การทำงานของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า | ประเภทของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า

รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า

รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า เป็นรีเลย์ที่ทำงานโดยใช้การกระทำของแม่เหล็กไฟฟ้า รีเลย์ป้องกันไฟฟ้าสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นแบบที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ แต่รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้ายังคงมีบทบาทอยู่ การแทนที่รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดด้วยรีเลย์สถิตที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์จะต้องใช้เวลานานมาก ดังนั้นก่อนที่เราจะศึกษาระบบรีเลย์ป้องกัน เราควรทบทวนประเภทต่างๆ ของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า.

การทำงานของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า

อุปกรณ์รีเลย์ส่วนใหญ่ทำงานโดยอาศัยหลักการของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าประเภทต่างๆ.

1. การวัดขนาด,

2. การเปรียบเทียบ,

3. การวัดอัตราส่วน.

หลักการของการทำงานของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับหลักการพื้นฐานบางประการ ตามหลักการทำงานนี้สามารถแบ่งออกเป็นรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าประเภทต่างๆ ได้ดังนี้.

1. รีเลย์ชนิดแขนดึง,

2. รีเลย์ชนิดจานเหนี่ยวนำ,

3. รีเลย์ชนิดถ้วยเหนี่ยวนำ,

4. รีเลย์ชนิดคานทรงตัว,

5. รีเลย์ชนิดวงจรเคลื่อนที่,

6. รีเลย์ชนิดเหล็กเคลื่อนที่ขั้ว.

รีเลย์ชนิดแขนดึง

รีเลย์ชนิดแขนดึง เป็นรีเลย์ที่เรียบง่ายทั้งในโครงสร้างและการทำงาน รีเลย์ชนิดนี้สามารถใช้งานเป็นรีเลย์ขนาดหรือรีเลย์อัตราส่วนได้ รีเลย์เหล่านี้ถูกนำมาใช้เป็นรีเลย์เสริม รีเลย์ควบคุม รีเลย์กระแสเกิน รีเลย์กระแสต่ำ รีเลย์แรงดันเกิน รีเลย์แรงดันต่ำ และรีเลย์วัดอิมพีแดนซ์.

โครงสร้างแขนดึงและลูกสูบเป็นที่นิยมใช้สำหรับรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าประเภทนี้ โดยที่โครงสร้างแขนดึงเป็นที่นิยมมากกว่า.

เรารู้ว่าแรงที่กระทำต่ออาร์เมเจอร์มีความสัมพันธ์โดยตรงกับกำลังสองของฟลักซ์แม่เหล็กในช่องว่างอากาศ หากเราละเลยผลกระทบจากการอิ่มตัว สมการสำหรับแรงที่อาร์เมเจอร์ได้รับสามารถแสดงเป็น
ที่ F คือแรงสุทธิ K’ คือค่าคงที่ I คือกระแส rms ของขดลวดอาร์เมเจอร์ และ K’ คือแรงยึด
เงื่อนไขเกณฑ์สำหรับการทำงานของรีเลย์จะถึงเมื่อ KI2 = K’.
หากเราสังเกตสมการด้านบนอย่างระมัดระวัง จะพบว่าการทำงานของรีเลย์ขึ้นอยู่กับค่าคงที่ K’ และ K สำหรับค่าปัจจุบันของขดลวดเฉพาะค่าหนึ่ง
จากคำอธิบายและสมการด้านบน สรุปได้ว่า การทำงานของรีเลย์ได้รับอิทธิพลจาก

