Definición de cohesión de fases. Relé de control de fase. Elección del dispositivo de protección

Desventajas clásicas de los relés de control de fase de la serie EL

"Noticias de Ingeniería Eléctrica" ​​№5(29) 2004

El problema de proteger los equipos eléctricos del voltaje de baja calidad en la red existe en casi cualquier empresa, especialmente cuando se trabaja con fuentes de voltaje trifásico. Además de la disminución y el aumento de voltaje en las tres fases, el llamado "desequilibrio de fase" es un peligro significativo: el caso cuando los voltajes en las fases tienen valores diferentes, lo que conduce al sobrecalentamiento de los devanados del motor o del transformador y su fracaso. Muy a menudo hay una ruptura en una fase.

En muchos casos, para el funcionamiento normal del equipo, se requiere una secuencia de fases estrictamente definida de la tensión de alimentación. A veces, como resultado de un accidente en el circuito de potencia, puede presentarse una situación en la que las tres fases tienen una tensión de 220 V con respecto a tierra, pero dos de ellas están cerradas entre sí (el llamado "pegado" de fases ). La operación del equipo a tal voltaje conducirá a su falla.

Para proteger el equipo de tales casos, se produce una gran cantidad de diferentes relés de monitoreo de voltaje (relés de monitoreo de fase, monitores de voltaje).

Los relés importados más comunes son SQZ3, C556, CM-PVN de ABB, TPW400VSN4X, TPF400S4X de TeleControl, EFN, PBN de Entrelec, etc.

Los relés de control de fase domésticos más utilizados para operar en redes con neutro aislado son los relés de la serie EL: EL-11, EL-12 y EL-13. Fueron desarrollados hace unos 30 años por la Oficina de Diseño de Ritmo de Kiev NPO Relay and Automation. Los umbrales elegidos con éxito y un mínimo de ajustes, así como la ausencia total de alternativas, contribuyeron a la amplia distribución de estos relés. Casi sin cambios, se producen hasta el día de hoy.
Algunas fábricas producen estos relés en su forma original con todas sus ventajas y desventajas. Otras compañías ofrecen modelos mejorados con procesamiento de señales digitales, funciones de control adicionales, ajustes y mayor confiabilidad.

Ventajas del relé EL

Los relés EL-11, EL-12 y EL-13 están diseñados para controlar la tensión de red de fase plena, la secuencia de fases, la reducción de tensión y se pueden utilizar en circuitos automáticos de control y protección contra asimetrías de tensión de fase inaceptables y funcionamiento en dos fases.

A pesar de la gran selección de dispositivos importados en el mercado ruso, los relés de la serie EL siguen siendo populares principalmente por su bajo precio, que oscila entre 20 y 25 dólares. El costo mínimo de un relé fabricado en el extranjero es de 50 USD y el máximo es de hasta 250 USD, lo que, en las condiciones de inestabilidad financiera de muchas empresas industriales rusas, es un obstáculo para el uso de productos importados.

Además, algunos relés extranjeros requieren un voltaje de suministro separado para su funcionamiento (el llamado voltaje de "fuente de alimentación operativa"), lo que complica su esquema de conexión y limita el alcance. En este caso, la alimentación del relé de la serie EL se realiza desde una red controlada.

Otro argumento a favor del uso de relés domésticos es el rango de temperatura de funcionamiento. Para los relés importados, rara vez está por debajo de menos 25 ° C, para los nuestros, por regla general, es de hasta menos 40 ° C. En las condiciones climáticas rusas, este es un factor importante.

No siempre los dispositivos importados están diseñados para funcionar en condiciones adversas. Por ejemplo, surgen grandes dificultades en el control de la tensión de red en el metro y los ferrocarriles. El movimiento de un tren eléctrico va acompañado de la aparición de un gran número de distorsiones no lineales de la tensión de red en las redes eléctricas adyacentes (Fig. 1). La situación no es mejor en la producción metalúrgica (Fig. 2). Ha habido casos en los que costosos relés de control importados (incluso de compañías conocidas), cuando se usaban en tales redes, eran inestables o simplemente se negaban a funcionar. Los relés domésticos, originalmente diseñados para nuestras redes, por regla general, funcionan de manera más estable en tales condiciones.

Arroz. una

Arroz. 2

Deficiencias identificadas del relé EL

Inicialmente, todos los relés de la serie EL tenían la desventaja de una alta disipación de calor y, como resultado, una baja confiabilidad. Con una instalación densa en un gabinete y mala ventilación, los relés fallaron rápidamente. Entonces, para los viejos relés de Kiev para un voltaje de 380 V, el consumo de energía a voltaje nominal fue de aproximadamente 5 vatios. Los relés modernos consumen alrededor de 3 vatios y algunos incluso menos de 2 vatios, lo que ha aumentado significativamente su fiabilidad.

Otro inconveniente importante de todos los relés de la serie EL con procesamiento de señales analógicas es el funcionamiento incorrecto del relé cuando se enciende en modo de emergencia. Desafortunadamente, esto no se refleja en la documentación adjunta de muchas plantas de fabricación. Mientras tanto, los relés dan una inclusión falsa durante un tiempo de retardo establecido cuando se les aplica un voltaje bajo o alto. Parecería que esta es una situación bastante inofensiva. Pero, por ejemplo, cuando se utiliza un relé de este tipo en una máquina de tejer circular, un accidente es inevitable, porque incluso uno o dos segundos de rotación en la dirección opuesta son suficientes para romper todas las agujas (de 500 a 2000 piezas, dependiendo de la tipo de máquina). Por lo tanto, cuando operan dichas máquinas, actúan a la antigua usanza: después de conectar la máquina o reparar el cable de alimentación, retire la correa de transmisión, encienda el motor y observe en qué dirección gira. Tenga en cuenta que los relés con procesamiento de señal digital no tienen esta desventaja.

Aquí hay un trágico ejemplo de la falta de un relé con procesamiento de señal analógica. Un árbol cayó sobre un tendido eléctrico y cortó dos cables. Los cables cayeron al suelo uno encima del otro, se produjo el llamado "pegado" de las fases. La automatización no cortó el voltaje y como resultado murió una persona. El relé EL-11 se utilizó como relé de protección. El laboratorio eléctrico de la entidad operadora, que estaba a cargo de la línea de transmisión de energía, realizó pruebas comparativas del relé EL-11 de diferentes fabricantes. Los siguientes resultados fueron obtenidos:

• cuando el relé se encendió a la tensión nominal, seguido de la imitación de varios tipos de fallas de tensión de red especificadas en la documentación adjunta, todos los relés funcionaron exactamente de acuerdo con la documentación;
• cuando el relé se enciende a la tensión nominal, seguido de la imitación de "pegado" de las fases (esta situación no se especifica en la documentación), los relés, a excepción de los dispositivos con procesamiento de señal digital, en la mayoría de los casos no se apagan , que tuvo consecuencias trágicas;
• cuando el relé se enciende para voltaje con una fase rota, o el orden inverso de la secuencia de fase, o cuando las fases están "pegadas", o cuando el voltaje es demasiado bajo, todos los relés, excepto los producidos por Meander CJSC, encienda el relé ejecutivo por el tiempo de retardo establecido y solo después de eso apáguelo al detectar una falla en la tensión de red.

El diseño obsoleto de la carcasa del relé de la serie EL, la calidad de la fundición de la carcasa y, en ocasiones, el material de la carcasa en sí deja mucho que desear. Por lo tanto, algunos fabricantes ya dominaron la producción de relés en otros casos, incluidos los importados.

Aplicaciones de relés EL

A pesar de que todos los relés de la serie EL controlan el voltaje de fase completa, tienen diferentes áreas de aplicación: EL-11 está diseñado para controlar el nivel de voltaje, EL-12 - para controlar el orden de secuencia de fase y asimetría de voltaje (fase desequilibrio), EL-13 - para control de desequilibrio de tensión sin control de entrelazado. Algunas áreas de aplicación:

El relé EL-11 se utiliza para proteger fuentes de alimentación, generadores, así como dispositivos de control en sistemas ATS, etc.

El relé EL-12 se utiliza para proteger potentes motores asíncronos que funcionan en modo no reversible.
Desafortunadamente, en la documentación de este relé, la mayoría de los fabricantes indican el umbral de respuesta cuando la tensión de una de las fases disminuye a la tensión nominal de las otras dos, lo que no nos permite juzgar completamente cómo funciona el relé. Experimentalmente, se descubrió que en realidad funciona cuando la asimetría de voltaje es superior al 15-18%.

