Různá automatická zařízení obklopující člověka jsou postavena na dvou principech fungování nebo jejich kombinaci. Jde o mechanické a elektrické. Ty ve svém jádru využívají elektrický proud, jehož pohyb v elektrickém vedení je řízen řídicími zařízeními. Patří sem automatické a ruční spínače, reostaty a kondenzátory. Mezi první z nich patří relé různých typů: čas, osvětlení, proud.
Různé typy relé:
Princip činnosti zmíněných vypínacích jističů je v jednoduchém připojení a odpojení napájecího vedení ke spotřebiči. Funkčnost jako samostatného zařízení je dána tím, že počáteční impuls změny stavu může mít velmi nízký výkon – jen několik milivoltů a mikroampérů, nebo gigantický, mimo stabilitu připojených spotřebičů. Stroj ale bez problémů změní stav linky. První nuance týkající se relé je také důležitá v případě, kdy se k řízení toku proudu používají senzory, hodinový stroj nebo jakákoli jiná zařízení s nízkou spotřebou, která nejsou schopna provádět žádnou akci kromě měření.
Proudová relé se používají jako součást ochranných zařízení, která chrání koncové uživatele před náhlými změnami v napájecí síti. Hovoříme o skokových nárůstech v ampérech a jejich přímém poklesu pod provozní úroveň. Automatická proudová relé v takových okamžicích vypínají napájení a chrání klientská zařízení před vyšší mocí.
Většina lidí je v přímém kontaktu se zařízením tohoto plánu. Stačí připomenout jističe umístěné na vstupu elektrického vedení do jakýchkoli prostor. Jsou jednou ze současných možností relé určených pro standardní parametry sítě 220 V. V případě, že dojde k prudkému nárůstu zatížení napájecího kanálu umístěného za strojem, vypne pohyb elektřiny ve směru nadměrné spotřeby . K tomu obvykle dochází při zkratu, který může způsobit požár. Zablokování toku proudu v takové situaci ušetří nejen zařízení na vedení, ale i majetek majitele.
Princip činnosti a zařízení
Použití proudového relé:
Proudová relé přicházejí v minimálních a maximálních vypínacích hodnotách. První vypínají linku, když hodnota spotřeby klesne pod určitou úroveň, druhá, když charakteristika odporu překročí stanovenou hodnotu. Fyzicky jsou na trhu prezentovány ve třech typech provedení: elektromagnetické, elektronické a digitální. Moderní modely kombinují všechny typy proudových relé v jednom zařízení.
Elektromagnetické
Nejjednodušší typ na výrobu, který se vyznačuje spolehlivostí, cenou a nenáročností v provozu. Základem funkčnosti pro něj je boj dvou sil – mechanické (snaží se pohybovat kontaktním tlačníkem jedním směrem) a elektromagnetické (posouvá jej opačným směrem). První je způsobena konvenční pružinou se schopností ovládat trakci. Druhým je vinutí umístěné kolem pohyblivého prvku.
Zařízení elektromagnetického proudového relé:
U podproudového relé se stykač nejprve rozepne působením pružiny. Když je přivedeno napájení, elektromagnet překoná mechanickou sílu a spojí vedení. Jakmile proud klesne pod určitou úroveň, výkon cívky nebude stačit k překonání působení pružiny a kontakt se opět otevře.
U relé pracujících na maximální proud je situace opačná. Zpočátku je vedení připojeno působením mechanické síly. Cívka se ji snaží otevřít, ale dokud je proud, který jí protéká, slabý, pohyblivý prvek nemůže překonat mechanický odpor.
- cena;
- jednoduchost;
- spolehlivost;
- skromnost.
- závislost na provozuschopnosti mechanické části;
- nepřesnost měření;
- nízká vypínací rychlost;
- degradace citlivosti v průběhu času v důsledku opotřebení pružiny;
Mechanická zařízení této třídy nejsou univerzální, dělí se na relé maximálního proudu a minimálního.
Elektronické
Na rozdíl od předchozího typu nepotřebují pohyblivé části. Celá vnitřní struktura se skládá z:
- řídicí obvod jednoho nebo dvou tranzistorů nebo tyristorů omezujících odpor;
- sekvence prvků, které převádějí proudy k napájení obvodu;
- modul pro provádění vypnutí.
Ten může mít jak mechanickou, tak elektronickou strukturu. Například návrh jednoduchého automatu je níže:
Horní mez činnosti nadproudového relé je nastavena odporem R2. Dolní R3. Poslední pro dané schéma je 0.2–0.3 A.
Zátěžové vedení X1 snižuje napětí na R3, část jeho zbytku jde na R2, kde je zhášena odporem rezistoru. Pokud počet ampérů překročí zadanou mez a proud půjde dále, otevře se báze tranzistoru V3. To způsobí vypnutí vypínacího relé K1. Což otevřením kontaktů K1.1 a K1.2 přeruší obvod napájení zátěže. Pro návrat zařízení do neutrálního stavu toku proudu se používá tlačítko S1 “Reset”.
Pokud jde o zbývající součásti obvodu, skupina zenerových diod V1, dioda V2, rezistor R1 a kondenzátor C1 slouží jako stabilizovaný zdroj energie pro zbývající konstrukční prvky. V4 zabraňuje emitoru tranzistoru v obrácení energie v případě přepólování v obvodech. Jmenovaná událost obvykle nastává v okamžicích aktivace elektromagnetického vypínacího relé K1.
