Principio di funzionamento costruzione e tipi del relè a coppa induttiva

Relè a coppa induttiva

Questo relè non è altro che una versione del relè a disco induttivo. Il relè a coppa induttiva funziona secondo lo stesso principio del relè a disco induttivo. La costruzione di base di questo relè è simile a quella di un motore induttivo a quattro o otto poli. Il numero di poli nel relè di protezione dipende dal numero di avvolgimenti da ospitare. La figura mostra un relè a coppa induttiva a quattro poli.
In realtà, quando si sostituisce il disco del relè a induzione con una coppa di alluminio, l'inerzia del sistema rotante del relè viene notevolmente ridotta. A causa dell'inerzia meccanica bassa, la velocità di funzionamento del relè a coppa induttiva è molto superiore a quella del 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, le correnti indotte prodotte nella coppa a causa di un paio di poli, compaiono direttamente sotto l'altro paio di poli. Questo fa sì che la coppia per VA di questo relè sia circa tre volte superiore a quella del relè a disco induttivo con un elettromagnete a C. Se la saturazione magnetica dei poli può essere evitata mediante un progetto adeguato, 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 dallo stesso secondario del 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 nell'alluminio della coppa o del tamburo. 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. Ma in caso di condizioni difettose del sistema, la corrente attraverso l'avvolgimento è abbastanza alta, quindi, la coppia di deflessione prodotta nella coppa è molto superiore alla 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 specifico di rotazione.

Costruzione del relè a coppa induttiva

Il sistema magnetico del relè è costruito collegando numerose lamine d'acciaio tagliate a forma circolare. I poli magnetici sono proiettati nella parte interna di queste lamine laminati.
Gli avvolgimenti di campo sono avvolti su questi poli laminati. Gli avvolgimenti di campo di due poli opposti sono collegati in serie.
La coppa o il tamburo di alluminio, montato su un nucleo di ferro laminato, è sostenuto da uno spindolo i cui estremi sono fissati in cuscinetti o supporti gioiello. 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

Il relè a coppa induttiva è molto adatto per unità direzionali o di confronto di fase. Questo perché, oltre alla sensibilità, il relè a coppa induttiva ha una coppia costante non vibrante e le coppie parassite dovute a corrente o tensione singola sono piccole.

Nel relè a coppa induttiva direzionale o di potenza, gli avvolgimenti di una coppia di poli sono collegati a una sorgente di tensione, e gli avvolgimenti dell'altra coppia di poli sono collegati a una sorgente 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 (90o – θ).
Quindi, se la coppia prodotta da questi due flussi è Td.

Dove, K è la costante di proporzionalità.
Nella presente equazione, abbiamo ipotizzato che il flusso prodotto dall'avvolgimento di tensione ritardi di 90o rispetto alla sua tensione. Progettando opportunamente, 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 30o, 45o o 60o.
I relè progettati in modo tale da produrre la massima coppia a θ = 0, sono i relè a coppa induttiva di potenza P.
I relè che producono la massima coppia quando θ = 45o o 60o, sono utilizzati come relè di protezione direzionale.

Relè a coppa induttiva di tipo reattanza e MHO

Manipolando gli avvolgimenti di corrente e tensione e gli angoli di sfasamento relativi tra i vari flussi, il relè a coppa induttiva può essere progettato per misurare sia la pura reattanza che l'ammittanza. Tali caratteristiche sono discusse in dettaglio in una sessione sui relè elettromagnetici di distanza.

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