Электроника для чайников: что такое реле и зачем оно нужно. Устройство, типы, описание

Что такое реле

Определение реле таково:

Реле – это электромагнитное коммутационное устройство, предназначенное для установки и разрыва соединений в электрических цепях. Реле срабатывает при скачкообразном изменении входной величины.

Говоря проще, когда входная величина меняется (ток, напряжение), реле замыкает или размыкает цепь. При этом в зависимости от типа реле входная величина не обязательно имеет электрическую природу.

Слово «реле» происходит от французского relay. Это понятие обозначало смену почтовых лошадей или передачу эстафеты.

Применение

Реле тока с напряжением применяют в ситуациях, когда появляется перегрузка в питающей среде. Как правило, приборы в таких сетях подразделяют на два класса: устройства, имеющие приоритет, и категория неприоритетных аппаратов.

Первый тип включает в себя приборы, которые представляют собой компьютеры, аппаратуру для съёмки или хранения определённых данных. Что касается неприоритетных устройств, то сюда входят дополнительные приборы и бытовые технологические средства. Это обстоятельство является основной причиной установки реле, предотвращает перегрузку сети, а также устраняет последующее её выключение.

Как работает реле?

Во-первых, вспомним Джозефа Генри, с именем которого связано понятие индуктивности. Провод, по которому течет ток, является магнитом. Если мы намотаем провод витками на сердечник, то получится катушка индуктивности.

Как катушка индуктивности ведет себя в цепи переменного тока? Если катушку включить в цепь, то фаза тока в цепи будет отставать от напряжения. Другими словами, при максимальном значении напряжения ток будет минимален и наоборот.

Это связано с тем, что когда катушка включена в цепь, в ней возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует росту основного тока через катушку.

Теперь вернемся к реле. Простейшее электромагнитное реле состоит из электромагнита (катушки), якоря и соединяющих элементов. При подаче электрического тока на катушку она притягивает якорь с контактом, который замыкает цепь.

Чтобы представить все это, посмотрим на рисунок:

Здесь 1 — катушка, 2 — якорь, 3 — коммутационные контакты.

Реле имеет две цепи: управляющую и управляемую. Управляющая цепь – это цепь, через которую ток подается на катушку. Управляемая – цепь, которую и замыкает якорь при срабатывании реле.

Таким образом, реле позволяет контролировать большие токи в управляемой цепи при помощи слаботочной управляющей цепи.

На каждом реле есть обозначения контактов управляемой и управляющей цепи. Также на корпусе изделия указаны значения тока и напряжения, на которые рассчитано реле.

Электромагнитное реле, рассмотренное выше, не работает мгновенно. После подачи тока на катушку должно пройти какое-то время, и лишь потом реле сработает. Это связано с таким явлением, как гистерезис. Гистерезис переводится с латинского как отставание или запаздывание.

Мы уже говорили про ЭДС самоиндукции, возникающую в катушке. Когда реле включается в цепь, в катушке начинает течь ток, но сила тока нарастает постепенно. Нарастание тока в катушке можно представить в виде петли гистерезиса. Когда нужное значение силы тока достигнуто, реле срабатывает.

По этой причине реле не используются в самой быстродействующей аппаратуре, где время срабатывания должно быть сведено практически к нулю.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Основные требования к релейной защите

Реле и их классификация

Общие вопросы релейной защиты

Лекция № 1.

При эксплуатации электрооборудования повреждения, возникающие вследствие пробоя изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала и других причин, приводят к коротким замыканиям (КЗ), сопровождающимся понижением напряжения и высокотемпературной дугой. Дежурный персонал не в состоянии с требуемое малое время отметить возникновение КЗ, выявить поврежденный элемент и дать сигнал на отключение его выключателей. В тоже время быстрое отключение поврежденного элемента позволяет существенно сократить размеры повреждений, а иногда и предотвратить их. Поэтому электроустановки снабжаются автоматически действующими устройствами – релейной защитой или предохранителями (последние преимущественно в системах с напряжением менее 1 кВ), осуществляющими защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимов работы.

Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое отключение поврежденного участка сети.

Кроме повреждений возможны такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю в сетях с незаземленной нейтралью и другие, которые не представляют непосредственной опасности для оборудования.

Вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов.

На подстанциях без обслуживающего персонала в таких режимах релейная защита производит отключение оборудования с выдержкой времени, так как нарушения нормальных режимов работы зачастую бывают кратковременными и могут самоустраняться.

