Definícia súdržnosti fáz. Fázové riadiace relé. Výber ochranného zariadenia

Klasické nevýhody fázových riadiacich relé série EL

"Novinky z elektrotechniky" №5(29) 2004

Problém ochrany elektrického zariadenia pred napätím nízkej kvality v sieti existuje takmer v každom podniku, najmä pri práci z trojfázových zdrojov napätia. Okrem poklesu a zvýšenia napätia na všetkých troch fázach je významným nebezpečenstvom takzvaná „fázová nerovnováha“ - prípad, keď napätia na fázach majú rôzne hodnoty, čo vedie k prehriatiu vinutia motora alebo transformátora a ich zlyhanie. Veľmi často dochádza k prestávke v jednej fáze.

V mnohých prípadoch je pre normálnu prevádzku zariadenia potrebná presne definovaná postupnosť fáz napájacieho napätia. Niekedy môže v dôsledku nehody v napájacom obvode nastať situácia, keď všetky tri fázy majú voči zemi napätie 220 V, ale dve z nich sú navzájom uzavreté (tzv. „zlepenie“ fáz ). Prevádzka zariadenia pri takomto napätí povedie k jeho poruche.

Na ochranu zariadení pred takýmito prípadmi sa vyrába veľké množstvo rôznych relé na monitorovanie napätia (relé na monitorovanie fázy, monitory napätia).

Najbežnejšie dovážané relé sú SQZ3, C556, CM-PVN od ABB, TPW400VSN4X, TPF400S4X od TeleControl, EFN, PBN od Entrelec atď.

Najpoužívanejšie domáce relé fázového riadenia na prevádzku v sieťach s izolovaným neutrálom sú relé série EL - EL-11, EL-12 a EL-13. Boli vyvinuté asi pred 30 rokmi Rhythm Design Bureau Kyjevskej NPO Relay and Automation. Úspešne zvolené prahové hodnoty a minimum úprav, ako aj úplná absencia alternatív prispeli k širokej distribúcii týchto relé. Takmer nezmenené sa vyrábajú dodnes.
Niektoré továrne vyrábajú tieto relé v pôvodnej podobe so všetkými ich výhodami a nevýhodami. Iné spoločnosti ponúkajú vylepšené modely s digitálnym spracovaním signálu, dodatočnými funkciami ovládania, nastaveniami a zvýšenou spoľahlivosťou.

Výhody relé EL

Relé EL-11, EL-12 a EL-13 sú určené na ovládanie plnofázového sieťového napätia, sled fáz, znižovanie napätia a môžu byť použité v automatických riadiacich a ochranných obvodoch proti neprijateľnej asymetrii fázového napätia a prevádzke na dvoch fázach.

Napriek obrovskému výberu dovážaných zariadení na ruskom trhu zostávajú relé série EL obľúbené predovšetkým kvôli nízkej cene, ktorá je 20–25 USD. Minimálne náklady na relé zahraničnej výroby sú 50 USD a maximum je až 250 USD, čo je v podmienkach finančnej nestability mnohých ruských priemyselných podnikov prekážkou používania dovážaných výrobkov.

Okrem toho niektoré zahraničné relé vyžadujú na prevádzku samostatné napájacie napätie (tzv. napätie "prevádzkového napájania"), čo komplikuje ich schému zapojenia a obmedzuje rozsah. V tomto prípade sa napájanie relé série EL vykonáva z riadenej siete.

Ďalším argumentom v prospech použitia domácich relé je rozsah prevádzkovej teploty. Pre dovážané relé je to zriedka pod mínus 25 ° C, pre naše spravidla až do mínus 40 ° C. V ruských klimatických podmienkach je to dôležitý faktor.

Nie vždy dovážané zariadenia sú navrhnuté tak, aby fungovali v náročných podmienkach. Veľké ťažkosti vznikajú napríklad pri kontrole sieťového napätia v metre a na železnici. Pohyb elektrického vlaku je sprevádzaný výskytom veľkého počtu nelineárnych skreslení sieťového napätia v susedných energetických sieťach (obr. 1). O nič lepšia situácia nie je ani v hutníckej výrobe (obr. 2). Vyskytli sa prípady, keď drahé dovážané ovládacie relé (dokonca aj od známych spoločností), keď sa používali v takýchto sieťach, boli nestabilné alebo jednoducho odmietli pracovať. Domáce relé, pôvodne navrhnuté pre naše siete, spravidla pracujú v takýchto podmienkach stabilnejšie.

Ryža. jeden

Ryža. 2

Zistené nedostatky relé EL

Spočiatku mali všetky relé série EL nevýhodu vysokého odvodu tepla a v dôsledku toho nízkej spoľahlivosti. Pri hustej inštalácii v skrini a slabom vetraní relé rýchlo zlyhali. Takže pre staré Kyjevské relé pre napätie 380 V bola spotreba energie pri menovitom napätí asi 5 wattov. Moderné relé spotrebujú asi 3 watty a niektoré dokonca menej ako 2 watty, čo výrazne zvýšilo ich spoľahlivosť.

Ďalšou významnou nevýhodou všetkých relé radu EL s analógovým spracovaním signálu je nesprávna činnosť relé pri zapnutí v núdzovom režime. Žiaľ, v sprievodnej dokumentácii mnohých výrobných závodov sa to neodráža. Medzitým relé dávajú falošné zahrnutie počas nastaveného času oneskorenia, keď je na ne privedené nízke alebo vysoké napätie. Zdalo by sa, že ide o celkom neškodnú situáciu. Ale napríklad pri použití takéhoto relé na okrúhlom pletacom stroji je nehoda nevyhnutná, pretože aj jedna alebo dve sekundy otáčania v opačnom smere stačí na zlomenie všetkých ihiel (od 500 do 2 000 kusov, v závislosti od typ stroja). Preto pri prevádzke takýchto strojov konajú starým spôsobom: po pripojení stroja alebo oprave napájacieho kábla odstráňte hnací remeň, zapnite motor a pozrite sa, ktorým smerom sa otáča. Upozorňujeme, že relé s digitálnym spracovaním signálu sú zbavené tejto nevýhody.

Tu je tragický príklad nedostatku relé s analógovým spracovaním signálu. Strom spadol na elektrické vedenie a odrezal dva drôty. Drôty padali na zem na seba, došlo k takzvanému „zlepeniu“ fáz. Automatizácia nevypla napätie a následkom toho zomrel človek. Ako ochranné relé bolo použité relé EL-11. Elektrické laboratórium prevádzkovej organizácie, ktoré malo na starosti vedenie na prenos energie, vykonalo porovnávacie testy relé EL-11 od rôznych výrobcov. Boli získané nasledujúce výsledky:

pri zopnutí relé pri menovitom napätí a následnej imitácii rôznych typov porúch sieťového napätia uvedených v sprievodnej dokumentácii všetky relé pracovali presne v súlade s dokumentáciou;
pri zopnutí relé pri menovitom napätí s následnou imitáciou „prilepenia“ fáz (táto situácia nie je špecifikovaná v dokumentácii) sa relé, okrem zariadení s digitálnym spracovaním signálu, vo väčšine prípadov nevypínajú , čo viedlo k tragickým následkom;
keď je relé zapnuté pre napätie s prerušenou fázou alebo v opačnom poradí sledu fáz, alebo keď sú fázy „zaseknuté“ alebo keď je napätie príliš nízke, všetky relé okrem tých, ktoré vyrába Meander CJSC, zapnite výkonné relé na nastavený čas oneskorenia a až potom ho vypnite zistením výpadku sieťového napätia.

Zastaraný dizajn krytu relé série EL, kvalita odliatku krytu a niekedy aj samotný materiál krytu zanechávajú veľa požiadaviek. Niektorí výrobcovia preto už zvládli výrobu relé v iných prípadoch, vrátane importovaných.

EL reléové aplikácie

Napriek tomu, že všetky relé série EL riadia plnofázové napätie, majú rôzne oblasti použitia: EL-11 je určený na riadenie úrovne napätia, EL-12 - na riadenie poradia sledu fáz a napäťovej asymetrie (fáza nerovnováha), EL-13 - pre riadenie napäťovej nesymetrie bez prekladania riadenia. Niektoré oblasti použitia:

Relé EL-11 sa používa na ochranu napájacích zdrojov, generátorov, ako aj riadiacich zariadení v systémoch ATS atď.

Relé EL-12 sa používa na ochranu výkonných asynchrónnych motorov pracujúcich v nereverzibilnom režime.
Bohužiaľ, v dokumentácii k tomuto relé väčšina výrobcov uvádza prah odozvy, keď napätie jednej z fáz klesá pri menovitom napätí ostatných dvoch, čo nám neumožňuje úplne posúdiť, ako relé funguje. Experimentálne sa zistilo, že to skutočne funguje, keď je napäťová asymetria viac ako 15–18%.

