Реле напряжения на однолинейной схеме
Реле напряжения, это пример модульных аппаратов защиты, которые еще 5-7 лет назад устанавливалась лишь в электрощитах промышленных предприятий, а сейчас всё чаще встречаются в бытовых электроустановках квартир и частных домов.
О том, как правильно они обозначаются на однолинейных схемах говорится в ГОСТ 2.767-89 «Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в электрических схемах. Реле защиты».
Это специализированный государственный стандарт по модульным аппаратам защиты, работа которых основана на действии реле, в котором для реле напряжения принято следующее схематическое обозначение:
Оно складывается из нескольких символов:
— Общий графический знак всех реле — прямоугольник
— Измеряемой величины – «U» Напряжения
— Знаков больше «>» и меньше «», которые показывают диапазон работы
Для более полных, детальных электрических схем, стандартом допускается добавлять численные единицы диапазона регулировки при превышении/понижении которого устройство сработает.
В качестве примера, на изображении ниже, показан модульный аппарат, который срабатывает при превышении напряжения в сети выше 250 Вольт или понижении уровня меньше 180 Вольт.
Обозначение трехфазной модификации устройства , внешне немногим отличается от однофазного, а вот в принципе работы и подключения у них есть существенные различия.
В однофазной сети
Реле напряжения для однофазной сети само коммутирует фазный проводник. Пока параметры напряжения в сети находятся в допустимом диапазоне, контакты замкнуты и ток поступает к потребителям — электрическим розеткам, освещению и т.д. В случае, когда оно становится выше или ниже установленных величин, внутренним механизмом автоматически разрывается фазный проводник и потребители обесточиваются.
Однолинейная схема электрического щита с однофазным реле напряжения выглядит следующим образом:
В трехфазной сети
Трехфазное реле напряжения, чаще не разрывает фазы, которые контролирует, а лишь даёт сухой контакт – нормально замкнутый или разомкнутый и изменяет его состояние.
К этому сухому контакту подключаются управляющие проводники контактора (или пускателя), функция которого коммутировать или разъединять фазные провода, защищая систему от опасных перепадов напряжения.
Однолинейная схема электрощита с трехфазным реле контроля напряжения и управляемым ей контактором показана ниже:
Буквенное обозначение реле напряжения
Правильное буквенное обозначение, которыми маркируются реле напряжения – KV.
Об этом сказано в действующем ГОСТ 2.710-81 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах» (ЧИТАТЬ В PDF) , где выделен персональный двухзначный код для них.
Условное обозначение реле на схемах
Наряду с выключателями и переключателями в радиоэлектронной технике для дистанционного управления и различных развязок
широко применяют 
Электромагнитное реле состоит из электромагнита и одной или нескольких
контактных групп. Символы этих обязательных элементов конструкции реле и образуют его условное графическое обозначение.
Электромагнит (точнее, его обмотку) изображают на схемах в виде прямоугольника с присоединенными к нему линиями электрической связи, символизирующими выводы. Условное графическое обозначение контактов располагают напротив одной из узких сторон символа обмотки и соединяют с ним линией механической связи (пунктирной линией). Буквенный код реле — буква К (K1 на рис.1)
Рис.1. Условное обозначение реле
Выводы обмотки для удобства допускается изображать с одной стороны (см. рис. 1, К2), а символы контактов — в разных частях схемы
(рядом с обозначением коммутируемых элементов). В этом случае принадлежность контактов тому или иному реле указывают обычным образом в позиционном
обозначении условным номером контактной группы (К2.
1, К2.2, К2.3).
Внутри условного графического обозначения обмотки стандарт допускает указывать ее параметры (см. рис. 1, К3) или конструктивные особенности. Например, две наклонные линии в символе обмотки реле К4 означают, что она состоит из двух обмоток.
Поляризованные реле (они обычно управляются изменением направления тока в одной или двух обмотках) выделяют на схемах латинской буквой P вписываемой
в дополнительное графическое поле обозначения и двумя жирными точками (см. рис. 1, К5). Эти точки возле одного из выводов обмотки и одного из
контактов такого реле означают следующее: контакт, отмеченный точкой, замыкается при подаче напряжения, положительный полюс которого приложен к
выделенному таким же образом выводу обмотки. Если необходимо показать, что контакты поляризованного реле остаются замкнутыми и после снятия
управляющего напряжения, поступают так же, как и в случае с кнопочными переключателями: на символе замыкающего
(или размыкающего) контакта изображают небольшой кружок.
Руководство по автомобильным реле | 12 Volt Planet
« Домашняя страница центра знаний
Обзор
Что такое реле?
Реле представляет собой переключатель, который приводится в действие электрически, а не механически. Несмотря на то, что существуют различные конструкции реле, наиболее часто используемые в низковольтных автомобильных и морских устройствах — это электромеханические реле, которые работают, активируя электромагнит, чтобы тянуть набор контактов, чтобы замыкать или размыкать цепь.
Они широко используются во всех автомобильных электрических системах.
Зачем мне использовать реле?
Существует несколько причин, по которым вам может потребоваться или может потребоваться использование реле:
- Переключение сильноточной цепи с помощью слаботочной цепи
или существующая цепь не способна выдержать требуемый ток. Например, если вы хотите установить мощные рабочие фары, которые загораются вместе с фарами, но есть риск, что они превысят мощность существующего ткацкого станка.
- Экономия средств
Проводка и выключатели с высокой нагрузочной способностью стоят больше, чем версии с меньшей нагрузочной способностью, поэтому использование реле сводит к минимуму потребность в более дорогих компонентах.
