Cosa è un Relè a Tazza Induttiva?

Cos'è il relè a coppa induttiva?

Relè a coppa induttiva

Questo relè è una versione del relè a disco induttivo. I relè a coppa induttiva funzionano sullo stesso principio dei relè a disco induttivo. La costruzione di base di questo relè è simile a un motore induttivo a quattro o otto poli. Il numero di poli nel relè di protezione dipende dal numero di avvolgimenti necessari. La figura mostra un relè a coppa induttiva a quattro poli.

Quando il disco di un relè induttivo viene sostituito da una coppa di alluminio, l'inerzia del sistema rotante si riduce notevolmente. Questa minore inerzia meccanica consente al relè a coppa induttiva di operare molto più velocemente rispetto al relè a disco induttivo. Inoltre, il sistema di poli proiettati è progettato per fornire la massima coppia per VA in ingresso.

Nell'unità a quattro poli, mostrata nel nostro esempio, la corrente indotta nella coppa dovuta a una coppia di poli, appare direttamente sotto l'altra coppia di poli. Ciò fa sì che la coppia per VA di questo relè sia circa tre volte superiore a quella del relè a disco induttivo con elettromagnete a C. Se la saturazione magnetica dei poli può essere evitata tramite progettazione, le caratteristiche operative del relè possono essere rese lineari e accurate per un ampio intervallo di operazioni.

Principio di funzionamento del relè a coppa induttiva

Come abbiamo detto prima, il principio di funzionamento del relè a coppa induttiva è lo stesso del motore induttivo. Un campo magnetico rotante è prodotto da diverse coppie di poli di campo. Nel design a quattro poli, entrambe le coppie di poli sono alimentate dal secondario dello stesso trasformatore di corrente, ma la differenza di fase tra le correnti delle due coppie di poli è di 90 gradi; ciò viene fatto inserendo un induttore in serie con l'avvolgimento di una coppia di poli e inserendo un resistore in serie con l'avvolgimento dell'altra coppia di poli.

Il campo magnetico rotante induce corrente nella coppa o tamburo di alluminio. Secondo il principio di funzionamento del motore induttivo, la coppa inizia a ruotare nella direzione del campo magnetico rotante, con una velocità leggermente inferiore a quella del campo magnetico rotante. 

La coppa di alluminio è collegata a una molla capillare: nelle condizioni normali, la coppia di ripristino della molla è maggiore della coppia di deflessione della coppa. Quindi non c'è movimento della coppa. Tuttavia, in caso di condizioni difettose del sistema, la corrente attraverso l'avvolgimento è molto alta, pertanto, la coppia di deflessione prodotta nella coppa è molto maggiore della coppia di ripristino della molla, quindi la coppa inizia a ruotare come il rotore di un motore induttivo. I contatti collegati al movimento della coppa vengono attivati ad un angolo di rotazione specifico.

Costruzione del relè a coppa induttiva

Il sistema magnetico del relè è costruito utilizzando fogli d'acciaio tagliati a forma circolare. I poli magnetici sono proiettati sugli orli interni di queste lamine. Gli avvolgimenti di campo sono avvolti su questi poli laminati. L'avvolgimento di campo di due poli opposti è connesso in serie.

La coppa o tamburo di alluminio, montato su un nucleo di ferro laminato, è portato da uno spindolo i cui estremi si incastrano in cuscinetti a sfere. Il campo magnetico laminato è fornito all'interno della coppa o del tamburo per rafforzare il campo magnetico che taglia la coppa.

Relè a coppa induttiva direzionale o di potenza

I relè a coppa induttiva sono molto adatti per unità direzionali o di confronto di fase. Forniscono una coppia costante, priva di vibrazioni, e hanno torques parassiti minimi dovuti a corrente o tensione soltanto.

Nei relè a coppa induttiva direzionale o di potenza, gli avvolgimenti di una coppia di poli sono connessi alla fonte di tensione, mentre gli avvolgimenti dell'altra coppia di poli sono connessi alla fonte di corrente del sistema. Pertanto, il flusso prodotto da una coppia di poli è proporzionale alla tensione e il flusso prodotto dall'altra coppia di poli è proporzionale alla corrente elettrica.

Il diagramma vettoriale di questo relè può essere rappresentato come segue,

Qui, nel diagramma vettoriale, l'angolo tra la tensione del sistema V e la corrente I è θ. Il flusso prodotto dalla corrente I è φ1, che è in fase con I. Il flusso prodotto dalla tensione V è φ2, che è in quadratura con V. Pertanto, l'angolo tra φ1 e φ2 è (90° – θ). Di conseguenza, se la coppia prodotta da questi due flussi è Td.Dove K è la costante di proporzionalità.

In questa equazione abbiamo assunto che, il flusso prodotto dall'avvolgimento di tensione sia in ritardo di 90° rispetto alla sua tensione. Progettando questo angolo può essere portato a qualsiasi valore e si ottiene un'equazione di coppia T = KVIcos (θ – φ) dove θ è l'angolo tra V e I. Di conseguenza, i relè a coppa induttiva possono essere progettati per produrre la massima coppia quando l'angolo θ = 0 o 30°, 45° o 60°.

I relè che sono progettati in modo tale da produrre la massima coppia a θ = 0, sono relè a coppa induttiva di potenza. I relè che producono la massima coppia quando θ = 45° o 60°, vengono utilizzati come relè di protezione direzionale.

Relè a coppa induttiva di tipo impedenza e MHO

Manipolando le disposizioni degli avvolgimenti di corrente e tensione e gli angoli di sfasamento relativo tra i vari flussi, il relè a coppa induttiva può essere progettato per misurare o pura impedenza o ammettenza. Tali caratteristiche sono discusse in maggior dettaglio in una sessione sui relè elettromagnetici di distanza.