Elektromanyetik Röle Çalışma Prensibi | Elektromanyetik Röle Türleri

Elektromanyetik Röle

Elektromanyetik röleler manyetik eylem ile çalışan rölelerdir. Modern elektrik koruma röleleri çoğunlukla mikroişlemci tabanlıdır, ancak yine de elektromanyetik röle kendi yerini korur. Tüm elektromanyetik rölelerin mikroişlemci tabanlı statik rölelerle değiştirilmesi çok daha uzun sürecektir. Bu nedenle, koruma röle sisteminin detaylarına girmeden önce, çeşitli elektromanyetik röle türlerini gözden geçirmeliyiz.

Elektromanyetik Rölenin Çalışma Prensibi

Neredeyse tüm röle cihazları aşağıdaki elektromanyetik röle türlerinden bir veya daha fazlasına dayanır.

1. Büyüklük ölçümü,

2. Karşılaştırma,

3. Oran ölçümü.

Elektromanyetik rölenin çalışma prensibi bazı temel ilkeler üzerine kuruludur. Çalışma ilkesine bağlı olarak bu röleler aşağıdaki elektromanyetik röle türlerine ayrılabilir.

1. Çekilmiş kol tipi röle,

2. Endüksiyon diski tipi röle,

3. Endüksiyon kup tipi röle,

4. Dengelenmiş kiriş tipi röle,

5. Hareketli bobin tipi röle,

6. Polarize hareketli demir tipi röle.

Çekilmiş Kol Tipi Röle

Çekilmiş kol tipi röle inşası ve çalışma prensibi açısından en basit olan röledir. Bu tür elektromanyetik röleler büyüklük rölesi veya oran rölesi olarak kullanılabilir. Bu röleler yardımcı röle, kontrol röle, aşırı akım, düşük akım, aşırı gerilim, düşük gerilim ve impedans ölçüm röleleri olarak kullanılır.

Bu elektromanyetik röle türleri için en yaygın kullanılan inşalar eklemli kol ve plunger tipi inşalardır. İki inşa tasarımından, eklemli kol tipi daha yaygın olarak kullanılır.

Biliyoruz ki, bir armatür üzerindeki kuvvet hava boşluğu içindeki manyetik akım yoğunluğunun karesine orantılıdır. Doğrusal olmayan etkileri göz ardı edersek, armatür tarafından deneyim edilen kuvvet için denklem şu şekilde ifade edilebilir,manyetik akım yoğunluğu ile doğrudan orantılıdır. Eğer doygunluk etkisini görmezden gelirsek, armatür tarafından deneyim edilen kuvvetin denklemi şu şekilde ifade edilebilir,

Burada, F net kuvvettir, K' sabit, I armatür bobinin rms akımıdır ve K' kısıtlayıcı kuvvettir.
Relenin çalışması için eşiği aşma koşulu, KI2 = K' olduğunda gerçekleşecektir.
Eğer yukarıdaki denklemi dikkatlice incelersek, belirli bir bobin akımı değeri için relenin çalışmasının K' ve K sabitlerine bağlı olduğunu anlayacağız.
Yukarıdaki açıklama ve denklemden, relenin çalışmasının etkilendiği faktörler şöyle özetlenebilir:

1. Relenin çalışma bobininde geliştirilen amper-tur sayısı,

2. Rel çekirdeği ile armatür arasındaki hava boşluğunun büyüklüğü,

3. Armatür üzerindeki kısıtlayıcı kuvvet.

Cezaevi Tip Relenin Yapısı

Bu relay, temel olarak basit bir elektromanyetik bobin ve bir mafsal plüngerdendir. Bobin enerji alır olduğunda, plünger bobinin çekirdeğine doğru çeker. Bazı NO-NC (Normalde Açık ve Normalde Kapalı) kontaklar bu plüngerle mekanik olarak düzenlenmiş olup, plünger hareketi sonunda NO kontaklar kapalı, NC kontaklar ise açık hale gelir. Genellikle çekici armatür tipi relay DC ile çalışan bir relaydir. Kontaklar, relay çalıştırıldıktan sonra, armatür enerjisi kesildikten sonra bile, orijinal pozisyonlarına geri dönemezler. Relay çalışmasından sonra, bu elektromanyetik relay türleri manuel olarak sıfırlanır.
Çekici armatür relay, yapısı ve çalışma prensibi itibariyle, işlemesi anidir.