- Активация более чем одной цепи с одного входа
Вы можете использовать один вход с одной части электрической системы (например, выход центрального замка, ручной переключатель и т.
д.) для активации одного или нескольких реле, которые затем завершат работу. одна или несколько других схем и, таким образом, выполняют несколько функций от одного входного сигнала.
- Выполнение логических функций
Электромагнитные реле могут использоваться в некоторых довольно умных (и сложных) приложениях, когда они подключены для выполнения логических операций на основе определенных входов (например, блокировка выхода +12 В вкл. и выкл. мгновенный вход, поочередное мигание левого и правого индикаторов и т. д.). Хотя эти логические функции теперь заменены электронными модулями для OEM-проектов, по-прежнему может быть полезно, весело и часто более рентабельно использовать реле для их выполнения в некоторых проектах послепродажного обслуживания (особенно там, где у вас есть специальное приложение).
Примечание: В этой статье мы сосредоточимся на реле ISO mini или «стандартных» реле, которые имеют кубический корпус размером 1 дюйм и наиболее часто используются в электрических системах транспортных средств.
Конструкция и эксплуатация
Внутри реле
Вот как выглядит мини-реле ISO внутри:
Медная катушка вокруг железного сердечника (электромагнита) удерживается в раме или «ярме», от которого отходит якорь. шарнирно. Один конец якоря соединен с натяжной пружиной, которая тянет другой конец якоря вверх. Это реле в обесточенном состоянии или «в состоянии покоя» без подачи напряжения. хорошее электрическое соединение между якорем и желтком, а не только контакт между точкой поворота якоря.Затем катушка и контакт (или контакты) подключаются к различным клеммам на внешней стороне корпуса реле.
Как они работают
Когда на катушку подается напряжение, вокруг нее создается магнитное поле, которое притягивает шарнирный якорь к контакту. Это замыкает «сильнотоковую» цепь между клеммами, и говорят, что реле находится под напряжением. Когда напряжение с клеммы катушки снимается, пружина возвращает якорь в исходное положение и разрывает цепь между клеммами.
Таким образом, подавая или отключая питание катушки (слаботочная цепь), мы включаем или выключаем сильноточную цепь.
Примечание: Важно понимать, что цепь катушки и токоведущая (или коммутируемая) цепь электрически изолированы друг от друга внутри реле. Цепь катушки просто включает цепь сильного тока.
Для облегчения понимания работы реле часто используется следующая упрощенная принципиальная схема:
Терминология реле как замыкающее и размыкающее реле, потому что имеется одна сильноточная цепь и контакт, который либо разомкнут, либо замкнут в зависимости от того, находится ли реле в состоянии покоя или находится под напряжением. Если контакт размыкается, когда реле находится в состоянии покоя, реле обозначается как , нормально разомкнутое, (НО), а если контакт замыкается, когда реле находится в состоянии покоя, то реле обозначается как , нормально замкнутое, (НЗ). Нормально открытые реле являются более распространенным типом.
Мини-реле ISO с двумя цепями, одна из которых замкнута, когда реле находится в состоянии покоя, а другая замкнута, когда реле находится под напряжением, имеют 5 контактов на корпусе и называются переключающими реле . Они имеют два контакта, подключенных к общей клемме.
Включающие и размыкающие реле также известны как однополюсные, однонаправленные (SPST), а переключающие реле — как однополюсные, двухпозиционные (SPDT). Это основано на стандартной терминологии переключателей. Ниже обсуждаются и другие конфигурации контактов, но чаще всего используются замыкающие и переключающие реле.
Правила нумерации клемм
Нумерация клемм на корпусе реле взята из DIN 72552 , который является широко принятым стандартом немецкой автомобильной промышленности и присваивает числовой код различным типам электрических клемм, используемых в транспортных средствах. . Клеммы на внешней стороне 4- или 5-контактного мини-реле помечены цифрами, как показано ниже:
Номер клеммы/контакта | Connection |
| 85 | Coil |
| 86 | Coil |
| 87 | Normally Open (NO) |
| 87a | Normally Closed (NC) — not present на 4-х контактных реле |
| 30 | Общее подключение к клеммам NO и NC |
Согласно DIN 72552 на катушку должно подаваться напряжение +12 В, однако на практике через клемму 86 и заземление не имеет значения, в какую сторону они подключены, если только вы не используете реле со встроенным диодом (дополнительную информацию о диодах см.
ниже).
Совет: вы можете использовать переключающее реле вместо переключающего реле, просто оставив клемму NO или NC отключенной (в зависимости от того, хотите ли вы, чтобы цепь замыкалась или размыкалась при подаче питания на реле). .
Расположение выводов
Автомобильные мини-реле ISO, которые мы рассматривали выше, обычно доступны с двумя типами расположения выводов, обозначенными как расположение контактов типа A и типа B. Эти схемы показаны на двух 5-контактных реле ниже (контакт 87a отсутствует на 4-контактных реле):
Вы заметите, что в макете типа B контакты 86 и 30 поменяны местами по сравнению с макетом типа A. С компоновкой типа B, возможно, проще работать, поскольку подключенные клеммы расположены на одной линии, что упрощает визуализацию проводки. Если вам нужно заменить реле, убедитесь, что вы используете реле с таким же расположением клемм, так как его легко не заметить, если вы не знаете о разнице.
Размеры клемм
Ширина клемм, используемых на 4- и 5-контактных реле, почти всегда составляет 6,3 мм, однако некоторые более специализированные реле могут иметь клеммы шириной 2,8 мм, 4,8 мм и 9 мм.
