Принцип дії реле струму: пристрій і призначення


Токове електромеханічне реле

Що таке реле струму? Таке питання часто виникає у студентів і електриків самоучок. Відповідь на нього досить простий, але в підручниках і багатьох статтях в інтернеті він містить величезну кількість формул і відсилань до різноманітних законам. У нашій статті ми постараємося пояснити, що це таке, і як воно працює буквально на пальцях.

Пристрій реле струму

Для початку давайте розберемо принцип реле струму і його пристрій. На даний момент існують електромагнітні, індукційні і електронні реле.

Ми будемо розбирати будову найбільш розповсюджених електромагнітних реле. Тим більше, що вони дають можливість найбільш наочно зрозуміти їх принцип роботи.


Пристрій електромагнітного реле струму

  • Почнемо з основних елементів будь-якого реле струму. Воно в обов’язковому порядку має магнітопровід. Причому, цей муздрамтеатр має ділянку з повітряним зазором. Таких зазорів може бути 1, 2 або більше – в залежності від конструкції магнітопровода. На нашому фото таких зазору два.
  • На нерухомій частині муздрамтеатру є котушка. А рухома частина муздрамтеатру закріплена пружиною, яка протидіє з’єднанню двох частин муздрамтеатру.


Принцип дії електромагнітного токового реле

  • При появі на котушці напруги, в муздрамтеатрі наводиться ЕРС. Завдяки цьому, рухлива і нерухома частини муздрамтеатру стають як два магніти, які хочуть з’єднатися. Не дає їм це зробити пружина.
  • У міру збільшення струму в котушці, ЕРС буде наростати. Відповідно, буде наростати тяжіння рухомого і нерухомого ділянки муздрамтеатру. При досягненні певного значення сили струму, ЕРС буде настільки велике, що подолає протидію пружини.
  • Повітряний зазор між двома ділянками муздрамтеатру почне скорочуватися. Але як говорить інструкція і логіка, чим менше повітряний зазор, тим більше стає сила тяжіння, і тим з більшою швидкістю магнітопроводи з’єднуються. В результаті, процес комутації займає соті частки секунди.


Існують струмові реле різних типів виконання

  • До рухомої частини муздрамтеатру жорстко прикріплені рухомі контакти. Вони замикаються з нерухомими контактами і сигналізують, що сила струму на котушці реле досягла встановленого значення.


Регулювання струму повернення струмового реле

  • Для повернення в початкове положення, сила струму в реле повинна зменшитися як на відео. Наскільки воно повинно зменшиться, залежить від так званого коефіцієнта повернення реле.

Воно залежить від конструкції, а також може налаштовуватися індивідуального для кожного реле за рахунок натягу або ослаблення пружини. Це цілком можна зробити своїми руками.

Призначення і способи підключення токового реле

Реле струму і напруги, є основними елементами практично всіх основних захистів. Тому, давайте більш детально розберемося з їх сферою застосування і схемою підключення.

Призначення токового реле

І в першу чергу, давайте розберемося, а навіщо власне кажучи потрібно це струмове реле? Для відповіді на це питання нам слід трохи зануритися в теорію. Але ми постараємося зробити це максимально поверхнево і доступно.

  • Будь-яка електроустановка має два основних параметри своєї роботи – це струм і напруга. Контролюючи ці два параметри, можна оцінити працездатність обладнання і ймовірні несправності.
  • Реле струму, як нескладно здогадатися, контролює струм. І якщо його зменшення говорить лише про зниження навантаження, то його збільшення в більшості випадків говорить про серйозні несправності. Щоб не розглядати питання більш детально, давайте візьмемо в якості прикладу електродвигун.


Релейная схема захистів електродвигуна

  • Електродвигун має номінальний струм, наприклад, 50А. Незначне збільшення струму, припустимо до 55А, сигналізує про перевантаження. В цьому випадку, двигун не повинен відключатися негайно, адже перевантаження може носити тимчасовий характер, і відповідно до ПУЕ, більшість електродвигунів допускається періодично перевантажувати.
  • Але тривалий режим роботи з підвищеним номінальним струмом може сигналізувати про несправності механічної частини або інші проблеми. Тому, після навантаження, через певний проміжок часу, двигун повинен бути відключений.


Схема захисту від перевантаження

  • Схема реле струму і реле часу дозволяє забезпечити такий захист. При збільшенні струму вище номінального значення в 50А, спрацьовує струмове реле. Своїми контактами воно запускає в роботу реле часу, яке відраховує допустимий час роботи двигуна в перегаженном стані. Якщо за цей період часу струмове реле не відпало, то реле часу спрацьовує і відключає електродвигун.