Endüksiyon Disk Tipi Relay

Endüksiyon disk tipi relay çoğunlukla bir dönen diskten oluşur.

Endüksiyon Disk Tipi Relay Çalışması

Her indüksiyon diski tipi röle aynı bilinen Ferrari prensibine göre çalışır. Bu prensip, iki fazda yer alan manyetik akıların birbirleriyle olan faz farkına ve büyüklüklerinin ürününe orantılı bir tork ürettiğini belirtir. Matematiksel olarak bu şu şekilde ifade edilebilir-


Indüksiyon diski tipi röle, ampermetre, voltmetre, wattmetre veya watt saat metresi gibi aynı prensibe dayanır. Indüksiyon rölesinde, deflektörlü tork, AC elektromagnete ait manyetik akı tarafından alüminyum veya bakır diskte üretilen eddy akımları ile oluşturulur. Burada, bir alüminyum (veya bakır) disk, I'ye küçük bir açıyla geciken φ değişen manyetik akıyı üreten bir AC manyetin kutupları arasına yerleştirilmiştir. Bu manyetik akı, diske bağlandığında, diskte φ'ye 90° geriye doğru geciken E2 adında bir indüklenmiş emf olmalıdır. Disk tamamen dirençli olduğundan, diskteki indüklenmiş I2 akımı E2 ile fazda uyuşacaktır. φ ile I2 arasındaki açı 90° olduğundan, bu durumda üretilen net tork sıfırdır. Çünkü,

Indüksiyon diski tipi rölede tork elde etmek için, dönen bir manyetik alanın oluşturulması gerekir.

Indüksiyon Diski Tipi Rölede Tork Üretme Yöntemi: Kutup Gizleme Yöntemi

Bu yöntemde, kutupların yarısı gösterildiği gibi bakır halka ile çevrilir. φ1 kutunun gölgelenmemiş kısmının akımıdır. Aslında, kutup bir yuva ile ikiye bölündüğünde toplam akım iki eşit parçaya ayrılır.

Kutunun bir kısmı bakır halka tarafından gölgelendiğinde, gölge halkasında indüklenmiş bir akım oluşur ve bu da gölgeli kütupta başka bir akım φ2‘ oluşturur. Bu nedenle, gölgeli kütünün sonuç akımı φ1 ve φ2’nin vektörel toplamı olacaktır. Diyelim ki bu φ2’dir ve φ1 ile φ2 arasındaki açı θ’dır. Bu iki akım, bir sonuc tork oluşturur,

İndüksiyon diski tipi röleye ait dönen disklerin üç ana şekli vardır. Bunlar spiral, yuvarlak ve vaz şeklinde olabilir, gösterildiği gibi. Spiral şekil, kontrol yayının değişen fren torkunu telafi etmek için yapılır. Disk kontaklarını kapattığında yay sarılır. Çoğu tasarım için, disk en fazla 280o kadar dönebilir. Ayrıca, disk üzerindeki hareketli kontakt, diskteki en büyük yarıçap bölümü elektromanyetik altında olduğunda röle çerçevesindeki sabit kontaktlara ulaşacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu, indüksiyon diski tipi rölelerde tatmin edici kontakt baskısını sağlamak için yapılmıştır.
Hızlı çalışma gerektiği durumlarda, örneğin diferansiyel korumada, diskin açısal seyahati önemli ölçüde sınırlıdır ve bu nedenle dairesel hatta vane tipleri indüksiyon diski tipi elektromanyetik rölelerde kullanılabilir.
Bazen, bir indüksiyon diski tipi rölenin işlemesi, başka bir rölenin başarılı bir şekilde işlemesinden sonra yapılmalıdır. Örneğin, interlocklu aşırı akım röleleri genellikle jeneratör ve bus bar koruması için kullanılır. Bu durumda, gölge bant, gölge bobini ile değiştirilir. Gölge bobinin iki ucundan, diğer kontrol cihazı veya rölenin normalde açık kontaktına kadar uzatılır. Sonrasında çalıştırıldığında, normalde açık kontakt kapanır ve gölge bobini kısa devre yapar. Yalnızca o zamandan itibaren aşırı akım röle diski dönmeye başlar.
Ayrıca, gölge bobinine değişken direnç düzenlemesi uygulayarak, bir indüksiyon diski tipi rölenin zaman/akım karakteristiklerini de değiştirebilirsiniz.
Negatif dizisel filtre ile beslenen bir indüksiyon diski rölesi, alternatörler için negatif-dizisel koruma cihazı olarak da kullanılabilir.

