurare de tensiune se leagă î n paralel cu î nf ă urarea releului detemporizare.

Releele intermediare (RI)Se folosesc î n calitate de relee auxiliare când î n circuitul de ie ire este nevoie de un număr mai mare de

contacte i cu capacitate de rupere sporită. Astfel, de exemplu î n circuitul parcurs de curentul operativ al unuireleu de curent, destinat protecŃiei, se introduce un releu intermediar, al carui contact suportă î nchiderea saudeschiderea circuitelor bobinelor de declan are a dispozitivelor de acŃionare ale î ntrerupătoarelor.

Releele intermediare de curent continuu sunt constituite pe baza unor electromagneŃi de tip clapetă cu circuit magnetic î n formă de E (fig.1.6).

6

3

5

7 1 2

4

Fig.1.6

6




La trecerea curentului prin î nf ă urarea 2, armătura este atrasă de către piesele polare 1 i 7 ale circuitului magnetic.Împreună cu armătura, se mi că i puntea de contacte 5.

Tensiunea de acŃionare Ua este de 0,54 Un, la forŃa maximă a resortului 6.

1.3.2. Releele de curent de inducŃie.

Se bazează pe principiul acŃiunii reciproce î ntre fluxurile magnetice variabile î n timp i î ntre curenŃiiindu i de aceste fluxuri î ntr-un element mobil (rotor).

Au caracteristică dependentă.

Prin î nsu i principiul lor de funcŃionare, releele de curent de inducŃie, se pot folosi numai î n

curent alternativ.Pentru obŃinerea cuplului motor Cm, releul trebuie să posede cel puŃin două fluxuri magnetice,decalate î n spaŃiu i î n timp. Din interacŃiunea fluxului F1 i curentului F2 datorat t.e.m. E2 indusă defluxul F2, i a fluxului F2 i curentului I1 datorat t.e.m. E1 indusă de fluxul F1, ia na tere cuplul motor Cm,care acŃionează asupra organului mobil. Elementul mobil al releelor de curent de inducŃie are de obiceiforma unui disc rotativ. Aceste relee sunt de două tipuri: cu spire î n scurtcircuit i cu circuit magneticcomplex.

Sistemul de inducŃie cu spire î n scurtcircuit este prezentat î n figura 1.7.

0 1

f2

1

3

Mrot 2

5

8 6

4

a

72

Directia pozitiva

de rotatie a discului



Axa E22

f2 4I

6

3

1 f1Axa E1

1

Mrot 1

Fig.1.7

În î ntrefierul unui circuit magnetic 1, simplu, cu o singură bobină, este plasat un disc 2, care se poate roti solidar cu axul7. polii electromagnetului sunt despicaŃi î n câte dou ă părŃi, pe una din părŃi fiind montate spirele scurtcircuitate î n formă deinele 3. când prin bobina releului trece curent , discul tinde să se rotească î n sensul săgeŃii, sub acŃiunea cuplului motor. Cândcurentul î n bobina releu lui este mai mare decât curentul de ac Ńionare al releului, discul î nvinge acŃiunea resortului antagonist i î ncepe să se rotească. În timpul mi cării, discul taie fluxul magnetic al unui magnet permanent 4 î n formă de

7




potcoavă. Din acŃiunea reciprocă dintre curentul indus î n disc de acest flux i câmpul magnetic al magnetului permanent rezultă un cuplu rezistent, care frâneaz ă mi carea discului.

Releul direcŃional de putere

În reŃelele alimentate de la mai multe surse i î n reŃelele buclate nu se poate asigura selectivitatea protecŃiei prin

utilizarea releelor de curent. Releele directionale acŃionează când se schimbă sensul de circulaŃie al puterii î n elementul

de reŃea protejat. Este releu maximal secundar. Un exemplu de releu direcŃional este (fig.1.8) realizat pe principiul

inducŃiei.

1

φu

ir

φi φi

ir

4a

3 2 4b

φa

Ur

Fig.1.8

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

Elementul mobil al releului are formă tambur cilindric (2). Tamburul 2 este constituit dintr-un miez magnetic, pentru ase opune fluxurilor i este acoperit cu o tablă de aluminiu (3).

