Výsledkem technické situace, kdy statorová vinutí motoru odebírají proudy větší než nastavené parametrické hodnoty, je přebytečné teplo. Tento faktor způsobuje snížení kvality izolace motoru. Zařízení se porouchá.
Doba odezvy tepelných nadproudových relé je obvykle nedostatečná k zajištění účinné ochrany proti nadměrnému teplu generovanému vysokým proudem. V takových případech je jako účinné ochranné zařízení považováno pouze relé fázového řízení.
Obecné informace o zařízení
Funkčnost elektrických zařízení tohoto typu je mnohem širší než jen ochrana proti přehřátí a zkratu.
V praxi jsou zaznamenány efektivní vlastnosti relé pro volbu přetížených fází, které v konečném důsledku poskytují komplexní ochranu.
Jedna z mnoha konstrukčních možností při výrobě fázových relé. Navzdory rozmanitosti případů a konfigurací obvodů je však funkčnost zařízení stejná.
Díky zařízením pro monitorování fáze je dosaženo následujících výhod:
- zvýšení životnosti motoru;
- snížení nákladných oprav nebo výměny motoru;
- snížení prostojů v důsledku závad motoru;
- snížení rizika úrazu elektrickým proudem.
Zařízení navíc poskytuje spolehlivou ochranu proti požáru a zkratu vinutí motoru.
Typické provedení ochranných relé
Existují dva hlavní typy ochranných zařízení navržených pro použití v třífázových systémech – relé pro měření proudu a relé pro měření napětí.
Výhody používání zařízení
Výhodná stránka proudových ochranných relé ve vztahu k napěťovým monitorovacím relé je zřejmá. Tento typ zařízení funguje nezávisle na vlivu EMF (elektromotorické síly), který vždy doprovází výpadek fáze při přetížení motoru.
Zařízení fungující na principu měření proudu jsou navíc schopna detekovat abnormální chování motoru. Monitorování je možné buď na straně vedení v okruhu odbočky, nebo na straně zátěže, kde je instalováno relé.
Takto vypadá jeden z modelů relé řízení napětí. Taková zařízení lze použít nejen pro průmyslové potřeby, ale také pro soukromé domácnosti.
Zařízení, která řídí proces podle principu měření napětí, jsou omezena na detekci abnormálních provozních podmínek pouze na straně vedení, kde je zařízení připojeno.
Zařízení citlivá na napětí však mají také důležitou výhodu. Spočívá ve schopnosti zařízení tohoto typu detekovat abnormální stav, který nezávisí na stavu motoru.
Například typ relé, který je citlivý na změny proudu, detekuje abnormální stav fází pouze přímo během provozu motoru. Ale zařízení pro měření napětí poskytuje ochranu bezprostředně před spuštěním motoru.
Mezi přednostmi přístrojů na měření napětí také vyniká jednoduchá instalace a nižší cena.
Tento typ ochranných zařízení:
- nepotřebuje další proudové transformátory;
- aplikované bez ohledu na zatížení systému.
A aby to fungovalo, stačí připojit napětí.
Detekce výpadku fáze
Porucha fáze je docela možná kvůli poruše pojistky v jedné z částí systému distribuce energie. Mechanická porucha spínacího zařízení nebo přerušení jednoho z elektrických vedení také vyvolává výpadek fáze.
Ochrana motoru organizovaná pomocí ovládacího relé. Tato metoda umožňuje provozovat motory efektivněji, bez obav z jejich rychlého selhání.
Třífázový motor běžící na jedné fázi odebírá potřebný proud ze zbývajících dvou vedení. Pokus o nastartování v jednofázovém režimu způsobí zablokování rotoru a motor nenastartuje.
Doba odezvy na jednotku tepelného přetížení může být příliš dlouhá na zajištění účinné ochrany proti přehřátí. Pokud není k ochraně proti němu nainstalováno tepelné relé, pak když dojde k poruše v důsledku přehřátí, které se objevilo ve vinutí motoru.
Ochrana třífázového motoru před faktorem selhání fáze je obtížná, protože nedostatečně zatížený třífázový motor pracující na jedné fázi ze tří generuje napětí nazývané regenerované (zpětné EMF).
