для чего служит реле тока
Реле максимального тока
Существующие промышленные электросети нуждаются в защите своих цепей от перегрузок и коротких замыканий. С этой целью для защиты силовых трансформаторов, агрегатов, электродвигателей приводов насосов и многого другого промышленного оборудования применяют релейную защиту включающую в себя реле максимального тока.
Каждый элемент цепи, будь то проводник, источник питания (силовой трансформатор), приёмник тока (электродвигатели, приборы учёта, нагреватели и т.п.) имеет свой максимально допустимый ток нагрузки. Превышение которого может повлечь за собой пробой изоляции или расплавление проводника, межвитковое замыкание в электродвигателе, перегрузку трансформатора. То есть вызывает аварийный режим работы, что ведёт к выходу из строя всей сети.
Назначение, устройство и классификация токовых реле
Как видно из названия, это реле предназначено для ограничения максимального тока в сети, для отключения потребителей при превышении порогового значения потребляемого тока. Рассматриваемое реле установленное в релейном шкафу силового трансформатора кроме защиты его от перегрузки по току так же обеспечивает защиту от токов короткого замыкания, возникающих в следствии какой либо технической неисправности.
Релейная защита имеет определённое и очень нужное свойство – селективность. Которое являет собой способность отключать поврежденный участок цепи максимально локально. То есть самым близко расположенным выключателем. Не задействуя при этом автоматический выключатель питающий всю цепь и оставляя в работе остальные участки цепи. Это свойство прекрасно обеспечивает реле максимального тока.
Токовые реле подразделяются на первичные и вторичные. Первичные токовые реле встраиваются непосредственно в привод выключателя, являясь его неотъемлемой частью. Используются главным образом в сетях напряжением до 1 кВ.
Вторичные реле подключаются через трансформатор тока, устанавливаемый непосредственно на шину питания или жилу питающего кабеля. Трансформатор тока преобразует ток в меньшую сторону до величины, воспринимаемой токовым реле. И так как ток поступающий на контакты реле пропорционален току протекающему в контролируемом проводнике, то для контроля за величиной этого тока можно использовать реле с небольшим токовым диапазоном. Например, трансформатор тока с кратностью 100/5 позволяет контролировать величину тока в сети до 100 А, используя для этого токовое реле с допустимой величиной максимального тока равной 5 А.
Реле максимального тока РТМ
Реле максимального тока РТ-40
Вторичные реле максимального тока сами по себе делятся еще на несколько подгрупп. Это электромагнитные реле, индукционные реле, дифференциальные реле, реле на интегральных микросхемах. Все эти типы реле широко распространены и используются практически везде. Работа электромагнитного токового реле была описана выше.
Дифференциальное реле основано на принципе сравнения величины тока до и после потребителя, чаще силового трансформатора. В нормальном режиме работы ток до и после защищаемого трансформатора одинаков, но при возникновении на трансформаторе короткого замыкания этот баланс нарушается. При этом реле замыкает свои контакты тем самым подав команду на отключение повреждённого участка.
Дифференциальные реле имеют повсеместное применение как на производстве так и в быту. В виде УЗО (устройство защитного отключения) предупреждают токовые утечки в проводниках и приборах. Таких как светильники, водонагреватели, оргтехника, защищая человека от поражения электрическим током при прямом контакте с корпусом электроприбора.
Реле максимального тока на интегральных микросхемах (электронные реле тока) соответственно выполняется на полупроводниковой базе. Главным достоинством подобных реле является стабильная работа в условиях повышенной вибрации.
Выбор реле максимального тока
Реле максимального тока выбирается в зависимости от технического задания, величины измеряемого тока, питающего напряжения, регулировочных характеристик, порога максимально допустимого тока нагрузки, необходимости наличия механизма задержки времени включения, условий эксплуатации. Выбранное по основным показателям реле можно легко настроить под необходимые нужды. Плавно изменяя уставки.
Обычно реле максимального тока имеют небольшие габариты, благодаря чему легко встраиваются в шкафы релейной защиты, имеют широкую взаимозаменяемость, простоту и надежность конструкции. Некоторые модели реле позволяют подсоединить к ним дополнительные блок-контакты (замыкающие или размыкающие, в зависимости от поставленных задач), что позволяет упростить схему цепи и выдавать дополнительные управляющие сигналы.