İndüksiyon Kasesi Tipi Röle

Endüksiyon kase tipi röle endüksiyon disk tipi rölenin farklı bir versiyonu olarak kabul edilebilir. Her iki tür rölenin çalışma prensipleri neredeyse aynıdır. Endüksiyon kase tipi röle, çok yüksek hızda çalışmayı gerektiren ve polarizasyon ve/veya diferansiyel bobin ile birlikte kullanılmasını istenen durumlarda kullanılır. Genellikle dört pol ve sekiz pol tasarımları mevcuttur. Pol sayısı, yerleştirilecek bobinin sayısına bağlıdır.
Kase tipi tasarımın inercisi, disk tipi tasarımın inercisinden çok daha düşüktür. Bu nedenle, endüksiyon kase tipi rölelerde çok yüksek hızlı işlemler mümkündür. Ayrıca, pol sistemi, girdiye göre maksimum tork vermek üzere tasarlanmıştır. Dört pol birimlerinde, bir pol çifti tarafından kasede üretilen tüm eddy akımlarının diğer pol çiftinin doğrudan altında görünmesi - bu nedenle tork/VA oranı, C şeklinde bir elektromanyetik ile bir endüksiyon diskinin yaklaşık üç katıdır.
Endüksiyon kase tipi röle yönlendirici veya faz karşılaştırma birimleri olarak uygundur. Bunun nedeni, hassasiyetlerinin yanı sıra, endüksiyon kase rölelerinin sarsıntısız sabit torkları olması ve akım veya gerilim alone küçük parazit torklarının olmasıdır.

Endüksiyon Kase Tipi Yönlendirici veya Güç Rölesi

Dört pol endüksiyon kase tipi rölelerde, bir pol çifti gerilime orantılı akımı üretirken, diğer pol çifti akıma orantılı akımı üretir. Vektör diyagramı aşağıda verilmiştir,
T1 = Kφvi.φi. sin(90o − θ) varsayımıyla, gerilim bobininden üretilen akımın gerilimin 90° geride olduğunu düşünüyoruz. Tasarım itibariyle, açı herhangi bir değere yaklaşabilir ve T = K.E.I.cos(φ − θ) tork denklemi elde edilir, burada θ E – I sistem açısını temsil eder.
Buna göre, endüksiyon-kase tipi röle, sistem açısı θ = 0o veya 30o veya 45o veya 60o olduğunda maksimum tork üretmek üzere tasarlanabilir. İlki, güç röleleri olarak bilinir, çünkü θ = 0o olduğunda maksimum tork üretirler ve sonraki, yön ayrımcılığı için koruma şemalarında hata koşullarında kullanılır, çünkü hata koşullarında maksimum tork üretmek üzere tasarlanırlar.

Reaktans veya Mho Tipi Endüksiyon Kase Rölesi

Akım veya gerilim bobin düzenini ve çeşitli akımlar arasındaki göreceli faz kayması açısını manipüle ederek, endüksiyon kase tipi röle, bir güç devresinin saf reaktansını ölçmeye uygun hale getirilebilir.