Cuando una de las fases se rompe, algunos tipos de motores generan tensión (la llamada tensión regenerativa) a la fase rota. La amplitud de tensión puede alcanzar el 95% de la tensión en otras fases (según el tipo de motor y sus condiciones de funcionamiento). Los relés EL-12 con procesamiento de señal digital tienen un ajuste del valor permisible de asimetría en el rango de 5 a 20% del voltaje lineal, lo que le permite detener el motor en caso de falla de fase. En este caso, el relé no responderá a una caída de tensión simétrica al arrancar el motor. Otra ventaja de tales relés es la presencia de un umbral de conmutación mínimo. El relé se encenderá solo si el voltaje de la red es al menos el 70% del valor nominal. Esto es especialmente cierto para motores de bombas, compresores, etc., donde el par en el eje no depende de la velocidad de rotación.

El relé EL-13 se utiliza para proteger motores eléctricos potentes que funcionan en modo inverso. Los parámetros controlados son prácticamente los mismos que los del EL-12, excepto el control de secuencia de fase.

Los relés están disponibles con diferentes tiempos de respuesta: 0,1 s, 0,15 s y 0,5 s, así como con ajuste de retardo de 0,1 a 10 s. Estos relés se pueden utilizar para proteger contra la caída de cargas y brazos de las grúas en caso de rotura de una o dos fases de la red de alimentación. De acuerdo con las Reglas para el Diseño y Operación Segura de Grúas de Elevación, estos mecanismos deben estar equipados con dispositivos de control que aseguren que el modo de frenado se active en caso de falla de energía. Estos requisitos los cumple el relé EL-13 fabricado por Kiev "NPO Relay and Automation" y Moscow LLC "Relay and Automation", EL-13M de St. Petersburg CJSC "STS Plant", EL-13M-10-01 y EL-13M-11-01 de la empresa “Meandro”. Se utiliza un relé con un tiempo de respuesta extendido (0,5 s) en grúas donde es posible un corte de energía a corto plazo cuando el colector de corriente se mueve de un carro a otro para evitar falsos positivos. Para eliminar el factor humano, no se recomienda utilizar relés con tiempo de respuesta ajustable para estos fines.
También hay una modificación del relé con ajuste del tiempo de respuesta y ajuste del umbral para voltaje EL-13M-5-01. El controlador de tiempo de respuesta le permite configurar el valor deseado de 0,1 a 10 segundos para evitar falsas alarmas ante la presencia de perturbaciones de corta duración en la red.

Sobre nuevos modelos

Algunas palabras sobre los modelos de relés EL con un conjunto ampliado de funciones. Todos los relés fabricados por CJSC "Meander" tienen control de sobretensión al nivel de 1,3 Unom. Los relés EL12M-5-01 y EL13M-5-01 tienen además un umbral para encender el relé a un nivel de 0,7 Unom para proteger los motores eléctricos del arranque con bajo voltaje, y los relés EL12M-6-01 y EL13M-6-01 también tienen un retraso de encendido repetido de 6 min. Estos relés están diseñados para proteger los motores de compresores, refrigeradores, acondicionadores de aire, etc., donde no se desean reinicios frecuentes.

En conclusión, me gustaría señalar lo siguiente. La evolución de los relés de la serie EL, a saber:

• el uso de microcontroladores modernos con procesamiento de señales de analógico a digital;
• deshacerse de los defectos congénitos;
• la aparición de funciones y ajustes adicionales,
• pone estos relés en términos de características y fiabilidad a la par de los relés de control de los líderes mundiales, como ABB, Siemens, Turk, Crouzet, etc.

mesa

Características comparativas de los relés de control de fase de varios fabricantes.

Escribe relé

Produc- conducir- cuerpo

Control flexible lineal Voltaje no, V (Voltaje nie nutrición)

relé disparado

(se apaga) cuando:

Mini- mal- noe siesta- ryazhe- nie incluso chenia

Hora sraba- tyva- nia, desde

Zade- relinchos girar- colina- pie incluso chenia

Consumado maldito recibió energía- ness, mar

espo- sollozo formulario- botas señal- ala

Quizás Nota- conocimiento en lugar de:

asi- metria fase tensión- zheny

una- fase disminución Voltaje nia

simet- Rico disminución fase Voltaje Nueva York

una- fase más alto- institutos de investigación Voltaje nia

contrarrestar alterno vania etapas

acantilado una o dos etapas

slipa- institutos de investigación etapas

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana- Iniciar sesión- nuevo

EL11 M-01

100, 110, 220, 380, 400, 415

digital Ro- aullido

EL 11 M-5-01

100, 110, 220, 380, 400, 415

regulación 0.8–1.1 Uln

digital Ro- aullido

SSU31, SSU 33L (Turck), EW 2, F3US (Crouzet), С556, SQZ3 (ABB), SUD140 (Bender), PFS (Entrelec), 3UG3511 (Siemens)

100, 220, 380, 400

< 0,7 - 0,81 Uфн

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400, 415

digital Ro- aullido

100, 110, 220, 380, 400, 415

regular 5 - 20%

digital Ro- aullido

EWA 2, FWA3 (Crouzet), PLR, PLM, DLM (ABB), 3UG 3512/13 (Siemens), PFN, PFS (Entrelec), SUD140, SAD142 (Bender)

EL 12 M-6-01

100, 110, 220, 380, 400, 415

regular 5 - 20%

digital Ro- aullido

100, 220, 380

ana- Iniciar sesión- nuevo

110, 220, 380

ana- Iniciar sesión- nuevo

220, 380

ana- Iniciar sesión- nuevo

220, 380

ana- Iniciar sesión- nuevo

220, 380

ana- Iniciar sesión- nuevo

100, 110, 220, 380, 400, 415

digital Ro- aullido

100, 110, 220, 380, 400, 415

regular 5 - 20%

digital Ro- aullido

EWA 2, FWA3 (Crouzet), PLR, PLM, DLM (ABB), SUD140, SAD142 (Bender), PFN, PFS (Entrelec), 3UG 3512/13, 3UG 3063/64 (Siemens)

220, 380

ana- Iniciar sesión- nuevo

220, 380

ana- Iniciar sesión- nuevo

• Tensión no nominal,
• Ufn - tensión nominal de fase,
• Uln - tensión nominal lineal

• * n / n - no estandarizado,
• ** datos obtenidos experimentalmente para un relé de 380 V a tensión nominal

Fabricantes:

1. "Relés NPO y automatización", Kiev
2. CJSC "Plant STS", San Petersburgo
3. Relay and Automation LLC, Moscú
4. CJSC "Meandro", San Petersburgo
5. OJSC VNIIR, Cheboksari

Los relés de control de fase de la serie EL, a pesar de que se desarrollaron hace unos 30 años, con la modernización adecuada, pueden competir con los relés de los principales fabricantes del mundo; esta es la opinión del autor del material anterior. Valentin Sushko, un empleado de una de las principales empresas rusas en el campo de la construcción de relés, no está del todo de acuerdo con él.

En un momento, al desarrollar relés de la serie EL, la tarea era obtener características técnicas más o menos aceptables de los dispositivos a un costo mínimo. Por lo tanto, como solución técnica más sencilla, se utilizó un circuito sin transformador en la parte de medición del relé mediante rectificación de tensión de fase.

Esto es lo que provocó la imperfección técnica del relé en cuanto a la determinación de la asimetría de la tensión de alimentación. En relación con la rectificación de las cantidades sinusoidales medidas, la asimetría de amplitud se midió con una caída de tensión monofásica. En este caso, no se tuvo en cuenta la asimetría de fase. Este método para determinar la asimetría de la tensión de alimentación no proporciona una relación inequívoca con la magnitud de la tensión de secuencia negativa, lo que provoca el sobrecalentamiento y el fallo de los motores asíncronos. No se excluye el daño a ciertos tipos de motores, teniendo en cuenta sus condiciones de carga, ya que el relé no opera a través del canal de asimetría de voltaje de alimentación.

La determinación de la asimetría de amplitud en los relés de la serie EL dio lugar a otro inconveniente: no responden a los modos de emergencia, cuando no hay asimetría de amplitud o ésta es insignificante, pero sí una asimetría de fase importante, provocando la aparición de valores elevados. de la tensión de secuencia negativa, lo que provoca el sobrecalentamiento de los motores y su avería. Uno de estos modos es el modo de emergencia del denominado “pegado” de fases, cuando, en caso de fallo de alimentación, una de las fases se rompe y se cierra del lado motor a otra fase. En este caso, se suministra un voltaje lineal de la red a tres fases del motor, dos de las cuales están cerradas entre sí.