.5мм. Клеммы шириной 9,5 мм, как правило, используются для приложений с более высокой мощностью (например, для активации соленоида стартера), а клеммы меньшего размера, как правило, используются для электронной сигнализации, где требуются только очень низкие токи. Все ширины будут совместимы со стандартными обжимными клеммами с женскими лезвиями соответствующих размеров.
Маркировка корпуса реле
Реле могут выглядеть очень похожими снаружи, поэтому они обычно имеют принципиальную схему, номинальное напряжение, номинальный ток и номера клемм, отмеченные на корпусе для их идентификации.
- Принципиальная схема
Здесь показаны основные внутренние схемы (включая любые диоды, резисторы и т. д.) и расположение клемм для облегчения подключения.
- Номинальное напряжение
Рабочее напряжение катушки и сильноточных цепей. Обычно 12 В для легковых автомобилей и небольших судов, но также доступны версии 6 В для более старых автомобилей и 24 В для коммерческого применения (как автомобильного, так и морского).
- Текущий рейтинг
Это допустимая нагрузка по току сильноточной цепи (цепей), которая обычно составляет от 25 А до 40 А, однако иногда она отображается в виде двойного номинала на переключающих реле, например. 30/40А. В случае двойных номиналов нормально замкнутой цепью является меньшая из двух, то есть 30A/40A, NC/NO для приведенного примера. Ток, потребляемый катушкой, обычно не отображается, но обычно составляет 150–200 мА с соответствующим сопротивлением катушки около 80–60 Вт.
Совет: Знание сопротивления катушки полезно при проверке реле на неисправность с помощью мультиметра. Очень высокое сопротивление o r показания обрыва цепи могут указывать на поврежденную катушку.
- Нумерация клемм
Номера 85, 86, 30, 87 и 87a (или другие номера для различных конфигураций реле) обычно отлиты на пластике рядом с каждым контактом, а также показаны на принципиальной схеме.
Конфигурации и типы реле
В дополнение к базовым конфигурациям включения/выключения и переключения, описанным выше, реле ISO доступны в ряде других распространенных конфигураций, которые описаны в таблице ниже: *
Цепь между клеммами 30 и 87 замыкается при включении реле и размыкается при отключении питания, известном как NO (или наоборот для реле NC).
Клемма 87 подключена к контакту № 87b, обеспечивая двойные выходы от одного замыкающего контакта.
RELAY с D UAL Contact S
Контакты Армейтера. двойной выход NO
Реле со встроенным предохранителем
Плавкий или керамический предохранитель подключается между клеммой 30 и замыкающим контактом, обеспечивая встроенную защиту от сильного тока.
Предохранитель обычно устанавливается в держателе, отлитом в корпусе реле, поэтому его можно заменить, если он перегорит.
Реле с диодом на катушке
При снятии напряжения с клемм 85/86 и обесточивании катушки, созданной вокруг катушки, происходит разрушение магнитного поля вокруг катушки. быстро. Этот коллапс вызывает напряжение на катушке в направлении, противоположном напряжению, которое его создало (+12 В), и, поскольку коллапс происходит так быстро, генерируемые напряжения могут достигать нескольких сотен вольт (хотя ток очень низкий).
Эти высокие напряжения могут повредить чувствительные электронные устройства, расположенные выше стороны питания катушки +12 В, такие как модули управления в системах сигнализации, а поскольку для питания катушек реле обычно используются слаботочные выходные сигналы тревоги, существует реальный риск повреждения оборудования.
Использование реле с диодом на катушке может предотвратить это повреждение, поглощая пики высокого напряжения и рассеивая их в цепи катушка/диод (это называется блокирующим или гасящим диодом).
Диод всегда устанавливается в реле так, чтобы полоска на корпусе диода была обращена к клемме 86 (обратное смещение) и 9.0007 важно, чтобы +12 В было подключено к этой клемме (85 подключено к земле) или диод может быть поврежден.
Реле с резистором на катушке
Резистор высокого номинала выполняет ту же функцию, что и магнитный диод в предыдущей конфигурации, поглощая скачки высокого напряжения, создаваемые магнитным диодом. поля при обесточивании катушки. Недостатком резистора является то, что он пропускает небольшой ток при нормальной работе реле (в отличие от диода) и не так эффективен, как диод в подавлении скачков напряжения, но менее подвержен случайному повреждению, поскольку резисторы нечувствителен к полярности (т.е. не имеет значения, к клемме 85 или 86 подключен +12В).
* Все схемы показаны с реле в состоянии покоя (обесточено) место в большом почете.
Они имеют прямоугольное сечение и уже, чем мини-реле с немного другим расположением выводов, и обычно доступны в конфигурациях «замыкание и размыкание» и «переключение», с подавляющими диодами или без них.
Кроме того, нумерация клемм отличается: используются 1, 2, 3, 4 и 5 вместо 30, 85, 86, 87 и 87a.
Terminal/Pin number and size | Connection |
| 1 — 4.8mm | Coil |
| 2 — 4.8mm | Катушка |
| 3 — 6,3 мм | Common connection to NO & NC terminals |
| 4 — 4.8mm | Normally Closed (NC) — not present on 4 pin relays |
| 5 — 6.3mm | Normally Open (NO) |
Более сложные типы реле
Существуют реле других конструкций, которые используются для некоторых более сложных приложений в автомобильных системах.
Они по-прежнему основаны на принципе переключения цепей с большим током с использованием цепей с меньшим током, но часто сочетают его с электроникой для выполнения специальных функций: Вот некоторые примеры:
- Реле свечей накаливания — обеспечивают подачу питания на свечи накаливания в дизельном двигателе в течение установленного периода времени, используя положение ключа зажигания или другой вход для включения реле.