В технике релейной защиты под термином «реле» в соответствии с ГОСТ понимают автоматически действующий аппарат, предназначенный при заданном значении воздействующей величины производить скачкообразное изменение в цепях управления.

При определенном значении величины ХХС.Р., изменяет свое значение выходной сигнал Y, при возврате реле (Х£ХС.Р.) сигнал Y принимает первоначальное значение (Рис. 1). Наиболее распространены электрические реле.

Электрические реле имеют основные функциональные части: измерительную , логическую , исполнительный орган , источник питания, сигнальный орган, а также если есть необходиость, возможноть принимать сигналы с другой стороны защищаемого элемента. рис 2.4.

Рис. 1. Иллюстрация работы реле

Способы выполнения защит весьма разнообразны. Однако все они обычно строятся на электрических принципах, выполняются в большинстве случаев автономными устройствами и имеют в общем случае две главные части (рис. 2.4) – измерительную н логическую. Измерительная часть

, включающая измерительные органы, непре­рывно контролирует состояние защищаемого объекта и определяет условия срабатывания в соответствии со значениями входных воздей­ствующих величин.
Логическая часть
, включающая логические органы, формирует управляющие воздействия в зависимости от комбинации и последовательности поступления на нее сигналов от измерительной части. Обычно логическая часть действует на выключатели не непосредственно, а через
исполнительный орган
. Измерительная часть, как правило, получает информацию о токах и напряжениях в месте вклю­чения защиты через . первичные измерительные преобразователи – трансформаторы тока и напряжения
(ТА
и
TV).
Классификация реле.

1) В зависимости от величины, на которую реагирует реле различают:

a) электрические реле – реагируют на электрические величины;

б) механические реле – реагируют на механические величины: давление, уровень газа;

в) тепловые реле – реагируют на изменение температуры или количество тепла.

2) В зависимости от действия реле на повышение или понижение контролируемой величины различают реле максимального и минимального действия.

a) Реле максимального действия

срабатывает и замыкает контакты при повышении измеряемой величины выше допустимого значения. При уменьшении возвращаются в исходное положение.

б) Реле минимального действия

срабатывает при понижении электрической величины ниже допустимого значения. При увеличении измеряемой величины возвращается в исходное состояние.

Отношение входной и выходной величины называется коэффициентом возврата:

,

где — параметр возврата реле, — параметр срабатывания реле.

У реле минимального действия >1, у реле максимального действия <1.

3) По назначению:

a) реле измерительные – реле тока, напряжения;

б) реле логических операций;

в) исполнительные реле.

4) По принципу действия:

a) статические (отсутствуют подвижные части);

б) электромеханические (индукционные, магнитоэлектрические, электромагнитные).

5) Электромеханические реле классифицируют:

a) по способу включения воспринимающего органа: на первичные и вторичные (рис. 3).

Первичные реле непосредственно включаются в цепь.

Достоинства: экономичность, не требуют дополнительных затрат на трансформаторы тока и напряжения, контрольные кабели.

Недостатки: связаны с высоким напряжением, что увеличивает затраты на изоляцию и повышает сложность обслуживания. Для наладки нужен дополнительный источник тока.

Вторичные реле включаются через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Достоинства: изолированы от высокого напряжения, могут выполняться на стандартные токи и напряжения.

Рис. 3

Первичные реле применяются на электродвигателях и мелких трансформаторах в сетях 6-10 кВ, где защита выполняется по простейшим схемам и не требует большой точности. Во всех остальных случаях применяются вторичные реле.

б) по способу воздействия на коммутационное устройство различают реле прямого и косвенного действия.

Реле прямого действия не имеет контактной системы и непосредственно действует на расцепитель выключателя.

Реле косвенного действия имеет контактную систему, управляющую цепью оперативного тока. На расцепитель действует соленоид отключения.

Достоинства реле прямого действия: простота, экономичность.

Недостатки реле прямого действия: большая потребляемая мощность, низкий коэффициент возврата, трудная регулировка параметра срабатывания.

Перечисленные недостатки отсутствуют у реле косвенного действия. Однако конструкция его сложнее, возникает необходимость в дополнительном источнике тока, снижается экономичность.

1) Быстродействие.

Быстрое отключение релейной защиты уменьшает размеры повреждений, сохраняет нормальную работу потребителей неповрежденной части установки, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов.