Keď sa jedna z fáz preruší, niektoré typy motorov generujú napätie (tzv. regeneračné napätie) na prerušenú fázu. Amplitúda napätia môže dosiahnuť 95% napätia na iných fázach (v závislosti od typu motora a jeho prevádzkových podmienok). Relé EL-12 s digitálnym spracovaním signálu majú úpravu prípustnej hodnoty asymetrie v rozsahu od 5 do 20% lineárneho napätia, čo umožňuje zastaviť motor v prípade výpadku fázy. V tomto prípade relé nebude reagovať na symetrický pokles napätia pri štartovaní motora. Ďalšou výhodou takýchto relé je prítomnosť minimálneho prahu spínania. Relé sa zapne iba vtedy, ak je sieťové napätie aspoň 70% menovitej hodnoty. To platí najmä pre motory čerpadiel, kompresory atď., kde krútiaci moment na hriadeli nezávisí od rýchlosti otáčania.

Relé EL-13 sa používa na ochranu výkonných elektromotorov pracujúcich v reverznom režime. Riadené parametre sú prakticky rovnaké ako parametre EL-12, s výnimkou riadenia sledu fáz.

Relé sú dostupné s rôznymi dobami odozvy – 0,1 s, 0,15 s a 0,5 s, ako aj s nastavením oneskorenia od 0,1 do 10 s. Tieto relé môžu byť použité na ochranu pred padajúcimi nákladmi a výložníkmi na žeriavoch v prípade prerušenia jednej alebo dvoch fáz napájacej siete. V súlade s Pravidlami pre konštrukciu a bezpečnú prevádzku zdvíhacích žeriavov musia byť tieto mechanizmy vybavené ovládacími zariadeniami, ktoré zabezpečia aktiváciu brzdného režimu v prípade výpadku prúdu. Tieto požiadavky spĺňa relé EL-13 vyrábané Kyjevským "NPO Relé a automatizácia" a Moskva LLC "Relé a automatizácia", EL-13M Petrohradskej CJSC "Plant STS", EL-13M-10- 01 a EL-13M-11-01 "Meander". Relé s predĺženou dobou odozvy (0,5 s) sa používa na žeriavoch, kde je možný krátkodobý výpadok prúdu, keď sa zberač prúdu presúva z jedného vozíka na druhý, aby sa predišlo falošným pozitívam. Pre elimináciu ľudského faktora sa na tieto účely neodporúča používať relé s nastaviteľnou dobou odozvy.
K dispozícii je aj úprava relé s úpravou doby odozvy a úpravou prahu pre napätie EL-13M-5-01. Regulátor doby odozvy umožňuje nastaviť požadovanú hodnotu od 0,1 do 10 sekúnd, aby sa predišlo falošným poplachom v prípade krátkodobých porúch v sieti.

O nových modeloch

Niekoľko slov o modeloch relé EL s rozšírenou sadou funkcií. Všetky relé vyrábané CJSC "Meander" majú kontrolu prepätia na úrovni 1,3 Unom. Relé EL12M-5-01 a EL13M-5-01 majú navyše prah pre zopnutie relé na úrovni 0,7 Unom na ochranu elektromotorov pred spustením pri nízkom napätí a relé EL12M-6-01 a EL13M-6-01 majú aj oneskorenie opakovaného zapnutia 6 min. Tieto relé sú určené na ochranu motorov kompresorov, chladničiek, klimatizácií a pod., kde sú časté reštarty nežiaduce.

Na záver by som rád poznamenal nasledovné. Evolúcia relé série EL, konkrétne:

použitie moderných mikrokontrolérov s analógovo-digitálnym spracovaním signálu;
zbaviť sa vrodených chýb;
vzhľad ďalších funkcií a úprav,
stavia tieto relé z hľadiska ich vlastností a spoľahlivosti na úroveň riadiacich relé svetových lídrov, akými sú ABB, Siemens, Turk, Crouzet atď.

tabuľky

Porovnávacie charakteristiky fázových riadiacich relé od rôznych výrobcov

Typ
relé

Produkovať-
riadiť-
telo

Kontrola
poddajný
lineárne
Napätie
nie, V
(Napätie
nie
výživa)

Relé spustené

(vypne sa), keď:

mini-
mal-
nie
zdriemnutie-
ryazhe-
nie
počítajúc do toho
cheniya

čas
sraba-
tyva-
nia,
od

Zade-
vzdychať
otočiť-
tor-
chodidlo
počítajúc do toho
cheniya

Spotrebované
kurva
prijaté
moc-
ness,
Ut

Spo-
vzlyk
forma-
čižmy
signál-
ala

Možno
Poznámka-
vedomosti
namiesto toho:

asim-
metria
fáza
napätie-
zheny

jeden-
fáza
pokles
Napätie
nia

symet-
bohatý
pokles
fáza
Napätie
ny

jeden-
fáza
vyššie-
výskumné ústavy
Napätie
nia

obrátene
striedavý
vaniya
fázy

útes
jeden
alebo dve
fázy

slipa-
výskumné ústavy
fázy

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana-
log-
Nový

EL11 M - 01

100, 110, 220, 380, 400, 415

digitálny
ro-
zavýjať

EL 11 M-5-01

100, 110, 220, 380, 400, 415

predpis 0,8–1,1 Uln

digitálny
ro-
zavýjať

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-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400

ana-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400, 415

ana-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400, 415

digitálny
ro-
zavýjať

100, 110, 220, 380, 400, 415

regulovať. 5 – 20 %

digitálny
ro-
zavýjať

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

regulovať. 5 – 20 %

digitálny
ro-
zavýjať

100, 220, 380

ana-
log-
Nový

110, 220, 380

ana-
log-
Nový

220, 380

ana-
log-
Nový

220, 380

ana-
log-
Nový

220, 380

ana-
log-
Nový

100, 110, 220, 380, 400, 415

digitálny
ro-
zavýjať

100, 110, 220, 380, 400, 415

regulovať. 5 – 20 %

digitálny
ro-
zavýjať

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

220, 380

ana-
log-
Nový

220, 380

ana-
log-
Nový

Nemenovité napätie,
Ufn - fázové menovité napätie,
Uln - lineárne menovité napätie

* n / n - nie je štandardizované,
** údaje získané experimentálne pre 380 V relé pri menovitom napätí

Výrobcovia:

"NPO relé a automatizácia", Kyjev
CJSC "Plant STS", Petrohrad
Relay and Automation LLC, Moskva
CJSC "Meander", Petrohrad
OJSC VNIIR, Cheboksary

Relé fázového riadenia radu EL, napriek tomu, že boli vyvinuté asi pred 30 rokmi, s vhodnou modernizáciou môžu konkurovať relé popredných svetových výrobcov - to je názor autora predchádzajúceho materiálu. Valentin Sushko, zamestnanec jedného z popredných ruských podnikov v oblasti konštrukcie relé, s ním celkom nesúhlasí.

Kedysi pri vývoji relé série EL bolo úlohou získať viac či menej prijateľné technické vlastnosti zariadení s minimálnymi nákladmi. Preto ako najjednoduchšie technické riešenie bol v meracej časti relé použitý beztransformátorový obvod s využitím usmerňovania fázového napätia.

Práve to spôsobilo technickú nedokonalosť relé z hľadiska určenia asymetrie napájacieho napätia. V súvislosti s usmernením nameraných sínusových veličín bola nameraná amplitúdová asymetria s jednofázovým úbytkom napätia. V tomto prípade sa nebrala do úvahy fázová asymetria. Tento spôsob stanovenia asymetrie napájacieho napätia nedáva jednoznačný vzťah s veľkosťou napätia zápornej sekvencie, čo vedie k prehriatiu a poruche asynchrónnych motorov. Poškodenie určitých typov motorov nie je vylúčené, berúc do úvahy ich podmienky zaťaženia, pretože relé nepracuje cez kanál asymetrie napájacieho napätia.

Určenie asymetrie amplitúdy v relé série EL vyvolalo ďalšiu nevýhodu: nereagujú na núdzové režimy, keď neexistuje žiadna amplitúdová asymetria alebo je nevýznamná, ale existuje významná fázová asymetria, ktorá spôsobuje výskyt veľkých hodnôt. napätia zápornej sekvencie, čo vedie k prehriatiu motorov a ich poruche. Jedným z týchto režimov je núdzový režim takzvaného „zlepenia“ fáz, kedy sa pri výpadku prúdu jedna z fáz preruší a zo strany motora sa zopne do ďalšej fázy. V tomto prípade je jedno lineárne napätie siete privádzané do troch fáz motora, z ktorých dve sú navzájom uzavreté.

Vítajúc pokusy domácich výrobcov o modernizáciu relé série EL, nemôžem si nevšimnúť nasledujúce body.

O napäťovej nerovnováhe

Technické vylepšenia relé EL-12, EL-13 na báze mikroprocesorových prvkov boli realizované, ako vyplýva z reléových obvodov, pomocou trojfázového usmerňovacieho mostíka v meracej časti. Spracovanie informácií v relé sa teda stalo analógovo-digitálnym s operáciami so skalárnymi hodnotami, a nie s vektormi, čo neumožňuje zásadné zlepšenie algoritmov pre prevádzku relé.

