В промышленных электрических сетях периодически случаются перегрузки и короткие замыкания. Для того чтобы надежно защитить агрегаты, электродвигатели приводов, силовые трансформаторы и другое оборудование, используется релейная защита, в состав которой входит реле максимального тока. Принцип работы данного устройства основан на том, что каждый элемент цепи обладает собственным значением максимально допустимого тока. В случае превышения его допустимого значения, может возникнуть аварийная ситуация и дальнейший выход из строя всей электрической сети. Предотвратить подобный исход возможно с помощью защитного реле, реагирующего на превышение тока и срабатывающего при повышении его номинальной величины.
Классификация и назначение защитных реле
В первую очередь токовые реле должны ограничивать максимальный ток в сети и отключать потребителей, когда в процессе работы наступает превышение его порогового значения. Данные устройства устанавливаются в релейные шкафы и обеспечивают защиту не только от перегрузок, но и от коротких замыканий, возникающих из-за различных технических неисправностей.
Очень важным и нужным свойством релейной защиты является ее селективность, когда отключение поврежденного участка максимально локализовано с помощью наиболее близко расположенного выключателя. С этой функцией отлично справляется реле максимального тока, отключающее только нужный участок и оставляющее в рабочем состоянии другие участки цепи.
Токовые реле могут быть первичными и вторичными. В первом случае защитные устройства монтируются в самом приводе выключателя и являются его составной частью. Такие реле применяются в основном в электрических сетях, напряжение которых составляет до 1 киловольта.
Подключение вторичных реле осуществляется с помощью трансформатора тока, подключенного напрямую к шине питания или непосредственно к питающему кабелю. Таким образом, ток преобразуется в сторону уменьшения до значения, которое будет восприниматься токовым реле. Получается пропорция тока, поступающего на контакты реле и тока, протекающего в контролируемом проводнике. Это позволяет осуществлять контроль за током с помощью реле, имеющего незначительный токовый диапазон. Например, если кратность трансформатора тока составляет 100/5, то величина тока в сети, которую возможно контролировать, составит 100 А, а токовое реле будет иметь допустимую величину максимального тока 5 А.
Существует несколько подгрупп вторичных реле, получивших широкое распространение и применяющихся во многих областях. В первую очередь, это электромагнитные устройства, а также приборы на интегральных микросхемах, индукционные и дифференциальные.
Принцип работы дифференциальных реле основан на сравнении величины тока, протекающего до и после потребителя. Обычно в качестве такого потребителя рассматривается силовой трансформатор. В нормальном рабочем режиме значение тока до и после защищаемого трансформатора будет одинаковым. Однако при коротком замыкании происходит нарушение этого баланса. В результате срабатывания реле, его контакты замыкаются, и поврежденный участок отключается. Дифференциальные реле используются не только на производстве, но и в быту. Они известны как устройства защитного отключения, предупреждающие утечки тока в приборах и проводниках, защищающие людей от поражения электротоком в случае прямых контактов с корпусом прибора или устройства.
Токовые реле на интегральных схемах известны также, как электронные реле тока. Основой конструкции является полупроводниковая база. Эти приборы могут стабильно работать при повышенной вибрации, благодаря чему они широко используются в промышленном производстве.
Подключение и применение токовых реле
В нормальном рабочем состоянии каждое реле максимального ока должно чутко реагировать на превышение электротоком номинального значения во входной цепи, находящейся под контролем. Когда входной ток увеличивается выше допустимых пределов, происходит переключение выходных контактов, отключающих силовые приборы от электрической сети. Если в дальнейшем ток начинает снижаться и приближаться к номинальному значению, то в этом случае под действием выходного сигнала вновь происходит замыкание цепи и возобновление подачи тока.
Защитные токовые реле устанавливаются не только на промышленных объектах, но и в жилых зданиях. Практически в каждой квартире имеются бытовые приборы и устройства повышенной мощности. Одновременное включение всех таких потребителей нередко вызывает перегрузки в электрической сети. Чтобы предотвратить возникновение подобных ситуаций, все бытовые приборы разбиваются на категории приоритетных и второстепенных. В число приоритетной бытовой техники входят те приборы, для которых отключение от сети будет критичным. Подобные внезапные отключения могут привести к выходу их из строя. Второстепенные устройства могут быть отключены без какого-либо ущерба для себя. В связи с этим, реле максимального тока устанавливается таким образом, чтобы исключить любые перегрузки в питающей сети.
На схеме в качестве примера приведено устройство марки РМТ-101. Данная конструкция позволяет задавать определенное время, в течение которого нагрузка отключается, а затем подается вновь.
Эта модель обладает способностью измерения и контроля токовой нагрузки, при необходимости она может использоваться в качестве цифрового амперметра. Ток в электрической сети может измеряться, не разрывая ее. Для этих целей предусмотрен специальный датчик, встроенный в прибор. Защитное устройство РМТ-101 может подключаться к выносным трансформаторам тока. На его лицевой панели расположены светодиодные и цифровые индикаторы, с помощью которых осуществляется контроль над нагрузкой и текущим значением тока в цепи. Прибор оборудован двумя переключателями, позволяющими выставлять необходимый диапазон измерений, точность определения, а также режим индикации, отображающий текущий или максимальный ток.
Еще одной функцией РМТ-101 является его применение в качестве реле ограничения потребляемого тока. Кроме того, с его помощью может выбираться оптимально заданная нагрузка. Для работы прибора используются два основных режима минимального и максимального тока. Переключение между режимами осуществляется специальным переключателем из двух положений.
Реле максимального тока широко применяются в промышленности. Они обеспечивают защиту мощных электрических двигателей постоянного и переменного тока и другого оборудования от возможных перегрузок. Наиболее типичным устройством, используемым во многих областях, считается прибор РЭО-401, отображенный на рисунке.
Конструкция этого защитного реле включает в себя два основных узла электромагнитную систему и размыкающий блок-контакт. Конструкция электромагнитной системы состоит из скобы магнитопровода с ввернутой в нее трубкой. На самой трубке располагается катушка, защищенная изоляционным каркасом. Внутри трубки установлен якорь, свободно перемещающийся вдоль нее. От того, в каком положении якорь находится в трубке, зависит величина тока, при котором срабатывает прибор.
Величину тока срабатывания можно отрегулировать путем изменения положения скобы. После выполнения всех необходимых регулировок она фиксируется специально предусмотренным винтом. После срабатывания устройства, блок-контакты будут оставаться разомкнутыми до тех пор, пока не произойдет снижение тока до номинального значения. После этого якорь будет передвинут в нижнее положение, а под действием пружины контакты замкнутся. Подключение проводов осуществляется на передней части прибора.
Как выбрать реле защиты
При выборе модели реле максимального тока необходимо учитывать техническое задание, величину тока и питающего напряжения, регулировочные параметры и характеристики, максимально допустимый ток нагрузки, наличие или отсутствие механизма задержки времени, а также конкретные условия эксплуатации. После выбора устройства, оно легко настраивается под определенные условия работы путем плавного изменения уставок.
Все реле защиты этого типа обладают небольшими габаритами, что позволяет без проблем устанавливать их в шкафы релейной защиты. Они отличаются простотой и надежностью конструкции, могут легко взаимно заменяться. Для контроля измеряемых величин используются встроенные светодиодные экраны.