Современные устройства релейной защиты имеют время действия 0,02¸0,1 с.

2) Селективность.

Селективностью называют способность релейной защиты отключать только поврежденные элементы.

Требование селективности не должно исключать возможность действия других защит как резервных в случае отказа защит или выключателей смежных элементов.

Защиты, могущие по принципу действия работать в качестве резервных при КЗ на смежных участках называют защитами с абсолютной селективностью.

Защиты с абсолютной селективностью работают только при КЗ на защищаемом элементе.

2) Чувствительность. (рис 2.2.)

Защита должна обладать чувствительностью к тем видам повреждений и нарушений нормального режима, на которые она рассчитана, чтобы было обеспечено ее действие в начале возникновения повреждения.

Чувствительность защиты должна так же, как правило, обеспечивать ее действие на смежных участках. Такое действие защиты называется дальним резервированием смежного или следующего участка.

Чувствительность защит в большинстве случаев оценивается коэффициентом чувствительности. Это отношение минимального значения тока при металлическом КЗ в защищаемой зоне к установленному на защите параметру срабатывания.

3)

Надежность.

Рис.2.3. Неселективное отключение КЗ в случае отказа РЗ

Защита должна безотказно действовать лишь в режимах, для которых она предназначена (надежность срабатывания) и не действовать в тех случаях, когда должна сработать другая защита (надежность несрабатывания).

Файл-архив ›› Реле времени полупроводниковые. Шмурьев В. Я. Шмурьев В. Я. Библиотека электротехника

Рассмотрены основные отечественные полупроводниковые (электронные) реле времени разных лет выпуска. Изложены принципы действия и особенности схемотехники реле с разной элементной базой — на дискретных полупроводниковых элементах, интегральных микросхемах, микропроцессорах. Приведены основные технические данные реле времени. Для специалистов, работающих в области релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем. Книга из серии Библиотечка электротехника. 126 выпуск.

1. Реле времени с задержкой на срабатывание типа РВ-012. Реле времени с выдержкой на возврат типа РВ-03.3. Реле с замедлением при включении или отключении типа РП-18 4. Реле времени с задержкой на срабатывание типа BJ1-565. Реле времени типов РСВ-160, РСВ-260 6. Реле времени типа РСВ01-47. Реле времени с выдержкой на срабатывание типа РСВ-148. Реле времени типа РСВ-255 9. Реле времени с питанием от цепей тока типа РСВ-1310. Реле времени с задержкой на срабатывание типа РП21М-003В1.11. Реле времени серии РВК-100 12. Особенности реле времени на базе микроконтроллеров13. Элементная база статических реле времени

Варианты управления мощностью в нагрузке

Сегодня выделяется два основных варианта управления мощностью. Рассмотрим каждый и них подробнее:

1. ФАЗОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ. Здесь выходной сигнал по I в нагрузке имеет вид синусоиды. Выходное напряжение устанавливается на уровне 10, 50 и 90 процентов. Преимущества такой схемы очевидны — плавность сигнала на выходе, возможность подключения разных типов нагрузки. Минус — наличие помех в процессе переключения.
2. УПРАВЛЕНИЕ С КОММУТАЦИЕЙ (В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕХОДА ЧЕРЕЗ НОЛЬ). Плюс метода управления в том, что в процессе работы твердотельного реле не создаются помехи, мешающие третьей гармонике в процессе включения. Из недостатков — ограниченность применения. Такая схема управления подходит для емкостной и резистивной нагрузки. Использование ее с высокоиндуктивной нагрузкой не рекомендуется.

Несмотря на более высокую цену, твердотельные реле постепенно вытеснят стандартные устройства с контактами. Это объясняется их надежностью, отсутствием шума, легкостью обслуживания и продолжительным сроком службы.

Имеющие недостатки не оказывают негативного влияния, если правильно подойти к выбору и установке прибора.

Руководство по подключению

Существует множество способов подключения, подходящих для разных устройств. Чтобы провести установку реле для аппаратов модели ЕРР, использующихся в системах РЗА, нужно выполнить следующие действия:

• отключить питание;
• установить реле на шине, находящейся в РЩ;
• присоединить питание, учитывая техническую документацию;
• провести кабель, используя измеряемую линию, через сквозной канал подключения реле;
• к нужным контактам прибора контроля тока присоединить питающий сигнализацию, учитывая определённый порядок;
• установка необходимых параметров на шкале тока устройства.