Žiaľ, absencia podrobného popisu algoritmov spracovania informácií po usmerňovaní napätia trojfázovým usmerňovacím mostíkom v materiáli E. Vasina neumožňuje objektívne posúdiť technickú dokonalosť týchto algoritmov. Deklarované technické charakteristiky relé môžu byť buď dôverné, alebo overené experimentálne. Ako vyplýva z údajov v tabuľke, digitálne spracovanie skalárnych signálov umožnilo zabezpečiť činnosť relé v prípade fázového "zaseknutia", aj keď tento problém je možné riešiť aj na analógových princípoch.

Algoritmus na určenie asymetrie napájacieho napätia s vyššie uvedenými princípmi analógovo-digitálneho spracovania informácií nie je možné zásadne zlepšiť.

O úprave fázovej nevyváženosti

Zavedenie plynulého nastavenia fázovej nevyváženosti v relé série EL prakticky robí málo, pretože nastavenie bude zvolené „naslepo“. Voľba nastavenia fázovej nesymetrie na princípe odladenia od dlhodobej napäťovej nesymetrie v sieti taktiež nezaručuje ochranu pred nebezpečným prehriatím motora a jeho zlyhaním s prihliadnutím na režim dlhodobého zaťaženia.
Algoritmus používaný v pokročilých relé neumožňuje použiť známe pseudotepelné matematické modely motorov založené na použití fázových prúdov a prúdov so zápornou sekvenciou na výpočet nastavení fázovej nerovnováhy, ako to robí napríklad Schneider Electric. Použitie týchto matematických modelov umožňuje vypočítať pomocou časových konštánt ohrevu a chladenia motora (udaných výrobcom alebo získaných experimentálne) nastavenie činnosti relé pre napätie zápornej sekvencie, čo je nebezpečné z hľadiska prehriatia motora.

Je však zásadne nemožné určiť veľkosť zápornej sekvencie napätia v relé EL-12M, EL-13M. To si vyžaduje relé s rôznymi algoritmami na spracovanie informácií o troch vektoroch napätia namiesto spracovania informácií o skalároch. Preto bude potrebný výkonnejší procesor a izolačný trojfázový transformátor. Zároveň sa cena relé môže niekoľkonásobne zvýšiť.

Dopyt na ruskom trhu po takýchto vyspelejších a zároveň drahších relé je veľkou otázkou. V súčasnom stave ruskej ekonomiky spotrebiteľ, žiaľ, často uprednostňuje menej pokročilé, ale lacnejšie technické zariadenia.

Okrem toho stav regulačnej a technickej základne v Rusku v najbližších rokoch tiež neprispeje k používaniu pokročilejších ochranných relé, pretože v súlade so zákonom Ruskej federácie „o technickom predpise“ všetky regulačné a technické dokumenty, okrem technických predpisov, nebudú povinné, vrátane národných noriem a PUE.
Treba poznamenať, že fázové riadiace relé nemôžu plne chrániť 0,4 kV spojenia vrátane motorov pred núdzovými a abnormálnymi režimami a musia byť doplnené o pripojenia prúdovej ochrany.
Ani technické riešenia používané zahraničnými výrobcami vo väčšine prípadov neposkytujú ochranu motora pred nesymetrickými režimami v sieti 0,4 kV. Západné firmy (Schneider Electric, Moeller a iné) vyrábajú špeciálne ističe na ochranu motorov s termoelektromagnetickými alebo elektronickými spúšťami. Ale tieto spínače v najlepšom prípade reagujú na výpadok „čistej“ fázy v sieti 0,4 kV, ale nereagujú na výpadok fázy na strane vysokého napätia transformátora so schémou zapojenia vinutia hviezda-trojuholník a trojuholník-hviezda, ako aj v iných prípadoch asymetrických režimov.

V Rusku sa automatické spínače na ochranu motora vôbec nevyrábajú a motory sú chránené pred preťažením pomocou elektrotepelných prúdových relé. Kvôli známym nedostatkom posledného menovaného od 80-tych rokov minulého storočia rôzni výrobcovia vyrábajú mikroelektronické relé ochrany motora, a to aj proti asymetrickým režimom. Používajú sa ako doplnok alebo namiesto elektrotepelných prúdových relé.

Na ochranu motora 0,4 kV nie je možné použiť technicky vyspelú mikroprocesorovú ochranu vysokonapäťových motorov kvôli vysokej cene (od 50 do 150 000 rubľov za sadu). Preto je potrebné vyvinúť optimálny systém na vybudovanie ochrany 0,4 kV prípojok v Rusku.

1. Modernizácia fázového riadiaceho relé série EL využívajúca základňu mikroprocesorových prvkov a analógovo-digitálne spracovanie informácií o skalárnych hodnotách neumožňuje zásadne zlepšiť ochranu pred asymetriou napájacieho napätia. Nastavenia ochrany nemožno prispôsobiť tepelnej charakteristike asynchrónneho motora, keď je prehriaty prúdmi so zápornou sekvenciou spôsobených napätím v zápornej sekvencii v dôsledku asymetrie trojfázového napájacieho napätia.

2. Technické zlepšenie ochrany proti asymetrii napájacieho napätia je možné len použitím filtračného analógového alebo digitálneho napäťového relé so zápornou sekvenciou alebo zavedením vhodnej ochrannej funkcie do monitora napätia, ako je implementované vo všetkých monitoroch napätia v 6–35. kV siete. Náklady na takéto nízkonapäťové relé fázového riadenia sa však výrazne zvýšia v porovnaní s existujúcimi relé série EL, čo spochybňuje ich dopyt na ruskom trhu v blízkej budúcnosti.

3. Modernizácia fázového riadiaceho relé série EL s využitím analógovo-digitálneho spracovania informácií sa javí ako užitočná z hľadiska zavedenia dodatočných funkcií: ochrany proti prepätiu, proti „zlepeniu“ fáz a zavedeniu minim. zapínacie napätie.

Pozor!

Naša spoločnosť predáva analógy fázových riadiacich relé série EL so zlepšenými charakteristikami.

V článkoch popredného výskumníka JSC "VNIIR" v Cheboksary V. Sushko "Kompletná ochrana je drahá. Je spotrebiteľ ochotný zaplatiť? („Novinky z elektrotechniky“ č. 5 (29) 2004) a „Relé série EL. Vrodené vývojové chyby sú ťažko liečiteľné “(“ Elektrotechnické novinky ” č. 6 (30) 2004), autor spochybňuje po prvé samotnú vhodnosť použitia mikroprocesorovej techniky na strane nízkeho napätia a po druhé možnosť tejto techniky pri určovaní efektívnu hodnotu napätia a prúdu. Verí, že metódami analógovej technológie je takýto problém vyriešený jednoduchšie a lacnejšie.

Nesúhlasia s ním špecialisti Novatek-Electro, ktorí sa domnievajú, že je takmer nemožné vyriešiť takýto problém pomocou metód analógovej technológie a odhaliť algoritmy spracovania informácií ich zariadení.

Princíp merania efektívnej hodnoty.

Podľa definície sa druhá mocnina efektívnej hodnoty signálu X2 rovná priemernej hodnote druhej mocniny signálu

X2= , (1)

kde< >znamená spriemerovanie.

Pre periodický signál x(t+T)=x(t) je priemerná hodnota štvorca určená integráciou za periódu signálu T.

(2)

Úlohou napäťového relé je určiť efektívnu hodnotu napätia a v závislosti od jeho hodnoty urobiť určité rozhodnutie. Určenie efektívnej hodnoty a rozhodovanie sa môže uskutočniť buď analógovými alebo digitálnymi metódami.

Analógové metódy

a) získať požadovaný výstupný signál zo vstupného signálu pomocou rôznych analógových modulov.

b) rozhodnúť o hodnote výstupného signálu

Digitálne metódy

a) zadajte pole hodnôt signálu (počet).

b) vykonať matematické spracovanie odčítania.

c) vytvorte číselnú hodnotu a rozhodnite sa o nej.

Analógové obvodové metódy môžu jednoducho integrovať analógové signály. So vstupným signálom y(t) je pomerne jednoduché implementovať integrátor na operačný zosilňovač, ktorý vykonáva konverziu signálu podľa zákona

Takýto integrátor je možné spustiť a resetovať v správnom čase. Je však takmer nemožné implementovať metódy analógových obvodov:

a) operácia kvadratúry signálu, t.j. implementovať taký uzol, v ktorom by sa transformácia uskutočnila

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

b) operácia extrakcie druhej odmocniny

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

Realizácia takýchto operácií vyžaduje použitie zložitých a drahých jednotiek vyrobených na špecializovaných analógových mikroobvodoch. Takéto prevodníky analógového signálu sú vyrobené na nelineárnych prvkoch, vyznačujú sa nízkou teplotnou stabilitou, driftom parametrov a vyžadujú periodické nastavovanie charakteristík.