Pentru crearea cuplului motor sunt necesare ca i la releul de curent de inducŃie, două fluxuri decalate î ntimp i defazate î n spaŃiu. La releul direcŃional de putereexistă 2 mărimi ce influenŃează releul, tensiunea Uri curentul Ir, î nf ă urările respective producând fluxurile øu ø1 . Sensul de rotaŃie al tamburului depinde desensul puterii din reŃea, la regim normal de funcŃionare, sensului circulaŃiei puterii î i corespunde sensul derotire al tamburului invers acelor de ceasornic. La scurtcircuuite, câ nd sensul de circulaŃie al puterilor seschimbă , tamburul se rote te î n sensul acelor de ceasornic i puntea de contact 4 î nchide contactele 5 ale releului.

2. Declansatoare

2.1. Declan atorul direct maximal de curent

Este un aparat conectat î n serie cu î ntreruptorul de putere i parcurs deci de curentul care trebuiesupravegheat. Spre deosebire de releu, declan atorul, la depă irea valorii reglate a mărimii electrice (curent)determină un proces mecanic de dezăvorâre a unei for Ńe. Astfel, prin intermediul unei tije izolateacŃionează asupra zăvorului broa tei î nterruptorului. Declan atoarele directe de maxim de curent se potrealiza î n variantele:

1- cu acŃiune instantanee;2- cu acŃiune temporizată dependentă (independentă) de curent.

În fig. 1.9 este reprezentat schematic declan atorul direct cu acŃiune instantanee. Pe miezul magnetic 1 esteplasată bobina 2 parcursă de curentul care trebuie supravegheat, iar pe o derivaŃie a acestui miez apare unscurtcircuit. Armătura mobilă 3 se poate roti î n jurul axului 7. La funcŃionarea normală, adică la valori alecurenŃilor sub valoarea reglată, spire î n scurtcircuit creează un flux antagonist astfel î ncât fluxul magnetic nu se

poate î nchide prin polul 8 ci prin polul 9, determinând

8




astfel rotaŃia armăturii 3 i lipirea ei de polul 9. Astfel, tika inelantă 5 transmite un impuls mecanicmecanismului î ntreruptorului i acesta este deconectat.

În fig. 1.9 este prezentat declan atorul maximal direct, independent care realizează o protecŃie temporizată.Se montează direct pe î ntreruptor i se află sub tensiune de serviciu. Bobina electromagnetului este parcursă decurentul principal. El conŃine un micromotor sincron plasat î n coloana unui electromagnet. Pe miezul magnetic seaflă rotorul sub formă de pahar 3. Spirele î n scurtcircuit 4 i 5 determină decalajul fluxurilor î n î ntrefierulmicromotorului, condiŃie necesară creerii unui câmp î nvârtitor. În lipsa unei avarii, resortu l 7 Ńine armătura 6depărtată. AcŃiunea instantanee este determinată de atragerea paletei 9 sub acŃiunea fluxului de dispersie provocatde curenŃi inten i, astfel se transmite un impuls mecanic tijei de declan are 10 care desface clichetul 17 i oferăposibilitatea ca armătura mobilă 6 să fie atrasă de armătura fixă 1. Astfel se transmite un impuls tijei de acŃionare

8. AcŃiunea temporizată presupune î n prealabil o mică rotaŃie a armăturii 6 î n jurul axului 11; prin aceasta seridică frâna 12 de pe rotorul micromotorului i se execută un cuplaj î ntre roata dinŃată 13 i î n consecinŃă sectoruldinŃat 14, prin intermediul roŃii dinŃate 15. Axul micromotorului antrenează roata dinŃată 13 i sectorul dinŃat 16,pân ă când tiftul acestuia, rotindu-se spre dreapta, î mpinge pârghia 10 i desface zăvorul declan atorului, iar armătura6 este atrasă. Astfel se transmite un impuls tijei 8, care acŃionează asupra mecanismului î ntreruptorului. AcŃiuneainstantanee se reglează din resortul 7 pentru valori ale curenŃilor 5 – 15 I n.

4

2

9

6

3

4

5

5

7

Fig.1.9

9

studiul releelor si declansatoarelor.rtf

Documents