Saludando los intentos de los fabricantes nacionales de modernizar los relés de la serie EL, no puedo dejar de señalar los siguientes puntos.

Acerca del desequilibrio de voltaje

Se realizaron mejoras técnicas a los relés EL-12, EL-13 utilizando base de elemento microprocesador, así como a los circuitos de relés, utilizando un puente rectificador trifásico en la parte de medida. Así, el procesamiento de la información en el relé se ha convertido de analógico a digital con operaciones con valores escalares, y no con vectores, lo que no permite mejorar fundamentalmente los algoritmos para el funcionamiento del relé.

Desafortunadamente, la ausencia en el material de E. Vasin de una descripción detallada de los algoritmos para procesar información después de la rectificación de voltaje por un puente rectificador trifásico no permite una evaluación objetiva de la perfección técnica de estos algoritmos. Las características técnicas declaradas del relé pueden aceptarse confidencialmente o verificarse experimentalmente. Como se desprende de los datos de la tabla, el procesamiento digital de señales escalares permitió asegurar el funcionamiento del relé en caso de "pegado" de fase, aunque este problema también se puede resolver con principios analógicos.

El algoritmo para determinar la asimetría de la tensión de alimentación, con los principios anteriores de procesamiento de información de analógico a digital, no puede mejorarse fundamentalmente.

Acerca del ajuste de desequilibrio de fase

La introducción de un ajuste suave del desequilibrio de fase en los relés de la serie EL hace prácticamente poco, ya que el ajuste se seleccionará “a ciegas”. La elección del ajuste del desequilibrio de fase basado en el principio de desintonización de un desequilibrio de voltaje a largo plazo en la red tampoco garantiza la protección contra el sobrecalentamiento peligroso del motor y su falla, teniendo en cuenta el modo de carga a largo plazo.
El algoritmo utilizado en los relés avanzados no permite utilizar modelos matemáticos pseudotérmicos conocidos de motores basados ​​en el uso de corrientes de fase y corrientes de secuencia negativa para calcular los ajustes de desequilibrio de fase, como lo hace Schneider Electric, por ejemplo. El uso de estos modelos matemáticos permite calcular, a partir de las constantes de tiempo de calentamiento y enfriamiento del motor (dadas por el fabricante u obtenidas experimentalmente), el ajuste de funcionamiento del relé para la tensión de secuencia negativa, que es peligrosa desde el punto de vista de sobrecalentamiento del motor.

Sin embargo, es fundamentalmente imposible determinar la magnitud del voltaje de secuencia negativa en los relés EL-12M, EL-13M. Esto requiere un relé con diferentes algoritmos para procesar información sobre tres vectores de voltaje en lugar de procesar información sobre escalares. En consecuencia, se necesitará un procesador más eficiente y un transformador trifásico de aislamiento. Al mismo tiempo, el precio del relé puede aumentar varias veces.

La demanda en el mercado ruso de relés tan avanzados y al mismo tiempo caros es una gran pregunta. En el estado actual de la economía rusa, el consumidor, desafortunadamente, a menudo prefiere dispositivos técnicos menos avanzados pero más baratos.

Además, el estado de la base reglamentaria y técnica en Rusia en los próximos años tampoco contribuirá al uso de relés de protección más avanzados, ya que, de acuerdo con la ley de la Federación Rusa "Sobre la Reglamentación Técnica", todas las reglamentaciones y los documentos técnicos, excepto los reglamentos técnicos, no serán obligatorios, incluidas las normas nacionales y PUE.
Cabe señalar que los relés de control de fase no pueden proteger completamente las conexiones de 0,4 kV, incluidos los motores, de los modos de emergencia y anormales, y deben complementarse con conexiones de protección de corriente.
Incluso las soluciones técnicas utilizadas por fabricantes extranjeros en la mayoría de los casos no brindan protección al motor contra modos desequilibrados en la red de 0,4 kV. Las empresas occidentales (Schneider Electric, Moeller y otras) producen disyuntores especiales para proteger motores con disparadores termoelectromagnéticos o electrónicos. Pero estos interruptores, en el mejor de los casos, responden a una falla de fase "limpia" en la red de 0,4 kV, pero no responden a una falla de fase en el lado de alta tensión del transformador con el esquema de conexión de bobinado estrella-triángulo y triángulo-estrella, así como en otros casos de regímenes asimétricos.

En Rusia, los interruptores automáticos para proteger motores no se producen en absoluto, y los motores están protegidos contra sobrecargas por relés de corriente electrotérmica. Debido a las conocidas deficiencias de estos últimos, desde la década de los 80 del siglo pasado, varios fabricantes han estado produciendo relés microelectrónicos de protección de motores, incluidos los de modos asimétricos. Se utilizan además o en lugar de relés de corriente electrotérmica.

No es posible aplicar una protección técnicamente avanzada basada en microprocesadores de motores de alto voltaje para proteger un motor de 0,4 kV debido al alto precio de este último (de 50 a 150 mil rublos por juego). Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar un sistema óptimo para construir en Rusia la protección de las conexiones de 0,4 kV.

1. La modernización del relé de control de fase de la serie EL utilizando una base de elemento de microprocesador y el procesamiento de información de analógico a digital sobre valores escalares no permite mejorar fundamentalmente la protección contra la asimetría de la tensión de alimentación. Los ajustes de protección no pueden adaptarse a la característica térmica de un motor asíncrono cuando se sobrecalienta por corrientes de secuencia negativa provocadas por la tensión de secuencia negativa debido a la asimetría de la tensión de alimentación trifásica.

2. La mejora técnica de la protección contra la asimetría de la tensión de alimentación solo es posible mediante el uso de un relé de tensión de secuencia negativa analógico o digital de filtro o la introducción de una función de protección adecuada en el monitor de tensión, como se implementa en todos los monitores de tensión en 6-35 redes de kV. Sin embargo, el costo de dichos relés de control de fase de bajo voltaje aumentará significativamente en comparación con los relés existentes de la serie EL, lo que arroja dudas sobre su demanda en el mercado ruso en un futuro próximo.

3. La modernización del relé de control de fase de la serie EL con el uso de procesamiento de información de analógico a digital parece ser útil en cuanto a la introducción de funciones adicionales: protección contra sobretensiones, contra "atascos" de fases y la introducción de un mínimo voltaje de encendido.

¡Atención!

Nuestra empresa vende análogos de los relés de control de fase de la serie EL con características mejoradas.

En los artículos del investigador líder de JSC "VNIIR" en Cheboksary V. Sushko "La protección completa es costosa. ¿El consumidor está dispuesto a pagar? (“Noticias de Ingeniería Eléctrica” No. 5 (29) 2004) y “Relés Serie EL. Las malformaciones congénitas son difícilmente curables ”(“ Electrotechnical News ” No. 6 (30) 2004), el autor cuestiona, en primer lugar, la conveniencia misma de utilizar tecnología de microprocesador en el lado de bajo voltaje y, en segundo lugar, la posibilidad de esta técnica en determinar el valor efectivo del voltaje y la corriente. Él cree que los métodos de la tecnología analógica, este problema se resuelve más fácil y más barato.

Los especialistas de Novatek-Electro no están de acuerdo con él, quienes creen que es casi imposible resolver tal problema utilizando métodos de tecnología analógica y divulgan los algoritmos de procesamiento de información de sus dispositivos.

El principio de medir el valor efectivo.

Por definición, el cuadrado del valor efectivo de la señal X2 es igual al valor medio del cuadrado de la señal

X2= , (1)

donde< >significa promediar.

Para una señal periódica x(t+T)=x(t), el valor promedio del cuadrado se determina por integración sobre el período de la señal T.

(2)

La tarea del relé de voltaje es determinar el valor efectivo del voltaje y, según su valor, tomar una decisión determinada. La determinación del valor efectivo y la toma de decisiones se pueden realizar mediante métodos analógicos o digitales.

Métodos analógicos

a) obtener la señal de salida deseada a partir de la señal de entrada utilizando varios módulos analógicos.

b) tomar una decisión sobre el valor de la señal de salida

Métodos digitales

a) ingrese una matriz de valores de señal (recuentos).

b) realizar el procesamiento matemático de las lecturas.

c) formar un valor numérico y tomar una decisión sobre él.

