Elektromagnetické relé: Princip fungování | Typy elektromagnetických relé

Elektromagnetické relé

Elektromagnetická relé jsou relé, která jsou ovládána elektromagnetickou akcí. Moderní elektrická ochranná relé jsou především založena na mikroprocesorech, ale stále si elektromagnetické relé udržují své místo. Bude to trvat mnohem déle, než se všechna elektromagnetická relé nahradí statickými relé založenými na mikroprocesorech. Před tím, než se ponoříme do detailů systému ochranných relé, bychom měli projít různými typy elektromagnetických relé.

Funkce elektromagnetického relé

Prakticky všechny relé jsou založeny na jednom nebo více z následujících typů elektromagnetických relé.

1. Měření velikosti,

2. Porovnání,

3. Měření poměru.

Princip funkce elektromagnetického relé je založen na základních principech. Podle pracovních principů lze tyto relé rozdělit do následujících typů elektromagnetických relé.

1. Relé s přitahovaným článkem,

2. Relé s indukčním kotoučem,

3. Relé s indukčním kubíkem,

4. Relé s vyváženým ramenem,

5. Relé s pohyblivým cívkovým členem,

6. Polarizované relé s pohyblivým železem.

Relé s přitahovaným článkem

Relé s přitahovaným článkem je nej Jednodušší jak v konstrukci, tak v principu fungování. Tyto typy elektromagnetických relé lze použít jako relé pro měření velikosti nebo poměru. Tato relé se používají jako pomocné relé, řídící relé, relé pro přetížení proudu, nedostatek proudu, přetížení napětí, nedostatek napětí a měření impedance.

Nejčastěji se používají konstrukce s otočným článkem a plungerem. Mezi oběma konstrukčními designy je častěji používán typ s otočným článkem.

Víme, že síla působící na článek je přímo úměrná druhé mocnině magnetického toku v vzduchovém mezeru. Pokud ignorujeme efekt nasycení, rovnice pro sílu, kterou článek zažije, lze vyjádřit jako,

Kde F je celková síla, K’ je konstanta, I je efektivní hodnota proudu v cívkovém článku, a K’ je brzdící síla.
Prahová podmínka pro funkci relé by byla dosažena, když KI2 = K’.
Pokud pečlivě pozorujeme výše uvedenou rovnici, uvědomíme si, že funkce relé je závislá na konstantách K’ a K pro určitou hodnotu proudu v cívkovém článku.
Z výše uvedeného vysvětlení a rovnice lze shrnout, že funkce relé je ovlivněna

1. Amperoturny vytvořené operační cívkou relé,

2. Velikost vzduchového mezeru mezi jádrem relé a článkem,

3. Brzdící síla na článek.

Konstrukce relé s přitahovaným článkem

Toto relé je v podstatě jednoduchá elektromagnetická cívka a otočný plunger. Jakmile je cívka energizována, plunger je přitahován k jádru cívky. Některé NO-NC (Normálně otevřené a normálně uzavřené) kontakty jsou takto mechanicky uspořádány s tímto plungerem, že NO kontakty se uzavřou a NC kontakty se otevřou na konci pohybu plungeru. Obvykle relé s přitahovaným článkem je DC relé. Kontakty jsou takto uspořádány, aby po funkci relé nemohly vrátit do svých původních poloh, i když je článek deenergizován. Po funkci relé se tato typy elektromagnetických relé ručně resetují.
Relé s přitahovaným článkem díky své konstrukci a principu fungování je okamžité ve svém chodu.

Relé s indukčním kotoučem

Relé s indukčním kotoučem hlavně skládá ze samotného otáčejícího se kotouče.

Funkce relé s indukčním kotoučem

Každé relé s indukčním kotoučem funguje na stejném známém principu Ferrariho. Tento princip říká, že moment je vytvořen dvěma fázově posunutými magnetickými toky, který je úměrný jejich magnitudě a fázovému posunu mezi nimi. Matematicky lze vyjádřit jako-


Relé s indukčním kotoučem je založeno na stejném principu jako ampermetr, voltmetr, wattmetr nebo watt-hodinový měřič. V indukčním relé je odstupňující moment vytvořen proudy Foucaultovy indukovanými v hliníkovém nebo měděném kotouči magnetickým polem AC elektromagnetu. Zde je hliníkový (nebo měděný) kotouč umístěn mezi póly AC elektromagnetu, který produkuje střídavý magnetický tok φ, který je posunutý o malý úhel vzhledem k I. Protože tento tok spojuje s kotoučem, musí být v kotouči indukován emf E2, který je posunutý o 90° vzhledem k toku φ. Protože kotouč je čistě rezistivní, indukovaný proud v kotouči I2 bude ve fázi s E2. Protože úhel mezi φ a I2 je 90°, celkový moment v tomto případě bude nulový. Protože

Pro dosažení momentu v relé s indukčním kotoučem je nutné vytvořit rotující pole.

Metoda maskování pólu pro vytvoření momentu v relé s indukčním kotoučem

V této metodě je polovina pólu obklopena měděným kroužkem, jak je ukázáno. Nechť φ1 je tok nezakryté části pólu. Ve skutečnosti se celkový tok rozdělí na dvě rovné části, když se pól rozdělí na dvě části štěrbou.

Protože jedna část pólu je zakryta měděným kroužkem, bude v kroužku indukován proud, který vytvoří další tok φ2‘ v zakrytém pólu. Takže výsledný tok zakrytého pólu bude vektorový součet φ1 a φ2. Řekněme, že je to φ2, a úhel mezi φ1 a φ2 je θ. Tyto dva toky vytvoří výsledný moment,

Existuje hlavně tři typy tvaru otáčejícího se kotouče pro relé s indukčním kotoučem. Jsou to spirálový tvar, kulatý a vázový tvar, jak je ukázáno. Spirálový tvar je proveden tak, aby kompenzoval měnící se brzdící moment ovládací pružiny, která se vinou, jak se kotouč otáčí a uzavírá své kontakty. Pro většinu konstrukcí může kotouč otáčet až o 280°. Dále je pohyblivý kontakt na kotouči tak umístěn, aby se setkal se stacionárními kontakty na rámu relé, když je největší část kotouče pod elektromagnetem. To je uděláno, aby bylo zajištěno dostatečné kontaktní tlak v relé s indukčním kotoučem.
Když je vyžadována vysoká rychlost funkce, jako v diferenciální ochraně, je úhel otáčení kotouče výrazně omezen a proto se používají kulaté nebo dokonce vane typy v relé s indukčním kotoučem.
Někdy je potřeba, aby funkce relé s indukčním kotoučem proběhla až po úspěšném spuštění jiného relé. Například propojené relé s přetížením proudu se obvykle používají pro ochranu generátorů a sběrných trubek. V tomto případě je maskovací pásek nahrazen maskovací cívkou.