- Реле впрыска топлива — обеспечивают подачу питания на топливные форсунки с электрическим приводом в бензиновом двигателе в течение различного времени в зависимости от сигналов от блока управления двигателем (ECU).
- Реле времени — например, в цепи обогрева заднего стекла, где перед выключением реле необходимо подать питание на несколько минут.
- Реле/блоки мигалки — используются для рабочих индикаторов и аварийных световых сигналов и используют электронику для контроля времени размыкания и замыкания контактов, а не традиционную биметаллическую полосу.
Эти более сложные реле могут иметь до 9 контактов различных размеров. Это увеличение количества клемм по сравнению со стандартными 4 или 5 в более простых реле часто необходимо, потому что могут потребоваться дополнительные соединения для встроенной электроники (например, входы от датчиков или ЭБУ и выходы на световые индикаторы или ЭБУ).
Примеры схем подключения реле
На следующих схемах показаны некоторые распространенные схемы подключения реле, в которых используются 4-контактные мини-реле ISO.
| 1. Добавление фар дальнего света, которые включаются вместе с дальним светом фар | |
Эта простая схема использует подачу питания на лампу дальнего света фары в качестве триггера для включения реле. Цепь сильного тока в этом реле подает питание на лампу дальнего света, поэтому каждый раз, когда включается дальний свет фар, на катушку подается напряжение и включаются фары дальнего света. Клемма 85 — Подсоедините к подходящей точке заземления на шасси автомобиля. Терминал 30 — Подключить к +12В от аккумулятора. Клемма 87 — Подсоедините к клемме +12 В лампы дальнего света или жгута фар дальнего света. Совет: Рекомендуется использовать отдельные реле для левого и правого фар дальнего света и переключать их независимо от левого и правого дальнего света. Таким образом, если реле на одной стороне выйдет из строя, дальний свет на другой стороне все равно будет работать. |
Примечание: Важно, чтобы новая подача питания к фарам дальнего света была снабжена соответствующими предохранителями (см. руководство по предохранителям в нашем Центре знаний). лампа дальнего света фары (достигается путем сращивания в оригинальном ткацком станке).
2. Добавление зуммера, который предупреждает, когда вы оставили включенными фары | |
зуммер при открытии водительской двери. Световой сигнал можно легко добавить параллельно или вместо зуммера. | |
Клемма 86 — Подключите к источнику питания +12 В к фарам (достигается путем соединения на оригинальном тканевом станке). Также подключается параллельно к клемме 30. Клемма 85 — подключается к выключателю двери водителя. Клемма 30 — Подключен от клеммы 86. Клемма 87 — Подключите к клемме +12 В предупредительного зуммера, а затем подключите минусовую клемму предупредительного зуммера к земле. | |
Обмотка реле питается от кабеля питания фары, так что на нее подается напряжение +12 В только при включенном выключателе фар. Если фары включены, а дверь водителя открыта, дверной выключатель замыкает цепь катушки, которая замыкает силовую цепь к предупредительному зуммеру. Обратите внимание, что в этом случае ток, потребляемый сигнализатором/зуммером, будет очень низким, поэтому он может питаться от того же источника +12 В, который используется для катушки.
| 3. Добавление скрытого переключателя, который нужно нажать, чтобы запустить автомобиль больше «логической» схемы, чем схема, используемая для переключения сильного тока на слабый. Как только ключ зажигания находится в положении IGN, вы нажимаете и отпускаете переключатель мгновенного действия, затем поворачиваете ключ в положение START и запускаете двигатель в обычном режиме. Нажатие кнопки на мгновение активирует катушку реле 1, что позволяет +12 В поступать с клеммы 87 на клемму 86. Это приводит к тому, что катушка остается под напряжением после отпускания кнопки (обратите внимание, что пока кнопка нажата, напряжение равно 0 В). между клеммами 86 и 87). Клемма 87 также подает питание на катушку реле 2, которая обеспечивает подключение электромагнитного клапана стартера, готового к работе, когда ключ повернут в положение ПУСК. Когда зажигание выключено, питание катушки реле 1 отключается, что отключает питание катушки реле 2 и разрывает цепь соленоида стартера, поэтому двигатель нельзя запустить снова, не выполнив описанную выше процедуру. | |
РЕЛЕ 1 Клемма 86 — С одной стороны переключателя мгновенного действия. Клемма 85 — Подключите к подходящей точке заземления на шасси автомобиля. Клемма 30 — От положения +12 В замка зажигания IGN. Этот источник также питает другую сторону выключателя мгновенного действия. Клемма 87 — К клемме 86 и реле 2, клемма 86.
РЕЛЕ 2 Клемма 86 – От клеммы 86 реле 1. Клемма 85 – Подсоедините к подходящей точке заземления на шасси автомобиля. Клемма 30 — От +12 В выключателя зажигания в положении START Клемма 87 — К соленоиду стартера.
| |
Выключатель мгновенного действия может быть установлен вне поля зрения и действует как простое защитное устройство блокировки стартера. Отказ от ответственности — Информация, содержащаяся в этих статьях, предоставляется добросовестно, и мы делаем все возможное, чтобы обеспечить ее точность и актуальность, однако мы не можем нести ответственность за любой ущерб или убытки, возникающие в результате использования или неправильного использования этой информации или любых ошибок или упущений.
Установщик несет полную ответственность за безопасность системы, поэтому, если у вас есть какие-либо сомнения, обратитесь к квалифицированному электрику.
