Параметр возврата реле это наименьшее для максимальных
Выбор коэффициентов надежности, согласования, коэффициентов возврата реле
В этой статье пойдет речь об коэффициентах, которые используются в расчетных формулах при расчете максимальной токовой защиты в зависимости от типа реле защиты, согласно [Л1. с 60].
В расчетных формулах принимаются следующие коэффициенты возврата реле:
Ступень селективности по току между последовательно стоящими защитами, учитывается коэффициентом согласования.
Коэффициент согласования учитывает погрешность и точность настройки реле последовательно стоящих защит, погрешность трансформаторов тока.
Коэффициент надежности, учитывающий погрешность и точность реле защиты, погрешность трансформаторов тока.
Ступень селективности ∆t по времени в независимой части характеристики между последовательно стоящими защитами в зависимости от типа реле, на которых выполнены:
| Тип реле защиты | Ступень селективности ∆t, сек |
|---|---|
| РТ-40 | 0,5 |
| РТ-80 (90), РТВ | 0,7 |
| Микропроцессоры с иностранным оборудованием | 0,3 |
| Микропроцессоры с отечественным оборудованием | 0,4 |
В таблице даны величины ступеней селективности с учетом того, что все ячейки оборудуются защитами с одинаковыми реле.
Для микропроцессорных защит с отечественным оборудованием t берется больше чем с иностранным из-за различия времени отключения выключателей.
Литература:
1. Методика выбора уставок защит Sepam присоединений РП (РТП) 6 10 кВ с ячейками SM6. Выпуск 10. А.Н. Ермишкин. 2007 г.
2. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад — 2003 г.
Параметры реле
Несмотря на различия в принципе действия и конструкции, реле характеризуется рядом общих параметров, важнейшие из которых приведены ниже.
Параметр срабатывания— минимальное значение входного сигнала, при котором происходит срабатывание реле, то есть переключение его контактов. Электрические реле выполняются на токи срабатывания от десятков микроампер (электронные реле) до десятков ампер (электромагнитные реле). Параметр срабатывания характеризует чувствительность реле.
Параметр отпускания— максимальное значение входного сигнала, при котором происходит возврат реле в исходное состояние.
Параметры срабатывания и отпускания реле связаны между собой коэффициентом возврата, который равен отношению параметра отпускания к параметру срабатывания. Например, для реле мощности
( 1 )
где Ротп и Рср — мощности, соответствующие отпусканию и срабатыванию реле.
Коэффициент возврата электромагнитных реле находится в пределах 0,4—0,9, а электронных может достигать 0,98—0,99.
Рабочий параметр— это установившееся значение физической величины в рабочем номинальном режиме реле.
Отношение рабочего параметра к параметру срабатывания называется коэффициентом запаса при срабатывании. Например, для реле мощности
( 2 )
где Рр — рабочая мощность реле.
Отношение параметра отпускания к рабочему параметру называется коэффициентом запаса при отпускании. Например, для того же реле
( 3 )
Коэффициент запаса при срабатывании всегда больше единицы, а при возврате всегда меньше единицы.
Рис. 2. Ток в обмотке реле при срабатывании и отпускании.
Важнейшие параметры реле — время его срабатывания и время отпускания. При подаче напряжения на обмотку реле оно срабатывает не мгновенно, а через некоторый промежуток времени tср (рис. 2), называемый временем срабатывания реле. Отпускание реле после снятия напряжения или снижения его до значения параметра отпускания происходит не сразу, а через промежуток времени tотп, называемый временем отпускания реле. Эти замедления объясняются тем, что вследствие большой индуктивности обмоток реле ток возрастает и спадает не мгновенно, а постепенно. Моменту подачи напряжения соответствует точка О. В течение времени трогания tтр подвижные части реле находятся в покое, а ток возрастает до тока Iср срабатывания реле. В промежуток времена tср—tтрподвижные части реле переходят из одного устойчивого положения в другое, то есть реле срабатывает. Затем ток возрастает до номинального значения Iн. При снятии напряжения ток реле постепенно уменьшается до значения Iотп, при котором подвижные части реле возвращаются в исходное состояние. Следовательно, отключение реле занимает период tотп. Время перехода подвижных частей реле из одного состояния в другое очень мало, и им обычно пренебрегают. Основное время занимает процесс нарастания тока до значения срабатывания и его уменьшения после отключения до значения отпускания.
