- Projekt i zasada działania
- Cel i funkcje
- Specyfikacje techniczne
- Przegląd popularnych przekaźników sterowania fazowego
- Typowe schematy połączeń
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Wysoka jakość różnych procesów technologicznych we współczesnym świecie jest zapewniona przez precyzyjny i drogi sprzęt. Jego praca zależy bezpośrednio od jakości dostarczanej energii elektrycznej i stanu linii zasilających. Niestety, nie wszystkie sieci krajowe są w stanie zapewnić im bezpieczny tryb działania, dlatego istnieje ryzyko awarii. Aby temu zapobiec, stosuje się specjalne urządzenia ochronne - przekaźniki kontroli fazy (RCF).
Pozwalają one na odłączenie obciążenia w przypadku jakichkolwiek usterek w sieci zasilającej. Wszystko, co może stanowić zagrożenie dla sprzętu i wpływa na wydajność jego pracy lub procesu technologicznego, postrzegane jest jako sygnał do natychmiastowego wyłączenia zasilania, a przekaźnik sterujący ustawia elementy przełączające w pozycji wyłączonej.
Projekt i zasada działania
Strukturalnie urządzenie zawiera styki wejściowe i wyjściowe, wskaźniki normalnego zasilania i awaryjne, regulatory, wskazane na schemacie odpowiednimi liczbami (Rysunek 1):
- Wskaźnik awaryjny;
- Wskaźnik mocy obciążenia;
- Potencjometr, umożliwiający wybór żądanego trybu;
- Regulator poziomu asymetrii;
- Regulator napięcia;
- Potencjometr, umożliwiający regulację ustawienia czasu spustu.
Nie wszystkie modele zapewniają pełny zakres ustawień dla powyższych parametrów. Zależą one od celu konkretnego przekaźnika i aplikacji.
W trybie normalnym zasilacz ze źródła EMF E1 (rys. 2) jest zasilany przez konsumenta, czy to silnik, maszyna, czy inny sprzęt. Przekaźnik kontroli fazy R jest podłączony do odgałęzienia poprzez odpowiednie zaciski wskazane w obwodzie jako L1, L2, L3 i przewód neutralny N. Wewnątrz urządzenia znajduje się obwód logiczny na tranzystorach, który wysyła sygnał ze styków wyjściowych do wyłącznika rozrusznika P w celu wyłączenia. W razie potrzeby sygnał wyłączenia można skonfigurować zarówno w celu wyłączenia zasilania odbiornika, jak i wyłączenia zewnętrznej sieci elektrycznej.
W sytuacji awaryjnej - utrata jednej z faz, zwarcie, gwałtowny wzrost prądu, składowa harmoniczna parametrów elektrycznych zmienia się w sieci. Urządzenie ochronne reaguje na to i wysyła odpowiedni sygnał wyzwalający do cewki stycznika przez zaciski 24 i 21 do cewki stycznika.
Po zadziałaniu styków mocy w praktyce zasilania odbiorników może wystąpić naturalne przywrócenie parametrów zasilania sieciowego, przy którym następuje wyrównanie faz. W tym przypadku przekaźnik zwróci styki do położenia włączonego, dzięki czemu system AR zostanie zaimplementowany, a zasilanie napięciem uzwojeń silnika lub innego konsumenta zostanie wznowione.
Za pomocą przycisków „Start” i „Stop” można ręcznie sterować zasilaniem urządzenia elektrycznego.
Cel i funkcje
Technologia ta jest wykorzystywana w sieci obciążeń trójfazowych. Najbardziej wymagał ochrony synchronicznych lub asynchronicznych silników trójfazowych, precyzyjnych obrabiarek, elektroniki technicznej, pomp. Należy pamiętać, że nieprawidłowa rotacja faz doprowadzi do niskiej wydajności, przegrzania i spadku poziomu izolacji, co może doprowadzić do awarii.