1. แอมแปร์ – เทิร์นที่สร้างขึ้นโดยขดลวดการทำงานของรีเลย์

2. ขนาดช่องว่างอากาศระหว่างแกนรีเลย์และอาร์เมเจอร์

3. แรงยึดบนอาร์เมเจอร์

การสร้างรีเลย์แบบดึงดูด

รีเลย์นี้โดยหลักแล้วเป็นเพียงขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียบง่ายและแท่งกดที่เชื่อมโยง เมื่อขดลวดมีพลังงาน แท่งกดจะถูกดึงเข้าสู่แกนของขดลวด ติดต่อ NO-NC (เปิดตามปกติและปิดตามปกติ) บางส่วนจัดวางอย่างกลไกกับแท่งกดนี้ เพื่อให้ติดต่อ NO ปิดและติดต่อ NC เปิดเมื่อแท่งกดเคลื่อนที่ไปจนสุด ทั่วไป รีเลย์แบบดึงดูดอาร์เมเจอร์ เป็นรีเลย์ที่ทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรง ติดต่อจัดวางไว้เช่นนั้น หลังจากรีเลย์ทำงาน ติดต่อไม่สามารถกลับไปยังตำแหน่งเดิมได้แม้ว่าอาร์เมเจอร์จะถูกปลดพลังงาน หลังจากรีเลย์ทำงาน ประเภทของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า ต้องรีเซ็ตด้วยตนเอง
รีเลย์แบบดึงดูดอาร์เมเจอร์เนื่องจากโครงสร้างและการทำงาน มีการทำงานที่ทันที.

รีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำ

รีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำ ประกอบด้วยแผ่นหมุนหนึ่งแผ่น

การทำงานของรีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำ

ทุกอุปกรณ์รีเลย์แบบดิสก์เหนี่ยวนำทำงานตามหลักการของเฟอร์รารีที่เป็นที่รู้จักกันดี หลักการนี้กล่าวว่า แรงบิดจะถูกสร้างขึ้นโดยฟลักซ์สองเฟสที่มีระยะห่างทางเฟส ซึ่งเป็นสัดส่วนกับผลคูณของขนาดและความแตกต่างระหว่างเฟส ทางคณิตศาสตร์สามารถแสดงได้ว่า-


อุปกรณ์รีเลย์แบบดิสก์เหนี่ยวนำมีพื้นฐานมาจากหลักการเดียวกับแอมมิเตอร์ หรือโวลต์มิเตอร์ หรือวัตต์มิเตอร์ หรือวัตต์ชั่วโมงมิเตอร์ ในรีเลย์เหนี่ยวนำ แรงบิดทำให้เกิดขึ้นโดยกระแสวนในแผ่นอะลูมิเนียมหรือทองแดงจากฟลักซ์ของแม่เหล็กไฟฟ้า AC ที่นี่ แผ่นอะลูมิเนียม (หรือทองแดง) ถูกวางไว้ระหว่างขั้วของแม่เหล็ก AC ที่สร้างฟลักซ์ φ ที่ล่าช้าจาก I ด้วยมุมเล็ก ๆ เมื่อฟลักซ์นี้เชื่อมโยงกับแผ่น จะต้องมีแรงดันไฟฟ้า E2 ที่เกิดขึ้นในแผ่น ที่ล่าช้าจากฟลักซ์ φ ด้วย 90o เนื่องจากแผ่นเป็นเพียงความต้านทาน กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในแผ่น I2 จะอยู่ในเฟสเดียวกับ E2 เนื่องจากมุมระหว่าง φ และ I2 เป็น 90o แรงบิดรวมที่เกิดขึ้นในกรณีนี้จะเท่ากับศูนย์ เพราะว่า

ในการสร้างแรงบิดในรีเลย์แบบดิสก์เหนี่ยวนำ มันจำเป็นต้องสร้างสนามหมุน

วิธีการสร้างแรงบิดในรีเลย์แบบดิสก์เหนี่ยวนำโดยใช้วิธีการปิดขั้ว

ในวิธีนี้ครึ่งหนึ่งของขั้วถูกหุ้มด้วยแหวนทองแดงตามที่แสดงให้เห็น ให้ φ1 เป็นฟลักซ์ของส่วนที่ไม่มืดของขั้ว จริงๆ แล้วฟลักซ์รวมถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนเท่ากันเมื่อขั้วถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนโดยช่องว่าง

