Definitie en basisprincipes van elektronische relais
Definitie: Een elektronisch relais is een elektronische schakelaar die werkt om circuitschakelaars te openen of te sluiten met behulp van elektronische componenten, waardoor mechanische beweging overbodig wordt. In elektrische systemen wordt vaak de stroomdragerpilootrelaisregeling in deze relais gebruikt voor de bescherming van transmissielijnen. Deze benadering maakt efficiënte en nauwkeurige foutdetectie mogelijk, waarbij de veiligheid en betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet worden gewaarborgd.
Elektronische relais maken gebruik van elektronische ventielen als hun meeteenheden, die een cruciale rol spelen bij het monitoren van elektrische parameters. Er zijn twee fundamentele configuraties van elektronische relais, zoals hieronder wordt weergegeven. De ene configuratie is gebaseerd op een amplitudevergelijker, terwijl de andere gebruikmaakt van een fasevergelijker. Elke opstelling heeft zijn unieke voordelen en is ontworpen om aan verschillende beschermingsvereisten binnen elektrische systemen te voldoen.
Amplitudevergelijker elektronisch relais
De afbeelding van het amplitudevergelijker elektronisch relais is hieronder weergegeven. Dit relais ontvangt twee wisselstroom (AC) ingangsquantiteiten. Deze quantiteiten worden eerst vergeleken en vervolgens gerectificeerd door middel van een rectificerend brugcircuit. De AC-ingang wordt toegepast op het controlegrid van de brug, dat de elektrische signalen verwerkt. Het relais, verbonden in serie met het brugcircuit, activeert wanneer de grootte van één ingangsquantiteit die van de andere overtreft. Dit mechanisme stelt het relais in staat om snel te reageren op variaties in elektrische amplituden, waardoor het een effectief onderdeel is voor foutdetectie en circuitbescherming.
Werkingsprincipe van elektronische faserelais
Bij een elektronisch faserelais worden de twee wisselstroom (AC) quantiteiten op een specifieke manier verwerkt. Eén AC-quantiteit wordt ingevoerd in het controlegrid van de elektronische buis, terwijl de andere direct wordt verbonden met het scherm van de buis. Deze unieke opstelling vormt de basis voor fasegebaseerde signaalanalyse binnen het relais.
Het activeringsmechanisme van het relais hangt af van de faserverhouding tussen deze twee AC-quantiteiten. Specifiek gezien start het relais exact wanneer de twee AC-quantiteiten in fase met elkaar zijn. Wanneer dit gebeurt, duidt het op een bepaalde elektrische toestand, waarop het relais is ontworpen om te detecteren en te reageren. Deze fasesensitieve werking maakt het elektronische faserelais zeer effectief voor toepassingen waarin het nauwkeurig identificeren van in-fasecondities cruciaal is, zoals in bepaalde scenario's voor het beschermen en monitoren van energiebronnen.
Voordelen en nadelen van elektronische relais
Voordelen van elektronische relais
Elektronische relais bieden verschillende opmerkelijke voordelen die bijdragen aan hun bruikbaarheid in diverse elektrische toepassingen:
Lage onderhoudsvereisten: In tegenstelling tot traditionele mechanische relais hebben elektronische relais geen bewegende delen. Dit gebrek aan fysieke componenten die onderhevig zijn aan slijtage, vermindert aanzienlijk de noodzaak voor frequente onderhoudsbeurten. Hierdoor kunnen elektronische relais gedurende langere perioden met minimale onderhoudskosten werken, wat de betrouwbaarheid van het systeem verbetert.
Snelle reactietijden: Elektronische relais zijn ontworpen om met uitzonderlijke snelheid te reageren op elektrische stimuli. Hun elektronisch gebaseerde schakelmechanismen stellen hen in staat om veranderingen in elektrische signalen te detecteren en circuitschakelaars in een fractie van een seconde te activeren of te deactiveren. Deze snelle reactietijd is cruciaal in toepassingen waar snelle actie vereist is om elektrische apparatuur te beschermen of de stabiliteit van het systeem te handhaven.
Verlaagde belasting op instrumententransformatoren: Door hun ontwerp trekken elektronische relais minder stroom in vergelijking met sommige andere types relais. Deze lagere stroomafname resulteert in een verminderde belasting op instrumententransformatoren, waardoor deze transformatoren efficiënter kunnen werken en potentiële levensduur kunnen verlengen. Dit voordeel is bijzonder waardevol in energiebronnen waar de optimalisatie van de prestaties van instrumententransformatoren essentieel is voor accurate metingen en betrouwbare bescherming.
Nadelen van elektronische relais
Ondanks hun voordelen hebben elektronische relais ook bepaalde beperkingen die hun algemene toepassing beperken:
Hoge spanning vereist: Elektronische relais vereisen doorgaans een hoge spanning voor hun werking. Deze behoefte aan hoge spanning kan uitdagingen opleveren in termen van integratie in het energiebedrijf en veiligheid. Gespecialiseerde elektrische infrastructuur en veiligheidsmaatregelen kunnen nodig zijn om de benodigde hoge spanning te leveren, waardoor de complexiteit en kosten van het implementeren van elektronische relais in sommige toepassingen toenemen.
Hoge energieverbruik: In vergelijking met sommige alternatieve relais technologieën consumeren elektronische relais vaak relatief veel elektrische energie. Dit hoge energieverbruik kan een significant nadeel zijn, vooral in energiebewuste toepassingen of systemen waar het minimaliseren van energiegebruik een prioriteit is. Het verhoogde energieverbruik brengt niet alleen hogere operationele kosten met zich mee, maar kan ook bijdragen aan warmteopwekking, wat potentieel de prestaties en levensduur van de relais kan beïnvloeden.
Beperkte levensduur: Hoewel elektronische relais vrij zijn van mechanische slijtage, zijn ze nog steeds onderhevig aan componentdegradatie na verloop van tijd, veroorzaakt door factoren zoals elektrische stress, temperatuurschommelingen en ouderdom van elektronische componenten. Daardoor hebben elektronische relais doorgaans een kortere levensduur in vergelijking met sommige robuustere relais technologieën. Deze beperkte levensduur kan leiden tot meer frequente vervangingen, wat de onderhoudskosten verhoogt en potentieel verstoringen in het systeem veroorzaakt.
Praktische beperkingen in energiebronnen: Vanwege de gecombineerde factoren van hoge spanning vereisten, hoog energieverbruik en beperkte levensduur, hebben elektronische relais geen wijdverspreide praktische toepassing gevonden in energiebronnen. Deze beperkingen maken ze vaak minder aantrekkelijk in vergelijking met andere relais typen die betere prestaties, betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit bieden in de veeleisende omgeving van energiebronbescherming en -controle.