Vzniká uvnitř přerušeného vinutí a prakticky se rovná hodnotě ztraceného vstupního napětí. Proto relé snímající napětí, která pouze monitorují velikost napětí, neposkytují v takových situacích úplnou ochranu proti faktoru výpadku fáze.
Schéma připojení zařízení pro řízení fáze a napětí k obvodu řízení třífázového motoru. Jedná se o klasickou obvodovou variantu, používanou v praxi všude.
Vyšší stupeň ochrany lze získat pomocí zařízení schopného detekovat posun fázového úhlu, který typicky doprovází výpadek fáze. Za normálních podmínek je třífázové napětí vzájemně fázově posunuto o 120 stupňů. Selhání způsobí posun úhlu od normálu o 120 stupňů.
Detekce změny fáze
Může dojít k obrácení fáze:
- Na motorovém zařízení se provádí údržba.
- Změny byly provedeny v systému distribuce elektřiny.
- Když obnovení napájení vede k jinému sledu fází, než tomu bylo před výpadkem napájení.
Detekce obrácení fáze je důležitá, pokud by motor běžící ve zpětném chodu mohl poškodit poháněný stroj nebo v horším případě způsobit zranění servisnímu personálu.
Použití ochranných relé má mimo jiné zajistit bezpečnost pracujícího personálu: 1 – přerušená fáze; 2 – krokové napětí
Pravidla pro provoz elektrických sítí vyžadují použití ochrany proti případnému přepólování fází na všech zařízeních, včetně vozidel pro přepravu osob (eskalátory, výtahy atd.).
Detekce nesymetrie napětí
Nesymetrie obvykle nastává, když jsou vstupní napětí mezi linkami dodávaná elektřinou na různých úrovních. Nerovnováha může nastat, když jsou jednofázové zátěže osvětlení, elektrických zásuvek, jednofázové motory a další zařízení připojeny na samostatné fáze a nejsou rozloženy vyváženým způsobem.
V každém z těchto případů se v systému vyvine proudová nerovnováha, která snižuje účinnost a zkracuje životnost motoru.
Nevyvážené nebo nedostatečné napětí aplikované na třífázový motor vede k nevyváženosti proudu ve vinutí statoru, která se rovná násobku nevyváženosti mezifázového napětí. Tento okamžik je zase doprovázen nárůstem zahřívání, což je hlavní důvod rychlého zničení izolace motoru.
Spálené vinutí statoru motoru je, dalo by se říci, běžným jevem tam, kde se nepředpokládalo zavedení reléového ovládání do řídicího obvodu.
Na základě všech popsaných technických a technologických faktorů je zřejmý význam použití tohoto typu relé nejen pro provoz elektromotorů, ale i generátorů, transformátorů a dalších elektrických zařízení.
Jak připojit ovládací zařízení?
Konstrukce relé, která řídí fáze, se všemi dostupnými produkty, mají jednotné tělo.
Konstrukční prvky produktu
Svorkovnice pro připojení elektrických vodičů jsou zpravidla zobrazeny na přední straně skříně, což je vhodné pro instalační práce.
Samotné zařízení je vyrobeno pro instalaci na DIN lištu nebo jednoduše na rovnou rovinu. Rozhraní svorkovnice je obvykle standardní spolehlivá svorka určená pro upevnění měděných (hliníkových) vodičů o průřezu do 2,5 mm2.
Přední panel přístroje obsahuje nastavovací knoflík/y a indikaci ovládání světla. Ten ukazuje přítomnost / nepřítomnost napájecího napětí a také stav pohonu.
Mezi nastavovacími prvky potenciometru může být indikátor alarmu, indikátor připojeného zatížení, potenciometr volby režimu, nastavení úrovně asymetrie, regulátor poklesu napětí, potenciometr pro nastavení časového zpoždění
Třífázové napětí se připojuje na provozní svorky zařízení, označené příslušnými technickými symboly (L1, L2, L3). Instalace nulového vodiče na takových zařízeních obvykle není poskytována, ale tento okamžik je specificky určen konstrukcí relé – typem modelu.