เนื่องจากส่วนหนึ่งของขั้วถูกบังด้วยแหวนทองแดง จะเกิดกระแสเหนี่ยวนำในแหวนบังที่จะสร้างฟลักซ์อีกส่วนหนึ่ง φ2‘ ในขั้วที่ถูกบัง ดังนั้น ฟลักซ์ผลรวมของขั้วที่ถูกบังจะเป็นผลรวมเวกเตอร์ของ φ1 และ φ2 สมมติว่าคือ φ2 และมุมระหว่าง φ1 และ φ2 คือ θ ฟลักซ์ทั้งสองนี้จะสร้างแรงบิดผลรวม,

มีรูปทรงแผ่นหมุนหลักสามประเภทที่ใช้สำหรับรีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำ ได้แก่ รูปทรงเกลียว วงกลม และรูปทรงโคน ตามที่แสดง รูปทรงเกลียวทำขึ้นเพื่อชดเชยแรงบิดยับยั้งที่เปลี่ยนแปลงของสปริงควบคุมซึ่งพันขึ้นขณะที่แผ่นหมุนเพื่อปิดคอนแทค สำหรับการออกแบบส่วนใหญ่ แผ่นอาจหมุนได้มากถึง 280o นอกจากนี้ คอนแทคเคลื่อนที่บนแผ่นถูกวางไว้ในตำแหน่งที่จะพบกับคอนแทคคงที่บนโครงรีเลย์เมื่อส่วนที่มีรัศมีใหญ่ที่สุดของแผ่นอยู่ภายใต้แม่เหล็กไฟฟ้า ทำเช่นนี้เพื่อให้มั่นใจว่ามีแรงกดคอนแทคที่เหมาะสมในรีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำ
เมื่อต้องการการทำงานที่ความเร็วสูง เช่น ในระบบป้องกันความแตกต่าง การเคลื่อนที่มุมของแผ่นจะถูกจำกัดอย่างมาก และดังนั้นจึงอาจใช้รูปทรงวงกลมหรือแม้กระทั่ง ใบพัด ในการทำงานของรีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำแบบแม่เหล็กไฟฟ้า
บางครั้งจำเป็นต้องให้รีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำทำงานหลังจากรีเลย์อื่นทำงานสำเร็จ เช่น รีเลย์กระแสเกินที่เชื่อมโยงกันโดยทั่วไปใช้สำหรับการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและบัสบาร์ ในกรณีนี้ แถบบังแสงจะถูกแทนที่ด้วยขดลวดบังแสง ปลายทั้งสองของขดลวดบังแสงถูกนำออกมาผ่านคอนแทคปกติเปิดของอุปกรณ์ควบคุมหรือรีเลย์อื่น ๆ เมื่อรีเลย์อื่นทำงาน คอนแทคปกติเปิดจะปิดและทำให้ขดลวดบังแสงเกิดวงจรป้อนกลับ หลังจากนั้นแผ่นรีเลย์กระแสเกินจึงเริ่มหมุน
ยังสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติเวลา/กระแสของรีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำ โดยใช้การจัดเรียงความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงได้สำหรับขดลวดบังแสง
รีเลย์แบบแผ่นเหนี่ยวนำที่ป้อนด้วยฟิลเตอร์ลำดับลบสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันลำดับลบสำหรับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า.

รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำ

รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำ สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นเวอร์ชันที่แตกต่างของรีเลย์แบบดิสก์เหนี่ยวนำ หลักการการทำงานของทั้งสองประเภทมีความคล้ายคลึงกันมาก รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำ ใช้ในกรณีที่ต้องการการทำงานที่มีความเร็วสูงพร้อมกับการขั้วและ/หรือการ намากรอยดิฟเฟอเรนเชียล โดยทั่วไปจะมีการออกแบบแบบสี่ขั้วและแปดขั้ว จำนวนขั้วขึ้นอยู่กับจำนวนการ намากรอยที่ต้องการบรรจุ
แรงเฉื่อยของแบบถ้วยมีน้อยกว่าแบบดิสก์ ดังนั้น การทำงานที่มีความเร็วสูงจึงเป็นไปได้ในรีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำ นอกจากนี้ระบบขั้วถูกออกแบบมาเพื่อให้มีแรงบิดสูงสุดต่อค่า KVA ที่ใส่เข้ามา ในหน่วยสี่ขั้วเกือบทั้งหมดกระแสวนที่เกิดขึ้นในถ้วยโดยคู่ขั้วหนึ่งจะปรากฏตรงใต้คู่ขั้วอีกคู่หนึ่ง – ทำให้แรงบิด/VA เป็นประมาณสามเท่าของรีเลย์แบบดิสก์ที่มีแม่เหล็กไฟฟ้ารูปตัว C
รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำ มีความเหมาะสมในการใช้งานเป็นหน่วยกำหนดทิศทางหรือเปรียบเทียบเฟส เนื่องจากนอกจากความไวแล้ว รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำมีแรงบิดที่คงที่ไม่สั่นสะเทือน และแรงบิดพาราไซติกจากการมีกระแสหรือแรงดันเพียงอย่างเดียวมีขนาดเล็ก

รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำสำหรับทิศทางหรือกำลัง

ในรีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำสี่ขั้ว คู่ขั้วหนึ่งสร้างฟลักซ์ตามความสัมพันธ์กับแรงดันและคู่ขั้วอื่นสร้างฟลักซ์ตามความสัมพันธ์กับกระแส แผนภาพเวกเตอร์แสดงด้านล่างนี้
แรงบิด T1 = Kφvi.φi. sin(90o − θ) โดยสมมติว่าฟลักซ์ที่สร้างโดยวงจรแรงดันจะช้าลง 90° จากแรงดัน ด้วยการออกแบบ สามารถทำให้มุมเข้าใกล้ค่าใดๆ และได้สมการแรงบิด T = K.E.I.cos(φ − θ) ที่ θ เป็นมุมระหว่างระบบ E – I
ตามนั้น รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำสามารถออกแบบให้สร้างแรงบิดสูงสุดเมื่อมุมระบบ θ = 0o หรือ 30o หรือ 45o หรือ 60o รีเลย์ที่สร้างแรงบิดสูงสุดเมื่อ θ = 0o รู้จักในชื่อรีเลย์กำลัง ส่วนรีเลย์ที่สร้างแรงบิดสูงสุดเมื่อมีสภาพผิดปกติใช้สำหรับการจำแนกทิศทางในแผนการป้องกันภายใต้ภาวะผิดปกติ

รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำชนิดอิมพีแดนซ์หรือ Mho

โดยการปรับเปลี่ยนการจัดเรียงวงจรกระแสหรือวงจรแรงดัน และมุมเฟสที่แตกต่างกันระหว่างฟลักซ์ต่างๆ รีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำสามารถออกแบบให้วัดอิมพีแดนซ์บริสุทธิ์ของวงจรพลังงาน