Los métodos de circuitos analógicos pueden integrar fácilmente señales analógicas. Teniendo una señal de entrada y(t), es relativamente fácil implementar un integrador en un amplificador operacional que realice la conversión de señal de acuerdo con la ley

Dicho integrador se puede iniciar y reiniciar en el momento adecuado. Sin embargo, es casi imposible de implementar utilizando métodos de circuitos analógicos:

a) la operación de elevar al cuadrado la señal, es decir, implementar tal nodo en el que se llevaría a cabo la transformación

x(t) > y(t) = x2(t)

b) la operación de sacar la raíz cuadrada

x(t) > y(t) = vx(t)

La implementación de tales operaciones requiere el uso de unidades complejas y costosas hechas en microcircuitos analógicos especializados. Dichos convertidores de señales analógicas están hechos de elementos no lineales, se caracterizan por su estabilidad a baja temperatura, deriva de parámetros y requieren un ajuste periódico de las características.

Se puede argumentar que ninguno de los relés analógicos determina realmente el valor efectivo del voltaje. Típicamente, la señal es rectificada y promediada

=∫|x(t)|dt (4)

y el valor así obtenido se utiliza en lugar del valor efectivo para la toma de decisiones en relés analógicos.

Con la ayuda de microcontroladores modernos con ADC (convertidores de analógico a digital) incorporados, es posible determinar el valor efectivo de la señal con alta precisión.

Determinación del valor de la tensión efectiva.

Para señales discretas o con entrada discreta de una señal continua, en lugar de x(t), los valores x i
la señal se reemplaza por muestras x(t) > xi ,

La integral se reemplaza por la suma. (5)

La tensión de red de entrada se alimenta a través de un divisor resistivo a la entrada analógica del microcontrolador. El microcontrolador ingresa lecturas instantáneas del voltaje Ui a una frecuencia de 10 kHz.

De acuerdo con las lecturas instantáneas, se hace lo siguiente:

rastrear el período de la señal (voltaje),

definición de valor efectivo.

Para determinar el valor efectivo de la señal, la suma de los cuadrados de las lecturas instantáneas SUi2 se acumula durante el período. Los valores de las muestras se elevan al cuadrado y se suman. La cantidad acumulada durante el período se normaliza por el número de muestras tomadas SUi2/ n, del valor obtenido se extrae la raíz cuadrada

El valor calculado de U es linealmente proporcional al valor efectivo de la tensión de red. El coeficiente de proporcionalidad se determina

a) divisor de voltaje de entrada

b) la capacidad del ADC interno.

c) Voltaje de referencia del ADC.

Para cada dispositivo, se selecciona automáticamente un factor de conversión X y se almacena en la memoria, de modo que el valor V = U * X corresponde al valor del valor de voltaje efectivo en voltios.

Por lo tanto, solo el uso de microcontroladores permite crear dispositivos masivos y económicos que miden los valores de voltaje efectivo con alta precisión.

Una característica de medir el valor efectivo de los voltajes de la red es

a) una gran señal de entrada. La señal es atenuada por el divisor de entrada, no hay ruido electrónico en ella.

b) rango pequeño de cambio de señal. Para tomar decisiones en la red de ~220 V, es suficiente medir el voltaje en el rango de 150-300 voltios con alta precisión, es decir, el rango de cambios de la señal de entrada es solo 2 veces.

Para el voltaje, el método de acumulación digital de la suma de los cuadrados de las lecturas permite medir el valor efectivo con alta precisión.

Determinación del valor actual de la corriente.

Una característica de medir el valor efectivo de las corrientes es:

a) pequeña señal de entrada.

La señal se toma de varios sensores (Hall, transformadores de corriente, derivaciones), por regla general, alejados del dispositivo y requiere una amplificación preliminar. La señal contiene ruido electrónico y compensaciones de CC;

b) una amplia gama de cambios de señal. Los valores de corriente medidos dependen de la carga encendida y pueden diferir entre 100 y 1000 veces.

Para tales señales, el método de acumulación digital de la suma de los cuadrados de las muestras no proporciona la precisión requerida. Para las tareas de medir el valor efectivo de las corrientes, se utiliza el método de determinar el valor efectivo midiendo los armónicos individuales de la señal de corriente. El principio de medición es la convolución de la secuencia de entrada de las lecturas de corriente con el armónico de referencia correspondiente construido sobre el período de la tensión de red, es decir se construye una función seno, cuyo período coincide con el período de la tensión de entrada. Esto se debe al hecho de que la corriente puede estar completamente ausente o no tener una periodicidad claramente definida, y la tensión de red siempre tiene una periodicidad claramente definida.

Muestras de la señal de entrada x i convolucionan con el seno del primer armónico sin(t i) (7)

De manera similar, la señal se convoluciona con el coseno del primer armónico (8)

El significado de la diferencia entre seno y coseno es que estas son dos funciones mutuamente ortogonales (9)

La relación de los valores S1 y C1 está determinada por el desfase entre la corriente y el voltaje medidos, lo que permite medir los desfases entre corrientes y voltajes, así como los desfases entre corrientes (en una carga trifásica) .

El valor (10) es linealmente proporcional al valor efectivo del primer armónico de la corriente.

De igual forma se realizan convoluciones con múltiples armónicos de referencia y se determinan los valores efectivos de los armónicos 3, 5, 7 de la señal de entrada.

El valor (11) es linealmente proporcional al valor efectivo de la corriente.

El factor de conversión X se selecciona automáticamente en el dispositivo y se almacena en la memoria, de modo que el valor V = U*X corresponde al valor del valor actual en amperios. El número de armónicos incluidos en el análisis depende de las capacidades del microcontrolador en términos de velocidad de entrada de información y cálculos. Para dispositivos baratos, basta con limitarnos al 7º armónico, ya que la experiencia demuestra que en señales de corriente real, la potencia total de los armónicos por encima de 7 no supera las fracciones de un por ciento y su exclusión no afecta la precisión de determinar el valor efectivo. y tomando decisiones.

El uso de microcontroladores universales con entradas analógicas permite crear dispositivos de control económicos y confiables que miden los valores efectivos de las cantidades de entrada con alta precisión.

Los relés de voltaje y corriente en los microcontroladores son altamente estables, tienen una larga vida útil y no requieren ajuste de parámetros durante toda la vida útil.

Schneider Electric no es un puntero para nuestros electricistas.

En el segundo de los artículos anteriores, V. Sushko no solo criticó los dispositivos de microprocesador domésticos, sino que también afirmó que los fabricantes occidentales, especialmente Schneider Electric, fueron mucho más allá en términos de confiabilidad y precisión de medición. La realidad, sin embargo, muestra un cuadro completamente opuesto y nos permite afirmar que el fabricante indicado utiliza elementos analógicos (umbral) en el circuito de medición, que en principio no son capaces de realizar mediciones confiables, especialmente en redes problemáticas.

El Centro de Pruebas para Automatización y Telemecánica Ferroviaria (ITs ZhAT PGUPS) de la Universidad Estatal de Comunicaciones de San Petersburgo eligió un proveedor de relés de voltaje basado en una base de elementos modernos para reemplazar dispositivos discretos certificados en los años 60 del siglo pasado. Eligieron tres fabricantes de relés: Meander, Schneider Electric, Novatek-Electro. Las pruebas se llevaron a cabo de acuerdo con GOST R 50656-2001, que establece parámetros de prueba más estrictos que las pruebas para dispositivos industriales generales. De acuerdo con este GOST, estos dispositivos se refieren a medios técnicos que no afectan directamente la seguridad del tráfico de trenes y el lugar previsto para su operación se caracteriza por un entorno electromagnético severo. vehículo de tercera clase ZhAT y debe funcionar con criterio de calidad B cuando se exponen a interferencias con grados de severidad provistos para esta clase.

Se proporcionan los siguientes parámetros máximos de acciones de prueba para TS ZhAT de la tercera clase:

Descargas electrostáticas según GOST R 51317.4.2-99

Amplitud de voltaje de pulso de descarga de contacto + 6 kV

Amplitud de voltaje de pulso de descarga de aire + 8 kV

Ruido de impulso de nanosegundos según GOST R 51317.4.4-99

La amplitud del voltaje del pulso de ruido en los circuitos de potencia y tierra + 2 kV

La amplitud de voltaje del pulso de interferencia en los circuitos de entrada / salida + 1 kV

Ruido de impulso de microsegundos de alta energía según GOST R 51317.4.5-99

La amplitud del pulso de voltaje "cable - tierra" + 2 kV

La amplitud del pulso de voltaje "alambre - alambre" + 1 kV

La amplitud del pulso de voltaje en los puertos de entrada-salida + 1 kV

Cambios dinámicos en el voltaje de la fuente de alimentación según GOST R 51317.4.11-99

Voltaje de prueba y duración de la exposición a:

fallo de la tensión de alimentación 0,7 Unom durante 1 s;

interrupción de la tensión de alimentación con el criterio V 0 Unom durante 1,3 s;

pico de tensión de alimentación 1,2 Unom durante 1 s.