Современные токовые реле позволяют непосредственно контролировать измеряемую величину на встроенном светодиодном экране. Имеют широкий диапазон настройки и являются весьма удобным прибором контроля.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Принцип работы реле тока и виды устройств
Для защиты от коротких замыканий и перегрузок устанавливаются специальные устройства. Одним из них является реле тока. Им оснащаются электродвигатели, трансформаторы и другие промышленные устройства. Без такого приспособления присутствует риск возникновения пробоя изоляции, повреждения проводов, а всё это приводит к переходу в аварийный режим эксплуатации устройств и дальнейшей их поломке.
Применение устройства
Реле тока и напряжения необходимо в том случае, когда возникает перегрузка питающей среды. В этом случае все аппараты-потребители делятся на несколько групп: приоритетные и неприоритетные. К первым можно отнести важные устройства, например, это могут быть компьютеры, аппаратура для видеосъёмки или хранения данных. К числу неприоритетных относятся дополнительное оборудование и бытовые устройства. Поэтому часто устанавливается реле, чтобы предотвратить перегрузку сети и дальнейшее её отключение.
В большинстве устройств релейной защиты стоит именно реле токового ограничения. Оно реагирует на недопустимый подъём тока, а реле минимального напряжения работает в обратном порядке. Оно реагирует на снижение допустимого значения. Главное отличие токового от реле напряжения заключается в том, что первое срабатывает последовательно цепи.
В бытовой сфере ток срабатывания реле необходим для защиты от перегрузки следующих бытовых приборов:
В сфере производства реле максимального тока широко применяется для защиты важных агрегатов, трансформаторов, насосных систем. Важно, чтобы установку и подключение проводил компетентный специалист.
Конструкция и принцип действия
Существует множество электронных моделей защитных устройств. Большинство из них имеет стандартную конструкцию. Прибор состоит из следующих элементов:
Принцип работы токового реле заключается в том, что когда аппарат подключается к сети, катушка получает электрическую энергию. Далее через якорь и металлический сердечник происходит сплетение контактов. В это же время замыкаются контакты всех приборов, которые были включены в цепь прибора. При этом ток может вовсе не подаваться, а если же подаётся, то неравномерно. В этом случае контакты приборов поднимаются, и цепь размыкается.
Действие самого защитного устройства зависит от его конструктивных особенностей и предназначения.
Например, в твердотельном приборе предусмотрены дополнительные силовые ключи на тиристорах и симисторах, поэтому он считается более эффективным. Важное значение имеет пропускная способность аппарата.
Характеристика видов
Реле тока можно разделить на первичные и вторичные. Первый тип чаще встречается в конструкциях выключателей. Применяется в электрической сети, напряжение которой составляет не более 1 тыс. В.
Вторичные реле срабатывают при помощи трансформатора тока, который подключается к кабелю питания. Трансформатор снижает ток до того значения, которое подходит для нормального функционирования прибора. Вторичный тип реле можно разделить на следующие подвиды:
Принцип работы реле тока индукционного типа основывается на взаимодействии тока с переменным магнитным потоком. Аппараты такого типа можно разделить на реле с рамкой, диском и стаканом.
Принцип работы реле тока индукционного типа основывается на взаимодействии тока с переменным магнитным потоком. Аппараты такого типа можно разделить на реле с рамкой, диском и стаканом.Электромагнитные реле могут быть нейтральными. Они одинаково реагируют на постоянный ток, который проходит по обмотке. По направлению движения якоря такие реле делятся на угловые устройства с перемещением якоря и с якорем, что втягивается. Электромагнитный аппарат состоит из следующих элементов:
Чтобы удерживать якорь на большом расстоянии от сердечника, используются специальные пружины. Как только на обмотку поступает сигнал — формируется магнитная сила, и якорь прижимается к сердечнику. Это приводит к тому, что одни контакты замыкаются, а другие размыкаются.
Второй тип электромагнитных устройств — поляризованные приборы. Их главное отличие — присутствие двух обмоток и сердечников, а также постоянная контактная тяга.
Прибор электромагнитного типа имеют следующие преимущества:
Такие модели имеют свои недостатки. К их числу можно отнести небольшую скорость функционирования и формирование радиопомех во время работы силовых контактов.
Дифференциальные модели сравнивают занижение до потребителя и после него. В качестве потребителя может быть силовой трансформатор. Если он функционирует в нормальном режиме, то ток в нём всегда практически одинаковый. Однако при коротком замыкании баланс нарушается. Тогда прибор полностью замыкает контакты.
Устройства дифференциального типа чаще всего используются в бытовой технике. Они позволяют предотвратить утечку тока из проводов или прибора. Чаще всего таким образом защищается следующая бытовая техника:
Таким же образом происходит защита от поражения электрическим током, если человек коснётся корпуса прибора. Выбор конкретного типа защиты лучше оставить специалисту.
