Hvad er en induktionskop kæde?

Hvad er en induktionskop relæ?

Induktionskop relæ

Dette relæ er en version af induktionsdiskrelæet. Induktionskoprelæer fungerer på samme princip som induktionsdiskrelæer. Den grundlæggende konstruktion af dette relæ ligner en firepol- eller ottepol-induktionsmotor. Antallet af poler i beskyttelsesrelæet afhænger af antallet af vindinger, der er nødvendige. Figuren viser et firepol-induktionskoprelæ.

Når disken i et induktionsrelæ erstattes med en aluminiumskop, bliver inertien i det roterende system betydeligt reduceret. Denne lavere mekaniske inertie gør, at induktionskoprelæet kan virke meget hurtigere end induktionsdiskrelæet. Desuden er projektionssystemet for polerne designet til at give maksimal drejningsmoment pr. VA-input.

I den firepol-enhed, der vises i vores eksempel, opstår strømløbet, der dannes i koppen pga. et par poler, direkte under det andet par poler. Dette gør, at drejningsmomentet pr. VA for dette relæ er omkring tre gange højere end for induktionsdiskrelæet med en C-formet elektromagnet. Hvis magnetisk mætning af polerne kan undgås ved design, kan driftsegenskaberne for relæet gøres lineære og præcise over et bredt driftsområde.

Arbejdsgangen for induktionskoprelæ

Som vi sagde tidligere, er arbejdsgangen for induktionskoprelæet den samme som for induktionsmotoren. Et roterende magnetfelt produceres af forskellige par felterpoler. I firepol-designet er begge par poler forsynet fra samme sekundærstrømtransformator, men fasenforskellen mellem strømmene i de to polepar er 90 grader; Dette gøres ved at sætte en induktor i serie med spolen af ét polepar, og ved at sætte en resistor i serie med spolen af det andet polepar.

Det roterende magnetfelt inducerer strøm i aluminiumsbollen eller koppen. Ifølge arbejdsgangen for induktionsmotoren begynder koppen at rotere i retningen af det roterende magnetfelt, med en hastighed, der er let lavere end hastigheden af det roterende magnetfelt. 

Aluminiumskoppen er monteret med en harsprings: Under normale forhold er gendanningsdrejningsmomentet af springet højere end afviklingsdrejningsmomentet af koppen. Derfor er der ingen bevægelse i koppen. Men under fejltilstand i systemet er strømmen gennem spolen ret høj, hvilket resulterer i, at afviklingsdrejningsmomentet i koppen er meget højere end gendanningsdrejningsmomentet af springet, hvorfor koppen begynder at rotere som rotor i en induktionsmotor. Kontakterne, der er monteret til koppen, bevæger sig til en bestemt vinkel af rotation.

Konstruktion af induktionskoprelæ

Magnet-systemet i relæet er bygget af cirkulære skårne stålplader. Magnetpolerne projiceres ind i kantene af disse laminerede plader. Feltspolerne er vindet på disse laminerede poler. Feltspolen for to modsatrettede poler er forbundet i serie.

Aluminiumskoppen eller tromlen, monteret på en lamineret jernkerne, er båret af en spindel, hvis ender passer i smykkeskåle eller lejer. Det laminerede magnetfelt er placeret indeni koppen eller tromlen for at styrke det magnetfelt, der skærer koppen.

Induktionskopretnings- eller effektrelæ

Induktionskoprelæer er meget egnet til retnings- eller fase-sammenligningsenheder. De giver stabil, ikke-vibrerende drejningsmoment og har minimale parasit-drejningsmomenter pga. strøm eller spænding alene.

I induktionskopretnings- eller effektrelæet er spolerne for et par poler forbundet tværs af spændingskilden, og spolerne for det andet par poler er forbundet med strømkilden i systemet. Derfor er fluxen, der dannes af et par poler, proportional med spændingen, og fluxen, der dannes af det andet par poler, er proportional med elektrisk strøm.

Vektor-diagrammet for dette relæ kan fremstilles som følger,

Her, i vektor-diagrammet, er vinklen mellem systemets spænding V og strøm I θ. Fluxen, der dannes pga. strøm I, er φ1, som er i fase med I. Fluxen, der dannes pga. spænding V, er φ2, som er i kvadratur med V. Derfor er vinklen mellem φ1 og φ2 (90o – θ). Så, hvis drejningsmomentet, der dannes af disse to fluxer, er Td. Hvor K er proportionalitetskonstant.

Her i denne ligning har vi antaget, at fluxen, der dannes af spændingsspolen, er 90 ^o bagud for spændingen. Ved at designe denne vinkel kan den gøres til at nærme sig enhver værdi, og en drejningsmomentligning T = KVIcos (θ – φ) opnås, hvor θ er vinklen mellem V og I. Efter behov kan induktionskoprelæer designes til at producere maksimalt drejningsmoment, når vinklen θ = 0 eller 30o, 45o eller 60o.

Relæerne, der er således designet, at de producerer maksimalt drejningsmoment ved θ = 0, er P induktionskop effektrelæ. Relæerne, der producerer maksimalt drejningsmoment, når θ = 45o eller 60o, bruges som retningsbeskyttelsesrelæ.

Reaktans- og MHO-type induktionskoprelæ

Ved at manipulere strøm-spændingsspolearrangementerne og de relative faseskævhedsvinkler mellem de forskellige fluxer, kan induktionskoprelæet designes til at måle enten ren reaktans eller admittance. Sådanne egenskaber diskuteres i detaljer i en session om elektromagnetiske afstandsrelæ.