Campo magnético de frecuencia industrial según GOST R 50648-94

Campo magnético continuo 30 A/m

Campo magnético de corta duración 300 A/m

Campo electromagnético de radiofrecuencia según GOST R 51317.4.3-99

Intensidad de campo en la banda de frecuencia 80 - 1000 MHz 10 V/m

Intensidad de campo en la banda de frecuencias 800 - 960 MHz y 1,4 - 2 GHz 30 V/m

Interferencia conducida inducida por radiofrecuencia electromagnética

campos según GOST R 51317.4.6-99

Tensión de prueba en la banda de frecuencia 0,15 - 80 MHz 10 V

Interferencia conducida en la banda de frecuencia de 0 a 150 kHz según GOST R 51317.4.16-2000

Tensión de interferencia continua a una frecuencia de 50 Hz 30 V

Tensión parásita de corta duración con una frecuencia de 50 Hz 100 V

Tensión parásita continua en la banda de frecuencia 15-150 Hz 100-10 1) V

Tensión de interferencia continua en la banda de frecuencia 150-1500 Hz 10 V

Tensión de interferencia continua en la banda de frecuencia 1,5-15 kHz 10-100 2) V

Tensión de interferencia continua en la banda de frecuencia 15-150 kHz 100 V

Notas:

Las pruebas dieron los siguientes resultados:

Los relés de voltaje producidos por Meander se quemaron (en sentido literal) después de la primera prueba,
- los relés fabricados por Schneider Electric no dieron un solo funcionamiento fiable para ningún parámetro,
- Los relés Novatek-Electro pasaron todas las pruebas.

Como resultado, el cliente los eligió y ahora estos relés están certificados como parte de un dispositivo de automatización completo para el ferrocarril.

En esta publicación, veremos cómo protegerse de sobretensiones y sobretensiones en redes electricas trifasicas 380V.

Ya he considerado en detalle cómo las caídas de voltaje afectan el cableado eléctrico y los dispositivos conectados a él. Déjame recordarte brevemente.

Aumentar el voltaje por encima del permitido conduce a la falla de los electrodomésticos, simplemente se quema.

Reducir el voltaje por debajo del nivel permitido es peligroso para los electrodomésticos con motores eléctricos, ya que aumentan las corrientes de arranque, lo que puede dañar sus bobinados.

Por ello, para proteger el cableado eléctrico y los aparatos eléctricos conectados a él, se utilizan relés de control de tensión, que también se denominan relés de sobretensión, “barreras” o relés de máxima y mínima tensión.

Estos relés monitorean el valor efectivo de la tensión en la red eléctrica y, si supera el rango establecido, desconectan la red de alimentación externa de la red interna, protegiendo el propio cableado interno y los aparatos eléctricos conectados a él.

En este artículo, consideraremos dos esquemas diferentes y dos opciones diferentes para usar un relé de voltaje en redes eléctricas trifásicas de 380 V usando el relé de voltaje DigiTOP como ejemplo.

El propósito de este artículo es mostrar una solución esquemática para la protección contra sobretensiones en redes eléctricas trifásicas. Puede usar relés de otros fabricantes, el principio sigue siendo el mismo.

Consideré una descripción detallada del principio de funcionamiento del relé de voltaje y el circuito en un artículo sobre. Puede descargar instrucciones detalladas para el relé en Internet, aquí le recordaré brevemente que el relé tiene dos configuraciones:

- el primero cuando la tensión supera el valor máximo, por defecto 250V;
- el segundo ajuste cuando el voltaje cae por debajo de 170V (por defecto).

Estos parámetros se configuran en el panel frontal del propio relé mediante los botones.

Cuando la tensión supera este rango, el relé abre su contacto de potencia y desconecta la red eléctrica externa de la interna.

También puede establecer un tiempo de retraso para la reconexión. Después de que el relé se ha apagado, el circuito del relé monitorea el valor del voltaje, y cuando vuelve al rango de operación nuevamente, después de un tiempo de retraso, el relé cierra su contacto de alimentación nuevamente y conecta la red eléctrica externa a la interna.

En aquellos apartamentos y casas donde el cableado es trifásico, los consumidores monofásicos todavía se utilizan principalmente: electrodomésticos y electrodomésticos comunes.

Consumidores por fases, de forma que, si es posible, haya una carga uniforme en cada una de las fases.

Veamos todo esto con un ejemplo concreto.

La tensión trifásica se suministra a través del disyuntor de introducción, un contador de energía eléctrica trifásico al cableado eléctrico del apartamento.

Los consumidores se agrupan en cada una de las tres fases de la siguiente manera:

- una estufa eléctrica está conectada a la primera fase LA;
— el acondicionador de aire, la lavadora y los enchufes de una de las habitaciones están conectados a la segunda fase LB;
- en la tercera fase de la LC se conectan tomas de cocina, tomas de otra estancia e iluminación.

Para garantizar que cuando el voltaje supere sus valores permitidos cuando se activa el control de voltaje, no se desenergice todo el apartamento a la vez, en lugar de uno común, se instalan tres relés de voltaje separados en cada fase.

Si en una de las fases la tensión supera su rango de operación, el relé correspondiente operará y apagará el cableado interno solo en esta fase. En el resto de fases, si la tensión está dentro del rango especificado, los consumidores permanecerán conectados y operativos.

Para una operación detallada paso a paso de este esquema, vea el video al final de este artículo.

En el caso de conectar consumidores trifásicos, se utiliza un circuito ligeramente diferente.

Para ello, se utiliza un relé especial de tensión trifásica, que le permite controlar la tensión en cada fase individual, la secuencia de fase y el control de desequilibrio de fase.

El diagrama de conexión en este caso se verá así.

Las tres fases están conectadas al relé de tensión y de manera que el controlador del relé controla la tensión por separado para cada una de las fases, la secuencia de fase correcta y el control del desequilibrio de fase.

El contactor K1 está conectado a través de los contactos de potencia del relé de control de voltaje. Un extremo del devanado del contactor está conectado al cable neutro, el otro extremo está conectado a una de las fases a través de los contactos de potencia del relé. Sobre nuestro esquema para la fase LA.

Los contactos de alimentación normalmente abiertos K1.1, K1.2, K1.3 del contactor conectan una red eléctrica trifásica externa a una carga trifásica. Estos pueden ser motores eléctricos, calentadores potentes, calentadores de agua instantáneos, etc.

El relé de voltaje monitorea el nivel de los voltajes operativos en las tres fases y, si están dentro de la tolerancia, se suministra energía a K1 a través del contacto de energía del relé. Los contactos del contactor están en estado cerrado y la tensión trifásica de la red externa se suministra a la carga.

Si en una de las fases la tensión supera el rango establecido, el relé de tensión abre su contacto de potencia, quitando potencia al devanado del contactor K1. Los contactos del contactor se abren desconectando la carga de la red trifásica externa.

Cuando el voltaje regresa a su rango de operación, el relé de voltaje, luego de un retraso, cerrará nuevamente su contacto de potencia, suministrando energía al devanado del contactor.

Los contactos del contactor se cerrarán y la carga se volverá a conectar a la red eléctrica.

Así es como funciona este esquema. En la vida cotidiana, este esquema rara vez se usa, es más una opción industrial, el primer esquema se usa con mayor frecuencia.

Para más detalles, paso a paso, vea el trabajo de estos esquemas en el video:

Relé de control de tensión. Protección contra sobretensiones en redes trifásicas

Recomendar materiales

Para controlar la calidad de la tensión trifásica y proteger los equipos eléctricos en caso de emergencia, se utilizan relés de control de fase. En este caso, las situaciones de emergencia son: violación de la simetría de fase, falla de fase, violación del orden de secuencia de fase, así como disminución o aumento de tensión por debajo del nivel de ajuste en al menos una de las fases de una red trifásica. . Además de la protección contra la fuente de alimentación de baja calidad, el uso de dichos relés facilita enormemente el trabajo de ajuste.