Służy do następujących celów:
- Do przełączania urządzeń przekształtnikowych, dla których ważne jest przestrzeganie kolejności faz: źródła zasilania, prostowniki, falowniki i generatory;
- Do systemów AVR (wprowadzenie rezerwowych źródeł zasilania) lub podłączenie systemu oświetlenia awaryjnego;
- W przypadku urządzeń specjalnych - obrabiarek, instalacji dźwigowych, których moc nie przekracza 100 kW;
- Dla napędów elektrycznych silników trójfazowych o mocy nieprzekraczającej 75 kW.
W przypadku przełączania obciążenia jednofazowego urządzenie to nie jest używane.
Zasadniczo przekaźnik sterowania fazowego jest używany do różnych urządzeń przemysłowych i konsumenckich i jest obowiązkowym bezpiecznikiem dla obwodów sterowania, które wymagają stałego monitorowania napięcia i innych parametrów linii zewnętrznych.
W sieciach trójfazowych kontroluje:
- poziom napięcia, realizowany w większości dla urządzeń tej klasy w przypadkach, gdy jej wartość jest poza ustalonymi granicami;
- rotacja fazy - wykonuje przełączanie w przypadku awaryjnego przyklejenia faz lub jeśli są one nieprawidłowo umiejscowione względem wejść zasilania urządzenia;
- awaria fazy - odłącza odbiornik w przypadku zaniku fazy i późniejszego braku napięcia;
- faza skos - zatwierdza w przypadku zmiany napięcia fazowego lub liniowego w stosunku do wartości nominalnej.
Zalety przekaźników sterowania fazowego
W porównaniu z innymi urządzeniami do wyłączania awaryjnego, te przekaźniki elektroniczne mają kilka istotnych zalet:
- w porównaniu z przekaźnikiem kontroli napięcia nie zależy to od wpływu EMF sieci zasilającej, ponieważ jego działanie jest odbudowywane z prądu;
- pozwala określić nietypowe skoki nie tylko w trójfazowej sieci zasilania, ale także po stronie obciążenia, co pozwala na rozszerzenie zakresu chronionych komponentów;
- w przeciwieństwie do przekaźników działających na zmianę prądu w silnikach elektrycznych, urządzenie to pozwala również na ustalenie parametru napięcia, zapewniając sterowanie kilkoma parametrami;
- potrafi określić nierównowagę napięcia zasilania w wyniku nierównomiernego obciążenia poszczególnych linii, co jest obarczone przegrzaniem silnika i spadkiem parametrów izolacyjnych;
- nie wymaga tworzenia dodatkowej transformacji z napięcia roboczego.
W przeciwieństwie do przekaźników, które działają tylko pod napięciem, zapewnia skuteczną ochronę przed regenerowanym napięciem wytwarzanym przez odwrotną EMF. W przypadku, gdy jedno z napięć fazowych zanika, silnik nadal uzyskuje wystarczający poziom energii z pozostałych dwóch. W tym przypadku, w fazie bez zasilania emf będzie generowany przez obrót wirnika, który nadal obraca się z dwóch faz w trybie awaryjnym.
Ze względu na to, że styczniki silników elektrycznych nie otwierają się z przekaźnika podczas takiej pracy, istnieje ryzyko uszkodzenia maszyny elektrycznej z jej dalszym uszkodzeniem. Przekaźnik sterujący z kolei jest w stanie wykryć przesunięcie kąta fazowego, zapewniając w ten sposób pełną ochronę.
Taka funkcja jest szczególnie istotna, gdy tryb pracy silnika, w przypadku jego odwrotnego obrotu, może uszkodzić obracający się element lub zranić pracownika. Z reguły sytuacja ta ma miejsce podczas dokonywania zmian podczas wyłączania zasilania maszyny elektrycznej, zmiany obciążeń fazowych, kolejności rotacji faz i innych.