Выбор и подключение
При выборе определённой модели реле специалист руководствуется рядом факторов. Важно обращать внимание даже на малейшие детали. Необходимо учитывать токовую нагрузку. Современные устройства могут крепиться к плоским поверхностям или же устанавливаться на рейках в распределительном шкафу.
Некоторые модели имеют довольно маленькие габариты. Желательно отдавать предпочтение аппаратам, где можно легко регулировать диапазон пороговых значений. Удобно, когда при срабатывании возникает звуковая и световая индикация. Для этого может быть светодиодный или жидкокристаллический дисплей. На выбор влияет также степень защищённости реле и климатические условия, где будет размещаться аппарат.
Инструкция по установке и подключению у каждого прибора своя. Монтаж реле вида ЕРР происходит следующим образом:
Завершающий этап предполагает установку пороговых токовых и временных параметров на шкале самого прибора.
При установке устройства неопытный мастер может допустить ошибку. Не следует забывать, что электромагнитные конструкции в высокогорье могут работать с перебоями. Это объясняется изменениями в атмосферном давлении. Поэтому перед установкой прибора необходимо внимательно изучить его описание. Обычно в инструкции указывается, что его можно применять при максимальной высоте в 2 тыс. м над уровнем море. Специалисты должны учитывать этот факт в работе с авиационной техникой.
Электрические реле, принцип работы, разновидности, применение, схемы
Электрическое реле устройство, в котором при достижении определенно значения входной величины, выходная величина изменяется скачком — выходные контакты либо замыкаются — в управляемой цепи появляется ток (напряжение), либо размыкаются. Реле применяют в цепях управления с током менее 1 А. Входной величиной реле могут быть механические, тепловые, электрические и другие внешние воздействия.
Широкое распространение получили электрические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные), которые реагируют на изменения тока (напряжения) в обмотке управления (намагничивающей обмотке).
На рис 2.15, а показано устройство простейшего электромагнитного реле клапанного типа: при определенной МДС в цепи управления возникающая электромагнитная сила F притяжения якоря 3 к ярму 1 превышает силу противодействующей пружины 2. Реле срабатывает, воздушный зазор уменьшается, клапан 4 нажимает на подвижный контакт 5 и прижимает его с силой F, зависящей от значения воздушного зазора в конце хода якоря, к неподвижному контакту 6.
Управляемая цепь (цепь управления) замыкается, исполнительный элемент 7 производит требуемое действие. Контакты реле в исходном положении могут быть как разомкнуты, так и замкнуты, в последнем случае при срабатывании реле они размыкаются — действие какихлибо устройств прекращается. Первоначально открытые (замыкающие) контакты изображают на схемах, как показано на рис. 2.16, а, первоначально закрытые (размыкающие) контакты имеют условное обозначение, показанное на рис. 2.16, б.
Многие электромагнитные реле имеют несколько контактных пар, тогда их используют для управления несколькими электрическими цепями.
Электрические реле выполняют множество функций, связанных с контролем режимов работы важных элементов электрической цепи генераторов, трансформаторов, линий передач, различных приемников.
Интересное видео о работе реле смотрите ниже:
При нарушении нормального режима того или иного элемента соответствующее реле приводит в действие аппаратуру, которая либо восстанавливает нормальный режим работы, либо отключает поврежденный участок. Такие реле — реле защиты — могут «наблюдать» за током в цепи (токовая защита), напряжением на отдельных участках (защита по напряжению), изменениям мощности (реле мощности), изменением частоты тока и т. д.
В зависимости от значения или направления входной величины, приводящей к срабатыванию реле, различают реле: максимальные, минимальные, направленного действия, дифференциальные и др.
В зависимости от времени срабатывания — отрезка времени от момента появления управляющего воздействия до момента замыкания контактов реле — различают реле быстродействующие (tср Содержание
Реле по способу воздействия
По способу воздействия исполнительного элемента реле на управляемую величину различают:
Реле по способу включения воспринимающего элемента
По способу включения воспринимающего элемента различают первичные, вторичные и промежуточные реле.
Воспринимающим элементом электромагнитных реле является электромагнит, преобразующий управляющий ток (напряжение) в перемещение якоря относительно ярма.
Воспринимающими элементами других электрических реле могут быть магнитоэлектрический механизм, индукционная система, электродинамический механизм и т. д.
Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают в цепях исполнительных элементов других реле и предназначаются для усиления и преобразования сигналов первичных или вторичных реле.