El uso de un relé de control de fase es especialmente útil en condiciones de reconexión frecuente de equipos a una red trifásica, especialmente si este equipo requiere una fase estricta, es decir, el cumplimiento de la secuencia de fases. La dirección correcta de rotación de los motores de algunas máquinas a menudo depende de la secuencia de fases, y si se viola, la rotación ocurrirá en la dirección opuesta, y esto no solo puede violar el modo de operación correcto, sino también conducir a un grave mal funcionamiento de la máquina, lo que requiere reparaciones costosas.

Protege contra tales situaciones. relé de control de fase. El circuito del relé determinará la secuencia de fase en la entrada y, de acuerdo con ella, los contactos en la salida funcionarán correctamente. Y si se viola el orden correcto de las fases, la máquina simplemente no arrancará y permanecerá intacta.

Si una de las fases falla, así como si el voltaje en una de las fases cae por debajo del valor establecido por la configuración, el relé desconectará la carga en 1-3 segundos. Cuando el voltaje regrese a los valores permitidos especificados, luego de 5 a 10 segundos, la carga volverá a la red. El relé detectará automáticamente la salida de voltaje de al menos una de las fases más allá de los límites permitidos y apagará la carga, luego rastreará el regreso al nivel permitido y encenderá la carga nuevamente.

En algunos modelos de tales relés, el tiempo de retardo de apagado y encendido se puede ajustar, pero el nivel de asimetría de voltaje se ajusta manualmente en todos los relés de control de fase. Las salidas de los relés de control de fase pueden conmutar bobinas de contactores o arrancadores magnéticos, por ejemplo, para arrancar motores, y un circuito de control que contiene una lámpara de señal o una campana.

El principio de funcionamiento del relé de control de fase se basa en la selección de armónicos de secuencia negativa (múltiplos de dos del principal). Con distorsiones y rupturas de fase, son precisamente estos armónicos los que aparecen en la red. Para aislar estos armónicos, se utilizan filtros de secuencia negativa, que, en el caso más simple, son filtros analógicos pasivos con elementos activos y reactivos (cadenas RC) de tipo de dos brazos, en cuya salida se encienden relés electromagnéticos. El circuito de control también se puede montar en un microcontrolador.

El uso de dichos relés para proteger equipos eléctricos en redes de voltaje trifásico evitará que los devanados de los motores asíncronos se quemen y evitará fallas prematuras en equipos costosos. Los refrigeradores, lavadoras, acondicionadores de aire y otros electrodomésticos que tienen, pueden fallar fácilmente si el voltaje de suministro cae repentinamente, por lo que los relés de control de fase se usan ampliamente no solo en grandes empresas, sino también en la vida cotidiana.

El resultado de una situación técnica, cuando los devanados del estator del motor consumen corrientes superiores a los valores paramétricos establecidos, es un exceso de calor. Este factor provoca una disminución en la calidad del aislamiento del motor. El equipo se descompone.

El tiempo de respuesta de los relés de sobrecarga térmica suele ser insuficiente para proporcionar una protección eficaz contra el exceso de calor generado por la alta corriente. En tales casos, solo el relé de control de fase se considera un dispositivo de protección eficaz.

La funcionalidad de los dispositivos eléctricos de este tipo es mucho más amplia que la simple protección contra sobrecalentamiento y cortocircuito.

En la práctica, se observan las propiedades efectivas del relé para seleccionar fases sobrecargadas, que finalmente brindan una protección integral.

Una de las muchas opciones de diseño en la producción de relés de fase. Sin embargo, a pesar de la variedad de casos y configuraciones de circuitos, la funcionalidad de los dispositivos es la misma.

Gracias a los dispositivos de control de fase, se consiguen las siguientes ventajas:

• aumento de la vida útil del motor;
• reducción de costosas reparaciones o sustitución del motor;
• reducción del tiempo de inactividad debido a defectos del motor;
• reduciendo el riesgo de descarga eléctrica.

Además, el dispositivo proporciona una protección fiable contra incendios y cortocircuitos de los devanados del motor.

Diseño típico de relés de protección.

Hay dos tipos principales de dispositivos de protección diseñados para su uso en sistemas trifásicos: relés de medición de corriente y relés de medición de voltaje.

Beneficios de usar dispositivos

El lado predominante de los relés de protección actuales en relación con es obvio. Este tipo de dispositivo funciona independientemente de la influencia de EMF (fuerza electromotriz), que invariablemente acompaña a una falla de fase durante las sobrecargas del motor.

Además, los dispositivos que funcionan según el principio de medición de corriente pueden detectar un comportamiento anormal del motor. El monitoreo es posible en el lado de la línea en el circuito derivado o en el lado de la carga donde está instalado el relé.

Así es como se ve uno de los modelos de relés de control de voltaje. Dichos dispositivos pueden usarse no solo para necesidades industriales, sino también para hogares privados.

Los dispositivos que controlan el proceso según el principio de medición de voltaje se limitan a detectar condiciones anormales de operación solo en el lado de la línea donde está conectado el dispositivo.

Sin embargo, los dispositivos sensibles al voltaje también tienen una ventaja importante. Se encuentra en la capacidad de los dispositivos de este tipo para detectar una condición anormal que no depende del estado del motor.

Por ejemplo, un tipo de relé que es sensible a los cambios en la corriente detecta un estado anormal de las fases solo directamente durante la operación del motor. Pero el dispositivo de medición de voltaje brinda protección inmediatamente antes de arrancar el motor.

Asimismo, entre las ventajas de los aparatos de medida de tensión destacan la sencillez de instalación y el menor precio.

Este tipo de dispositivos de protección:

• no necesita transformadores de corriente adicionales;
• se aplica independientemente de la carga del sistema.

Y para que funcione, solo necesitas conectar el voltaje.

Detección de falla de fase

Una falla de fase es muy posible debido a la falla de un fusible en una de las partes del sistema de distribución de energía. Un fallo mecánico del equipo de conmutación o una rotura en una de las líneas eléctricas también provoca un fallo de fase.

Protección del motor organizada a través de un relé de control. Este método le permite operar los motores de manera más eficiente, sin temor a que fallen rápidamente.

Un motor trifásico que funciona en una fase extrae la corriente requerida de las dos líneas restantes. Si intenta arrancarlo en modo monofásico, el rotor se bloqueará y el motor no arrancará.

El tiempo de respuesta por unidad de sobrecarga térmica puede ser demasiado largo para proporcionar una protección eficaz contra el sobrecalentamiento. Si no está configurado para protegerlo, entonces cuando ocurre una falla debido al sobrecalentamiento que apareció en los devanados del motor.

Proteger un motor trifásico de un factor de falla de fase es difícil porque un motor trifásico con carga insuficiente que opera en una de las tres fases genera un voltaje llamado regenerado (EMF posterior).

Se forma dentro de un devanado roto y es prácticamente igual al valor de la tensión de entrada perdida. Por lo tanto, los relés de detección de voltaje que solo monitorean la magnitud del voltaje no brindan una protección completa contra el factor de falla de fase en tales situaciones.

Esquema para conectar un dispositivo de control de fase y voltaje a un circuito de control de motor trifásico. Esta es una variante de circuito clásica, utilizada en la práctica en todas partes.

Se puede obtener un mayor grado de protección con un dispositivo capaz de detectar el desplazamiento del ángulo de fase que normalmente acompaña a una falla de fase. En condiciones normales, el voltaje trifásico está desfasado 120 grados entre sí. Una falla hará que el ángulo se desplace de lo normal en 120 grados.

Detección de inversión de fase

La inversión de fase puede ocurrir:

1. Se está realizando el mantenimiento de los equipos de motor.
2. Se han realizado cambios en el sistema de distribución de energía.
3. Cuando la recuperación de energía da como resultado una secuencia de fases diferente a la que había antes del corte de energía.

La detección de inversión de fase es importante si un motor que funciona en reversa podría dañar la máquina accionada o, lo que es peor, causar lesiones físicas al personal de servicio.

Entre otras cosas, el uso de relés de protección es para garantizar la seguridad del personal que trabaja: 1 - fase rota; voltaje de 2 pasos

Las normas de funcionamiento de las redes eléctricas exigen el uso de protección contra posibles inversiones de fase en todos los equipos, incluidos los vehículos de transporte de personal (mecánicos, ascensores, etc.).

