전자기 계전기 작동 원리 | 전자기 계전기의 종류
전자기 릴레이
전자기 릴레이는 전자기 작동에 의해 동작하는 릴레이입니다. 현대의 전기 보호 릴레이는 주로 마이크로프로세서 기반입니다. 하지만 여전히 전자기 릴레이는 그 위치를 유지하고 있습니다. 모든 전자기 릴레이를 마이크로프로세서 기반 정적 릴레이로 교체하는 데는 훨씬 더 많은 시간이 필요할 것입니다. 따라서 보호 릴레이 시스템의 세부 사항을 살펴보기 전에 다양한 전자기 릴레이의 종류를 검토해야 합니다.
전자기 릴레이 작동 원리
실제로 모든 릴레이 장치는 다음 중 하나 또는 그 이상의 전자기 릴레이의 종류를 기반으로 합니다.
크기 측정,
비교,
비율 측정.
전자기 릴레이 작동의 원리는 몇 가지 기본 원칙에 근거합니다. 작동 원칙에 따라 다음과 같은 전자기 릴레이의 종류로 나눌 수 있습니다.
끌림 암형 릴레이,
유도 디스크형 릴레이,
유도 컵형 릴레이,
균형 빔형 릴레이,
이동 코일형 릴레이,
극화 이동 철형 릴레이.
끌림 암형 릴레이
끌림 암형 릴레이는 구조와 작동 원리 모두에서 가장 단순한 릴레이입니다. 이러한 종류의 전자기 릴레이는 크기 릴레이나 비율 릴레이로 사용될 수 있습니다. 이러한 릴레이는 보조 릴레이, 제어 릴레이, 과전류, 저전류, 과전압, 저전압 및 임피던스 측정 릴레이로 사용됩니다.
힌지 암과 플런저형 구조가 이러한 전자기 릴레이의 종류에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 두 가지 구조 설계 중 힌지 암형이 더 일반적으로 사용됩니다.
암에 가해지는 힘이 공기 간격의 자속의 제곱에 비례함을 알고 있습니다. 포화 효과를 무시한다면, 암에 가해지는 힘의 방정식은 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
여기서, F는 순 힘, K’는 상수, I는 암 코일의 RMS 전류, 그리고 K’는 제동력입니다.
릴레이 작동의 임계 조건은 KI2 = K’일 때 도달됩니다.
위의 방정식을 자세히 관찰하면, 특정 코일 전류 값에 대해 릴레이 작동이 상수 K’와 K에 의존함을 알 수 있습니다.
위의 설명과 방정식을 통해, 릴레이 작동은 다음과 같은 요소에 영향을 받음을 요약할 수 있습니다.
릴레이 작동 코일에 의해 발생된 암페어-턴,
릴레이 코어와 암 사이의 공기 간격의 크기,
암에 대한 제동력.
끌림형 릴레이의 구조
이 릴레이는 본질적으로 단순한 전자기 코일과 힌지 플런저로 구성됩니다. 코일이 에너지화되면 플런저가 코일의 코어로 끌려갑니다. 일부 NO-NC(평상시 개방 및 평상시 폐쇄) 접점은 이 플런저와 기계적으로 연결되어, 플런저 움직임의 마지막에서 NO 접점이 폐쇄되고 NC 접점이 개방됩니다. 일반적으로 끌림 암형 릴레이는 DC 작동 릴레이입니다. 접점은 릴레이가 작동한 후에도 암이 비활성화된 후에도 원래 위치로 돌아갈 수 없습니다. 릴레이 작동 후, 이러한 전자기 릴레이의 종류는 수동으로 재설정됩니다.
끌림 암형 릴레이는 그 구조와 작동 원리에 의해, 작동이 즉시적
입니다.
유도 디스크형 릴레이
유도 디스크형 릴레이는 주로 하나의 회전 디스크로 구성됩니다.