Specyfikacje techniczne
Wśród parametrów technicznych realizowanych przez przekaźniki sterowania fazowego należy zaznaczyć
- napięcie zasilania;
- zakres regulacji przepięcia;
- zakres redukcji napięcia;
- granice opóźnienia czasowego włączenia po przepięciu napięcia;
- limity opóźnienia czasowego włączenia po spadku napięcia;
- czas spędzony na wyłączeniu w przypadku awarii fazy;
- prąd znamionowy na stykach przekaźnika elektromagnetycznego;
- liczba kontaktów do wykonywania operacji przełączania;
- moc urządzenia;
- modyfikacja klimatyczna;
- odporność na zużycie mechaniczne i elektryczne.
Schemat okablowania określa kolejność rotacji faz, dlatego możliwe jest normalne zasilanie pod warunkiem, że są one prawidłowo przestrzegane podczas fazy instalacji i konfiguracji. Jednocześnie możliwe jest dostosowanie opóźnienia przełączania dla różnych trybów pracy urządzenia. Tak więc, w przypadku silników, w momencie rozruchu możliwe jest dostosowanie czasu opóźnienia odpowiedzi od 1 do 3 sekund, aby utrzymać prądy rozruchowe.
To samo dotyczy możliwości odstrojenia reakcji awaryjnej w przypadku przeciążenia fazowego, gdzie czas przełączania można regulować w zakresie od 5 do 10 sekund.
Przegląd popularnych przekaźników sterowania fazowego
- Przekaźnik RNPP-311 Produkcja ukraińska jest jedną z najbardziej popularnych i odpowiednich dla sieci byłego Związku Radzieckiego. Skrót oznacza napięcie przekaźnika, skos i kolejność faz. Nowoczesne modyfikacje, oprócz standardowych parametrów, mogą również monitorować częstotliwość napięcia.
- OMRON K8AB ten model monitoruje nie tylko redukcję, ale również nadmiar poziomu napięcia, tym samym realizując funkcje ogranicznika lub rozładowacza i znacznie bardziej efektywnie. Posiada szereg modyfikacji, różniących się dostosowaniem progów i parametrów technicznych.
- Carlo Gavazzi DPC01 różni się dwoma przekaźnikami na zaciskach wyjściowych urządzenia. Posiada kilka punktów regulacji dla różnych parametrów i przełącznik trybu. Zapewnia 7 możliwych funkcji do ustawiania opóźnień, interwałów lub funkcji cyklicznych.
- Przekaźnik EL-11 produkcji krajowej kontroluje parametry sieci elektrycznej, może być stosowany zarówno w zamkniętych pomieszczeniach ogrzewanych, jak i nieogrzewanych. Zainstalowany w dowolnej pozycji, ale wymaga ochrony przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych i wilgocią atmosferyczną.
Typowe schematy połączeń
W większości przypadków w przypadku każdego urządzenia producent ustanawia wszystkie niezbędne dane dotyczące sposobu podłączenia określonego przekaźnika. Weźmy na przykład kilka schematów znanych producentów:
Diagram pokazuje podłączenie rzędu zacisków do odpowiednich faz linii L1, L2, L3 i neutralnego N. Na wyjściu można uzyskać dwa obwody sterujące „Wyjście 1” i „Wyjście 2”, różniące się poziomami napięcia.
Zasilanie jest dostarczane przez kanały wejściowe L1, L2, L3 i przez neutralny N. Wyjście jest dwoma wariantami trójfazowego systemu trójprzewodowego i trójfazowym czteroprzewodowym, do pracy z odpowiednim przełącznikiem.
W przeciwieństwie do poprzednich wersji, zaciski wejść L1, L2, L3 są zasilane przez bezpieczniki. Blok regulacji parametrów pozwala odbudować odpowiedni tryb pracy i ograniczenia wyłączenia. Dwa wyjścia z możliwością ręcznego przełączania sygnałów zarządzania wysyłaniem na przełączanie niektórych urządzeń.
Ostatnie dwa schematy pokazują działanie obwodów rozłączających obciążenie wtórne z odpowiednim opóźnieniem czasowym na tych zaciskach. Jak widać, wszystkie schematy połączeń mają identyczne komponenty zaprojektowane do śledzenia wszystkich parametrów sieci, które mogą sygnalizować awarię zasilania trójfazowych odbiorników.