Реле защиты
Рассмотрим устройство и принцип действия электромагнитных реле токовой защиты — реле максимального тока. Электромагнитные реле, получившие очень широкое распространение, по конструктивному исполнению воспринимающего элемента бывают клапанного типа и с поворотным якорем.
Реле клапанного типа (см. рис. 2.15, б) широко применяют в качестве реле максимального тока. Обозначения на рис. 2.15, б: 1 — катушка возбуждения; 2 — ярмо; 3 — клапан (якорь); 4 — контактная группа.
Катушка возбуждения реле тока РТ включается последовательно в контролируемую цепь (рис. 2.17)
. При токах / в этой цепи, превышающих допустимые значения, сила притяжения якоря к ярму преодолевает сопротивление пружины и приводит к размыканию или замыканию контактов Р
в цепи управления другого аппарата (рис. 2.17, а, б) — аппарата КМ.
Размыкание контактов РТ в цепи аппарата (реле) КМ (рис. 2.17, а) приводит к размыканию контактов КМ в контролируемой цепи питания приемника, т. е. цепь тока / разрывания (одновременно размыкаются контакты КМЬ шунтировавшие кнопку «Пуск»). Исчезновение тока/в цепи возбуждения реле тока Рт приводит вновь к замыканию его контактов Рт (контакты этого реле при отсутствии тока в его обмотке всегда замкнуты), но теперь цепь возбуждения реле КМ разомкнута, так как кнопка «Пуск» не включена и разомкнуты контакты KMj. Для включения цепи питания приемника следует вновь нажать кнопку «Пуск», реле КМ сработает и замкнет свои контакты КМ>.
Кнопку «Пуск» после этого можно отпустить, так как цепь возбуждения реле КМ продолжает быть замкнутой через шунтирующие кнопку «Пуск» контакты КМР. Срабатывание реле Рт на схеме рис. 2.17, 6 приводит к замыканию первоначально разомкнутых контактов Рт в цепи реле КМ.
Реле КМ срабатывает и размыкает свои первоначально замкнутые контакты КМ, шунтировавшие резистор R в цепи питания приемника.
При этом последовательно с приемником включается резистор с сопротивлением R и тем самым значение тока в цепи ограничивается. Когда ток снизится до нормального значения, реле РТ «отпустит» свои контакты Рт, реле КМ отключится и резистор R будет вновь зашунтирован контактами КМ.
В качестве токовых реле применяют также реле с поворотным якорем (рис. 2.18), где между полюсами электромагнита / помещен якорь 3 из магнитомягкого материала. В отсутствие тока в обмотке возбуждения 2 пружина 4 удерживает якорь в таком положении, что контакты 5 и 6 разомкнуты, т. е. цепь управления разомкнута. Когда ток в обмотке возбуждения электромагнита достигнет значения, при котором сила, стремящаяся повернуть якорь к ярму, превысит силу противодействия пружины, якорь повернется, контакты 5 и 6 замкнутся, в управляемой цепи произойдет желаемое изменение режима.
Ещё одно видео о работе электромагнитного реле:
Вращение поводка, связанного с пружиной, вызывает изменение силы противодействия пружины 4 и, следовательно, настройку реле на требуемый ток срабатывания.
Значения токов срабатывания указывают на шкале. Это же реле может быть использовано для контроля значения напряжения на какомлибо элементе. В этом случае его обмотка возбуждения, очевидно, должна иметь значительно большее количество витков из провода меньшего диаметра по сравнению с обмоткой тока.
Защиту приемника от недопустимого снижения напряжения на нем можно осуществить с помощью реле минимального напряжения, включенного по схеме рис. 2.19.
Если напряжение источника соответствует требуемому напряжению, то реле Рн срабатывает и его первоначально разомкнутые контакты Рн замыкаются (позиции 5 и 6 на рис. 2.18). Нажав кнопку «Пуск», замыкают цепь возбуждения реле К и посредством его контактов К приемник подключается к источнику.
Если напряжение источника уменьшается ниже допустимого предела (что определяется настройкой реле Рн), то сила противодействия пружины 4 (см. рис. 2.18) преодолевает силу притяжения якоря 3 к ярму 1 и контакты 5, 6 размыкаются. Цепь тока возбуждения реле К (рис. 2.19) размыкается, и приемник отключается от источника.
Для защиты электротехнических устройств от токов перегрузки, когда длительная эксплуатация устройства в таком режиме может вызвать выход его из строя за счет недопустимого перегрева, применяют тепловые реле.
