Wat is een Inductiebekerrelais?

Wat is een Inductiebekerrelais?

Inductiebekerrelais

Dit relais is een versie van het inductiediscusrelais. Inductiebekerrelais werken op hetzelfde principe als inductiediscusrelais. De basisconstructie van dit relais is vergelijkbaar met die van een viervlinder- of achttvlinder-inductiemotor. Het aantal velden in het beschermingsrelais hangt af van het benodigde aantal windingen. De figuur toont een viervlinder inductiebekerrelais.

Wanneer de schijf van een inductierelais wordt vervangen door een aluminium beker, wordt de traagheid van het roterende systeem sterk verminderd. Deze lagere mechanische traagheid stelt het inductiebekerrelais in staat veel sneller te werken dan het inductiediscusrelais. Bovendien is het projectieve polensysteem ontworpen om maximale koppel per VA-invoer te leveren.

In het vierpolige eenheid, zoals weergegeven in ons voorbeeld, verschijnt de wervelstroom die in de beker wordt geproduceerd door één paar polen, direct onder het andere paar polen. Dit zorgt ervoor dat het koppel per VA van dit relais ongeveer drie keer groter is dan dat van een inductiediscustype relais met een C-vormige elektromagneet. Als magnetische verzadiging van de polen kan worden vermeden door ontwerp, kunnen de werkingskenmerken van het relais lineair en accuraat worden gemaakt voor een breed bereik aan werking.

Werkingsprincipe van Inductiebekerrelais

Zoals we eerder zeiden, is het werkingsprincipe van het inductiebekerrelais hetzelfde als dat van de inductiemotor. Een roterend magnetisch veld wordt geproduceerd door verschillende paren veldpolen. In het ontwerp met vier polen worden beide paren polen gevoed door dezelfde secundaire stroomtransformator, maar er is een faseverschil van 90 graden tussen de stromen van de twee poleparen. Dit wordt gedaan door een spoel in serie met de bobijn van één paars polen in te voeren, en door een weerstand in serie met de bobijn van het andere paars polen in te voeren.

Het roterende magnetische veld induceert stroom in de aluminium beker. Volgens het werkingsprincipe van de inductiemotor begint de beker te draaien in de richting van het roterende magnetische veld, met een snelheid iets lager dan de snelheid van het roterende magnetische veld. 

De aluminium beker is verbonden met een haarsprietveer: onder normale omstandigheden is het herstellende koppel van de veer hoger dan het afbuigkoppel van de beker. Dus er is geen beweging van de beker. Maar bij een foutieve toestand van het systeem is de stroom door de bobijn erg hoog, waardoor het afbuigkoppel in de beker veel hoger is dan het herstellende koppel van de veer, waardoor de beker begint te draaien als rotor van de inductiemotor. De contacten die aan de bewegende beker zijn bevestigd, sluiten in bij een specifieke hoek van rotatie.

Bouw van Inductiebekerrelais

Het magnetische systeem van het relais is gebouwd met behulp van cirkelvormige gesneden staalplaten. De magnetische polen worden geprojecteerd op de binnenranden van deze gelamineerde platen. De veldspoelen zijn gewikkeld om deze gelamineerde polen. De veldspoel van twee tegenover elkaar gelegen polen zijn in serie verbonden.

De aluminium beker of trommel, gemonteerd op een gelamineerde ijzerkern, wordt gedragen door een spil waarvan de uiteinden passen in juweelbekers of lagers. Het gelamineerde magnetische veld wordt aan de binnenkant van de beker of trommel aangebracht om het magnetische veld dat de beker doorsnijdt te versterken.

Inductiebeker Richtings- of Vermogensrelais

Inductiebekerrelais zijn zeer geschikt voor richtings- of fasevergelijkingsunits. Ze leveren stabiel, niet-trillend koppel en hebben minimale parasitaire koppels door stroom of spanning alleen.

Bij inductiebeker richtings- of vermogensrelais zijn de spoelen van één paar polen verbonden over de spanningbron, en de spoelen van het andere paar polen zijn verbonden met de stroombron van het systeem. Daarom is de flux die door één paar polen wordt geproduceerd evenredig met de spanning, en de flux die door het andere paar polen wordt geproduceerd evenredig met de elektrische stroom.

Het vectordiagram van dit relais kan als volgt worden weergegeven,

Hier, in het vectordiagram, is de hoek tussen het systeemspanning V en de stroom I θ. De flux die door de stroom I wordt geproduceerd, is φ1, die in fase is met I. De flux die door de spanning V wordt geproduceerd, is φ2, die in kwadratuur staat met V. Daarom is de hoek tussen φ1 en φ2 (90o – θ). Dus, als het koppel dat door deze twee fluxen wordt geproduceerd Td is. Waarbij K de evenredigheidsconstante is.

Hier in deze vergelijking hebben we aangenomen dat de flux die door de spanningbobine wordt geproduceerd 90^o achterloopt op de spanning. Door ontwerp kan deze hoek elke waarde benaderen en een koppelvergelijking T = KVIcos (θ – φ) verkregen, waarbij θ de hoek is tussen V en I. Overeenkomstig hiermee kunnen inductiebekerrelais worden ontworpen om maximaal koppel te produceren wanneer de hoek θ = 0 of 30o, 45o of 60o.

De relais die zo zijn ontworpen dat ze maximaal koppel produceren bij θ = 0, zijn P inductiebeker vermogensrelais. De relais die maximaal koppel produceren wanneer θ = 45o of 60o, worden gebruikt als richtingsbeschermingsrelais.

Reactantie- en MHO-type Inductiebekerrelais

Door de stroom-spanningspoorarrangementen te manipuleren en de relatieve fasenverschuivingshoeken tussen de verschillende fluxen, kan het inductiebekerrelais worden aangepast om zowel pure reactantie als admittantie te meten. Zulke kenmerken worden in meer detail besproken in een sessie over elektromagnetische afstandsrelais.