Pro spojení s řídicími obvody se používá druhá skupina rozhraní, obvykle sestávající z minimálně 6 pracovních svorek. Jeden pár kontaktní skupiny relé spíná cívkový obvod magnetického spouštěče a přes druhý pár ovládací obvod elektrického zařízení.
Všechno je docela jednoduché. Každý jednotlivý model relé však může mít své vlastní vlastnosti připojení. Při používání zařízení v praxi se proto vždy řiďte průvodní dokumentací.
Kroky nastavení zařízení
Opět platí, že v závislosti na verzi může být design výrobku vybaven různým nastavením okruhu a možnostmi nastavení. Existují jednoduché modely, které umožňují konstruktivní výstup jednoho nebo dvou potenciometrů na ovládací panel. A existují zařízení s pokročilými položkami přizpůsobení.
Prvky nastavení mikrospínači: 1 – blok mikrospínačů; 2, 3, 4 – možnosti nastavení provozních napětí; 5, 6, 7, 8 – možnosti nastavení funkcí asymetrie / symetrie
Mezi takovými pokročilými ladícími prvky se často nacházejí blokové mikrospínače umístěné přímo na desce plošných spojů pod pouzdrem přístroje nebo ve speciálním otevíracím výklenku. Nastavením každého z nich do té či oné polohy se vytvoří požadovaná konfigurace.
Nastavení obvykle spočívá v nastavení jmenovitých hodnot ochrany otáčením potenciometrů nebo umístěním mikrospínačů. Například pro sledování stavu kontaktů je úroveň citlivosti rozdílu napětí (ΔU) obvykle nastavena na 0,5 V.
V případě potřeby ovládání silových vedení zátěže se regulátor citlivosti rozdílu napětí (ΔU) nastaví do takové hraniční polohy, kdy je bod přechodu z pracovního signálu na nouzový signál označen s malou tolerancí vůči jmenovité hodnotě. .
Všechny nuance nastavení zařízení jsou zpravidla jasně popsány v průvodní dokumentaci.
Označení zařízení pro řízení fáze
Klasické přístroje se označují jednoduše. Na předním nebo bočním panelu pouzdra je uvedena sekvence znaků a čísel nebo je označení uvedeno v pasu.
Možnost značení pro jedno z nejoblíbenějších domácích zařízení. Označení je umístěno na předním panelu, ale existují i varianty s umístěním na bočnice
Zařízení ruské výroby pro připojení bez neutrálního vodiče je tedy označeno:
EL-13M-15 AS400V
kde: EL-13M-15 je název série, AC400V je povolené střídavé napětí.
Poněkud odlišně jsou označeny vzorky dovážených produktů.
Například relé řady “PAHA” je označeno následující zkratkou:
PAHA B400AA 3C
Dešifrování je něco takového:
- PAHA je název série.
- B400 – standardní napětí 400 V nebo připojené z transformátoru.
- A – nastavení pomocí potenciometrů a mikrospínačů.
- A (E) – typ pouzdra pro montáž na DIN lištu nebo do speciálního konektoru.
- 3 – velikost pouzdra v 35 mm.
- C – konec kódového označení.
U některých modelů může být před odstavec 2 přidána ještě jedna hodnota. Například „400-1“ nebo „400-2“ a pořadí zbytku se nemění.
Takto jsou označena zařízení fázového řízení, vybavená přídavným napájecím rozhraním pro externí zdroj. V prvním případě je napájecí napětí 10-100 V, ve druhém 100-1000 V.
Následující článek vás seznámí s principem činnosti, konstrukčními vlastnostmi a účelem zátěžového spínače, který vřele doporučujeme přečíst.
Závěry a užitečné video k tématu
Video je věnováno popisu a recenzi jediného produktu od EKF. Téměř všechna vyráběná zařízení pro řízení fáze však fungují na stejném principu:
Se všemi různými zařízeními na trhu je obtížné určit jakýkoli standard značení. Pokud zahraniční výrobci označují podle jednoho kánonu, pak domácí – podle jiných. Nicméně je vždy možné odkázat na referenční údaje, pokud je vyžadována přesná interpretace charakteristik.
