Elektromagnetisk relæs arbejde | Typer af elektromagnetiske relæer
Elektromagnetisk relæ
Elektromagnetiske relæ er relæer, der styres af elektromagnetisk virkning. Moderne elektriske beskyttelsesrelæer er hovedsageligt baseret på mikroprocessorer, men elektromagnetiske relæer har stadig deres plads. Det vil tage lang tid at erstatte alle elektromagnetiske relæer med mikroprocessorbaserede statiske relæer. Derfor bør vi gennemgå de forskellige typer elektromagnetiske relæer, inden vi går i detaljer med beskyttelsesrelæsystemet.
Funktion af Elektromagnetisk Relæ
Praktisk talt er alle relæenheder baseret på en eller flere af følgende typer elektromagnetiske relæer.
Måling af størrelse,
Sammenligning,
Forholdsmåling.
Princippet bag funktionen hos elektromagnetiske relæer er baseret på nogle grundlæggende principper. Afhængigt af arbejdsmåde kan disse opdeles i følgende typer elektromagnetiske relæer.
Tiltrukket armaturetype relæ,
Induktionsdisktype relæ,
Induktionskopetype relæ,
Balanceret bjælketype relæ,
Bevægelig spoletype relæ,
Polariseret bevægelig jernstype relæ.
Tiltrukket Armaturetype Relæ
Tiltrukket armaturetype relæ er det mest simple både i konstruktion og i sin arbejdsmåde. Disse typer elektromagnetiske relæer kan bruges som enten størrelserelæ eller forholdsrelæ. Disse relæer anvendes som hjælperrelæ, kontrolrelæ, overstrømrelæ, underelementrelæ, overspændingsrelæ, underspændingsrelæ og impedansmålingsrelæ.
Hingearmature- og plungerkonstruktioner er de mest almindelige for disse typer elektromagnetiske relæer. Af de to konstruktioner er hingearmaturetypen den mest almindelige.
Vi ved, at kraften, der udføres på en armature, er direkte proportional med kvadratet af magnetfloden i luftgapet. Hvis vi ignorerer effekten af mætning, kan ligningen for kraften, der opleves af armaturen, udtrykkes som,
Hvor F er den netto kraft, K’ er en konstant, I er effektiv strøm i armaturespolen, og K’ er den modvirksomme kraft.
Grænsen for relæets operation ville derfor blive nået, når KI2 = K’.
Hvis vi observerer ovenstående ligning nøje, vil det være klart, at relæets operation afhænger af konstanterne K’ og K for en bestemt værdi af spolens strøm.
Ud fra denne forklaring og ligning kan det summeres, at relæets operation påvirkes af
Ampere – omrids udviklet af relæets driftsspole,
Størrelsen af luftgapet mellem relæets kerne og armaturen,
Den modvirksomme kraft på armaturen.
Konstruktion af Tiltrukket Type Relæ
Dette relæ er i grunden en simpel elektromagnetisk spole og en hinged plunger. Når spolen bliver aktiveret, bliver plungeren tiltrukket mod spolens kerne. Nogle NO-NC (Normalt Åben og Normalt Lukket) kontakter er mekanisk arrangeret med denne plunger, så NO-kontakter lukkes, og NC-kontakter åbnes, når plungerbevægelsen er færdig. Normalt er tiltrukket armaturetype relæ et DC-opereret relæ. Kontakterne er således arrangeret, at efter relæets operation ikke kan kontakterne vende tilbage til deres oprindelige positioner, selv efter at armaturen er deaktiveret. Efter relæets operation skal disse typer elektromagnetiske relæer manuelt nulstilles.
Tiltrukket armaturetype relæ er, på grund af deres konstruktion og arbejdsmåde, o øjeblikkelig
i operation.
Induktionsdisktype Relæ
Induktionsdisktype relæ består hovedsageligt af en roterende disk.
Funktion af Induktionsdisktype Relæ
Hvert induktionsdisktype relæ fungerer på samme velkendte Ferrari-princip. Dette princip siger, at en drejningsmoment opstår ved to faseforskydte floder, der er proportional med produktet af deres størrelser og faseforskellen mellem dem. Matematisk kan dette udtrykkes som-
Induktionsdisktype relæ er baseret på det samme princip som et ammeter, en volt meter, en wattmeter eller en watt time meter. I induktionsrelæ produceres drejningsmomentet af eddystrømme i en aluminium- eller kobberdisk ved fluxen af en AC-elektromagnet. Her placeres en aluminium- (eller kobber-) disk mellem polerne af en AC-magnet, der producerer en alternativ flux φ, der forskydes fra I med en lille vinkel. Da denne flux forbinder med disken, må der være en induceret spænding E2 i disken, som forskydes 90° bagud i forhold til fluxen φ. Da disken er rent resistiv, vil den inducerede strøm i disken I2 være i fase med E2. Da vinklen mellem φ og I2 er 90°, er den netto drejningsmoment, der produceres i dette tilfælde, nul. Som,
For at opnå drejningsmoment i induktionsdisktype relæ, er det nødvendigt at producere en roterende felt.
Pole Shading Metode til Produktion af Drejningsmoment i Induktionsdisktype Relæ
I denne metode er halvdelen af polen omringet af en kobberring, som vist. Lad φ1 være fluxen af den uskyggede del af polen. Faktisk deles totalfluxen i to lige dele, når polen deles i to dele af en skæring.
Da en del af polen er skygget af en kobberring, vil der være induceret strøm i skyggen, der producerer en anden flux φ2’ i den skyggede pol. Så vil den resulterende flux i den skyggede pol være vektorsummen af φ1 og φ2. Sig det er φ2, og vinklen mellem φ1 og φ2 er θ. Disse to floder vil producere et resulterende drejningsmoment,
Der findes hovedsageligt tre typer former af roterende disk til induktionsdisktype relæ. De er spiralformet, rund og vaseformet, som vist. Den spiralformede form er lavet for at kompensere for den variabbel drejningsmoment fra kontrollingspringet, der vindes op, mens disken roterer for at lukke sine kontakter. For de fleste design kan disken rotere op til 280°. Desuden er den bevægelige kontakt på disken så placeret, at den møder de stasionære kontakter på relæets ramme, når den største radiusdel af disken er under elektromagnet. Dette gøres for at sikre tilfredsstillende kontakttryk i induktionsdisktype relæ.
Når højhastighedsoperation er nødvendig, såsom i differentialbeskyttelse, er diskenes vinkelbevægelse betydeligt begrænset, og derfor kan cirkulære eller endda blade
typer bruges i induktionsdisktype elektromagnetisk relæ.
Sommetider er det nødvendigt, at en induktionsdisktype relæ skal fungere efter en anden relæs succesfulde operation. Som interlockede overstrømrelæer, der generelt bruges til generator- og busbarbeskyttelse. I dette tilfælde erstattes skyggebandet af en skyggespire. Begge ender af denne skyggespire bringes ud over en normalt åben kontakt på en anden styreenhed eller relæ. Når sidstnævnte aktiveres, lukkes den normalt åbne kontakt, og skyggespiren kortslutter. Kun derefter begynder overstrømrelædisken at rotere.
Man kan også ændre tids-/strømkarakteristikker for en induktionsdisktype relæ ved at anvende en variabel resistanceramme til skyggespiren.
En induktionsdisktype relæ, der er fed af en negativ sekvensfilter, kan også bruges som en negativ-sekvensbeskyttelsesenhed for alternatorer.