Dá sa tvrdiť, že žiadne z analógových relé skutočne neurčuje efektívnu hodnotu napätia. Typicky je signál usmernený a spriemerovaný

=∫|x(t)|dt (4)

a takto získaná hodnota sa použije namiesto efektívnej hodnoty na rozhodovanie v analógových relé.

Pomocou moderných mikrokontrolérov so zabudovanými ADC (analógovo-digitálne prevodníky) je možné určiť efektívnu hodnotu signálu s vysokou presnosťou.

Stanovenie hodnoty efektívneho napätia.

Pre diskrétne signály alebo s diskrétnym vstupom spojitého signálu sa namiesto x(t) použijú hodnoty x i
signál je nahradený vzorkami x(t) > xi ,

Integrál sa nahradí súčtom (5)

Vstupné sieťové napätie je privádzané cez odporový delič na analógový vstup mikrokontroléra. Mikrokontrolér vkladá okamžité hodnoty napätia Ui s frekvenciou 10 kHz.

Podľa okamžitých údajov sa robí nasledovné:

sledovanie periódy signálu (napätia),

definícia efektívnej hodnoty.

Na určenie efektívnej hodnoty signálu sa za dané obdobie akumuluje súčet druhých mocnín okamžitých hodnôt SUi2. Hodnoty vzoriek sú odmocnené a sčítané. Množstvo nahromadené za dané obdobie sa normalizuje počtom odobratých vzoriek SUi2/n, zo získanej hodnoty sa extrahuje druhá odmocnina

Vypočítaná hodnota U je lineárne úmerná efektívnej hodnote sieťového napätia. Stanoví sa koeficient proporcionality

a) delič vstupného napätia

b) kapacita interného ADC.

c) Referenčné napätie ADC.

Pre každé zariadenie sa automaticky zvolí konverzný faktor X a uloží sa do pamäte tak, aby hodnota V = U * X zodpovedala hodnote efektívneho napätia vo voltoch.

Iba použitie mikrokontrolérov teda umožňuje vytvárať hromadné, lacné zariadenia, ktoré merajú efektívne hodnoty napätia s vysokou presnosťou.

Funkciou merania efektívnej hodnoty sieťových napätí je

a) veľký vstupný signál. Signál je tlmený vstupným deličom, nie je v ňom žiadny elektronický šum.

b) malý rozsah zmeny signálu. Na rozhodovanie o sieti ~220 V stačí merať napätie v rozsahu 150-300 Voltov s vysokou presnosťou, t.j. rozsah zmien vstupného signálu je len 2-krát.

Pre napätie metóda digitálnej akumulácie súčtu štvorcov odčítaní umožňuje merať efektívnu hodnotu s vysokou presnosťou.

Stanovenie aktuálnej hodnoty prúdu.

Funkciou merania efektívnej hodnoty prúdov je:

a) malý vstupný signál.

Signál sa odoberá z rôznych snímačov (Hall, prúdové transformátory, bočníky), spravidla vzdialených od zariadenia a vyžaduje predbežné zosilnenie. Signál obsahuje elektronický šum a DC offsety;

b) veľký rozsah zmien signálu. Namerané hodnoty prúdu závisia od zapnutej záťaže a môžu sa líšiť 100 - 1000 krát.

Pre takéto signály metóda digitálnej akumulácie súčtu štvorcov vzoriek neposkytuje požadovanú presnosť. Pre úlohy merania efektívnej hodnoty prúdov sa používa metóda zisťovania efektívnej hodnoty meraním jednotlivých harmonických prúdového signálu. Princípom merania je konvolúcia vstupnej postupnosti odčítaní prúdu s príslušnou referenčnou harmonickou, postavená na perióde sieťového napätia, t.j. zostrojí sa sínusová funkcia, ktorej perióda sa zhoduje s periódou vstupného napätia. Je to spôsobené tým, že prúd môže buď chýbať, alebo nemá jasne definovanú periodicitu a sieťové napätie má vždy jasne definovanú periodicitu.

Vzorky vstupného signálu x i konvolvujú so sínusom prvej harmonickej sin(t i) (7)

Podobne je signál konvolvovaný s kosínusom prvej harmonickej (8)

Význam rozdielu medzi sínusom a kosínusom je ten, že ide o dve vzájomne ortogonálne funkcie (9)

Pomer hodnôt S1 a C1 je určený fázovým posunom medzi meraným prúdom a napätím, čo umožňuje merať fázové posuny medzi prúdmi a napätiami, ako aj fázové posuny medzi prúdmi (v trojfázovej záťaži) .

Hodnota (10) je lineárne úmerná efektívnej hodnote prvej harmonickej prúdu.

Podobne sa vykonávajú konvolúcie s viacerými referenčnými harmonickými a určujú sa efektívne hodnoty 3., 5., 7. harmonickej vstupného signálu.

Hodnota (11) je lineárne úmerná efektívnej hodnote prúdu.

Konverzný faktor X sa automaticky zvolí v zariadení a uloží sa do pamäte tak, aby hodnota V = U*X zodpovedala hodnote aktuálnej hodnoty v ampéroch Počet harmonických zahrnutých do analýzy závisí od možností zariadenia. mikrokontroléra z hľadiska rýchlosti vstupu informácií a výpočtov. Pri lacných zariadeniach sa stačí obmedziť na 7. harmonickú, keďže skúsenosti ukazujú, že v reálnych prúdových signáloch celkový výkon harmonických nad 7 nepresahuje zlomky percent a ich vylúčenie nemá vplyv na presnosť určenia efektívnej hodnoty. a rozhodovanie.

Použitie univerzálnych mikrokontrolérov s analógovými vstupmi umožňuje vytvárať lacné a spoľahlivé riadiace zariadenia, ktoré merajú efektívne hodnoty vstupných veličín s vysokou presnosťou.

Napäťové a prúdové relé na mikrokontroléroch sú vysoko stabilné, majú dlhú životnosť a nevyžadujú úpravu parametrov počas celej životnosti.

Schneider Electric nie je ukazovateľom pre našich elektrikárov.

V druhom z vyššie uvedených článkov V. Sushko nielenže kritizoval domáce mikroprocesorové zariadenia, ale zároveň tvrdil, že západní výrobcovia, najmä Schneider Electric, zašli v spoľahlivosti a presnosti merania oveľa ďalej. Realita však ukazuje úplne opačný obraz a umožňuje tvrdiť, že uvedený výrobca používa v meracom obvode analógové (prahové) prvky, ktoré v zásade nie sú schopné vykonávať spoľahlivé merania, najmä v problematických sieťach.

Testovacie centrum pre automatizáciu železníc a telemechaniku (ITs ZhAT PGUPS) na Štátnej univerzite komunikácií v Petrohrade si vybralo dodávateľa napäťových relé na báze moderných prvkov, aby nahradilo diskrétne zariadenia certifikované ešte v 60. rokoch minulého storočia. Vybrali troch výrobcov relé: Meander, Schneider Electric, Novatek-Electro. Skúšky boli vykonané v súlade s GOST R 50656-2001, ktorý poskytuje prísnejšie testovacie parametre ako testy pre všeobecné priemyselné zariadenia. Podľa tejto GOST sa týmito zariadeniami rozumejú technické prostriedky, ktoré priamo neovplyvňujú bezpečnosť vlakovej dopravy a zamýšľané miesto ich prevádzky sa vyznačuje drsným elektromagnetickým prostredím. vozidlo tretej triedy ZhAT a mal by fungovať s kritériom kvality B pri vystavení rušeniu so stupňami závažnosti stanovenými pre túto triedu.

Pre TS ZhAT tretej triedy sú uvedené nasledujúce maximálne parametre testovacích akcií:

Elektrostatické výboje podľa GOST R 51317.4.2-99

Amplitúda impulzného napätia kontaktného výboja + 6 kV

Amplitúda napätia impulzu výboja vzduchu + 8 kV

Nanosekundový impulzný šum podľa GOST R 51317.4.4-99

Amplitúda napätia šumového impulzu v silových a uzemňovacích obvodoch + 2 kV

Amplitúda napätia interferenčného impulzu vo vstupných / výstupných obvodoch + 1 kV

Mikrosekundový impulzný šum vysokej energie podľa GOST R 51317.4.5-99

Amplitúda napäťového impulzu "drôt - zem" + 2 kV

Amplitúda napäťového impulzu "drôt - drôt" + 1 kV

Amplitúda napäťového impulzu na vstupno-výstupných portoch + 1 kV

Dynamické zmeny napájacieho napätia podľa GOST R 51317.4.11-99

Testovacie napätie a trvanie expozície pri:

výpadok napájacieho napätia 0,7 Unom na 1 s;

prerušenie napájacieho napätia s kritériom V 0 Unom na 1,3 s;

ráz napájacieho napätia 1,2 Unom na 1 s.