Chcete se podělit o vlastní zkušenosti s výběrem a montáží napěťového relé určeného pro fázové řízení? Máte užitečné informace, které se budou hodit návštěvníkům stránek? Napište prosím komentáře do bloku níže, zveřejněte fotografie k tématu, ptejte se.
Všechny moderní mechanismy, které usnadňují práci a domácí práce, fungují na bázi elektřiny. Pro napájení se používá střídavý proud, dodávaný koncovému uživateli třemi fázemi a neutrálem elektrické sítě.
Při zatížení sítě menším než 10 kW stačí k napájení zařízení s nízkým výkonem napájet jednu z fází spolu s neutrálem. Co se obvykle dělá ve vztahu k obytným prostorům. Často pouze dva vodiče fungují jako vstup do bytu nebo domu. I když existují výjimky. Například u některých modelů ledniček, ventilačních mechanismů nebo sporáků je nutné zapojit všechny tři fáze. Další věcí je výroba, která využívá výkonné elektromotory, svařování, kompresory a všechny další mechanismy, které silně zatěžují napájecí sítě. Jejich napájení elektrickým proudem v plném rozsahu poskytuje potřebnou funkcionalitu s pokrytím všech vznikajících požadavků.
Pro mechanismy využívající plnofázové napájení existují určité požadavky na jeho vlastnosti. Mluvíme o pořadí a napětí ve všech třech řádcích. Pokud se odchylují od normy nebo jsou špatně sečteny, bude účinnost koncových zařízení nižší. Ten se většinou týká elektromotorů a proudových transformátorů. Pro splnění této podmínky shody se používají relé pro sledování fází vstupních linek.
Co je střídavý proud
Standardní třífázový vstup:
Abychom pochopili nutnost 3 fází napájení a odpovídající ochrany na vedení, nejprve si rozebereme, o jakém konkrétním proudu je řeč. Na rozdíl od DC dochází k pohybu elektronů v každém střídavém vedení v souladu s napětím sinusového pole. V okamžiku, kdy dosáhne svého vrcholu, je pohyb částic maximální v kanálu směrem k nulovému nebo fázovému vodiči s aktuálním nulovým indexem. Ten se stane takovým v období, kdy je výkon pole v něm roven “0”. Pak síla, která pohání elektrony jejího znaménka, změní polaritu a pokračuje v pohybu částic s opačným nábojem v kanálu.
Takovýto periodický pohyb elektronů je podstatou konceptu střídavého proudu. Jeho výhody oproti trvalému:
- Zatížení vedení není konstantní, což znamená, že kanály pro přenos energie mohou být fyzicky tenčí vzhledem k elektronům používaným v kontinuálním pohybu.
- Možnost ekonomického přenosu proudu na velké vzdálenosti zvýšením jeho napětí jednoduchými transformátory na začátku cesty a následným snížením na provozní vlastnosti, stejnými zařízeními umístěnými na straně příjemce.
- Vytvoření kruhového magnetického pole je zjednodušeno, což umožňuje usnadnit konstrukci elektromotorů.
- Získání dvou provozních napětí v třífázových zařízeních.
- Se symetrickými charakteristikami na všech třech vedeních nepotřebuje koncový spotřebitel, který je využívá pro svůj výkon, samostatný neutrál. Má dostatek vstupního střídavého proudu. Samozřejmě s odpovídajícím zapojením vedení a zátěží.
Příklad 3fázového systému bez zapojení nula – hvězda:
Další způsob připojení třífázového zařízení bez nulového vodiče (pokud je ve svém provedení zátěž připojena do trojúhelníku). Pravda, pro jmenovaný případ je instalace se správným střídáním vstupních fází povinná.
Delta připojení spotřebitelů a výrobních kapacit:
Jedna z fází spolu s neutrálem může být použita k napájení relativně slabého spotřebiče, což se děje ve vztahu k obytným prostorům. Do celého bytu bývá zapojena pouze jedna linka ze tří se společnou nulou.