รีเลย์แบบลำแสงสมดุล

รีเลย์แบบคานสมดุลสามารถเรียกว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของรีเลย์แบบแขนดึง แต่ยังถูกพิจารณาเป็นประเภทของรีเลย์ที่แตกต่างกันเนื่องจากใช้งานในสาขาที่แตกต่างกัน
รีเลย์แบบคานสมดุลได้รับการใช้งานในระบบป้องกันความแตกต่างและระยะทาง การใช้งานรีเลย์เหล่านี้ลดลงเมื่อรีเลย์แบบดิสก์เหนี่ยวนำและรีเลย์แบบถ้วยเหนี่ยวนำมาแทนที่
หลักการทำงานของรีเลย์แบบคานสมดุลมีความง่าย มีคานหนึ่งที่ถูกรองรับโดยข้อต่อหนึ่ง ข้อต่อรองรับคานจากตรงกลางของคาน มีแรงสองแรงที่กระทำบนปลายคานทั้งสอง ทิศทางของแรงทั้งสองนี้เหมือนกัน ในสภาพการทำงานปกติ แรงบิดที่เกิดจากแรงทั้งสองนี้เท่ากัน ทำให้คานอยู่ในตำแหน่งแนวนอนในสภาพการทำงานปกติ แรงบิดหนึ่งเป็นแรงบิดยับยั้งและอีกแรงบิดหนึ่งเป็นแรงบิดทำงาน
แรงบิดยับยั้งสามารถให้ได้จากวงจรคอยล์ยับยั้งหรือสปริงยับยั้ง
นี่คือรูปแบบหนึ่งของรีเลย์แบบแขนดึง แต่รีเลย์แบบคานสมดุลถูกพิจารณาแยกต่างหากจากมุมมองของการใช้งาน เมื่อมีความผิดพลาดเกิดขึ้น กระแสไฟฟ้าผ่านวงจรคอยล์ทำงานจะเกินค่า pick-up และดังนั้น mmf ของวงจรคอยล์ทำงานจะเพิ่มขึ้นและเกินค่า pick-up แรงดึงของวงจรคอยล์จะเพิ่มขึ้นและทำให้แรงบิดที่ปลายคานเพิ่มขึ้น แรงบิดที่เพิ่มขึ้นนี้จะทำให้คานเสียสมดุล ทำให้ปลายคานที่เกี่ยวข้องกับแรงบิดทำงานเคลื่อนลงเพื่อปิดตัวต่อของรีเลย์
การจัดวางแบบทั่วไปของรีเลย์แบบคานสมดุลทั้งสองประเภทแสดงด้านล่าง :


ในปัจจุบัน รีเลย์แบบคานสมดุลได้กลายเป็นของโบราณแล้ว ในอดีตรีเลย์เหล่านี้ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในการวัดความแตกต่างและการวัดอิมพีแดนซ์ การใช้งานรีเลย์เหล่านี้ถูกแทนที่ด้วยรีเลย์แบบดิสก์และถ้วยเหนี่ยวนำที่มีความซับซ้อนมากขึ้น
ข้อเสียหลักของรีเลย์แบบคานสมดุล คือ อัตราส่วนการรีเซ็ต/การทำงานที่ไม่ดี ความไวต่อการเปลี่ยนเฟสระหว่างแหล่งกำเนิดพลังงานทั้งสอง และการทำงานผิดพลาดในภาวะชั่วคราว

รีเลย์แบบคอยล์เคลื่อนที่

รีเลย์แบบคอยล์เคลื่อนที่หรือรีเลย์แบบคอยล์ DC ที่มีการขั้ว เป็นรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความไวสูงที่สุด เนื่องจากความไวสูง รีเลย์ชนิดนี้ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในการวัดที่ละเอียดและแม่นยำสำหรับการป้องกันระยะทางและความแตกต่าง รีเลย์ชนิดนี้เหมาะสมตามธรรมชาติสำหรับระบบ DC แม้ว่ารีเลย์ชนิดนี้สามารถใช้งานได้กับระบบ AC แต่ต้องมีวงจรแปลงกระแสที่จำเป็นในหม้อแปลงกระแส
ในรีเลย์แบบคอยล์เคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ของคอยล์อาจเป็นแบบหมุนหรือแบบแกน ทั้งสองแบบได้รับการพัฒนาอย่างมากโดยผู้ผลิตต่างๆ แต่ข้อจำกัดตามธรรมชาติของรีเลย์แบบคอยล์เคลื่อนที่ยังคงอยู่ คือ การนำกระแสเข้าและออกจากระบบคอยล์เคลื่อนที่ ซึ่งต้องออกแบบให้ละเอียดอ่อนเพื่อความไว
ระหว่างรีเลย์แบบคอยล์เคลื่อนที่ทั้งสองแบบ รีเลย์แบบแกนเคลื่อนที่มีความไวเป็นสองเท่าของรีเลย์แบบหมุน ด้วยรีเลย์แบบคอยล์เคลื่อนที่ ความไวระดับ 0.2 mW ถึง 0.5 mW เป็นที่นิยม ความเร็วในการทำงานขึ้นอยู่กับการควบคุมการเบรกในรีเลย์

คำแถลง: ให้ความเคารพต้นฉบับ บทความที่ดีควรแชร์ หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