유도 디스크형 릴레이 작동 원리
모든 유도 디스크형 릴레이는 잘 알려진 페라리의 원칙에 근거하여 작동합니다. 이 원칙은, 두 개의 위상이 이동된 자속이 생성하는 토크는 그들의 크기와 위상 이동 사이의 곱에 비례함을 말합니다. 수학적으로는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
유도 디스크형 릴레이는 아미터, 볼트미터, 와트미터, 또는 와트시간 미터와 같은 원칙에 기반합니다. 유도 릴레이에서는 AC 전자석의 자속에 의해 알루미늄이나 구리 디스크에서 발생하는 에디 전류에 의해 편향 토크가 생성됩니다. 여기서, 알루미늄(또는 구리) 디스크가 AC 자기장의 극 사이에 배치되며, 이는 I보다 작은 각도로 지연된 교류 자속 φ를 생성합니다. 이 자속이 디스크와 연결되면, 디스크에는 90° 지연된 유도 전동력 E2가 발생해야 합니다. 디스크가 순수 저항적이라면, 디스크에서 유도되는 전류 I2는 E2와 위상이 일치할 것입니다. φ와 I2 사이의 각도가 90°이므로, 이 경우 발생하는 순 토크는 0입니다. 즉,
유도 디스크형 릴레이에서 토크를 얻기 위해서는 회전 자기장을 생성해야 합니다.
유도 디스크형 릴레이에서 토크 생성을 위한 극 셰이딩 방법
이 방법에서는 극의 절반을 구리 링으로 둘러싸고 있습니다. φ1은 극의 비셰이딩 부분의 자속입니다. 실제로 극이 슬롯으로 두 부분으로 나뉘면 전체 자속이 두 개의 동등한 부분으로 나뉩니다.
극의 한 부분이 구리 링으로 셰이딩되면, 셰이딩 링에서 유도된 전류가 발생하여 셰이딩 극에서 다른 자속 φ2‘를 생성합니다. 따라서 셰이딩 극의 결과 자속은 φ1과 φ2의 벡터 합이며, 이를 φ2라고 하며, φ1과 φ2 사이의 각도는 θ입니다. 이 두 자속은 결과 토크를 생성합니다.
유도 디스크형 릴레이에는 주로 세 가지 형태의 회전 디스크가 있습니다. 나선형, 원형, 바젤형입니다. 나선형은 제어 스프링의 변하는 제동 토크를 보상하기 위해 디스크가 회전하면서 접점이 닫힐 때 접점 압력을 확보하기 위해 디스크의 반경이 최대인 부분이 전자석 아래에 오도록 디스크의 이동 접점이 위치하도록 설계되었습니다. 대부분의 디자인에서 디스크는 280°까지 회전할 수 있습니다. 또한, 고속 작동이 요구되는 경우, 예를 들어 차동 보호에서, 디스크의 회전각이 상당히 제한되며, 따라서 원형 또는 심지어 베인
형태가 유도 디스크형 전자기 릴레이에서 사용될 수 있습니다.
때로는 유도 디스크형 릴레이의 작동이 다른 릴레이의 성공적인 작동 이후에 이루어져야 할 경우가 있습니다. 예를 들어, 발전기 및 버스바 보호를 위해 일반적으로 사용되는 상호 연동된 과전류 릴레이입니다. 이 경우, 셰이딩 밴드는 셰이딩 코일로 대체됩니다. 셰이딩 코일의 양 끝은 다른 제어 장치 또는 릴레이의 평상시 개방 접점에 연결됩니다. 후자가 작동하면 평상시 개방 접점이 닫히고 셰이딩 코일이 단락됩니다. 그런 다음 과전류 릴레이 디스크가 회전하기 시작합니다.
변수 저항 배열을 셰이딩 코일에 배치하여 유도 디스크형 릴레이의 시간/전류 특성을 변경할 수도 있습니다.
음수 시퀀스 필터를 통해 피드되는 유도 디스크형 릴레이는 발전기를 위한 음수 시퀀스 보호 장치로도 사용될 수 있습니다.