По времени срабатывания реле делят на быстродействующие(tср = 1—50 мс), нормалънодействующие(tср = 50—150 мс) и медленнодействующие(tср = 0,15—1 с). Реле с временем срабатывания менее 1 мс называют безынерционными, а с tср > 1 с — реле выдержки времени.
Контакты реле принято характеризовать следующими эксплуатационными параметрами: предельными значениями тока, напряжения, мощности и числом включений.
Предельно-допустимый ток Iп определяется температурой нагрева контактов, при которой они еще не размягчаются и сохраняют необходимые физикомеханические свойства.
Предельно допустимое напряжение Uп определяется напряжением пробоя изоляции контактов и пробоя промежутка между разомкнутыми контактами.
Предельно допустимая мощность Рп представляет собой мощность электрической цепи, которую контакты реле могут разорвать без образования на них устойчивой электрической дуги. Эта мощность определяется условиями погасания дуги между контактами после их размыкания.
Рис.3. Схемы шунтирования контактов (а, б) и обмоток реле (в, г, д) для уменьшения искрения в контактах.
Коэффициент возврата
14 декабря 2012 в 10:00
Для максимальных реле (рис. 1, а, б),срабатывающих при значениях величины, больших заданного значения, Kв 1.
Чем ближе к единице значение коэффициента возврата, тем в более узких пределах реле будет осуществлять контроль входного параметра.
Значение Kв для электромеханического реле конкретного типа зависит от соотношения тяговой характеристики электромагнита, характеристик возвратных и нажимых пружин, гистерезиса магнитопровода, зазора между якорем и сердечником и др. (рис. 2).
Коэффициент возврата увеличивается при уменьшении трения в механизме реле. Значение коэффициента возврата выше у реле с малым раствором контактов.
Обычно в документации на реле коэффициент возврата задают в виде диапазона значений, например: «Коэффициент возврата Kв для реле максимального тока должен быть от 0,77 до 0,80».
Согласно [3] предусмотрен выпуск реле с нормированным или ненормированным значением коэффициента возврата.
Значение коэффициента возврата Кв электрических реле контролируют при техническом обслуживании РЗА в соответствии с рекомендациями, приведенными в [4].
В некоторых цифровых устройствах РЗА предусмотрено изменение значения коэффициента возврата Kв для всех или некоторых алгоритмов защиты программным способом, о чём в документации [5] записано так:
Изменение коэффициента возврата КВ ДТО выполняют при переходе в соответствующий кадр меню, вводя необходимое значение (рис. 3).
Рис. 3 Кадр меню для изменений коэффициентов возврата КВ ДТО и КВ ДЗТ
См. также Дифференциал
Литература
1. ГОСТ 16022-83 (СТ СЭВ 3563-82) Реле электрические. Термины и определения.
3. ГОСТ 17523-85. Реле электромагнитные. Общие технические условия
5. ДИВГ.648228.031-04 РЭ. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ТД. Руководство по эксплуатации. СПб.: НТЦ «Механотроника», 2005
6. Захаров О.Г. Словарь-справочник по настройке судового электрооборудования. Л.: Судостроение, 1987, 216 с. 7. Новодворец Л.А. Проверка, регулировка, настройка контакторов переменного тока. М.: Энергия, 1979 8. Реле защиты. М.: Энергия, 1976, 464 с. 9. Тун А.Я. Наладка и эксплуатация релейно-контакторной аппаратуры электроприводов. М.: Энергия, 1973
[1]ДТО, ДЗТ – дифференциальные токовая отсечка и защита с торможением
Моделирование реле максимального и минимального действия
Реле – основной элемент при моделировании релейной защиты. Реле – нелинейный элемент, меняющий своё выходное значение скачкообразно при определённом изменении входной величины.
Пройдите наш онлайн-курс по MATLAB/SIMULINK. Там вы научитесь пользоваться MATLAB как мощным калькулятором, создавать свои модели в SIMULINK, моделировать электрические цепи, а также сложные электроэнергетические системы с устройствами релейной защиты.
В зависимости от характера изменения входных величин различают 2 вида реле:
Отличительной особенностью реле является то, что возврат реле из сработавшего состояния в исходное осуществляется не при значении уставки, а при величине, определяемой коэффициентом возврата. Коэффициент возврата определяется по следующему выражению:
где V – входная величина, Vв – значение входной величины, при которой происходит возврат реле из сработавшего состояния в исходное, Vсраб – уставка реле.