Magnetické pole výkonovej frekvencie podľa GOST R 50648-94

Nepretržité magnetické pole 30 A/m

Krátkodobé magnetické pole 300 A/m

Rádiofrekvenčné elektromagnetické pole podľa GOST R 51317.4.3-99

Sila poľa vo frekvenčnom pásme 80 - 1000 MHz 10 V/m

Sila poľa vo frekvenčnom pásme 800 - 960 MHz a 1,4 - 2 GHz 30 V/m

Vedené rušenie indukované vysokofrekvenčným elektromagnetickým žiarením

polia podľa GOST R 51317.4.6-99

Skúšobné napätie vo frekvenčnom pásme 0,15 - 80 MHz 10 V

Vedené rušenie vo frekvenčnom pásme od 0 do 150 kHz podľa GOST R 51317.4.16-2000

Trvalé rušivé napätie pri frekvencii 50 Hz 30 V

Krátkodobé rušivé napätie pri frekvencii 50 Hz 100 V

Trvalé rušivé napätie vo frekvenčnom pásme 15-150 Hz 100-10 1) V

Trvalé rušivé napätie vo frekvenčnom pásme 150-1500 Hz 10 V

Trvalé rušivé napätie vo frekvenčnom pásme 1,5-15 kHz 10-100 2) V

Trvalé rušivé napätie vo frekvenčnom pásme 15-150 kHz 100 V

Poznámky:

Testy poskytli nasledujúce výsledky:

Napäťové relé vyrobené spoločnosťou Meander vyhoreli (v doslovnom zmysle) po prvom teste,
- relé vyrábané spoločnosťou Schneider Electric neposkytli jedinú spoľahlivú činnosť pre žiadny parameter,
- Relé Novatek-Electro prešli všetkými testami.

V dôsledku toho si ich zákazník vybral a teraz sú tieto relé certifikované ako súčasť kompletného automatizačného zariadenia pre železnicu.

V tomto príspevku sa pozrieme na to, ako sa chrániť prepätia a prepätia v trojfázových elektrických sieťach 380V.

Už som podrobne zvážil, ako poklesy napätia ovplyvňujú elektrické vedenie a zariadenia, ktoré sú k nemu pripojené. Dovoľte mi v krátkosti pripomenúť.

Zvýšenie napätia nad prípustné vedie k poruche domácich spotrebičov - jednoducho sa vyhorí.

Zníženie napätia pod prípustnú úroveň je nebezpečné pre domáce spotrebiče s elektromotormi, pretože sa zvyšujú štartovacie prúdy, čo môže poškodiť ich vinutie.

Preto sa na ochranu elektrického vedenia a elektrických spotrebičov, ktoré sú k nemu pripojené, používajú napäťové riadiace relé, ktoré sa nazývajú aj prepäťové relé, „závory“ alebo relé maximálneho a minimálneho napätia.

Tieto relé sledujú efektívnu hodnotu napätia v elektrickej sieti a ak prekročí nastavený rozsah, odpoja externú napájaciu sieť od vnútornej siete, chránia tak vlastnú vnútornú elektroinštaláciu a na ňu pripojené elektrospotrebiče.

V tomto článku zvážime dve rôzne schémy a dve rôzne možnosti použitia napäťového relé v trojfázových elektrických sieťach 380 V pomocou napäťového relé DigiTOP ako príkladu.

Účelom tohto článku je ukázať schematické riešenie ochrany proti prepätiu v trojfázových elektrických sieťach. Môžete použiť relé od iných výrobcov, princíp zostáva rovnaký.

Podrobný popis princípu fungovania samotného napäťového relé a obvodu som zvážil v článku o. Podrobný návod na samotné relé si môžete stiahnuť na internete, tu stručne pripomeniem, že relé má dve nastavenia:

- prvý, keď napätie prekročí maximálnu hodnotu, štandardne 250V;
- druhé nastavenie pri poklese napätia pod 170V (štandardne).

Tieto parametre sa nastavujú na prednom paneli samotného relé pomocou tlačidiel.

Keď napätie prekročí tento rozsah, relé otvorí svoj napájací kontakt a odpojí vonkajšiu elektrickú sieť od vnútornej.

Môžete tiež nastaviť čas oneskorenia opätovného pripojenia. Po vypnutí relé sledujú obvody relé hodnotu napätia a pri opätovnom návrate do pracovného rozsahu relé po časovom oneskorení opäť zopne silový kontakt a prepojí vonkajšiu elektrickú sieť s vnútornou.

V tých bytoch a domoch, kde je elektroinštalácia trojfázová, sa stále používajú hlavne jednofázové spotrebiče - bežné domáce spotrebiče a spotrebiče.

Spotrebitelia podľa fáz, aby, pokiaľ je to možné, bola každá z fáz rovnomerne zaťažená.

Pozrime sa na to všetko na konkrétnom príklade.

Trojfázové napätie je privádzané cez úvodný istič, trojfázový elektromer do elektroinštalácie bytu.

Spotrebitelia sú zoskupení v každej z troch fáz takto:

- k prvej fáze LA je pripojený elektrický sporák;
— klimatizácia, práčka a zásuvky jednej z miestností sú napojené na druhú fázu LB;
- v tretej fáze LC sú zapojené kuchynské zásuvky, zásuvky inej miestnosti a osvetlenie.

Aby sa zabezpečilo, že keď napätie prekročí povolené hodnoty, pri spustení regulácie napätia sa naraz neodpojí celý byt, namiesto jedného spoločného sú v každej fáze nainštalované tri samostatné napäťové relé.

Ak v jednej z fáz napätie prekročí svoj prevádzkový rozsah, príslušné relé bude fungovať a vypne vnútorné vedenie iba v tejto fáze. Vo zvyšných fázach, ak je napätie v špecifikovanom rozsahu, zostanú spotrebiče pripojené a funkčné.

Podrobnú operáciu tejto schémy krok za krokom nájdete vo videu v spodnej časti tohto článku.

V prípade pripojenia trojfázových spotrebičov sa používa trochu iné zapojenie.

Na to sa používa špeciálne trojfázové napäťové relé, ktoré umožňuje ovládať napätie v každej jednotlivej fáze, sled fáz a kontrolu fázovej nerovnováhy.

Schéma zapojenia v tomto prípade bude vyzerať takto.

Všetky tri fázy sú pripojené k napäťovému relé a tak reléový regulátor riadi napätie samostatne pre každú z fáz, správny sled fáz a kontrolu fázovej nerovnováhy.

Stýkač K1 je pripojený cez silové kontakty napäťového riadiaceho relé. Jeden koniec vinutia stykača je pripojený k nulovému vodiču, druhý koniec je pripojený k jednej z fáz cez silové kontakty relé. Na našej schéme fázovať LA.

Výkonové normálne otvorené kontakty K1.1, K1.2, K1.3 stykača spájajú vonkajšiu trojfázovú elektrickú sieť s trojfázovou záťažou. Môžu to byť elektromotory, výkonné ohrievače, prietokové ohrievače vody atď.

Napäťové relé monitoruje úroveň prevádzkových napätí vo všetkých troch fázach a ak sú v tolerancii, potom sa napája K1 cez silový kontakt relé. Kontakty stýkača sú v zatvorenom stave a do záťaže sa privádza trojfázové napätie vonkajšej siete.

Ak v jednej z fáz napätie prekročí nastavený rozsah, napäťové relé otvorí svoj napájací kontakt a odoberie napájanie z vinutia stykača K1. Kontakty stýkača sa otvoria, čím sa záťaž odpojí od externej trojfázovej siete.

Keď sa napätie vráti do svojho prevádzkového rozsahu, napäťové relé po oneskorení opäť uzavrie svoj napájací kontakt a napája vinutie stykača.

Kontakty stýkača sa zatvoria a záťaž sa znova pripojí k sieti.

Takto funguje táto schéma. V každodennom živote sa táto schéma používa zriedka, je to skôr priemyselná možnosť, najčastejšie sa používa prvá schéma.

Ďalšie podrobnosti, krok za krokom, nájdete vo videu o práci týchto schém:

Relé na ovládanie napätia. Ochrana proti prepätiu v trojfázových sieťach

Odporučiť materiály

Na kontrolu kvality trojfázového napätia a ochranu elektrického zariadenia v prípade núdze sa používajú relé fázového riadenia. V tomto prípade sú núdzové situácie: porušenie fázovej symetrie, zlyhanie fázy, porušenie poradia sledu fáz, ako aj zníženie alebo zvýšenie napätia pod nastavenú úroveň aspoň v jednej z fáz trojfázovej siete. . Okrem ochrany pred nekvalitným napájaním použitie takýchto relé výrazne uľahčuje nastavovacie práce.

Použitie fázového riadiaceho relé je užitočné najmä v podmienkach častého opätovného pripájania zariadenia k trojfázovej sieti, najmä ak toto zariadenie vyžaduje prísne fázovanie, to znamená dodržanie sledu fáz. Správny smer otáčania motorov niektorých strojov často závisí od sledu fáz a ak dôjde k jeho porušeniu, dôjde k otáčaniu v opačnom smere, čo môže nielen narušiť správny prevádzkový režim, ale tiež viesť k vážnemu porucha stroja, ktorá si vyžaduje drahé opravy.