Proč potřebuji relé pro řízení fáze
Již dříve byly popsány výhody použití fázového napájení. Existují také nevýhody:
- Ve spojovacích vodičích dochází k malé, ale konstantní ztrátě jalového výkonu.
- V případě přerušení nulového vodiče a asymetrického zatížení síťových kanálů může v době sinusového výpadku procházet jedním z vedení napětí nad normou, což často ničí domácí spotřebiče v bytě. Vyhoří nadměrnými proudy. Co se stane při nulové přestávce:
- K uvedenému ve druhém odstavci dochází také v důsledku nadměrné spotřeby v jedné nebo dvou fázích společného napájecího obvodu. Řekněme, když zátěž není vyvážená.
- Nadměrné používání spínaných zdrojů na jedné z příchozích linek může způsobit problém harmonických, které jsou násobky třetí. Což nakonec vede k výskytu nadměrných proudů v neutrální síti. Napájecí zdroje tohoto typu se rozšířily v malých zařízeních, jako jsou PC, notebooky, nabíječky, kancelářské vybavení a mnoho dalších zařízení.
- V případě přerušení jedné nebo více fází se výrazně sníží účinnost napájeného zařízení a zvýší se celkové zatížení sítě. To může vést k velmi smutným následkům.
- Porušení příkazu střídání povede také k poruše zařízení. Příkladem může být průmyslový šroubový kompresor. Při nesprávném připojení k vedení často dochází k vyhoření vinutí motoru.
Za účelem prevence uvedených faktorů vedoucích k selhání koncových spotřebičů se používá relé fázového řízení.
Princip činnosti relé
Se střídavým proudem a vyřešeny příčiny problémů na lince. Zbývá pochopit, proč je potřeba fázové relé a jaký je princip jeho fungování.
Jeden z průmyslově vyráběných modelů fázových ovládacích relé:
Funkčnost relé je postavena na základě otevření všech tří kanálů zapojených do dodávky energie.
- mezera “nula”;
- asymetrie fázového proudu;
- snížení nebo zvýšení úrovně napětí na jednom z vedení;
- porušení ve správném sledu fází.
Vypnutí se v ideálním případě neprovádí okamžitě, ale po krátké době (za předpokladu, že kolísání parametrů sítě je jednorázového charakteru a okamžitě se normalizuje). To se například děje najednou při připojení výkonného spotřebiče k lince. Z tohoto důvodu je v ochranném zařízení obvykle zabudováno časové relé, které řídí dobu provozu.
Ne všechny modely vyráběné továrnami jsou vybaveny plnou funkčností zařízení. Některá levná relé fázového řízení detekují pouze jeden z faktorů vyžadujících akci. Často nemají časovač.
Pokud si přejete, můžete pomocí níže uvedeného schématu vytvořit jednoduché zařízení pro ochranu připojených vícefázových zařízení vlastníma rukama:
Toto je nejjednodušší z mnoha možných konstrukcí. Přesto plní svou funkci ochrany na základní úrovni.
Hlavní věc, kterou je třeba pamatovat na princip fungování fázového řídicího relé, je to, že určuje pouze stav příchozí linky, nikoli kanály spotřeby. To znamená, že pokud na klientských zařízeních dojde k jakémukoli problému, na rozdíl od jiných vypínacích strojů byste neměli čekat, až bude systém ochrany fungovat.
Modelové rozdíly
Jak bylo popsáno výše, základem rozdílu mezi relé pro řízení fáze na trhu je šíře možností. V tomto zařízení není digitální komponenta příliš důležitá, ke sledování charakteristik sítě stačí klasický elektronický obvod. Schopnost nastavit počáteční parametry ochranné operace je však často nezbytná.