Значение коэффициента возврата для реле максимального действия меньше 1, а для реле минимального действия больше 1.
Для моделирования релейной защиты в Simulink есть специальный элемент Relay, отвечающий за реле, поэтому его реализация очень простая (рис. 1).
Рис. 1. Реализация реле в Simulink
Протестируем реле. Для этого в Simulink собрана схема проверки реле максимального и минимального действия max_min_relay.mdl (рис. 2). Для обоих реле величина срабатывания Vсраб = 1. Коэффициент возврата для реле максимального действия (элемент «max» на рис. 2) выставлен равным 0,95; для реле минимального действия (элемент «min» на рис. 2) выставлен равным 1,05.
Рис. 2. Схема для проверки реле максимального и минимального действия
На рис. 3 приведён результат срабатывания реле максимального действия (элемент «max» на рис. 2). По результатам видно, что срабатывание реле происходит при значении входной величины, равном 1, что совпадает со значением уставки. Возврат реле происходит при значении входной величины, равном 0,95, что совпадает с величиной возврата реле, определяемой по выражению
Рис. 3. Результат срабатывания и возврата реле максимального действия
На рис. 4 приведён результат срабатывания реле минимального действия (элемент «min» на рис. 2). По результатам видно, что срабатывание реле происходит при значении входной величины, равном 1, что совпадает со значением уставки. Возврат реле происходит при значении входной величины, равном 1,05, что совпадает с величиной возврата реле, определяемой по выражению
Рис. 4. Результат срабатывания и возврата реле минимального действия
Итак, в Simulink есть стандартный элемент реле, который правильно описывает зависимость выходных сигналов от входных.
Рекомендуемые записи
Дифференциальное реле используется при реализации основных защит различного оборудования: генераторов, трансформаторов, линий электропередачи и др.…
Реле направления мощности (РНМ) используется при реализации направленных защит, позволяющих обеспечить срабатывание только при определённом…
Реле сопротивление – ещё один вид реле, используемый в релейной защите. Отличием данного реле является…
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.
Что такое реле. Часть 2. Параметры
Приветствую, друзья!
В первой части статьи мы рассматривали, как устроено электромагнитное реле.
И видели, что оно содержит в себе обмотку с металлическим сердечником, подвижный якорь и контакты.
Мы поняли, зачем оно нужно.
Теперь мы познакомимся с реле ближе и посмотрим на
Параметры реле
Из множества параметров реле мы рассмотрим лишь некоторые, необходимые в практической деятельности. Будем использовать даташит на реле серии 833, чтобы теория была максимально приближена к практике.
Обычно в даташитах параметры реле собраны по группам. Как правило, есть параметры обмотки (Coil Data) и параметры контактов (Сontaсt Data).
Рассмотрим сначала некоторые
Параметры обмотки
Номинальное рабочее напряжение
Каждая модификация отличается количеством витков.
В нашем примере эти напряжения лежат в ряду 3, 4, 5, 6, 9, 12, 24, 36 и 48 Вольт.
Это означает, что один и тот же тип реле можно использовать в широком диапазоне рабочих напряжений.
Соответственно, обмотки, рассчитанные на разные напряжения, имеют разное сопротивление (Coil Resistance), и для их управления требуется различный ток.
Из даташита видим, что, чем больше рабочее напряжение обмотки, тем больше ее сопротивление, и тем меньший ток нужен для переключения контактов.
Интересно отметить, что при разном рабочем напряжении обмотка может потреблять одинаковую мощность.
Так, в нашем случае различные модификации обмоток потребляют мощность около 0,36 Вт при работе с напряжениями 5 – 36 В и около 0,45 Вт при работе с напряжением 48 В.
Напряжение срабатывания
Следует отметить, что реле начинает срабатывать при напряжении меньше номинального.
Напряжение, при котором реле срабатывает, называется напряжением срабатывания (Pick Up Voltage). При этом напряжении якорь притягивается к сердечнику таким образом, что переключает контакты.
При внимательно рассмотрении можно увидеть: если на обмотку подать напряжение меньше напряжения срабатывания, якорь приходит в движение, но не настолько, чтобы переключить контакты.
Часто напряжение срабатывания указывают в процентах от номинального напряжения. Так, в нашем примере напряжение срабатывания составляет величину 75% от номинального рабочего напряжения.
