O que é o Induction Cup Relay?

O que é um Relé de Copa Indutiva?

Relé de Copa Indutiva

Este relé é uma versão do relé de disco indutivo. Os relés de copa indutiva funcionam no mesmo princípio dos relés de disco indutivo. A construção básica deste relé é semelhante a um motor de indução de quatro ou oito polos. O número de polos no relé de proteção depende do número de enrolamentos necessários. A figura mostra um relé de copa indutiva de quatro polos.

Quando o disco de um relé de indução é substituído por uma copa de alumínio, a inércia do sistema rotativo é grandemente reduzida. Esta menor inércia mecânica permite que o relé de copa indutiva opere muito mais rápido do que o relé de disco indutivo. Além disso, o sistema de polos projetado é concebido para fornecer o torque máximo por VA de entrada.

No caso da unidade de quatro polos, mostrada em nosso exemplo, as correntes parasitas produzidas na copa devido a um par de polos aparecem diretamente sob o outro par de polos. Isso faz com que o torque por VA deste relé seja cerca de três vezes maior do que o do relé de disco indutivo com eletroímã em forma de C. Se a saturação magnética dos polos puder ser evitada pelo design, as características de operação do relé podem ser tornadas lineares e precisas para uma ampla faixa de operação.

Princípio de Funcionamento do Relé de Copa Indutiva

Como dissemos anteriormente, o princípio de funcionamento do relé de copa indutiva é o mesmo do motor de indução. Um campo magnético rotativo é produzido por diferentes pares de polos de campo. No design de quatro polos, ambos os pares de polos são alimentados a partir da mesma saída do transformador de corrente, mas a diferença de fase entre as correntes dos dois pares de polos é de 90 graus; isso é feito inserindo um indutor em série com a bobina de um par de polos e um resistor em série com a bobina do outro par de polos.

O campo magnético rotativo induz corrente no brum de alumínio ou copa. De acordo com o princípio de funcionamento do motor de indução, a copa começa a girar na direção do campo magnético rotativo, com uma velocidade ligeiramente menor do que a velocidade do campo magnético rotativo. 

A copa de alumínio está ligada a uma mola de cabelo: em condições normais, o torque de restituição da mola é maior do que o torque de desvio da copa. Portanto, não há movimento da copa. Mas, durante condições de falha do sistema, a corrente através da bobina é bastante alta, portanto, o torque de desvio produzido na copa é muito maior do que o torque de restituição da mola, então a copa começa a girar como o rotor de um motor de indução. Os contatos anexados ao movimento da copa se fecham em um ângulo específico de rotação.

Construção do Relé de Copa Indutiva

O sistema magnético do relé é construído usando chapas de aço cortadas circularmente. Os polos magnéticos são projetados nas bordas internas dessas chapas laminadas. As bobinas de campo são enroladas nesses polos laminados. A bobina de campo de dois polos opostos estão conectadas em série.

A copa ou tambor de alumínio, fixado em um núcleo de ferro laminado, é suportado por um eixo cujas extremidades se encaixam em xícaras ou rolamentos de jóias. O campo magnético laminado é fornecido no interior da copa ou tambor para fortalecer o campo magnético que corta a copa.

Relé de Copa Indutiva Direcional ou de Potência

Os relés de copa indutiva são muito adequados para unidades direcionais ou de comparação de fase. Eles fornecem torque constante, sem vibrações, e têm torques parasitas mínimos devido à corrente ou tensão sozinha.

No relé de copa indutiva direcional ou de potência, as bobinas de um par de polos estão conectadas a uma fonte de tensão, e as bobinas do outro par de polos estão conectadas a uma fonte de corrente do sistema. Portanto, o fluxo produzido por um par de polos é proporcional à tensão e o fluxo produzido pelo outro par de polos é proporcional à corrente elétrica.

O diagrama vetorial deste relé pode ser representado da seguinte maneira,

Aqui, no diagrama vetorial, o ângulo entre a tensão V e a corrente I é θ. O fluxo produzido devido à corrente I é φ1, que está em fase com I. O fluxo produzido devido à tensão V é φ2, que está em quadratura com V. Portanto, o ângulo entre φ1 e φ2 é (90o – θ). Assim, se o torque produzido por esses dois fluxos for Td. Onde K é a constante de proporcionalidade.

Nesta equação, assumimos que o fluxo produzido pela bobina de tensão atrasa 90o em relação à sua tensão. Por meio do design, este ângulo pode ser ajustado para qualquer valor e uma equação de torque T = KVIcos (θ – φ) obtida, onde θ é o ângulo entre V e I. Consequentemente, os relés de copa indutiva podem ser projetados para produzir o torque máximo quando o ângulo θ = 0, 30o, 45o ou 60o.

Os relés que são projetados para produzir o torque máximo em θ = 0 são relés de potência de copa indutiva. Os relés que produzem o torque máximo quando θ = 45o ou 60o são usados como relés de proteção direcional.

Relé de Copa Indutiva do Tipo Reatância e MHO

Ao manipular os arranjos de bobinas de tensão e corrente e os ângulos de deslocamento de fase relativos entre os diversos fluxos, o relé de copa indutiva pode ser projetado para medir pura reatância ou admitância. Essas características são discutidas em detalhes numa sessão sobre relés eletromagnéticos de distância.