Principio de funcionamiento construcción y tipos del relé de taza de inducción
Relé de Copa Inductiva
Este relé no es más que una versión del relé de disco inductivo. El relé de copa inductiva funciona según el mismo principio que el relé de disco inductivo. La construcción básica de este relé es similar a la de un motor inducido de cuatro polos o ocho polos. El número de polos en el relé de protección depende del número de bobinados que se deben alojar. La figura muestra un relé de copa inductiva de cuatro polos.
En realidad, cuando se reemplaza el disco del relé inductivo por una copa de aluminio, la inercia del sistema rotatorio del relé se reduce significativamente. Debido a la baja inercia mecánica, la velocidad de operación del relé de copa inductiva es mucho mayor que la del relé de disco inductivo. Además, el sistema de polos proyectado está diseñado para proporcionar el par máximo por VA de entrada.
En la unidad de cuatro polos, mostrada en nuestro ejemplo, las corrientes de Foucault producidas en la copa debido a un par de polos, aparecen directamente bajo el otro par de polos. Esto hace que el par por VA de este relé sea aproximadamente tres veces mayor que el del relé de tipo disco inductivo con un electroimán en forma de C. Si la saturación magnética de los polos puede evitarse mediante diseño, las características de operación del relé pueden hacerse lineales y precisas para un amplio rango de operación.
Principio de Funcionamiento del Relé de Copa Inductiva
Como dijimos antes, el principio de funcionamiento del relé de copa inductiva, es el mismo que el del motor inducido. Un campo magnético rotativo se produce por diferentes pares de polos de campo. En el diseño de cuatro polos, ambos pares de polos se alimentan desde la misma secundaria del transformador de corriente, pero la diferencia de fase entre las corrientes de los dos pares de polos es de 90 grados; esto se logra insertando un inductor en serie con la bobina de un par de polos, y un resistor en serie con la bobina del otro par de polos.
El campo magnético rotativo induce corriente en la copa de aluminio. Según el principio de funcionamiento del motor inducido, la copa comienza a girar en la dirección del campo magnético rotativo, con una velocidad ligeramente menor que la del campo magnético rotativo. La copa de aluminio está unida a un resorte de pelo: en condiciones normales, el par de restitución del resorte es mayor que el par de desvío de la copa. Por lo tanto, no hay movimiento de la copa. Pero durante una condición defectuosa del sistema, la corriente a través de la bobina es bastante alta, por lo que el par de desvío producido en la copa es mucho mayor que el par de restitución del resorte, por lo que la copa comienza a girar como el rotor de un motor inducido. Los contactos están conectados al movimiento de la copa a un ángulo de rotación específico.
Construcción del Relé de Copa Inductiva
El sistema magnético del relé se construye uniendo varias láminas de acero cortadas en círculo. Los polos magnéticos se proyectan en el perímetro interno de estas láminas laminadas.
Las bobinas de campo se enrollan en estos polos laminados. Las bobinas de campo de dos polos opuestos se conectan en serie.
La copa o tambor de aluminio, ajustado en un núcleo de hierro laminado, es llevado por un husillo cuyos extremos se ajustan en tazas o rodamientos con joyas. El campo magnético laminado se proporciona en el interior de la copa o tambor para fortalecer el campo magnético que atraviesa la copa.
Relé de Copa Inductiva Direccional o de Potencia
El relé de copa inductiva es muy adecuado para unidades direccionales o de comparación de fase. Esto se debe a que, además de la sensibilidad, el relé de copa inductiva tiene un par constante sin vibración y parásitos debido a la corriente o al voltaje solos son pequeños.
En el relé de copa inductiva direccional o de potencia, las bobinas de un par de polos se conectan a través de la fuente de voltaje, y las bobinas del otro par de polos se conectan con la fuente de corriente del sistema. Por lo tanto, el flujo producido por un par de polos es proporcional al voltaje y el flujo producido por el otro par de polos es proporcional a la corriente eléctrica.
El diagrama vectorial de este relé se puede representar de la siguiente manera,
Aquí, en el diagrama vectorial, el ángulo entre el voltaje del sistema V y la corriente I es θ
El flujo producido debido a la corriente I es φ1 que está en fase con I.
El flujo producido debido al voltaje V, es φ2 que está en cuadratura con V.
Por lo tanto, el ángulo entre φ1 y φ2 es (90o – θ).
Por lo tanto, si el par producido por estos dos flujos es Td.
Donde, K es la constante de proporcionalidad.
Aquí en esta ecuación hemos asumido que, el flujo producido por la bobina de voltaje retrasa 90o detrás de su voltaje. Mediante diseño, este ángulo se puede hacer que se acerque a cualquier valor y se obtiene una ecuación de par T = KVIcos (θ – φ) donde θ es el ángulo entre V e I. En consecuencia, los relés de copa inductiva pueden diseñarse para producir el par máximo cuando el ángulo θ = 0 o 30o, 45o o 60o.
Los relés que están diseñados de tal manera que producen el par máximo en θ = 0, son relés de potencia de copa inductiva P.
Los relés que producen el par máximo cuando θ = 45o o 60o, se usan como relés de protección direccional.
Relé de Copa Inductiva de Tipo Reactancia y MHO
Manipulando los arreglos de bobinas de corriente y voltaje, y los ángulos de desplazamiento de fase relativos entre los diversos flujos, el relé de copa inductiva puede medir ya sea pura reactancia o admitancia. Estas características se discuten en mayor detalle en una sesión sobre relés electromagnéticos de distancia.
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