Зверніть увагу! Захист від перевантаження повинна бути відбудована від часу пуску двигуна. Як відомо, під час пуску пусковий струм може доходити до десятикратного номінального (зазвичай п’яти- або шестиразове). Тому, для виключення помилкового спрацьовування захисту від перевантаження, час спрацьовування реле часу має бути більше часу розвороту двигуна.


струмовий відсічення

  • Тепер візьмемо іншу ситуацію. На нашому двигуні відбувається коротке замикання. Його необхідно відключити в максимально стислі терміни. Коротке замикання характеризується різким зростанням струму. Залежно від виду короткого замикання, ці струми можуть перевищувати значення 10-кратного номінального значення.
  • Виходячи з цього, нам потрібно поставити реле струму, схема якого буде реагувати на такий струм, і відразу ж відключати його. Такий захист називають струмового відсіченням. Коли захист миттєво відключає електрообладнання при досягненні певного значення струму.


Струмові реле з витримкою часу

  • Але бувають короткі замикання, які мають не такі великі струми. В цьому випадку, реле струму і схема його підключення дещо змінюється. Її принцип дії схожий на захист від перевантаження, тільки чим більше струм, тим швидше вона відключить наш електродвигун. Досягається це за рахунок об’єднання в одному пристрої і реле часу і струму. Такий захист називається максимального струмового.


Струмові захисту, вбудовані в вимикач

  • Існують так само захисту від однофазних замикань на землю, захисту від струмів зворотній послідовності, диференціальні захисту, дистанційні захисту і безліч інших релейних схем, які використовують реле струму.

Але це вже більш специфічні захисту, які вимагають більш глибоко розуміння процесів. Тому в нашій статті ми не будемо їх розглядати.

Схеми підключення струмових реле

Розібравши пристрій і призначення реле струму, можна перейти до питання їх підключення. Існує два основні варіанти – безпосередньо або через трансформатор струму.

Давайте розглянемо кожен з цих варіантів:

  • Безпосередньо можуть підключатися реле до електроустановок напругою до 1000В. Це пов’язано з тим, що при більшій напрузі розміри реле довелося б значно збільшувати для забезпечення відповідної ізоляції і протікання великих струмів. А через це збільшилася б і ціна реле.


Безпосереднє підключення токового реле

  • Споживачі до 1000В зазвичай не найвідповідальніші, тому захист реалізується на одній або двох фазах. Але можливий варіант реалізації захистів і на всіх трьох фазах. Для цього просто послідовно з навантаженням включається котушка токового реле на одній або декількох фазах.


струмове реле

  • Багато струмові реле містять дві котушки. Для них може застосовуватися послідовне або паралельне з’єднання обмоток реле струму. Це необхідно для зміни меж спрацьовування реле.
  • Як приклад, візьмемо реле РТ 40. При паралельному підключенні котушок, струм спрацьовування варіює в межах 0,1 – 100А. При послідовному підключенні обмоток, межа спрацьовування можна регулювати в межах 0,2 – 200А.

Зверніть увагу! Якщо вам необхідний межа спрацьовування в 0,1 – 100А, то в принципі ви можете зовсім не підключати другу обмотку.


Трансформатор струму 6 – 10кВ

Трансформатор струму 110кВ і вище

  • Значно частіше, електричні схеми з’єднання реле струму припускають використання трансформаторів струму. Ці пристрої дозволяють перетворити будь-який струм до значень в 1 або 5 А.


Схема підключення реле струму через трансформатор струму

  • Такі споживачі зазвичай ставляться до відповідальних, тому струмові захисту реалізуються по кожній фазі. Принцип підключення простий. Котушка реле просто підключаються до висновків трансформатора струму.

Увага! Але тут слід пам’ятати, що трансформатори струму і вся вторинна комутація працюють в режимі близькому до короткого замикання. Тому разкорачіваніе таких ланцюгів загрожує пошкодженням трансформатора струму, а також серйозними наслідками для людини. Тому перш ніж виконувати будь-які перемикання в струмових ланцюгах їх слід закоротити перемичкою. Або ж проводити перемикання на електрообладнанні, виведеному в ремонт.

висновок

Реле струму і електрична схема його підключення має безліч нюансів. Якщо вдаватися в кожен, то вийде повноцінний підручник. Наша ж мета була дати вам загальні уявлення про даному реле максимально доступною мовою. Тому деякі питання в нашій статті розкриті не повністю або ж спрощено. Більш детально по кожному аспекту слід розбиратися, виходячи з існуючих умов.

Ссылка на основную публикацию