Jeden z průmyslových modelů elektronických proudových relé:
- univerzálnost zařízení – relé maximálního a minimálního proudu jsou zapojeny v běžném, relativně jednoduchém provedení;
- Jistič má dobrou citlivost.
- nižší spolehlivost ve srovnání s elektromagnetickými;
- rozšíření funkcí pouze kvůli komplikovanosti obvodu.
Digitální
Další vývoj elektronických proudových relé vedl ke vzniku digitálních modelů. Zařízení ukládá informace o spotřebě v digitální podobě. Získá to převodem hodnot analogových senzorů na binární kód. Pokud je rozdíl příliš velký, mimo limity nastavené uživatelem, zátěžové vedení se odpojí. Pokud se spotřeba vrátí do normálu, automat ji znovu aktivuje. Není neobvyklé vybavit digitální proudová relé schopností komunikace s dalším zařízením, což usnadňuje jejich integraci do systémů chytré domácnosti.
Schéma digitálního proudového relé a fotografie koncového zařízení:
- funkčnost;
- možnost vzdáleného ovládání sítě;
- nastavení parametrů zařízení;
- přesnost měření.
Nebyly zjištěny žádné nedostatky.
Praktické použití
Nuance použití nadproudového relé mezi jinými ochrannými zařízeními je schopnost ručně nastavit parametry pro maximální a minimální proudové limity ve výstupním vedení, jejichž překročení vede k jeho zablokování. Tato zařízení se stávají zvláště důležitá v případech, kdy se zátěž sama periodicky zvyšuje na velké provozní hodnoty, například v případě elektromotorů. Jejich spuštěním je rychlé, ale plynulé zvýšení spotřeby s následným poklesem na výkonové normy. Jistič musí určit jmenovaný faktor bez vypínání a přitom reagovat na zkraty. Ty jsou podobné zařízením, která jsou spouštěna zvýšením odporu vedení, kde elektřina začíná proudit ve velkém množství. Rozdíl je pouze v momentu zesílení zátěže. Není hladká, jako v případě elektromotoru, ale pilová. To znamená, že se prudce zvyšuje na maximum a neklesá s časem.
Regulátory špičkového výkonu a nastavení pauzy pro zapnutí a vypnutí jsou jasně viditelné:
Další výhodou použití proudového relé je přítomnost nastavení pauzy mezi nastaveními. Faktem je, že v okamžiku připojení zátěže k lince dochází ke skokovému nárůstu spotřeby. Automat by neměl okamžitě vypínat proud, ale po určitou dobu počkat, aby se zkontrolovala následná normalizace charakteristik spotřeby. A již v případě, že odpor zátěže zůstává vysoký, vypněte napájení.
Mezi přerušením toku proudu a jeho obnovením musí být pauza, jinak může klientské zařízení selhat. To platí zejména pro transformátorovou techniku a elektromotory. Tedy všechna zařízení, kde je budicí vinutí.
Schémata zapojení proudových relé
Jako ve všech případech použití klasické elektroinstalace je zde třífázové napájení a je určeno pro jednu linku. Podle toho se také dělí ochranná proudová relé podle zapojení.
Jednoduché připojení třífázového proudového relé:
Pro jednu fázi bude obraz mírně odlišný. V níže uvedeném schématu byste měli věnovat pozornost připojení měřeného vedení přímo a přes proudový transformátor ke stroji. V druhém případě se šířka pracovního rozsahu zvětšuje. Použití zátěže v obou variantách měřicího obvodu je povinné, neboť je určen počet ampérů vedení, pro které je nutné zajistit průtok proudu v něm.
Rozvoj technologií vedl k rozdělení spotřebitelských zařízení na prioritní a sekundární. Mezi první patří počítače, televize, set-top boxy a veškerá zařízení, která není žádoucí vypínat. Druhá zahrnuje zbytek zařízení, jehož přerušení silového kontaktu z vedení je přípustné. Mnoho proudových relé umožňuje ovládat dva typy zařízení samostatně – prioritní a sekundární.
Schéma zapojení prioritní a sekundární zátěže:
Posledně jmenované schéma je zajímavé i tím, že indukční metoda se používá jako proudový průtokoměr, u kterého stačí umístit vedení pro zásobování spotřebitelů elektřinou mezi odpovídající senzory. To znamená, že není potřeba samostatné zatížení – prioritní zařízení působí v jeho roli a samostatný proudový transformátor je nahrazen vestavěným. Jeho druhé vinutí je navíc napájecím kanálem samotného klientského zařízení.
A schéma související konkrétně s ochrannými obvody elektromotoru. Jeho hlavní oblastí použití je výroba, protože výkonné třífázové motory se v každodenním životě používají jen zřídka.
Ochranný obvod motoru s nadproudovým relé:
Každý konkrétní model proudového relé má v závislosti na jeho funkčnosti a vnitřní struktuře nuance připojení. Je vhodné se s nimi seznámit v návodu k obsluze, abyste předešli následným nouzovým situacím.
Proudové relé je automatické zařízení, které chrání zařízení před přepětím. Jeho provoz je způsoben skoky v ampérech, ke kterým dochází v důsledku zkratů, příliš vysokého zatížení nebo jiných okolností vyšší moci. Relé podobného typu přitom nejsou citlivá na dočasné zvýšení síly proudu.