Detección de desequilibrio de voltaje

El desequilibrio generalmente ocurre cuando los voltajes de línea entrantes suministrados por la empresa de servicios eléctricos están en diferentes niveles. El desequilibrio puede ocurrir cuando las cargas monofásicas de iluminación, enchufes eléctricos, motores monofásicos y otros equipos se conectan en fases separadas y no se distribuyen de manera equilibrada.

En cualquiera de estos casos, se desarrolla un desequilibrio de corriente en el sistema, lo que reduce la eficiencia y acorta la vida útil del motor.

Una tensión desequilibrada o insuficiente aplicada a un motor trifásico provoca un desequilibrio de corriente en los devanados del estator igual a un múltiplo del desequilibrio de tensión entre fases. Este momento, a su vez, va acompañado de un aumento del calentamiento, que es la razón principal de la rápida destrucción del aislamiento del motor.

Devanado del estator del motor quemado: se podría decir, una ocurrencia común donde no se previó introducir el control del relé en el circuito de control

Con base en todos los factores técnicos y tecnológicos descritos, se hace evidente la importancia de utilizar este tipo de relés, y no solo para la operación de motores eléctricos, sino también para generadores, transformadores y otros equipos eléctricos.

¿Cómo conectar el dispositivo de control?

Los diseños de los relés que controlan las fases, con toda la amplia gama de productos disponibles, tienen un cuerpo unificado.

Elementos estructurales del producto.

Los bloques de terminales para conectar conductores eléctricos, por regla general, se muestran en la parte frontal de la caja, lo que es conveniente para el trabajo de instalación.

El dispositivo en sí está hecho para su instalación en un carril DIN o simplemente en una superficie plana. La interfaz del bloque de terminales suele ser una abrazadera estándar confiable diseñada para sujetar conductores de cobre (aluminio) con una sección transversal de hasta 2,5 mm 2.

El panel frontal del instrumento contiene la(s) perilla(s) de ajuste, así como la indicación de control de luz. Este último muestra la presencia/ausencia de la tensión de alimentación, así como el estado del actuador.

Entre los elementos de ajuste del potenciómetro puede haber un indicador de alarma, un indicador de carga conectada, un potenciómetro de selección de modo, ajuste de nivel de asimetría, un regulador de caída de voltaje, un potenciómetro de ajuste de retardo de tiempo

La tensión trifásica se conecta a los terminales de funcionamiento del dispositivo, marcados con los símbolos técnicos correspondientes (L1, L2, L3). Por lo general, no se proporciona la instalación de un conductor neutro en dichos dispositivos, pero este momento está determinado específicamente por el diseño del relé: el tipo de modelo.

Para la conexión con circuitos de control, se utiliza un segundo grupo de interfaz, que generalmente consta de al menos 6 terminales de trabajo. Un par del grupo de contacto del relé cambia el circuito de la bobina del arrancador magnético y, a través del segundo par, el circuito de control del equipo eléctrico.

Todo es bastante simple. Sin embargo, cada modelo de relé individual puede tener sus propias características de conexión. Por lo tanto, cuando utilice el dispositivo en la práctica, siempre debe guiarse por la documentación adjunta.

Pasos de configuración del dispositivo

Nuevamente, dependiendo de la versión, el diseño del producto puede equiparse con diferentes configuraciones de circuito y opciones de ajuste. Hay modelos simples que proporcionan una salida constructiva de uno o dos potenciómetros al panel de control. Y hay dispositivos con elementos de personalización avanzados.

Elementos de regulación por microinterruptores: 1 – bloque de microinterruptores; 2, 3, 4: opciones para configurar los voltajes de funcionamiento; 5, 6, 7, 8 - opciones para configurar las funciones de asimetría / simetría

Entre estos elementos de sintonización avanzados, a menudo se encuentran microinterruptores de bloque, ubicados directamente en la placa de circuito impreso debajo de la caja del instrumento o en un nicho de apertura especial. Colocando cada uno de ellos en una posición u otra, se crea la configuración requerida.

La configuración generalmente se reduce a establecer los valores de protección nominales girando los potenciómetros o la ubicación de los microinterruptores. Por ejemplo, para monitorear el estado de los contactos, el nivel de sensibilidad de la diferencia de voltaje (ΔU) generalmente se establece en 0,5 V.

Si es necesario controlar las líneas de suministro de carga, el regulador de sensibilidad de diferencia de voltaje (ΔU) se establece en tal posición límite, donde el punto de transición de la señal de trabajo a la señal de emergencia está marcado con una pequeña tolerancia hacia el valor nominal .

Como regla general, todos los matices de la configuración de los dispositivos se describen claramente en la documentación adjunta.

Marcado del dispositivo de control de fase.

Los dispositivos clásicos están marcados simplemente. Se aplica una secuencia de caracteres numéricos en el panel frontal o lateral de la caja, o se anota la designación en el pasaporte.

Una opción de marcado para uno de los dispositivos domésticos más populares. La designación se coloca en el panel frontal, pero también hay variaciones con la ubicación en las paredes laterales.

Entonces, un dispositivo de fabricación rusa para conexión sin cable neutro está marcado:

EL-13M-15 AS400V

donde: EL-13M-15 es el nombre de la serie, AC400V es el voltaje de CA permitido.

Las muestras de productos importados se etiquetan de forma algo diferente.

Por ejemplo, el relé de la serie "PAHA" está marcado con la siguiente abreviatura:

PAHA B400 A A 3 C

El descifrado es algo como esto:

1. PAHA es el nombre de la serie.
2. B400 - voltaje estándar 400 V o conectado desde un transformador.
3. A - ajuste por potenciómetros y microinterruptores.
4. A (E): tipo de carcasa para montaje en un riel DIN o en un conector especial.
5. 3 - tamaño de caja en 35 mm.
6. C - el final de la marca del código.

En algunos modelos, se puede agregar un valor más antes del párrafo 2. Por ejemplo, "400-1" o "400-2", y la secuencia del resto no cambia.

Así se marcan los dispositivos de control de fase, dotados de una interfaz de alimentación adicional para una fuente externa. En el primer caso, la tensión de alimentación es de 10-100 V, en el segundo de 100-1000 V.

Él lo familiarizará con el principio de funcionamiento, las características de diseño y el propósito del interruptor de carga, cuya lectura recomendamos encarecidamente.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

El video está dedicado a la descripción y revisión de un solo producto de EKF. Sin embargo, casi todos los dispositivos de control de fase fabricados funcionan según el mismo principio:

Con toda la variedad de dispositivos en el mercado, es difícil determinar un estándar de marcado. Si los fabricantes extranjeros marcan según un canon, entonces los nacionales, según otros. Sin embargo, siempre es posible referirse a datos de referencia si se requiere una interpretación precisa de las características.

La implementación de alta calidad de ciertos procesos tecnológicos en el mundo moderno está garantizada por equipos costosos y de alta precisión. Cuyo funcionamiento depende directamente de la calidad de la electricidad suministrada y del estado de las líneas de suministro eléctrico. Por desgracia, no todas las redes domésticas pueden proporcionarles un modo de operación seguro, lo que crea la amenaza de rotura. Para evitarlo, se utilizan dispositivos de protección especiales: relés de control de fase (RKF).

Le permiten desconectar la carga en caso de mal funcionamiento en la red eléctrica. Todo lo que pueda representar una amenaza para el equipo y afectar la efectividad de su trabajo o el proceso tecnológico se percibe como una señal para una desenergización inmediata y el relé de control cambia los elementos de conmutación a la posición de apagado.

Diseño y principio de funcionamiento.

Arroz. 1. El diseño del relé en el ejemplo del dispositivo CKF-2BT

Estructuralmente, el dispositivo incluye contactos de entrada y salida, indicadores de suministro de energía normal y situación de emergencia, reguladores, indicados en el diagrama por los números correspondientes (Figura 1):

1. indicador de emergencia;
2. Indicador de carga conectada;
3. Un potenciómetro que le permite seleccionar el modo deseado;
4. Regulador de nivel de asimetría;
5. regulador de reducción de voltaje;
6. Potenciómetro para la regulación del tiempo de actuación.

No todos los modelos ofrecen la gama completa de ajustes para los parámetros anteriores. Dependen del propósito de un relé y alcance en particular.

Arroz. 2. Diagrama esquemático de funcionamiento

En modo normal, el circuito de suministro de energía de la fuente EMF E1 (Figura 2) se energiza al consumidor, ya sea un motor, una máquina herramienta u otro equipo. El relé de control de fase R está conectado al grifo a través de los terminales correspondientes, indicados en el diagrama como L1, L2, L3 y el cable neutro N. Dentro del dispositivo, se ensambla un circuito lógico en transistores, que envía una señal desde los contactos de salida. para romper la bobina de arranque P para apagar. Si es necesario, la señal de apagado se puede configurar tanto para desenergizar el consumidor como para desconectar la red eléctrica externa.

