Definicja i podstawy relé elektronicznych
Definicja: Relé elektroniczne to elektroniczny przełącznik, który działa na otwarcie lub zamknięcie kontaktów obwodowych przy użyciu elementów elektronicznych, eliminując potrzebę jakiegokolwiek ruchu mechanicznego. W systemach elektrycznych często stosuje się schemat przekaźnika pilotowego prądotokowego w tych relé do ochrony linii przesyłowych. Ten podejście umożliwia efektywne i precyzyjne wykrywanie uszkodzeń, zapewniając bezpieczeństwo i niezawodność sieci energetycznej.
Relé elektroniczne wykorzystują elektrowentyle jako jednostki pomiarowe, które odgrywają kluczową rolę w monitorowaniu parametrów elektrycznych. Istnieją dwie podstawowe konfiguracje relé elektronicznych, jak pokazano poniżej. Jedna konfiguracja opiera się na komparatorze amplitudowym, podczas gdy druga polega na komparatorze fazowym. Każda konfiguracja ma swoje unikalne zalety i jest zaprojektowana, aby odpowiadać różnym wymaganiom ochrony w systemach elektrycznych.
Relé elektroniczne z komparatorem amplitudowym
Rysunek przedstawiający relé elektroniczne z komparatorem amplitudowym znajduje się poniżej. To relé otrzymuje dwie wielkości prądu przemiennego (AC). Te wielkości są najpierw porównywane, a następnie prostowane przez mostek prostujący. Prąd AC jest podawany do siatki sterującej mostka, który przetwarza sygnały elektryczne. Relé, połączone szeregowo z obwodem mostka, aktywuje się, gdy wielkość jednej z wielkości wejściowych przekracza wielkość drugiej. Ten mechanizm pozwala relé szybko reagować na zmiany amplitud elektrycznych, co czyni go skutecznym elementem do wykrywania uszkodzeń i ochrony obwodów.
Działanie relé elektronicznego z komparatorem fazowym
W relé elektronicznym z komparatorem fazowym dwie wielkości prądu przemiennego (AC) są przetwarzane w specyficzny sposób. Jedna wielkość AC jest podawana do siatki sterującej lampy elektronowej, podczas gdy druga jest bezpośrednio podłączona do ekranu lampy. Ta unikalna konfiguracja stanowi podstawę analizy sygnałów opartej na fazie w relé.
Mechanizm aktywacji relé zależy od relacji fazowej między tymi dwiema wielkościami AC. Konkretnie, relé rozpoczyna działanie dokładnie wtedy, gdy dwie wielkości AC są ze sobą w fazie. Gdy to nastąpi, wskazuje to na określoną warunkowość elektryczną, którą relé jest zaprojektowane do wykrycia i odpowiedzi na nią. Ta czułość na fazę czyni relé elektroniczne z komparatorem fazowym bardzo skutecznym w aplikacjach, gdzie precyzyjne identyfikowanie warunków w fazie jest kluczowe, takich jak niektóre scenariusze ochrony i monitorowania systemów energetycznych.
Zalety i wady relé elektronicznych
Zalety relé elektronicznych
Relé elektroniczne oferują kilka znaczących korzyści, które przyczyniają się do ich użyteczności w różnych aplikacjach elektrycznych:
Niskie wymagania utrzymaniowe: W przeciwieństwie do tradycyjnych relé mechanicznych, relé elektroniczne nie mają części ruchomych. Brak fizycznych komponentów podlegających zużyciu znacznie redukuje potrzebę częstego konserwacji. Dzięki temu relé elektroniczne mogą działać przez dłuższy czas z minimalnym utrzymaniem, obniżając koszty konserwacji i poprawiając niezawodność systemu.
Szybkie czasy reakcji: Relé elektroniczne są zaprojektowane, aby reagować na bodźce elektryczne z wyjątkową prędkością. Ich mechanizmy przełączania oparte na elektronice pozwalają im wykrywać zmiany w sygnałach elektrycznych i aktywować lub dezaktywować kontakty obwodowe w ułamku sekundy. Ta szybka reakcja jest kluczowa w aplikacjach, gdzie szybka akcja jest niezbędna do ochrony sprzętu elektrycznego lub utrzymania stabilności systemu.
Obniżone obciążenie transformatorów pomiarowych: Dzięki swojej konstrukcji, relé elektroniczne pobierają mniej prądu w porównaniu do niektórych innych typów relé. To mniejsze pobieranie prądu powoduje obniżone obciążenie transformatorów pomiarowych, co pozwala tym transformatorom działać bardziej efektywnie i potencjalnie przedłuża ich żywotność. Ta zaleta jest szczególnie wartościowa w systemach energetycznych, gdzie optymalizacja wydajności transformatorów pomiarowych jest niezbędna dla dokładnego pomiaru i niezawodnej ochrony.
Wady relé elektronicznych
Pomimo swoich zalet, relé elektroniczne mają również pewne ograniczenia, które ograniczają ich szerokie zastosowanie:
Wymóg wysokiego napięcia zasilającego: Relé elektroniczne zazwyczaj wymagają wysokiego napięcia zasilającego do działania. Ta potrzeba wysokiego napięcia może stanowić wyzwanie w zakresie integracji z systemem energetycznym i bezpieczeństwa. Może być wymagana specjalistyczna infrastruktura elektryczna i środki bezpieczeństwa, aby zapewnić niezbędne wysokie napięcie, co zwiększa złożoność i koszty implementacji relé elektronicznych w niektórych aplikacjach.
Wysokie zużycie energii: W porównaniu do niektórych alternatywnych technologii relé, relé elektroniczne często zużywają stosunkowo dużą ilość energii elektrycznej. To wysokie zużycie energii może być istotną wadą, zwłaszcza w aplikacjach świadomych energii lub systemach, w których minimalizacja zużycia energii jest priorytetem. Zwiększone zużycie energii nie tylko dodaje do kosztów operacyjnych, ale może również wpływać na generowanie ciepła, potencjalnie wpływając na wydajność i żywotność relé.
Ograniczona żywotność: Chociaż relé elektroniczne są wolne od zużycia mechanicznego, są nadal podległe degradacji komponentów z czasem z powodu czynników takich jak stres elektryczny, fluktuacje temperatury i starzenie się komponentów elektronicznych. W rezultacie, relé elektroniczne mają ogólnie krótszą żywotność w porównaniu do niektórych bardziej odpornej technologii relé. Ta ograniczona żywotność może prowadzić do częstszych wymian, zwiększając koszty konserwacji i potencjalnie powodując zakłócenia w systemie.
Praktyczne ograniczenia w systemach energetycznych: Ze względu na połączone czynniki wymogu wysokiego napięcia zasilającego, wysokiego zużycia energii i ograniczonej żywotności, relé elektroniczne nie znalazły szerokiego praktycznego zastosowania w systemach energetycznych. Te ograniczenia często sprawiają, że są one mniej atrakcyjne w porównaniu do innych typów relé, które oferują lepszą wydajność, niezawodność i kosztowo - efektywność w wymagającym środowisku ochrony i sterowania systemami energetycznymi.