Что нужно знать о защитных реле
Защитные реле, возможно, являются наименее понятным компонентом защиты цепей среднего напряжения (СН). На самом деле, некоторые считают, что автоматические выключатели среднего напряжения работают сами по себе, без прямого срабатывания защитных реле. Другие считают, что работа и координация защитных реле слишком сложны для понимания. Давайте углубимся в детали и устраним эти заблуждения.
Справочная информация
Стандартный словарь IEEE определяет автоматический выключатель следующим образом.
«Устройство, предназначенное для размыкания и замыкания цепи неавтоматическими средствами, а также для автоматического размыкания цепи при заданной перегрузке по току без ущерба для себя при правильном применении в пределах своих номиналов».
Согласно этому определению, выключатели среднего напряжения не являются настоящими автоматическими выключателями, поскольку они не размыкаются автоматически при перегрузке по току.
Датчиками могут быть трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ПТ), датчики температуры или давления, поплавковые выключатели, тахометры или любое устройство или комбинация устройств, которые реагируют на отслеживаемые условия или события. В распределительных устройствах наиболее распространенными датчиками являются ТТ для измерения тока и ТТ для измерения напряжения. Реле измеряют выходной сигнал датчика и вызывают срабатывание выключателя для защиты системы при превышении заданных пределов, отсюда и название «защитные реле».
Электромеханические реле
В течение многих лет защитные реле представляли собой электромеханические устройства, построенные как прекрасные часы, с большой точностью и часто с подшипниками, украшенными драгоценными камнями. Они заслужили заслуженную репутацию за точность, надежность и надежность. Существует два основных типа рабочих механизмов: реле электромагнитного притяжения и реле электромагнитной индукции.
Реле магнитного притяжения . Реле магнитного притяжения, как показано на рис. 9.0669 Рис. 1 (здесь не указан), имеют либо соленоид, втягивающий плунжер, либо один или несколько электромагнитов, притягивающих шарнирный якорь. Когда магнитная сила достаточна для преодоления сдерживающей пружины, подвижный элемент начинает движение и продолжается до тех пор, пока контакт(ы) не замкнется или магнитная сила не исчезнет.
Эти реле обычно срабатывают мгновенно, без преднамеренной задержки по времени, замыкаясь сразу после срабатывания, насколько это позволяет механическое движение. Временная задержка может быть добавлена к этому типу реле с помощью сильфона, приборной панели или часового спускового механизма. Однако точность синхронизации значительно менее точна, чем у реле индукционного типа, и эти реле редко используются с временной задержкой в распределительных устройствах.
Реле притяжения могут работать как с переменным, так и с постоянным током на катушках; следовательно, на реле, использующие этот принцип, влияет постоянная составляющая асимметричной неисправности, и они должны быть настроены таким образом, чтобы это учитывалось.
Индукционные реле . Индукционные реле, как показано на рис.
Калиброванная регулировка, называемая шкалой времени, устанавливает расстояние между подвижными и неподвижными контактами, чтобы изменить время работы реле от быстрого (контакты лишь слегка размыкаются) до медленного (контакты разнесены почти на полный оборот диска).
Действие сброса начинается, когда прекращается вращательное усилие либо путем замыкания контакта реле, отключающего выключатель, либо иным образом устраняющим неисправность, обнаруженную реле. Ограничительная пружина возвращает диск в исходное положение. Время, необходимое для сброса, зависит от типа реле и настройки шкалы времени (расстояния между контактами).
С несколькими магнитными катушками можно одновременно измерять несколько состояний напряжения и тока. Их сигналы могут быть аддитивными или субтрактивными при срабатывании диска. Например, дифференциально-токовое реле имеет две катушки тока с противоположным действием. Если два тока равны, независимо от величины, диск не движется. Если разница между двумя токами превышает настройку срабатывания, диск вращается медленно при небольшой разнице и быстрее при большей разнице. Контакты реле замыкаются, когда разница сохраняется в течение времени, определяемого характеристиками и настройками реле. Используя несколько катушек, направленные реле могут определять направление тока или потока мощности, а также величину.
Поскольку движение диска создается наведенными магнитными полями от магнитов переменного тока, индукционные реле почти полностью не реагируют на постоянную составляющую асимметричной неисправности.
Большинство реле распределительного типа заключены в выдвижной корпус полуутопленного монтажа. Реле обычно устанавливаются на двери ячейки распределительного устройства. Проводка датчика и управления выведена на разъемы на корпусе. Реле вставляется в корпус и подключается с помощью небольших переключателей или перемычки, в зависимости от производителя. Его можно отсоединить и вынуть из корпуса, не нарушая проводки. При отключении реле соединения ТТ в корпусе автоматически замыкаются накоротко, чтобы замкнуть вторичную обмотку ТТ и защитить ТТ от перенапряжения и повреждения.
Многие реле оснащены разъемом для тестового кабеля. Это позволяет использовать тестовый комплект для проверки калибровки реле. Передняя крышка реле прозрачна, ее можно снять для доступа к механизму, на ней предусмотрены провода и свинцовые пломбы для предотвращения несанкционированного доступа посторонних лиц.
Твердотельные реле
В последнее время все большую популярность приобретают твердотельные электронные реле. Эти реле могут выполнять все функции, которые могут выполняться электромеханическими реле, и, благодаря универсальности электронных схем и микропроцессоров, могут выполнять многие функции, недоступные ранее. Как правило, твердотельные реле меньше и компактнее, чем их механические аналоги. Например, трехфазное твердотельное реле максимального тока можно использовать вместо трех однофазных механических реле максимального тока, но оно меньше, чем одно из них.