Максимальное рабочее напряжение обмотки
Реле будет устойчиво работать и при напряжении обмотки несколько больше номинального. При этом возникают некоторый допустимый перегрев обмотки. Максимальное рабочее напряжение (Maximum Continuous Voltage) также указывается в даташите.
Оно также может указываться в процентах он номинального рабочего напряжения. В нашем примере оно составляет величину 150% от номинального рабочего напряжения.
Иными словами, реле может работать в некотором диапазоне напряжений обмотки. В нашем случае реле, например, с обмоткой 5 В может работать в диапазоне от 3,75 до 7,5 В, а реле с обмоткой 12В — в диапазоне от 9 до 18 В.
Напряжение отпускания
Напряжение отпускания (Drop Out Voltage) — это напряжение обмотки, при котором якорь, будучи ранее притянутым, отпускает.
Напряжение отпускания также может указываться в процентах от номинального рабочего напряжения.
В нашем случае оно составляет величину 10% от номинального.
Т.е. если, например, обмотка рассчитана на номинальное напряжение 5 В, то якорь отпустит при снижении напряжения на обмотке до 0,5 В и менее.
Иногда в справочных данных вместо напряжений срабатывания и отпускания указывают токи срабатывания и отпускания.
Обратите внимание: напряжение срабатывания и напряжение отпускания сильно отличаются!
Иными словами, для удержания реле во включенном состоянии требуется существенно меньше энергии, чем для перевода реле из выключенного состояния во включенное.
Для уменьшения потребляемой от источника питания энергии можно после срабатывания реле уменьшить напряжения на его обмотке до величины, большей напряжения отпускания.
Параметры контактов
Сопротивление контактов
Переходное сопротивление замкнутого контакта (Contact Resistance) обычно не превышает 100 мОм (миллиом).
Помните, мы рассматривали полевой транзистор как аналог реле?
Так вот, сопротивление канала мощного полевого транзистора может быть на порядки меньше — сотые и тысячные доли Ома.
Чем меньше сопротивление, тем меньше греется контакт (или канал полевого транзистора).
Напомним, что контакты реле покрывают специальными сплавами. В нашем случае это сплав серебра и оксида олова (AgSnO), обладающий высокой температурой плавления и устойчивостью к сварке и электрической эрозии при коммутации сильноточных и индуктивных нагрузок.
Следует отметить, что коммутация индуктивных нагрузок (что и происходит в ИБП) – это самый тяжелый режим для контактов реле. При этом между ними может возникнуть электрическая дуга, что сильно сокращает срок их службы.
В даташите обязательно оговаривается величина коммутируемого контактами максимального тока (Contact Rating).
Время срабатывания
Время срабатывания (Operate Time) — это время, за которое реле переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». Для разных типов реле этот параметр лежит в пределах примерно от 1 до 200 миллисекунд.
Время срабатывания определяется конструкцией механической части реле — массой якоря и упругостью его пружины.
В нашем случае время срабатывания не превышает 10 мс.
Время отпускания
Время отпускания реле (Release Time) – это время, за которое оно переходит из состояния «включено» в состояние «выключено».
Обратите внимание: как правило, время отпускания (кроме специальных случаев) меньше времени срабатывания.
В нашем случае оно составляет величину не более 5 мс.
Если внимательно рассмотреть графики, приведенные в даташите, то можно увидеть, что временем срабатывания можно в некоторой степени управлять, меняя напряжение на обмотке.
Так, для напряжения 75% от номинального, время срабатывания будет иметь величину примерно 10 мс, при номинальном напряжении – около 5,5 мс, а при максимальном рабочем напряжении – около 3,5 мс.
Интересно отметить, что при этом напряжение отпускания почти не изменяется.
Ресурс контактов
В завершение упомянем о ресурсе контактов реле (Life Expectancy).
В справочных данных могут приводиться отдельные значения для количества срабатываний контактов как механической системы (Life Expectancy Mechanical) и как электрической системы (Life Expectancy Electrical).
В нашем случае это, соответственно, 10 000 000 и 100 000.
В общем случае, ресурс реле определяется, естественно, меньшей цифрой.
Но следует отметить, что цифра 100 000 «электрических» срабатываний приведена для максимальных токов.
Если посмотреть на график, то можно убедиться, что при коммутации малых токов эта цифра будет существенно больше.
А если превысить коммутируемые токи, то цифра будет существенно меньше :))
Реле — в целом штука весьма надежная, но нужно использовать его разумно.