Что такое индукционная чашечная реле?

Что такое реле с индукционным чашечным механизмом?

Реле с индукционным чашечным механизмом

Это реле является версией индукционного дискового реле. Реле с индукционным чашечным механизмом работают по тому же принципу, что и индукционные дисковые реле. Основная конструкция этого реле схожа с четырехполюсным или восьмиполюсным индукционным двигателем. Количество полюсов в защитном реле зависит от необходимого количества обмоток. На рисунке показано четырехполюсное реле с индукционным чашечным механизмом.

Когда диск индукционного реле заменяется алюминиевой чашкой, инерция вращающейся системы значительно уменьшается. Эта меньшая механическая инерция позволяет реле с индукционным чашечным механизмом работать намного быстрее, чем индукционное дисковое реле. Кроме того, система выступающих полюсов спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать максимальный крутящий момент на единицу входной мощности (ВА).

В четырехполюсном устройстве, показанном в нашем примере, ток Фуко, создаваемый в чашке из-за одной пары полюсов, непосредственно появляется под другой парой полюсов. Это делает крутящий момент на единицу ВА этого реле примерно в три раза больше, чем у индукционного дискового реле с C-образным электромагнитом. Если магнитное насыщение полюсов можно избежать при проектировании, то рабочие характеристики реле можно сделать линейными и точными в широком диапазоне работы.

Принцип работы реле с индукционным чашечным механизмом

Как мы уже говорили, принцип работы реле с индукционным чашечным механизмом такой же, как у индукционного двигателя. Вращающееся магнитное поле создается различными парами полюсов поля. В четырехполюсном дизайне обе пары полюсов подключены к вторичной обмотке одного трансформатора тока, но фазовый сдвиг между токами двух пар полюсов составляет 90 градусов; это достигается путем включения индуктивности последовательно с катушкой одной пары полюсов и резистора последовательно с катушкой другой пары полюсов.

Вращающееся магнитное поле индуцирует ток в алюминиевой чашке. Согласно принципу работы индукционного двигателя, чашка начинает вращаться в направлении вращающегося магнитного поля, со скоростью, немного меньшей, чем скорость вращающегося магнитного поля. 

Алюминиевая чашка присоединена к волосной пружине: в нормальных условиях восстанавливающий момент пружины выше, чем отклоняющий момент чашки. Поэтому нет движения чашки. Однако при неисправности системы ток через катушку очень высок, поэтому отклоняющий момент, создаваемый в чашке, намного выше, чем восстанавливающий момент пружины, и чашка начинает вращаться как ротор индукционного двигателя. Контакты, присоединенные к движущейся части чашки, срабатывают при определенном угле вращения.

Конструкция реле с индукционным чашечным механизмом

Магнитная система реле изготовлена из круглых стальных пластин. Магнитные полюсы проецируются на внутренние края этих ламинированных пластин. Полевые катушки намотаны на эти ламинированные полюса. Полевые катушки двух противоположно расположенных полюсов соединены последовательно.

Алюминиевая чашка или барабан, установленные на ламинированном железном сердечнике, закреплены на шпинделе, концы которого входят в драгоценные чашки или подшипники. Ламинированное магнитное поле внутри чашки или барабана усиливает магнитное поле, пересекающее чашку.

Реле с индукционным чашечным механизмом для направления или мощности

Реле с индукционным чашечным механизмом очень подходят для устройств сравнения фаз или направления. Они обеспечивают стабильный, непульсирующий крутящий момент и имеют минимальные паразитные моменты, вызванные током или напряжением.

В реле с индукционным чашечным механизмом для направления или мощности, катушки одной пары полюсов подключены к источнику напряжения, а катушки другой пары полюсов — к источнику тока системы. Таким образом, поток, создаваемый одной парой полюсов, пропорционален напряжению, а поток, создаваемый другой парой полюсов, пропорционален электрическому току.

Векторная диаграмма этого реле может быть представлена следующим образом,

Здесь, на векторной диаграмме, угол между напряжением V и током I равен θ. Поток, создаваемый током I, равен φ1, который находится в фазе с I. Поток, создаваемый напряжением V, равен φ2, который находится в квадратуре с V. Таким образом, угол между φ1 и φ2 равен (90o – θ). Поэтому, если крутящий момент, создаваемый этими двумя потоками, равен Td. Где K — коэффициент пропорциональности.

В этом уравнении мы предположили, что поток, создаваемый катушкой напряжения, отстает на 90^o от своего напряжения. При проектировании этот угол можно сделать близким к любому значению, и получить уравнение момента T = KVIcos (θ – φ), где θ — угол между V и I. Соответственно, реле с индукционным чашечным механизмом могут быть спроектированы так, чтобы создавать максимальный момент, когда угол θ = 0 или 30o, 45o или 60o.

Реле, спроектированные таким образом, чтобы они создавали максимальный момент при θ = 0, являются реле мощности с индукционным чашечным механизмом. Реле, создающие максимальный момент при θ = 45o или 60o, используются как реле защиты по направлению.

Реле с индукционным чашечным механизмом реактивного и MHO-типа

Изменяя расположение катушек тока и напряжения, а также относительные фазовые сдвиги между различными потоками, реле с индукционным чашечным механизмом можно использовать для измерения либо чистого реактивного сопротивления, либо проводимости. Такие характеристики подробно обсуждаются в разделе, посвященном электромагнитным расстоянным реле.