Точность электронных реле выше, чем у механических реле, что обеспечивает более тесную координацию системы. Кроме того, поскольку в них нет механического движения, а электронная схема очень стабильна, они сохраняют точность калибровки в течение длительного времени. При желании время сброса может быть очень коротким, поскольку отсутствует механическое движение.
Для работы электронных реле требуется меньше энергии, чем их механическим эквивалентам, что создает меньшую нагрузку на трансформаторы тока и трансформаторы тока, которые их питают.
Поскольку твердотельные реле имеют минимум движущихся частей, их можно сделать очень устойчивыми к сейсмическим воздействиям, и поэтому они особенно хорошо подходят для районов, подверженных сейсмической активности.
В своих ранних версиях некоторые твердотельные реле были чувствительны к суровым электрическим условиям промышленных приложений. Они были подвержены отказам, особенно из-за высоких переходных напряжений, вызванных молнией или коммунальными услугами, а также переключением на месте. Тем не менее, современные реле спроектированы таким образом, чтобы выдерживать эти переходные процессы и другие суровые условия применения, и этот тип отказов практически устранен. Твердотельные реле завоевали прочную и быстро растущую позицию на рынке, поскольку опыт подтверждает их точность, надежность, универсальность и надежность.
Приведенная ниже информация относится к электромеханическим и полупроводниковым реле, хотя одно работает механически, а другое — электронно. Будут указаны существенные различия.
Типы реле
Существуют буквально сотни различных типов реле. В каталоге одного производителя электромеханических реле указано 264 реле для функций защиты и управления распределительных устройств и систем. Для сложных систем со многими уровнями напряжения и взаимосвязями на больших расстояниях, таких как передача и распределение коммунальных услуг, ретрансляция — это искусство, которому некоторые инженеры посвящают всю свою карьеру. Для более простого промышленного и коммерческого распределения релейная защита может быть менее сложной, хотя правильный выбор и применение по-прежнему очень важны.
Наиболее часто используемые реле и устройства перечислены здесь, в таблице (не включены здесь) с их номером функции устройства Американского национального института стандартов (ANSI) и описанием. Эти стандартные номера используются в однолинейных схемах и схемах соединений для обозначения реле или других устройств, экономя место и текст.
Если реле объединяет две функции, отображаются номера функций для обеих.
Наиболее часто используемым реле является реле максимального тока, сочетающее в себе функции мгновенного и обратнозависимого отключения. Это обозначенное устройство 50/51. В качестве другого примера, устройство 27/59будет комбинированным реле минимального и максимального напряжения. Полный стандарт ANSI перечисляет 99 номеров устройств, некоторые из которых зарезервированы для использования в будущем.
Реле можно классифицировать по характеристикам времени срабатывания. Реле мгновенного действия — это реле без преднамеренной задержки по времени. Некоторые могут работать за половину цикла или меньше; другие могут занять до шести циклов. Реле, которые работают в течение трех или менее циклов, называются быстродействующими реле.
Реле с выдержкой времени могут быть с независимым или обратнозависимым временем. Реле с неограниченным временем работы имеют предустановленную выдержку времени, которая не зависит от величины управляющего сигнала (ток, напряжение или что-то еще, что измеряется) после превышения значения срабатывания.
Фактическая предустановленная временная задержка обычно регулируется.
Реле с обратнозависимой выдержкой времени, такие как реле максимального тока или дифференциальные реле, имеют время срабатывания, которое зависит от значения управляющего сигнала. Временная задержка велика для слабых сигналов и постепенно уменьшается по мере увеличения значения сигнала. Время работы обратно пропорционально величине отслеживаемого события.
Реле максимального тока
В распределительных устройствах реле максимального тока обычно используется на каждой фазе каждого автоматического выключателя, и часто одно дополнительное реле максимального тока используется для защиты от замыканий на землю. Обычной практикой является использование одного элемента защиты от короткого замыкания мгновенного действия и одного элемента максимальной токовой защиты с обратнозависимой выдержкой времени (ANSI 50/51) для каждой фазы.
В стандартном электромеханическом реле оба элемента на одну фазу объединены в одном корпусе реле.
Мгновенный элемент представляет собой хлопковый или соленоидный элемент, а элемент обратного времени представляет собой индукционный диск.
В некоторых твердотельных реле три элемента мгновенного действия и три элемента обратного времени могут быть объединены в одном корпусе реле меньшего размера, чем у одного индукционного дискового реле.
Реле максимального тока реагируют только на величину тока, а не на направление тока или напряжение. Большинство реле предназначены для работы от выхода стандартного ТТ с коэффициентом трансформации, с вторичным током 5 А при номинальном первичном токе. Твердотельное реле не нуждается в дополнительном источнике питания, получая питание для своей электронной схемы от выхода трансформатора тока, питающего реле.
На элементе мгновенного действия можно установить только точку срабатывания, которая является значением тока, при котором элемент мгновенного действия будет действовать без преднамеренной задержки времени, чтобы замкнуть цепь отключения автоматического выключателя.
Фактическое требуемое время немного уменьшится по мере увеличения величины тока, примерно с 0,02 с максимум до примерно 0,006 с минимум, как видно из мгновенной кривой на рис. 3 (см. стр. 47) [ИЛЛЮСТРАЦИЯ ОПУЩЕНА]. Это время зависит от реле разных номиналов или производителей, а также от электромеханических и полупроводниковых реле.