Тепловое реле (рис. 2.20, а) состоит из биметаллической пластины 2, которая находится в тепловом поле нагревателя 7, включенного последовательно с контролируемым объектом (приемником), и контактов 4. Если контролируемый ток/больше допустимого, то через некоторое время биметаллическая пластина 2 под действием избыточной теплоты нагревателя 1 изогнется, так как ее нижний слой расширяется (удлиняется) больше, чем верхний. Пластина 2 освобождает защелку 3, которая под действием пружины поворачивается, и контакты 4размыкаются. Схема включения теплового реле представлена, например, на рис. 2.20, 6, где видно, что при срабатывании теплового реле его контакты разрывают цепь питания реле К и отключают приемник от источника. После охлаждения биметаллической пластины, реле механическим путем возвращается в исходное положение.
Реле управления и автоматики (указательные и сигнальные реле). Электромеханические реле управления представляют собой слаботочные аппараты, предназначенные для выполнения логических и измерительных функций в системах управления. Для характеристики работы реле вводят ряд коэффициентов. Если рассматривать реле в качестве нелинейного элемента, связь входной /вх и выходной /вых величин которых изображена на рис. 2.21, то можно ввести коэффициент возврата Кв как отношение входной величины /п, при которой реле срабатывает, к значению этой же величины /отп, при которой реле отпускает.
Этот коэффициент зависит от соотношения тяговой характеристики Fx (/в) реле (рис. 2.22) и характеристики Fnp(lB) противодействующей пружины.
Чувствительность реле
Важным параметром реле является чувствительность, т. е. мощность Ру в цепи управления, при которой срабатывает реле.
У высокочувствительных реле Ру 
Значение Ку у высокочувствительных реле достигает нескольких тысяч.
По значению мощности Рк реле подразделяют на сильноточные (Рк > 500 Вт), нормальной мощности или промежуточные (Рк 
Все рассмотренные реле относятся к типу нейтральных, т. е. не реагирующих на полярность электрического сигнала в цепи управления они срабатывают при любом направлении тока в обмотке возбуждения. В случаях, когда требуется, чтобы реле срабатывало при определенном направлении тока, применяют поляризованные реле.
В поляризованном реле в магнитную цепь включается постоянный магнит 2 (рис. 2.25). Этот магнит создает основной магнитный поток Ф0, и если якорь J реле занимает среднее положение в зазоре магнитной системы, то на него действуют две равные по значению и противоположные по направлению силы притяжения к полюсам постоянного магнита. Положение якоря неустойчиво, и для удержания его в среднем положении якорь укрепляют на плоской пружине, упругость которой создает устойчивость. Если в катушке электромагнита 1 появляется ток /у, то возбуждается дополнительный магнитный поток Фу того или иного направления в зависимости от направления магнитодвижущей силы.
Таким образом, изменяются результирующие магнитные потоки в зазорах между якорем и полюсами N—S постоянного магнита (рис. 2.25): в одном из этих зазоров магнитный поток увеличивается, в другом — уменьшается. Сила притяжения якоря пропорциональна квадрату магнитного потока, и, следовательно, якорь, преодолевая сопротивление пружины, притягивается к тому или другому полюсу постоянного магнита — реле срабатывает — контакты 4 замыкают одну либо другую цепь в зависимости от направления тока управления.
Поляризованные реле являются достаточно быстродействующими (время срабатывания достигает тысячных долей секунды), чувствительными (Ру = 0,01—5 мВт), позволяют коммутировать токи 0,21 А при напряжении до 24 В. Высокое быстродействие дает возможность использовать их для коммутации с частотой включений 100-200 Гц.
Тенденция к уменьшению габаритных размеров электромагнитных устройств обусловила появление миниатюрных герметических электромагнитных реле, соизмеримых по размерам с полупроводниковыми элементами. Широкое распространение получают герконовые реле, обладающие высоким быстродействием, надежностью и очень большим сроком службы.
Особый класс аппаратов с герконами составляют реле с электромагнитной памятью (рис. 2.26). Геркон / помещен в магнитное поле магнитотвердого феррита 4 с наконечниками 2. Импульс тока в катушке 3 приводит к срабатыванию реле контакты 5 замыкаются, оставаясь замкнутыми и после окончания импульса тока управления за счет намагничивания ферритового сердечника. Для отпускания реле необходимо подать импульс тока обратного направления.
Значение этого обратного тока должно быть таким, чтобы ферритовый сердечник размагнитился, но не перемагнитился, иначе контакты снова замкнутся.