Chráni pred takýmito situáciami relé fázového riadenia. Reléový obvod určí sled fáz na vstupe a v súlade s ním budú kontakty na výstupe fungovať správne. A ak dôjde k porušeniu správneho poradia fáz, stroj sa jednoducho nespustí a zostane nedotknutý.

Pri výpadku jednej z fáz, ako aj pri poklese napätia na jednej z fáz pod hodnotu nastavenú nastavením, relé odpojí záťaž za 1-3 sekundy. Keď sa napätie vráti na špecifikované prípustné hodnoty, po 5-10 sekundách sa záťaž prepne späť do siete. Relé automaticky zistí výstup napätia aspoň jednej z fáz mimo povolených limitov a vypne záťaž, potom sleduje návrat na povolenú úroveň a znova zapne záťaž.

V niektorých modeloch takýchto relé je možné nastaviť čas oneskorenia vypnutia a zapnutia, ale úroveň asymetrie napätia sa na všetkých relé riadenia fázy nastavuje manuálne. Výstupy fázových riadiacich relé môžu spínať ako cievky stýkačov alebo magnetických štartérov napríklad pre štartovanie motorov, tak aj riadiaci obvod obsahujúci signálku alebo zvonček.

Princíp činnosti fázového riadiaceho relé je založený na výbere harmonických s negatívnou sekvenciou (násobky dvoch z hlavnej). Pri skresleniach a fázových zlomoch sa v sieti objavujú práve takéto harmonické. Na izoláciu týchto harmonických sa používajú záporné sekvenčné filtre, čo sú v najjednoduchšom prípade pasívne analógové filtre s aktívnymi a reaktívnymi prvkami (RC-reťazce) dvojramenného typu, na výstupe ktorých sa zapínajú elektromagnetické relé. Riadiaci obvod je možné zostaviť aj na mikrokontroléri.

Použitie takýchto relé na ochranu elektrických zariadení v sieťach s trojfázovým napätím ušetrí vinutia asynchrónnych motorov pred vyhorením a drahé zariadenia pred predčasným zlyhaním. Chladničky, práčky, klimatizácie a iné domáce spotrebiče, ktoré majú, môžu ľahko zlyhať, ak náhle klesne napájacie napätie, takže relé fázového riadenia sú široko používané nielen vo veľkých podnikoch, ale aj v každodennom živote.

Výsledkom technickej situácie, keď statorové vinutia motora spotrebúvajú prúdy väčšie ako sú nastavené parametrické hodnoty, je prebytočné teplo. Tento faktor spôsobuje zníženie kvality izolácie motora. Zariadenie sa pokazí.

Doba odozvy tepelných relé proti preťaženiu je zvyčajne nedostatočná na to, aby poskytla účinnú ochranu proti nadmernému teplu generovanému vysokým prúdom. V takýchto prípadoch sa ako účinné ochranné zariadenie považuje iba relé fázového riadenia.

Funkčnosť elektrických zariadení tohto typu je oveľa širšia ako len ochrana pred prehriatím a skratom.

V praxi sú zaznamenané efektívne vlastnosti relé na výber preťažených fáz, ktoré v konečnom dôsledku poskytujú komplexnú ochranu.

Jedna z mnohých konštrukčných možností pri výrobe fázových relé. Napriek rôznorodosti prípadov a konfigurácií obvodov je však funkčnosť zariadení rovnaká.

Vďaka zariadeniam na monitorovanie fáz sa dosahujú tieto výhody:

zvýšenie životnosti motora;
zníženie nákladných opráv alebo výmeny motora;
zníženie prestojov v dôsledku porúch motora;
zníženie rizika úrazu elektrickým prúdom.

Okrem toho zariadenie poskytuje spoľahlivú ochranu proti požiaru a skratu vinutia motora.

Typické prevedenie ochranných relé

Existujú dva hlavné typy ochranných zariadení určených na použitie v trojfázových systémoch - relé na meranie prúdu a relé na meranie napätia.

Výhody používania zariadení

Prevažujúca strana prúdových ochranných relé vo vzťahu k je zrejmá. Tento typ zariadenia funguje nezávisle od vplyvu EMF (elektromotorickej sily), ktorý vždy sprevádza výpadok fázy pri preťažení motora.

Zariadenia fungujúce na princípe merania prúdu sú navyše schopné odhaliť abnormálne správanie motora. Monitorovanie je možné buď na strane vedenia v okruhu odbočky, alebo na strane záťaže, kde je nainštalované relé.

Takto vyzerá jeden z modelov relé riadenia napätia. Takéto zariadenia môžu byť použité nielen pre priemyselné potreby, ale aj pre súkromné domácnosti.

Zariadenia, ktoré riadia proces podľa princípu merania napätia, sú obmedzené na zisťovanie abnormálnych prevádzkových podmienok iba na tej strane vedenia, kde je zariadenie pripojené.

Zariadenia citlivé na napätie však majú tiež dôležitú výhodu. Spočíva v schopnosti zariadení tohto typu odhaliť abnormálny stav, ktorý nezávisí od stavu motora.

Napríklad typ relé, ktorý je citlivý na zmeny prúdu, deteguje abnormálny stav fáz iba priamo počas prevádzky motora. Ale zariadenie na meranie napätia poskytuje ochranu bezprostredne pred spustením motora.

Medzi výhody prístrojov na meranie napätia tiež vyniká jednoduchá inštalácia a nižšia cena.

Tento typ ochranných zariadení:

nepotrebuje ďalšie prúdové transformátory;
aplikované bez ohľadu na zaťaženie systému.

A aby to fungovalo, stačí pripojiť napätie.

Detekcia zlyhania fázy

Porucha fázy je celkom možná v dôsledku zlyhania poistky v jednej z častí systému distribúcie energie. Mechanická porucha spínacieho zariadenia alebo prerušenie jedného z elektrických vedení tiež vyvoláva výpadok fázy.

Ochrana motora organizovaná pomocou ovládacieho relé. Táto metóda vám umožňuje prevádzkovať motory efektívnejšie, bez obáv z ich rýchleho zlyhania.

Trojfázový motor bežiaci na jednej fáze odoberá potrebný prúd zo zvyšných dvoch vedení. Pokus o naštartovanie v jednofázovom režime spôsobí zablokovanie rotora a motor nenaštartuje.

Čas odozvy na jednotku tepelného preťaženia môže byť príliš dlhý na zabezpečenie účinnej ochrany proti prehriatiu. Ak nie je nastavený na ochranu pred ním, potom keď dôjde k poruche v dôsledku prehriatia, ktoré sa objavilo vo vinutí motora.

Ochrana trojfázového motora pred faktorom zlyhania fázy je ťažká, pretože nedostatočne zaťažený trojfázový motor, ktorý beží na jednej z troch fáz, generuje napätie nazývané regeneračné (spätné EMF).

Vytvára sa vo vnútri zlomeného vinutia a prakticky sa rovná hodnote strateného vstupného napätia. Relé snímajúce napätie, ktoré monitorujú iba veľkosť napätia, preto v takýchto situáciách neposkytujú úplnú ochranu pred faktorom zlyhania fázy.

Schéma pripojenia zariadenia na riadenie fázy a napätia k obvodu riadenia trojfázového motora. Ide o klasický obvodový variant, používaný v praxi všade.

Vyšší stupeň ochrany možno dosiahnuť pomocou zariadenia schopného detekovať posun fázového uhla, ktorý typicky sprevádza výpadok fázy. Za normálnych podmienok je trojfázové napätie navzájom fázovo posunuté o 120 stupňov. Porucha spôsobí posun uhla oproti normálu o 120 stupňov.

Detekcia zmeny fázy

Obrátenie fázy môže nastať:

Na motorovom zariadení sa vykonáva údržba.
Zmeny nastali v systéme distribúcie elektriny.
Keď obnovenie napájania vedie k inému sledu fáz, ako bol pred výpadkom napájania.

Detekcia reverzácie fáz je dôležitá, ak by motor bežiaci na spiatočku mohol poškodiť poháňaný stroj alebo v horšom prípade spôsobiť fyzické zranenie servisnému personálu.

Použitie ochranných relé má okrem iného zabezpečiť bezpečnosť pracovného personálu: 1 - prerušená fáza; 2 - krokové napätie

Pravidlá pre prevádzku elektrických sietí vyžadujú použitie ochrany proti možnému prepólovaniu fáz na všetkých zariadeniach vrátane vozidiel na prepravu personálu (eskalátory, výťahy atď.).

Detekcia nerovnováhy napätia

Nevyváženosť sa zvyčajne vyskytuje, keď prichádzajúce medzifázové napätia dodávané elektrickou energiou sú na rôznych úrovniach. Nerovnováha môže nastať, keď sú jednofázové záťaže osvetlenia, elektrických zásuviek, jednofázové motory a iné zariadenia zapojené do samostatných fáz a nie sú rozdelené vyváženým spôsobom.