Dengeleyici Kiriş Rölesi

Dengeleyici kirişli röle, çekim kol türündeki rölenin bir varyantı olarak kabul edilebilir, ancak uygulama alanlarına göre farklı röle türleri olarak değerlendirilirler.
Dengeleyici kirişli röleler, diferansiyel ve mesafe koruma şemalarında kullanılırdı. Bu rölelerin kullanımı, daha gelişmiş endüksiyon diski türü röleler ve endüksiyon kup türü röleler onları yerine geçirmesiyle tamamen ortadan kalkmıştır.
Bir Dengeleyici Kiriş Rölesi'nin çalışma prensibi oldukça basittir. Burada bir kiriş, bir ekleme tarafından desteklenir. Ekleme, kirişin ortasından bir yerden kirişe destek sağlar. Kirişin iki ucunda sırasıyla iki kuvvet etkindir. Her iki kuvvetin yönü aynıdır. Sadece yön değil, normal çalışma koşullarında ekleme noktasına göre oluşturulan torklar da aynıdır. Bu iki aynı yönlü tork nedeniyle, kiriş normal çalışma koşullarında yatay pozisyonda tutulur. Bu torklardan biri kısıtlayıcı tork, diğeri ise çalıştırma torkudur.
Kısıtlayıcı tork, kısıtlayıcı bobin veya kısıtlayıcı yay tarafından sağlanabilir.
Bu, çekim kol türü rölelerin bir çeşitidir. Ancak, uygulama açısından bakıldığında, dengeleyici kirişli röle ayrı bir şekilde ele alınır. Herhangi bir arızanın oluşması durumunda, çalıştırma bobininden geçen akım, belirlenen değeri aşar ve bu nedenle çalıştırma bobinin mmf'si artarak belirlenen değeri aşar. Bu artan mmf, bobinin kiriş ucunu daha güçlü çeker ve bu nedenle, kirişin ilgili ucundaki tork artar. Bu torkun artması, kirişin dengesini bozar. Bu dengesiz tork durumu nedeniyle, çalıştırma torku ile ilişkili kiriş ucu aşağı doğru hareket ederek, rölenin No kontaktlarını kapatır.
Her iki tip dengeleyici kiriş rölesinin tipik düzenlemeleri aşağıda gösterilmiştir :


Günümüzde, dengeleyici kirişli röleler eskimektedir. Geçmişte, bu röleler diferansiyel ve impedans ölçümünde yaygın olarak kullanılmıştır. Bu rölelerin kullanımı, daha gelişmiş endüksiyon diski ve kup türü röleler tarafından yerine geçmiştir.
Dengeleyici kirişli rölenin ana dezavantajları, zayıf reset/çalıştırma oranı, iki güçlendirme arasındaki faz kayması hassasiyeti ve geçici durumlarda yanlış çalışma olasılığıdır.

Hareketli Bobinli Röle

Hareketli bobinli röle veya polarize DC hareketli bobinli röle, en hassas manyetik röledir. Yüksek hassasiyeti nedeniyle, bu röle, mesafe ve diferansiyel koruma için hassas ve doğru ölçümde yaygın olarak kullanılır. Bu tür röleler, doğal olarak DC sistemler için uygun hale gelir. Ancak, bu tür röleler AC sistemlerde de kullanılabilir, ancak gerekli dikdörtgen devresi akım transformatöründe sağlanmalıdır.
Bir hareketli bobinli röle'de, bobinin hareketi döner veya eksenel olabilir. Her ikisi de çeşitli üreticiler tarafından büyük ölçüde geliştirilmiş olsa da, hareketli bobinli rölenin iç-in dış-çıkan akım'ı, hassasiyet nedeniyle çok ince tasarlanması gereken hareketli bobin sisteminin kendine özgü sınırlaması kalır.
Bu iki hareketli bobinli röle türü arasında, eksenel hareketli tür, döner tipten iki kat daha hassastır. Hareketli bobinli rölelerle, 0.2 mW ile 0.5 mW arasındaki hassasiyetler tipiktir. İşlem hızı, rölede sağlanan sönümeye bağlıdır.

Açıklama: Orijinali saygıya değer, iyi makaleler paylaşılabilir, ihlal varsa silme isteyiniz.