Funcionament del relé electromagnètic | Tipus de relés electromagnètics
Relé electromagnètic
Els relés electromagnètics són aquells relés que es controlen mitjançant l'acció electromagnètica. Els moderns relés de protecció elèctrica estan principalment basats en microprocessadors, però encara el relé electromagnètic manté el seu lloc. Trigarà molt més temps per substituir tots els relés electromagnètics pels relés estàtics basats en microprocessadors. Per tant, abans d'entrar en detall al sistema de relés de protecció, hauríem de revisar els diversos tipus de relés electromagnètics.
Funcionament del relé electromagnètic
Pràcticament tots els dispositius de relés estan basats en un o més dels següents tipus de relés electromagnètics.
Mesura de magnitud,
Comparació,
Mesura de raó.
El principi del funcionament del relé electromagnètic es basa en alguns principis bàsics. Segons el principi de funcionament, aquests es poden dividir en els següents tipus de relés electromagnètics.
Relé de tipus armadura atraïda,
Relé de tipus disc d'inducció,
Relé de tipus gota d'inducció,
Relé de tipus barra equilibrada,
Relé de tipus bobina mòbil,
Relé de tipus ferro mòbil polaritzat.
Relé de tipus armadura atraïda
El relé de tipus armadura atraïda és el més simple tant en la construcció com en el seu principi de funcionament. Aquests tipus de relés electromagnètics es poden utilitzar com a relé de magnitud o relé de raó. Aquests relés s'utilitzen com a relé auxiliar, relé de control, relé de sobrecorrent, relé de subcorrent, relé de sobretensió, relé de subtensió i relé de mesura d'impedància.
Les construccions de tipus armadura articulada i pistó són les més comunes per a aquests tipus de relés electromagnètics. Entre els dos dissenys constructius, el de tipus armadura articulada és el més comú.
Sabem que la força exercida sobre una armadura és directament proporcional al quadrat del flux magnètic en la fenda d'aire. Si ignoram l'efecte de saturació, l'equació de la força experimentada per l'armadura es pot expressar com,
On, F és la força neta, K’ és una constant, I és la corrent eficàcia de la bobina de l'armadura, i K’ és la força de retenció.
La condició límit per a l'operació del relé s'assoliria quan KI2 = K’.
Si observem amb atenció l'equació anterior, ens adonarem que l'operació del relé depèn de les constants K’ i K per a un valor particular de la corrent de la bobina.
A partir de l'explicació i l'equació anteriors, es pot resumir que, l'operació del relé està influïda per
Voltampers desenvolupats per la bobina operativa del relé,
La mida de la fenda d'aire entre el nucli del relé i l'armadura,
Força de retenció sobre l'armadura.
Construcció del relé de tipus atraït
Aquest relé és essencialment una bobina electromagnètica simple i un pistó articulat. Quan la bobina s'energitzada, el pistó s'atrau cap al nucli de la bobina. Alguns contactes NO-NC (Normalment Oberts i Normalment Tancats) estan disposats mecànicament amb aquest pistó, de manera que, els contactes NO es tanquen i els contactes NC s'obren al final del moviment del pistó. Normalment, el relé de tipus armadura atraïda és un relé operat amb corrent contínua. Els contactes estan disposats de manera que, després de l'operació del relé, no tornin a les seves posicions originals fins i tot després que l'armadura s'ha desenergitzat. Després de l'operació del relé, aquests tipus de relés electromagnètics s'han de reiniciar manualment.
Els relés de tipus armadura atraïda, per la seva construcció i principi de funcionament, són instantànies
en la seva operació.
Relé de tipus disc d'inducció
El relé de tipus disc d'inducció consisteix principalment en un disc rotatiu.
Funcionament del relé de tipus disc d'inducció
Cada relé de tipus disc d'inducció funciona segons el conegut principi de Ferrari. Aquest principi diu que, es produeix un moment per dos fluxos desplaçats en fase, que és proporcional al producte de les seves magnituds i al desplaçament de fase entre ells. Matemàticament es pot expressar com-
El relé de tipus disc d'inducció es basa en el mateix principi que un ammeter o un voltmetre, o un wattmeter o un watt-hora. En el relé d'inducció, el moment de desviació es produeix per les corrents de Foucault en un disc d'alumini o cobre per al flux d'un electroimant AC. Aquí, un disc d'alumini (o cobre) es col·loca entre els pols d'un electroimant AC que produeix un flux alternant φ amb un petit angle de retard respecte a I. Com aquest flux enllaça amb el disc, ha d'haver-hi un emf E2 al disc, amb un retard de 90o respecte al flux φ. Com que el disc és purament resistiu, la corrent induïda al disc I2 estarà en fase amb E2. Com que l'angle entre φ i I2 és de 90o, el moment net produït en aquest cas és zero. Com,
Per obtenir un moment en el relé de tipus disc d'inducció, és necessari produir un camp giratori.
Mètode de sombreig del pols per produir moment en el relé de disc d'inducció
En aquest mètode, la meitat del pols està envoltada amb un anell de cobre, com es mostra. Sigui φ1 el flux de la porció no sombrejada del pols. De fet, el flux total es divideix en dues parts iguals quan el pols es divideix en dues parts per una ranura.
Com una porció del pols està sombrejada per l'anell de cobre, hi haurà una corrent induïda en l'anell de sombreig que produirà un altre flux φ2‘ en el pols sombrejat. Així, el flux resultant del pols sombrejat serà la suma vectorial de φ1 i φ2. Digui's que és φ2, i l'angle entre φ1 i φ2 és θ. Aquests dos fluxos produiran un moment resultant,
Hi ha principalment tres tipus de formes de disc rotatiu disponibles per als relés de disc d'inducció. Són espiralades, rodones i en forma de vasi, com es mostra. La forma espiralada s'ha fet per compensar la força de retenció variable de la molla de control, que es trenca mentre el disc gira per tancar els seus contactes. Per la majoria de dissenys, el disc pot girar fins a 280o. A més, el contacte mòbil al disc es posiciona de manera que trobi els contactes estacionaris al marc del relé quan la secció de radi més gran del disc estigui sota l'electroimant. Això s'ha fet per assegurar una pressió de contacte satisfactòria en el relé de disc d'inducció.
Quan es requereix una operació de velocitat alta, com en la protecció diferencial, el recorreg