V každom z týchto prípadov vzniká v systéme nerovnováha prúdu, ktorá znižuje účinnosť a skracuje životnosť motora.

Nevyvážené alebo nedostatočné napätie aplikované na trojfázový motor vedie k nerovnováhe prúdu vo vinutiach statora, ktorá sa rovná násobku nerovnováhy medzifázového napätia. Tento moment je zase sprevádzaný zvýšením zahrievania, čo je hlavným dôvodom rýchleho zničenia izolácie motora.

Spálené vinutie statora motora je, dalo by sa povedať, bežný jav, keď sa nepočítalo so zavedením reléového riadenia do riadiaceho obvodu.

Na základe všetkých opísaných technických a technologických faktorov je zrejmé, aké dôležité je použitie tohto typu relé, a to nielen pre prevádzku elektromotorov, ale aj generátorov, transformátorov a iných elektrických zariadení.

Ako pripojiť ovládacie zariadenie?

Konštrukcie relé, ktoré riadia fázy, so širokou škálou dostupných produktov majú jednotné telo.

Konštrukčné prvky produktu

Svorkovnice na pripojenie elektrických vodičov sú spravidla zobrazené na prednej strane puzdra, čo je vhodné pre inštalačné práce.

Samotné zariadenie je vyrobené pre inštaláciu na DIN lištu alebo jednoducho na rovnú rovinu. Rozhranie svorkovnice je zvyčajne štandardná spoľahlivá svorka určená na upevnenie medených (hliníkových) vodičov s prierezom do 2,5 mm2.

Predný panel prístroja obsahuje nastavovací gombík/ov a indikáciu ovládania svetla. Ten ukazuje prítomnosť / neprítomnosť napájacieho napätia, ako aj stav pohonu.

Medzi nastavovacími prvkami potenciometra môže byť indikátor alarmu, indikátor pripojeného zaťaženia, potenciometer voľby režimu, nastavenie úrovne asymetrie, regulátor poklesu napätia, potenciometer nastavenia časového oneskorenia

Trojfázové napätie sa pripája na pracovné svorky prístroja, označené príslušnými technickými symbolmi (L1, L2, L3). Inštalácia neutrálneho vodiča na takéto zariadenia sa zvyčajne neposkytuje, ale tento moment je špecificky určený konštrukciou relé - typom modelu.

Pre prepojenie s riadiacimi obvodmi sa používa druhá skupina rozhraní, zvyčajne pozostávajúca z minimálne 6 pracovných svoriek. Jeden pár kontaktnej skupiny relé spína cievkový obvod magnetického štartéra a cez druhý pár riadiaci obvod elektrického zariadenia.

Všetko je celkom jednoduché. Každý jednotlivý model relé však môže mať svoje vlastné funkcie pripojenia. Pri používaní zariadenia v praxi by ste sa preto mali vždy riadiť sprievodnou dokumentáciou.

Kroky nastavenia zariadenia

Opäť platí, že v závislosti od verzie môže byť dizajn produktu vybavený rôznymi nastaveniami okruhu a možnosťami nastavenia. Existujú jednoduché modely, ktoré umožňujú konštruktívny výstup jedného alebo dvoch potenciometrov na ovládací panel. A existujú zariadenia s pokročilými položkami prispôsobenia.

Prvky nastavenia mikrospínačmi: 1 – blok mikrospínačov; 2, 3, 4 - možnosti nastavenia prevádzkových napätí; 5, 6, 7, 8 - možnosti nastavenia funkcií asymetrie / symetrie

Medzi takýmito pokročilými ladiacimi prvkami sa často nachádzajú blokové mikrospínače umiestnené priamo na doske plošných spojov pod puzdrom prístroja alebo v špeciálnom otváracom výklenku. Nastavením každého z nich do jednej alebo druhej polohy sa vytvorí požadovaná konfigurácia.

Nastavenie zvyčajne spočíva v nastavení nominálnych hodnôt ochrany otáčaním potenciometrov alebo umiestnením mikrospínačov. Napríklad na monitorovanie stavu kontaktov je úroveň citlivosti rozdielu napätia (ΔU) zvyčajne nastavená na 0,5 V.

Ak je potrebné riadiť napájacie vedenia záťaže, regulátor citlivosti rozdielu napätia (ΔU) sa nastaví do takej hraničnej polohy, kde je miesto prechodu z pracovného signálu na núdzový signál vyznačené s malou toleranciou voči menovitej hodnote. .

Všetky nuansy nastavenia zariadení sú spravidla jasne opísané v sprievodnej dokumentácii.

Označenie zariadenia na riadenie fázy

Klasické zariadenia sú označené jednoducho. Na prednom alebo bočnom paneli puzdra je aplikovaná sekvencia znakov a čísel, alebo je označenie uvedené v pase.

Možnosť označovania pre jedno z najpopulárnejších domácich zariadení. Označenie je umiestnené na prednom paneli, no existujú aj variácie s umiestnením na bočnice

Takže ruské zariadenie na pripojenie bez neutrálneho vodiča je označené:

EL-13M-15 AS400V

kde: EL-13M-15 je názov série, AC400V je povolené striedavé napätie.

Vzorky dovážaných produktov sú označené trochu inak.

Napríklad relé série "PAHA" je označené nasledujúcou skratkou:

PAHA B400 A A 3 C

Dešifrovanie je niečo také:

PAHA je názov série.
B400 - štandardné napätie 400 V alebo pripojené z transformátora.
A - nastavenie pomocou potenciometrov a mikrospínačov.
A (E) - typ krytu pre montáž na DIN lištu alebo do špeciálneho konektora.
3 - veľkosť púzdra v 35 mm.
C - koniec kódového označenia.

Na niektorých modeloch môže byť pred odsek 2 pridaná ešte jedna hodnota. Napríklad „400-1“ alebo „400-2“ a poradie zvyšku sa nemení.

Takto sa označujú zariadenia na riadenie fázy, ktoré sú vybavené dodatočným napájacím rozhraním pre externý zdroj. V prvom prípade je napájacie napätie 10-100 V, v druhom 100-1000 V.

Oboznámi vás s princípom činnosti, konštrukčnými vlastnosťami a účelom záťažového vypínača, ktorý vrelo odporúčame prečítať.

Závery a užitočné video na túto tému

Video je venované popisu a recenzii jediného produktu od EKF. Takmer všetky vyrábané zariadenia na riadenie fázy však fungujú na rovnakom princípe:

Pri všetkej rozmanitosti zariadení na trhu je ťažké určiť akúkoľvek normu označovania. Ak zahraniční výrobcovia označujú podľa jedného kánonu, potom domáci - podľa iných. Napriek tomu je vždy možné odvolávať sa na referenčné údaje, ak sa vyžaduje presná interpretácia charakteristík.

Kvalitnú implementáciu určitých technologických procesov v modernom svete zabezpečujú vysoko presné a drahé zariadenia. Prevádzka ktorých priamo závisí od kvality dodávanej elektriny a stavu napájacích vedení. Bohužiaľ, nie všetky domáce siete im dokážu poskytnúť bezpečný režim prevádzky, čo predstavuje hrozbu prerušenia. Aby sa tomu zabránilo, používajú sa špeciálne ochranné zariadenia - fázové riadiace relé (RKF).

Umožňujú vám odpojiť záťaž v prípade akýchkoľvek porúch v sieti. Všetko, čo môže ohroziť zariadenie a ovplyvniť efektivitu jeho práce alebo technologického procesu, je vnímané ako signál k okamžitému vypnutiu napájania a ovládacie relé prepne spínacie prvky do polohy vypnuté.

Dizajn a princíp činnosti

Ryža. 1. Návrh relé na príklade zariadenia CKF-2BT

Štrukturálne zariadenie obsahuje vstupné a výstupné kontakty, indikátory normálneho napájania a núdzovej situácie, regulátory, označené na diagrame zodpovedajúcimi číslami (obrázok 1):

Núdzový indikátor;
Indikátor zapojenia záťaže;
Potenciometer, ktorý vám umožňuje vybrať požadovaný režim;
regulátor úrovne asymetrie;
Regulátor zníženia napätia;
Potenciometer na úpravu nastavenia vypínacieho času.

Nie všetky modely poskytujú celý rozsah nastavení pre vyššie uvedené parametre. Závisia od účelu konkrétneho relé a rozsahu.

Ryža. 2. Schéma činnosti

V normálnom režime je napájací obvod zo zdroja EMF E1 (obrázok 2) napájaný k spotrebiteľovi, či už ide o motor, obrábací stroj alebo iné zariadenie. Fázové riadiace relé R je pripojené ku kohútiku cez príslušné svorky, označené v schéme ako L1, L2, L3 a neutrálny vodič N. Vo vnútri zariadenia je na tranzistoroch zostavený logický obvod, ktorý vysiela signál z výstupných kontaktov. na rozbitie cievky štartéra P na vypnutie. V prípade potreby je možné signál vypnutia nakonfigurovať na odpojenie spotrebiča a odpojenie externej elektrickej siete.

