Визначення та основи електронних реле
Визначення: Електронне реле - це електронний вимикач, який працює для відкриття або закриття контактів схеми за допомогою електронних компонентів, усунення потреби в будь-яких механічних рухах. У електричних системах широко використовується схема пілотного реле на основі носія струму для захисту ліній передачі. Цей підхід дозволяє ефективне та точне виявлення несправностей, забезпечуючи безпеку та надійність електромережі.
Електронні реле використовують електронні лампи як їхні вимірювальні одиниці, які грають ключову роль у моніторингу електричних параметрів. Існує два фундаментальних конфігурації електронних реле, як показано нижче. Одна конфігурація базується на амплітудному компараторі, а інша - на фазовому компараторі. Кожна конфігурація має свої унікальні переваги та призначена для задоволення різних вимог до захисту в електричних системах.
Амплітудне компараторне електронне реле
Нижче зображено амплітудне компараторне електронне реле. Це реле отримує два чергові струмові (AC) входи. Ці величини спочатку порівнюються, а потім прямокутяться через мостову схему. Черговий струм застосовується до керуючої решітки моста, який обробляє електричні сигнали. Реле, підключене послідовно до мостової схеми, активується, коли величина однієї входової величини перевищує іншу. Цей механізм дозволяє релеві швидко реагувати на зміни електричних амплітуд, роблячи його ефективним компонентом для виявлення несправностей та захисту схем.
Функціонування електронного фазового компараторного реле
У електронному фазовому компараторному релі, дві чергові струмові (AC) величини обробляються особливим чином. Одна чергова величина подається на керуючу решітку електронної трубки, а інша - безпосередньо підключається до екрану трубки. Ця унікальна конфігурація становить основу для аналізу сигналів на основі фази в релі.
Механізм активації реле залежить від фазового відношення між цими двома черговими величинами. Зокрема, реле починує свою роботу саме тоді, коли дві чергові величини знаходяться в фазі одна з одною. Коли це відбувається, це свідчить про певну електричну умову, яку реле призначене виявити та відреагувати. Ця чутливість до фази робить електронне фазове компараторне реле надзвичайно ефективним для застосувань, де важливо точно визначати умови в фазі, такі як в деяких сценаріях захисту та моніторингу електроенергетичних систем.
Переваги та недоліки електронних реле
Переваги електронних реле
Електронні реле надають кілька значимих переваг, які сприяють їхній корисності в різних електричних застосуваннях:
Низькі вимоги до обслуговування: На відміну від традиційних механічних реле, електронні реле не мають рухомих частин. Відсутність фізичних компонентів, піддаються зносу, значно зменшує потребу у частому обслуговуванні. В результаті, електронні реле можуть працювати протягом тривалого періоду з мінімальним доглядом, знижуючи витрати на обслуговування та покращуючи надійність системи.
Швидкі часи відгуку: Електронні реле розроблені для реакції на електричні стимули з винятковою швидкістю. Їхні електронні механізми комутації дозволяють їм виявляти зміни в електричних сигналах та активацію або деактивацію контактів схеми за дрібну частину секунди. Цей швидкий час відгуку є важливим в застосуваннях, де потрібна швидка дія для захисту електричного обладнання або підтримки стабільності системи.
Зменшений навантаження на вимірювальні трансформатори: За рахунок своєї конструкції, електронні реле витягують менше струму по відношенню до деяких інших типів реле. Це менше навантаження на вимірювальні трансформатори дозволяє цим трансформаторам працювати більш ефективно та, можливо, продовжує їхній термін служби. Ця перевага є особливо цінною в електроенергетичних системах, де оптимізація продуктивності вимірювальних трансформаторів є важливою для точного вимірювання та надійного захисту.
Недоліки електронних реле
Незважаючи на свої переваги, електронні реле також мають певні обмеження, які обмежують їх широке застосування:
Потреба у високонапіяльному живленні: Електронні реле зазвичай потребують високонапіяльне живлення для роботи. Ця потреба у високовольтажному вході може створювати проблеми з точки зору інтеграції електроенергетичної системи та безпеки. Можуть бути необхідні спеціалізовані електроенергетичні інфраструктури та заходи безпеки для забезпечення необхідного високонапіяльного живлення, що збільшує складність та вартість впровадження електронних реле в деяких застосуваннях.
Високе споживання енергії: Порівняно з деякими альтернативними технологіями реле, електронні реле часто споживають відносно велику кількість електричної енергії. Це високе споживання енергії може бути значним недоліком, особливо в застосуваннях, де важливо зберігати енергію, або в системах, де мінімізація використання енергії є пріоритетом. Збільшене споживання енергії не лише збільшує витрати на експлуатацію, але може також сприяти тепловипуску, що, можливо, вплине на продуктивність та термін служби реле.
Обмежений термін служби: Хоча електронні реле не мають механічного зношення, вони все ж піддаються витриванню компонентів з часом через фактори, такі як електричне напруження, коливання температури та старіння електронних компонентів. В результаті, електронні реле загалом мають коротший термін служби порівняно з деякими більш стійкими технологіями реле. Цей обмежений термін служби може призводити до більш частих замін, збільшуючи витрати на обслуговування та, можливо, викликаючи перебої в системі.
Практичні обмеження в електроенергетичних системах: Через поєднання факторів, таких як потреба у високонапіяльному живленні, високе споживання енергії та обмежений термін служби, електронні реле не знайшли широкого практичного застосування в електроенергетичних системах. Ці обмеження часто роблять їх менш привабливими порівняно з іншими типами реле, які пропонують кращу продуктивність, надійність та ефективність вартості в вимогливих умовах захисту та контролю електроенергетичних систем.