Tabulka několika modelů fázových ovládacích relé:
| Jméno | Zpoždění cesty (s) | Nastavení počátečních charakteristik & | Faktory řídící relé | Cena za říjen 2020 (RUB) | ||||
| překroutit | Min. Napětí | Max. Napětí | útes | Střídání | ||||
| IEK ORF-06-220-460VAC | 0.5 | K dispozici je | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | 1743 |
| IEK ORF-03-220-460VAC | 0.5 | Ne | Ne | Ne | Ne | Ano | Ne | 1555 |
| EKF RKF-8 | 0.5-10 | K dispozici je | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | 2249 |
| F&F CKF-318-1 | 0.3-15 | K dispozici je | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | 1890 |
| TDM EL-11M-3x380V | 0.5-4 | K dispozici je | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | 1312 |
| Energie vedení RKF-03-02 | 0.1-99.9 | K dispozici je | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | 2000 |
Poznámka: Jistič může také zachytit chybu nesprávného sledu fází v důsledku nesymetrie napětí, proto je jeho správná instalace v jakékoli formě provedení do třífázové sítě povinná.
Výše uvedený seznam nezahrnuje všechny modely, které byly široce používány, ale umožňuje odhadnout průměrnou cenu ochranných zařízení stejné funkce.
Otázka výběru
Hlavní charakteristiky, které se doporučuje dodržovat při výběru relé pro řízení fáze:
- Rychlost odezvy.
- Existence časového relé na zpoždění zařazení a přerušení.
- Ruční nastavení parametrů a šíře jejich přiřazení. To druhé řekne lépe než jakákoli dokumentace o citlivosti ochranného zařízení.
- Funkční úplnost, vyjádřená v řízení zkreslení, napětí, směrů a přerušení fázových vedení a/nebo neutrálu.
- montáž podvozku. Některé modely jsou určeny pro instalaci do standardní DIN lišty pro klasický štít, jiné se připevňují přímo na rovné plochy. Není neobvyklé kombinovat různé svorky v jednom pouzdru.
Namontované relé fázového řízení ve standardním štítu:
Sekundární výběrovou podmínku lze nazvat třídou ochrany zařízení – jeho indexem IP. Je to však důležité pouze při použití jističe bez dodatečného krytu, když je instalován přímo na ulici.
Schémata zapojení
Zbývá zvážit, jak připojit relé fázového řízení ke stávajícímu vedení. Nejedná se o soukromé domácnosti používající jeden napájecí kanál a neutrální. Instalace jističe je opodstatněná ve vztahu ke vstupu do mnoha spotřebitelů nebo k organizaci napájení výkonných zařízení. Vyrábí se podle následujícího schématu:
Samotné zařízení je průchozí a je instalováno za třífázovými jističi, na lince mezi nimi a spotřebiči. Schéma zapojení pro relé fázového řízení je poměrně jednoduché, ale musí být objasněno pro každý model stroje. Sekvence kontaktů se mohou lišit, i když značky připojených vedení jsou obvykle aplikovány na tělo zařízení. Kromě toho existují relé vybavená vnitřním stykačem. Existují i modely, u kterých je povinné použití samostatného, externího. Samotné vstupní vodiče jsou obvykle vyrobeny v souladu s následujícím barevným značením:
Relé fázového řízení ke koncovému zařízení se často provádí pomocí přídavných ochranných zařízení, která monitorují stav vnitřní linky. Například schéma zapojení průmyslového čerpadla:
Některá relé obsahují ve svém návrhu skupiny kontaktů používané ve stavu “vypnuto”. To znamená, že vnitřní zařízení stroje, které vypíná tok energie jedním příchozím kanálem, je přesměruje na jiné. Poslední jmenovaný je poměrně zajímavý z hlediska vybavení záložního napájení. Pokud je například problém na jednom vstupu, relé převede spotřebitele na jiný.
Schéma zapojení pro použití redundantního napájecího vedení:
Pro ochranu výkonných a drahých zařízení připojených k plnoformátovému napájecímu zdroji je nutné použít relé fázového řízení. Odpojením externího napájecího vedení při detekci problémů, které se objevily na jakémkoli kanálu, stroj zachrání konečné a související zařízení před selháním. Současně, pokud se charakteristiky sítě vrátí do normálu, relé automaticky připojí vstup ke spotřebitelům.
Jedinou nevýhodou takové ochrany je její zaměření na vnější podmínky. Vše, co se děje na lince za relé fázového řízení, nemá žádný vliv na jeho činnost. V souladu s tím je nutné použít automatický stroj tohoto typu ve spojení s jinými prostředky ochrany energetických sítí.