Обратите внимание, что эта кривая основана на кратных настройках срабатывания для мгновенного элемента, которые обычно значительно выше, чем настройки срабатывания обратнозависимого элемента.
Временные задержки могут быть выбраны в широком диапазоне практически для любых мыслимых требований. Выбор времени задержки начинается с выбора реле. Существует три классификации времени: стандартное, среднее и длительное время задержки. В рамках каждой классификации существует три класса наклонов кривых, обратных времени: обратные (наименее крутые), очень обратные (более крутые) и чрезвычайно обратные (самые крутые). Временная классификация и наклон кривой являются характеристиками выбранного реле, хотя для некоторых полупроводниковых реле они могут в некоторой степени регулироваться.
Для каждого набора кривых, определяемых выбором реле, фактическая реакция регулируется с помощью шкалы времени.
На элементе обратного времени есть две настройки. Сначала устанавливается пункт выдачи. Это значение тока, при котором начинается процесс отсчета времени, когда диск начинает вращаться на электромеханическом реле или начинает отключаться электронная схема на твердотельном реле.
Затем выбирается настройка времени. Это регулирует кривую задержки времени между минимальной и максимальной кривыми для конкретного реле. Типичные обратные, очень обратные и экстремально обратные кривые показаны на 9.0669 Рис. 3 (здесь не указан). Данное реле будет иметь только один набор кривых, либо инверсных, либо очень инверсных, либо крайне инверсных, регулируемых во всем диапазоне шкалы времени. Обратите внимание, что ток указывается в кратных значениях срабатывания.
Каждый элемент, мгновенный или с выдержкой времени, имеет флаг, указывающий, когда этот элемент сработал.
Этот флаг необходимо сбросить вручную после срабатывания реле.
Установка пункта самовывоза
Стандартное реле максимального тока предназначено для работы от трансформатора тока ступенчатого типа со стандартным вторичным выходом 5 А. Выход стандартного ТТ составляет 5 А при номинальном первичном токе, указанном на паспортной табличке, и выход пропорционален первичному току в широком диапазоне. Например, ТТ с коэффициентом трансформации 100/5 будет иметь выходной ток 5 А, когда первичный ток (определяемый и измеряемый ток) равен 100 А. Это первичное и вторичное отношение 20:1 является постоянным, так что при первичном токе 10 А вторичный ток составляет 0,5 А; для первичной обмотки 20 А, вторичной обмотки 1,0 А; для первичной обмотки 50 А, вторичной обмотки 2,5 А; и т. д. Для первичного тока 1000 А вторичный ток составляет 50 А, и аналогично для всех значений тока вплоть до максимального, с которым ТТ может работать, прежде чем он насыщается и становится нелинейным.
Первым шагом в настройке реле является выбор ТТ, чтобы срабатывание можно было настроить на желаемое значение первичного тока.
Номинальный первичный ток должен быть таким, чтобы первичный ток от 110 до 125 % от ожидаемой максимальной нагрузки создавал номинальный вторичный ток 5 А. Максимально доступный первичный ток короткого замыкания не должен создавать более 100 А вторичного тока, чтобы избежать насыщения и избыточного нагрева. Точное выполнение этих требований может оказаться невозможным, но они являются полезными рекомендациями. В результате может потребоваться некоторый компромисс.
В реле максимального тока 50/51 настройка элемента максимального тока с выдержкой времени (устройство 51) производится с помощью заглушки или винта, вставленного в соответствующее отверстие в розетке с числом отверстий, отмеченным во вторичных амперах ТТ, с помощью регулируемого калиброванным рычагом или другим подобным способом. При этом выбирается один отвод вторичного тока (общее количество отводов зависит от реле) на приемной катушке. Диапазон настроек первичного тока определяется коэффициентом выбранного ТТ.
Например, предположим, что ТТ имеет отношение 50/5А.
Типичными отводами будут 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12 и 16А. Настройки срабатывания будут варьироваться от первичного тока 40 А (отвод 4 А) до 160 А (отвод 16 А). Если требуется датчик на 60 А, выбирается ответвитель на 6 А. Если требуется срабатывание более 160 А или менее 40 А, необходимо выбрать ТТ с другим коэффициентом или, в некоторых случаях, другое реле с более высокими или более низкими настройками отводов.
Доступны различные типы реле с катушками срабатывания на ток от 1,5 А до 40 А. Общие диапазоны катушек составляют от 0,5 до 2 А для слаботочных датчиков, таких как обнаружение замыкания на землю; от 1,5 до 6А среднего диапазона; или от 4 до 16 А, диапазон, обычно выбираемый для защиты от перегрузки по току. Имеются трансформаторы тока с широким диапазоном первичных номиналов, со стандартными вторичными 5А или другими вторичными номиналами, с ответвленными вторичными обмотками или с несколькими вторичными обмотками.
Приемлемая комбинация коэффициента трансформации трансформатора тока и катушки срабатывания может быть найдена практически для любого желаемого первичного тока срабатывания и настройки реле.
Настройка мгновенного срабатывания (устройство 50) также регулируется. Уставка задается в амперах срабатывания, полностью не зависящих от уставки срабатывания элемента обратнозависимой выдержки времени, или, в некоторых твердотельных реле, в кратных значениях точки срабатывания обратнозависимой выдержки времени. Например, одно электромеханическое реле регулируется от 2 до 48А срабатывания; твердотельное реле регулируется в диапазоне от 2 до 12 раз больше, чем уставка ответвления срабатывания с обратнозависимой выдержкой времени. В большинстве электромеханических реле средством регулировки является заглушка ответвления, аналогичная заглушке элемента обратнозависимой выдержки времени. С помощью штекера крана можно выбрать диапазон брутто-тока. Некалиброванная регулировка винта обеспечивает окончательную настройку звукоснимателя. Это требует использования тестового набора для подачи калибровочного тока в катушку, если настройка должна быть точной. На твердотельных реле регулировка может быть калиброванным переключателем, который можно установить с помощью отвертки.