V prípade mimoriadnej udalosti - strata jednej z fáz, skrat, prudký nárast prúdov sa mení harmonická zložka elektrických parametrov siete. Na čo zareaguje ochranné zariadenie a vyšle príslušný signál do cievky stýkača cez silové obvody cez svorky 24 a 21 na vypnutie.

Po prevádzke napájacích kontaktov v praxi napájania spotrebiteľov môže dôjsť k prirodzenému obnoveniu parametrov napájacej siete, v ktorej budú fázy zarovnané. V tomto prípade relé vráti kontakty do zapnutej polohy, vďaka čomu je implementovaný systém automatického opätovného uzavretia a obnoví sa napájanie vinutia motora alebo iného spotrebiča.

Vďaka tlačidlám "Štart" a "Stop" môžete manuálne ovládať napájanie elektrického zariadenia.

Účel a funkcie

Táto technológia sa používa v sieti trojfázových záťaží. Najžiadanejší je pre ochranu synchrónneho alebo asynchrónneho elektromotora, trojfázových veľmi presných obrábacích strojov, technologickej elektroniky, čerpadiel. Upozorňujeme, že nesprávna postupnosť fáz bude mať za následok nízku účinnosť, prehrievanie a zníženú úroveň izolácie, čo môže viesť k preskoku.

Používa sa na nasledujúce účely:

Pre spínanie konvertorových zariadení, ktoré je dôležité dodržiavať fázovú sekvenciu: napájacie zdroje, usmerňovače, meniče a generátory;
Pre (uvedenie záložných zdrojov energie) alebo pripojenie systému núdzového osvetlenia;
Pre špeciálne zariadenia - obrábacie stroje, žeriavové zariadenia, ktorých výkon nie je väčší ako 100 kW;
Pre elektrické pohony trojfázových motorov s výkonom nie väčším ako 75 kW.

Toto zariadenie sa nepoužíva na spínanie jednofázových záťaží.

Vo všeobecnosti sa relé fázového riadenia používa pre rôzne priemyselné a domáce zariadenia a je povinnou poistkou pre tie riadiace obvody, ktoré vyžadujú neustále sledovanie hodnoty napätia a ďalších parametrov vonkajších vedení.

V trojfázových sieťach riadi:

úroveň napätia, implementované v prevažnej väčšine pre zariadenia tejto triedy v prípadoch, keď ich hodnota presahuje stanovené limity;
fázová rotácia- vykoná spínanie v prípade núdzového zlepenia fáz alebo ak sú nesprávne umiestnené vzhľadom na napájacie vstupy zariadenia;
strata fázy- odpojí spotrebič v prípade výpadku fázy a následného výpadku napätia;
fázová nerovnováha– vykonáva spínanie pri zmene fázového alebo lineárneho napätia vo vzťahu k menovitej hodnote.

Výhody fázového riadiaceho relé

V porovnaní s inými núdzovými vypínacími zariadeniami majú tieto elektronické relé množstvo významných výhod:

v porovnaní s nezávisí od vplyvu EMF napájacej siete, pretože jej prevádzka je vyladená z prúdu;
umožňuje určiť abnormálne prepätia nielen v trojfázovej napájacej sieti, ale aj zo strany záťaže, čo umožňuje rozšíriť rozsah chránených komponentov;
Na rozdiel od relé, ktoré pracujú na zmene prúdu v elektromotoroch, toto zariadenie vám tiež umožňuje opraviť parameter napätia, čím poskytuje kontrolu nad niekoľkými parametrami;
je schopný určiť nerovnováhu úrovní napájacieho napätia v dôsledku nerovnomerného zaťaženia jednotlivých vedení, ktoré je spojené s prehrievaním motora a poklesom izolačných parametrov;
nevyžaduje vytvorenie dodatočnej transformácie na strane prevádzkového napätia.

Na rozdiel od iba napäťových relé poskytuje účinnú ochranu pred regenerovaným napätím generovaným spätným EMF. V prípade, že dôjde k strate jedného z fázových napätí, motor naďalej získava dostatočnú energiu zo zvyšných dvoch. V tomto prípade sa vo fáze bez napätia generuje EMF z rotácie rotora, ktorý sa v núdzovom režime naďalej otáča z dvoch fáz.

Vzhľadom na to, že pri tejto činnosti sa stýkače elektromotorov neotvoria od relé, hrozí poškodenie elektrického stroja s jeho ďalšou poruchou. Monitorovacie relé je zase schopné detekovať posun fázového uhla, čím poskytuje plnú ochranu.

Takáto funkcia je obzvlášť dôležitá, keď prevádzkový režim motora v prípade jeho spätného otáčania je schopný poškodiť rotujúci prvok alebo zraniť pracovníka. Takáto situácia nastáva spravidla vtedy, keď dôjde k zmenám pri výpadku elektrického prúdu elektrického stroja, zmene fázových zaťažení, sledu fáz a podobne.

technické údaje

Medzi technické parametre implementované relé fázového riadenia je potrebné zdôrazniť:

napájacie napätie;
rozsah kontroly prepätia;
rozsah zníženia úrovne napätia;
časové limity pre zapnutie po prepätí;
časové limity pre zapnutie po poklese napätia;
čas strávený vypnutím v prípade výpadku fázy;
menovitý prúd na kontaktoch elektromagnetického relé;
počet kontaktov na vykonávanie spínacích operácií;
napájanie zariadenia;
Klimatické vlastnosti;
mechanická a elektrická odolnosť.

Schéma zapojenia určuje postupnosť fáz, takže normálny výkon záťaže je možný, ak sú správne dodržané počas inštalácie a konfigurácie. V tomto prípade je možné upraviť oneskorenie spínania pre rôzne prevádzkové režimy zariadenia. Pri motoroch je teda možné v momente spustenia nastaviť dobu oneskorenia odozvy od 1 do 3 sekúnd, aby vydržali rozbehové prúdy.

To isté platí pre možnosť resetovania núdzovej prevádzky v prípade, že čas pred prepnutím je možné nastaviť od 5 do 10 sekúnd.

Prehľad populárnych fázových riadiacich relé

Relé RNPP-311 Ukrajinská produkcia je jednou z najobľúbenejších a vhodných pre siete v postsovietskom priestore. Skratka znamená napätie, zošikmenie a relé sledu fáz. Moderné úpravy sú okrem štandardných parametrov schopné sledovať aj frekvenciu napätia.
OMRON K8AB tento model riadi nielen pokles, ale aj prekročenie napäťovej úrovne, čím plní funkcie obmedzovača alebo zvodiča a oveľa efektívnejšie. Má množstvo modifikácií, ktoré sa líšia úpravou prahov odozvy a technických parametrov.
Carlo Gavazzi DPC01 sa líši dvomi relé na výstupných svorkách zariadenia. Má niekoľko nastavovacích bodov pre rôzne parametre a prepínač režimu. Poskytuje 7 možných funkcií pre nastavenie oneskorenia, intervalov alebo cyklických funkcií.
Relé EL-11 domáca výroba kontroluje parametre elektrickej siete, možno použiť v uzavretých vykurovaných aj nevykurovaných miestnostiach. Inštaluje sa v akejkoľvek polohe, ale vyžaduje ochranu pred priamym slnečným žiarením a atmosférickou vlhkosťou.

Typické schémy zapojenia

Vo väčšine prípadov výrobca nastavuje všetky potrebné údaje o spôsobe pripojenia konkrétneho relé na puzdro každého zariadenia. Zoberme si napríklad niekoľko schém od známych výrobcov:

Schéma zapojenia RKF RNPP-311

Schéma ukazuje pripojenie svorkového radu k príslušným fázam vedenia L1, L2, L3 a nulový vodič N. Na výstupe je možné získať dva riadiace obvody "Výstup 1" a "Výstup 2", ktoré sa líšia napätím úrovne.

Napájanie je napájané cez vstupné kanály L1, L2, L3 a cez nulový vodič N. Výstupom sú dve možnosti - trojfázový trojvodičový systém a trojfázový štvorvodičový systém, pre prácu s príslušným spínačom.

Na rozdiel od predchádzajúcich možností sú vstupné svorky L1, L2, L3 napájané cez poistky. Blok nastavenia parametrov vám umožňuje nastaviť zodpovedajúci prevádzkový režim a limity vypnutia pre ne. Dva manuálne spínané výstupy vysielajú riadiace signály do spínacích zariadení.

Posledné dva diagramy znázorňujú činnosť sekundárnych obvodov odpojenia záťaže so zodpovedajúcim časovým oneskorením na týchto svorkách. Ako vidíte, všetky schémy pripojenia majú identické komponenty určené na monitorovanie všetkých parametrov siete, ktoré môžu signalizovať poruchu napájania trojfázových spotrebičov.