Ассортимент реле на российских прилавках: производители и цены

Каждое из реле имеет определенную маркировку, отражающую его технические характеристики. По маркировке найти подходящую модель во много раз проще, чем подбирать под определенные параметры. Предлагаем ознакомиться с некоторыми из устройств и их стоимостью.

Автомобильные реле практически всегда имеют такой вид

Основные технические характеристики реле

Основные характеристики релейного соединения – зависимость между входными и выходными значениями.

Основные показатели:

• время срабатывания – отклик от момента подачи сигнала до начала действия;
• управляемая мощность, которой могут управлять контакты соединения при отклике цепи;
• мощность срабатывания –наименьший показатель, который требуется для начала срабатывания:
• величина тока срабатывания;
• сопротивление обмотки катушки;
• частота коммутаций под нагрузкой – режим отклика релейного соединения.

Доска объявлений ›› Реле максимальной токовой защиты MiCOM P122

Реле максимальной токовой защиты MiCOM P122. Мультифункциональный терминал трехфазного исполнения. 5 шт. Новые,. упаковка. Цена договорная. Рассмотрю Ваши предложения. Техническое руководство: https://www.electricalmanuals.net/files/RELAYS/ALSTOM/P12X/P12x-EN-T-E65.pdf https://www.rza.by/upload/iblock/904/P12x_v.10_rukovodstvo.pdf — rus Терминал MiCOM P122 пригоден для всех случаев требующих применения ненаправленной защиты от междуфазных коротких замыканий, ненаправленной защиты от замыканий на землю и функции АПВ. Характеристики терминала MiCOM P122 обеспечивают простую адаптацию реле к различным случаям применения и условиям эксплуатации. Мощный, но в то же время простой интерфейс на передней панели терминала и программное обеспечение MiCOM S1 позволяет пользователю легко выполнить конфигурацию терминала, получить доступ к информации сохраняемое в терминале для облегчения наладки и после аварийного анализа.Возможность выбора встроенного в реле протокола связи позволяет интегрировать его в систему управления подстанцией или SCADA систему.Терминал MiCOM P122 выпускается в корпусе высотой 4U для монтажа на панели или в кассете, ширина корпуса 20ТЕ.

Схемы

Реле тока, предназначенное для отключения неприоритетной цепи во время превышения допустимой нормы, используют в тех случаях, когда к сети подключено минимум два потребителя, выполняющих работу автономно.

Чтобы подключить реле такого типа, нужно:

• подключить напряжение к нулевому зажиму и фазе;
• подсоединить цепь, имеющую низкий приоритет к определённому зажиму и нулю;
• линию с высоким приоритетом подключить к контакту и нулевому проводку.

Системы, обладающие подобной конструкцией, также имеют реле времени, которые являются дополнительным устройством в таких ситуациях.

Критерии выбора

Современный рынок снабжен большим выбором токового реле от различных производителей. Выбирая данный товар необходимо ориентироваться на техническое задание, то есть для чего приобретается прибор.

Реле максимального тока

Учитывается показатель токовой нагрузки, а также способы крепления. Существуют модели, которые имеют несколько вариаций крепежа: на дин-рейку в электрических шкафах или просто на поверхность стены.Также в продаже имеются товары, которые обладают рядом преимуществ:

• наличие световой и звуковой индикации;
• небольшие габариты;
• наличие жидкокристаллического дисплея, способного выдавать цифровой результат показателей;
• возможность выставления большого диапазона порогового значения.

Приобретая определенную модель необходимо обратить внимание на климатические условия, при которых сохраняется работоспособность устройства, а также уровень защищенности прибора. Стоит учитывать технические характеристики, коими обладают данные приспособления: показатель тока; наличие управления некоторыми характеристиками; номинальный ток нагрузки; правила эксплуатации; временная задержка

Стоит учитывать технические характеристики, коими обладают данные приспособления: показатель тока; наличие управления некоторыми характеристиками; номинальный ток нагрузки; правила эксплуатации; временная задержка.

Одновременно с этим стоит обратить внимание на герметичность прибора, которое исключает попадание воды, устойчивость к коррозии и влияние химических веществ, а также механического воздействия. Заявленный производителями гарантийный срок может говорить о надежности прибора

Современные устройства отличаются большим диапазоном настройки, удобством в использовании.