Установка времени набора
Для любой заданной настройки отвода или срабатывания реле имеет целое семейство времятоковых кривых. Желаемая кривая выбирается вращением диска или перемещением рычага. Циферблат или рычаг времени калибруются в произвольных числах между минимальным и максимальным значениями, как показано на кривых, опубликованных производителем реле. Типичный набор кривых шкалы времени для реле обратнозависимой выдержки времени показан на рис. 4 (здесь не включен). При установке таймера на ноль контакты реле замкнуты. По мере увеличения настройки шкалы времени размыкание контактов становится больше, увеличивая время срабатывания реле. При желании можно выполнить настройки между точками калибровки, а применимую кривую можно интерполировать между распечатанными кривыми.
Точки срабатывания и настройки шкалы времени выбираются таким образом, чтобы реле могло выполнять желаемую защитную функцию. Для реле максимального тока цель состоит в том, чтобы при возникновении неисправности в системе срабатывало ближайшее к ней реле.
Настройки времени на вышестоящих реле должны задерживать их работу до тех пор, пока соответствующее устройство максимального тока не устранит неисправность. Требуется исследование селективности с построением времятоковых характеристик каждого устройства в исследуемой части системы. Благодаря широкому выбору доступных реле и гибкости настроек для каждого реле выборочная координация возможна для большинства систем.
Выбор и настройка других реле, кроме реле максимального тока, выполняются аналогичным образом. Детали будут различаться в зависимости от типа реле, его функции в системе и производителя реле.
Работа реле
Электромеханическое реле сработает и начнет замыкать свои контакты, когда ток достигнет значения срабатывания. При обратнозависимом токе срабатывания рабочие силы очень малы, а точность синхронизации невелика. Точность синхронизации реле примерно в 1,5 раза больше срабатывания, и именно здесь начинаются кривые время-ток (9).0669 Рис. 4 ) [не включено].
Этот факт необходимо учитывать при выборе и настройке реле.
Когда контакты реле замыкаются, они могут подпрыгивать, слегка размыкаясь и создавая дугу, которая обжигает и разрушает контактные поверхности. Чтобы предотвратить это, реле максимального тока имеют встроенное вспомогательное реле с пломбируемым контактом, установленным параллельно с контактами реле времени, которое немедленно замыкается при соприкосновении контактов реле. Это предотвращает искрение, если контакты реле дребезжат. Это вспомогательное реле также активирует механический флажок, указывающий, что реле сработало.
Когда выключатель, управляемый реле, размыкается, катушка реле обесточивается вспомогательным контактом на выключателе. Это защищает контакты реле, которые рассчитаны на токи до 30 А, но не должны размыкать индуктивный ток цепи отключения выключателя, чтобы предотвратить дуговой износ. Затем диск возвращается в исходное положение под действием пружины. Реле сбрасывается. Время сброса — это время, необходимое для полного возврата контактов в исходное положение.
Контакты часть около 0,1 сек (шесть циклов) после обесточивания катушки. Общее время сброса зависит от типа реле и настройки шкалы времени. Для максимальной настройки шкалы времени (контакты полностью разомкнуты) типичное время сброса может составлять 6 секунд для реле с обратнозависимой выдержкой времени и до 60 секунд для реле с очень инверсной или чрезвычайно инверсной функцией. При более низких настройках таймера расстояние открытия контакта меньше, поэтому время сброса меньше.
Твердотельное реле не зависит от механических сил или подвижных контактов для своей работы, а выполняет свои функции электронным способом. Таким образом, синхронизация может быть очень точной даже для таких малых токов, как значение срабатывания. Отсутствует механический дребезг контактов или искрение, а время сброса может быть очень коротким.
Выбор ТТ и ТТ
При выборе измерительных трансформаторов для релейной защиты и учета необходимо учитывать ряд факторов; коэффициент трансформации, нагрузка, класс точности и способность выдерживать доступные токи короткого замыкания.
Коэффициент трансформации . Упомянутые ранее рекомендации по ТТ должны иметь номинальную вторичную мощность от 110 до 125 % от ожидаемой нагрузки и не более 100 А вторичного тока при максимальном первичном токе короткого замыкания. Там, где может потребоваться более одного коэффициента трансформации ТТ, доступны ТТ с ответвленной вторичной обмоткой или многообмоточной вторичной обмоткой.
ТТ нагрузка . Нагрузка ТТ — это максимально допустимая вторичная нагрузка, выраженная в вольтамперах (ВА) или импедансе в омах для обеспечения точности. В стандартах ANSI перечислены нагрузки от 2,5 до 45 ВА при 9Коэффициент мощности 0 % (PF) для измерительных ТТ и от 25 до 200 ВА при 50 % PF для релейных ТТ.
ТТ класса точности . Стандарты класса точности ANSI: [+ или -] 0,3, 0,6 или 1,2%. Ошибки отношения возникают из-за I квадрат R тепловых потерь. Ошибки фазового угла возникают из-за потерь в намагничивающем сердечнике.
ТТ маркируются точкой или другим обозначением полярности на первичной и вторичной обмотках, так что в момент поступления тока на отмеченную первичную клемму он покидает отмеченную вторичную клемму.