En caso de emergencia: pérdida de una de las fases, cortocircuito, aumento brusco de las corrientes, cambia el componente armónico de los parámetros eléctricos de la red. A lo que reacciona el dispositivo de protección y envía una señal adecuada a la bobina del contactor a través de los circuitos de potencia a través de los terminales 24 y 21 para apagar.

Después de la operación de los contactos de potencia en la práctica de suministro de energía a los consumidores, puede ocurrir una restauración natural de los parámetros de la red de suministro, en la que se alinearán las fases. En este caso, el relé devolverá los contactos a la posición de encendido, por lo que se implementa el sistema de reconexión automática y se reanudará el suministro de voltaje a los devanados del motor u otro consumidor.

Debido a los botones "Inicio" y "Parada", puede controlar manualmente la fuente de alimentación del dispositivo eléctrico.

Finalidad y funciones

Esta tecnología se utiliza en una red de cargas trifásicas. Es más demandado para la protección de un motor eléctrico síncrono o asíncrono, máquinas herramienta trifásicas de alta precisión, electrónica tecnológica, bombas. Tenga en cuenta que una secuencia de fase incorrecta dará como resultado una baja eficiencia, sobrecalentamiento y niveles reducidos de aislamiento, lo que puede provocar descargas disruptivas.

Utilizado para los siguientes propósitos:

• Para equipos de conversión de conmutación, que es importante observar la secuencia de fase: fuentes de alimentación, rectificadores, inversores y generadores;
• Para (puesta en marcha de fuentes de energía de respaldo) o conexión de un sistema de iluminación de emergencia;
• Para equipos especiales: máquinas herramienta, instalaciones de grúas, cuya potencia no supera los 100 kW;
• Para accionamientos eléctricos de motores trifásicos con una potencia no superior a 75 kW.

Este dispositivo no se utiliza para conmutar cargas monofásicas.

En general, el relé de control de fase se usa para varios equipos industriales y domésticos y es un fusible obligatorio para aquellos circuitos de control que requieren un monitoreo constante del valor del voltaje y otros parámetros de las líneas externas.

En redes trifásicas controla:

• Nivel de voltaje, implementado, en su mayoría predominante, para equipos de esta clase en los casos en que su valor exceda los límites establecidos;
• rotación de fase- realizarán maniobras en caso de adhesión de fase de emergencia o si están mal ubicados con relación a las entradas de alimentación de los equipos;
• pérdida de fase- desconecta el consumidor en caso de fallo de fase y posterior falta de tensión;
• desequilibrio de fase– realiza la maniobra en caso de cambio de fase o tensión lineal con respecto al valor nominal.

Ventajas del relé de control de fase

En comparación con otros dispositivos de parada de emergencia, estos relés electrónicos tienen una serie de ventajas significativas:

• en comparación con no depende de la influencia del EMF de la red de suministro, ya que su funcionamiento está sintonizado desde la corriente;
• le permite determinar sobretensiones anormales no solo en la red de suministro de energía trifásica, sino también del lado de la carga, lo que le permite ampliar la gama de componentes protegidos;
• A diferencia de los relés que funcionan para cambiar la corriente en motores eléctricos, este equipo también permite fijar el parámetro de tensión, brindando control sobre varios parámetros;
• es capaz de determinar el desequilibrio de los niveles de voltaje de suministro debido a la carga desigual de líneas individuales, que está plagado de sobrecalentamiento del motor y una disminución en los parámetros de aislamiento;
• no requiere la formación de una transformación adicional por parte de la tensión de funcionamiento.

A diferencia de los relés de solo voltaje, proporciona una protección efectiva contra el voltaje regenerado generado por EMF inverso. En el caso de que se pierda uno de los voltajes de fase, el motor continúa obteniendo suficiente energía de los dos restantes. En este caso, en la fase desenergizada, se generará un EMF a partir de la rotación del rotor, que continúa girando a partir de dos fases en modo de emergencia.

Debido al hecho de que los contactores de los motores eléctricos no se abren desde el relé durante esta operación, existe el riesgo de dañar la máquina eléctrica con su posterior avería. El relé de monitoreo, a su vez, puede detectar el cambio en el ángulo de fase, proporcionando así una protección completa.

Tal función es especialmente relevante cuando el modo de funcionamiento del motor, en caso de su giro inverso, es capaz de dañar el elemento giratorio o lesionar al trabajador. Como regla general, tal situación surge cuando se realizan cambios durante un corte de energía de una máquina eléctrica, un cambio en las cargas de fase, la secuencia de fase y otros.

Especificaciones

Entre los parámetros técnicos implementados por el relé de control de fase, es necesario destacar:

• tensión de alimentación;
• rango de control de sobretensión;
• rango de reducción del nivel de voltaje;
• límites de tiempo de retardo para el encendido después de una subida de tensión;
• límites de tiempo de retardo para encender después de una caída de voltaje;
• tiempo de parada en caso de fallo de fase;
• corriente nominal en los contactos del relé electromagnético;
• número de contactos para realizar operaciones de conmutación;
• potencia del dispositivo;
• Desempeño climático;
• Durabilidad mecánica y eléctrica.

El diagrama de conexión determina la secuencia de fases, por lo que es posible una potencia de carga normal si se observan correctamente durante la instalación y configuración. En este caso, es posible ajustar el retardo de conmutación para varios modos de funcionamiento del dispositivo. Así, para los motores, en el momento del arranque, es posible ajustar el tiempo de retardo de respuesta de 1 a 3 segundos, para soportar las corrientes de arranque.

Lo mismo se aplica a la posibilidad de restablecer la operación de emergencia en el caso de que el tiempo antes de la conmutación se pueda ajustar de 5 a 10 segundos.

Descripción general de los relés de control de fase populares

• Relé RNPP-311 La producción ucraniana es una de las más populares y adecuadas para las redes en el espacio postsoviético. La abreviatura significa voltaje, sesgo y relé de secuencia de fase. Las modificaciones modernas, además de los parámetros estándar, también pueden rastrear la frecuencia del voltaje.
• OMRON K8AB este modelo controla no solo la disminución, sino también el exceso del nivel de tensión, realizando así las funciones de un limitador o pararrayos, y mucho más eficientemente. Tiene una serie de modificaciones que difieren en el ajuste de los umbrales de respuesta y parámetros técnicos.
• carlo gavazzi dpc01 difiere en dos relés en los terminales de salida del dispositivo. Tiene varios puntos de ajuste para varios parámetros y un interruptor de modo. Proporciona 7 funciones posibles para configurar retrasos, intervalos o funciones cíclicas.
• Relé EL-11 la producción doméstica controla los parámetros de la red eléctrica, se puede utilizar tanto en habitaciones cerradas con calefacción como sin calefacción. Se instala en cualquier posición, pero requiere protección contra la luz solar directa y la humedad atmosférica.

Diagramas de cableado típicos

En la mayoría de los casos, el fabricante establece todos los datos necesarios sobre el método de conexión de un relé en particular a la caja de cada dispositivo. Por ejemplo, tomemos algunos esquemas de fabricantes conocidos:

Esquema de conexión RKF RNPP-311

El diagrama muestra la conexión de la fila de terminales a las fases correspondientes de la línea L1, L2, L3 y neutro N. En la salida, es posible obtener dos circuitos de control "Salida 1" y "Salida 2" que difieren en voltaje niveles

La alimentación se suministra a través de los canales de entrada L1, L2, L3 y a través del neutro N. La salida es de dos opciones: un sistema trifásico de tres hilos y un sistema trifásico de cuatro hilos, para trabajar con el interruptor correspondiente.

A diferencia de las opciones anteriores, los terminales de entrada L1, L2, L3 se alimentan mediante fusibles. El bloque de ajuste de parámetros le permite ajustar el modo de funcionamiento correspondiente y los límites de apagado para ellos. Dos salidas conmutadas manualmente envían señales de control a los dispositivos de conmutación.

Los dos últimos diagramas muestran el funcionamiento de los circuitos secundarios de deslastre de carga con el retardo de tiempo correspondiente en estos terminales. Como puede ver, todos los esquemas de conexión tienen componentes idénticos diseñados para monitorear todos los parámetros de la red que pueden indicar una falla en el suministro de energía de los consumidores trifásicos.