Реле тока максимального и минимального: принцип работы

Принцип действия токового реле

• первичные, являющиеся частью привода автоматических выключателя (серия РТМ) и применяются в электроустановках с номинальным напряжением до 1000В;
• вторичные, подключаемые через трансформаторы тока.

• прямого действия – воздействующие на отключение выключателя;
• косвенного – своими контактами замыкают цепь электромагнита отключения, получающим питание от аккумуляторной батареи .

Для облегчения конструкции реле косвенного действия изготовляют на номинальные токи до 10А. Поскольку данные устройства совершают в принципе незначительную работу, то они могут быть выполненными достаточно чувствительными и точными. Помимо этого, токовые реле легко встраиваются во вторичные схемы, благодаря чему их широко используют в системах релейной защиты. К числу недостатков реле тока данного типа относят необходимость наличия источника оперативного тока.

Интересное видео о проверке токового реле:

• индукционные (РТ-80, РТ-90);
• электромагнитные (РТ-40, РТ-140);
• дифференциальные (РНТ-565, РБМ-170);
• полупроводниковые, выполненные на современной микропроцессорной базе (РСТ-11, РСТ-13);
• действующие по принципу фильтра – реле тока обратной последовательности.

В общем случае токовое реле представляет собой устройство, реагирующее на увеличение тока в защищаемой электросети, т.е. оно срабатывает при достижении в цепи заранее установленной величины тока.

Величину, определяющуюся отношением тока возврата к току срабатывания, называют коэффициентом возврата, он составляет обычно варьируется в пределах 0,8-0,92.

Защиты, использующие токовые реле, являются широко распространенными в действующих электроустановках, к их числу относят:

• токовую отсечку;
• максимальную токовую защиту;
• дифференциальная токовая защита.

Реагировать на ток прямой, нулевой либо обратной последовательности, использоваться на защиты линий, генераторов, трансформаторов и пр.

В бытовых и промышленных приборах используется большое количество различных реле тока (максимального и минимального). Все они выполняют одни и те же функции, но обладают рядом отличительных характеристик. Благодаря этому можно подбирать оптимальную конструкцию для каждого конкретного устройства.

Индукционные реле — эта разновидность токового реле применяется для защиты устройств, работающих на переменном токе. Принцип их действия основывается на взаимодействии электрического тока, индуцированного в проводнике, и переменного магнитного потока.

Специалисты разделяют все индукционные реле на 3 основные группы:

1. С диском. Это наиболее распространённые и часто используемые приспособления. Широкое применение они получили благодаря простоте конструкции и большому моменту вращения. Главная их деталь представляет собой диск из алюминия с контактной системой, закреплённой на его оси. Кроме этого, реле содержит стальной магнитопровод с обмоткой. При прохождении по нему переменного тока возникает магнитный поток, замыкающийся на полюсах. В результате этого образовывается электродвижущая сила и проходит ток, создающий ещё один магнитный поток. Оба они взаимодействуют между собой и позволяют реле отключать цепь.
2. С рамкой. Это устройство используется немного реже, но также обладает рядом достоинств. Среди них выделяется максимальная скорость срабатывания и повышенная чувствительность к резким падениям напряжения. Недостаток у него один — слабый момент вращения. В индукционных реле такого типа магнитный поток способствует созданию тока в рамке (замкнутой обмотке), находящейся в магнитном поле другого потока, сдвинутого по фазе. Всё это приводит в действие защитный механизм и позволяет ему сработать в нужное время.
3. Со стаканом. Это приспособление оснащено специальным подвижным элементом (стаканом). Он совершает вращательные движения в магнитном поле потоков системы, расположенных под прямым углом по отношению друг к другу. Стакан оснащён небольшой цилиндрической деталью из стали, предназначенной для уменьшения показателей магнитного сопротивления. Такое защитное устройство хоть и имеет сложную конструкцию, но позволяет достичь максимально быстрого времени срабатывания защитного механизма (примерно 0,02 секунды).

Электромагнитные реле тока разделяются на несколько подвидов. Все они имеют похожую конструкцию, но немного отличаются по принципу действия.

Среди них выделяются следующие:

1. Нейтральные. Эти приспособления отличаются способностью эффективно работать при постоянном токе, проходящем во всех направлениях. Профессионалы выделяют 2 вида нейтральных реле: с втягивающим якорем и с угловым его перемещением. Принцип их работы примерно одинаковый и заключается в противодействии силе натяжения пружины, которая мешает прижиманию якоря к сердечнику. Этот процесс происходит только в том случае, если на обмотку поступает сигнал управления.
2. Поляризованные. В отличие от нейтральных реле, у поляризованных имеется дополнительная обмотка и сердечник, а также контактная тяга, постоянный магнит. Устройство срабатывает только при поступлении сигнала управления нужной полярности. Всё это позволяет изменять направление тока на обмотке.
3. Переменного тока. Исходя из названия можно понять, что это реле работает от стандартной электросети. Из-за этого величина его силы будет значительно меньше, чем у конструкций, функционирующих на постоянном токе.

К преимуществам относят:

• сравнительно низкая стоимость;
• отсутствие необходимости охлаждения;
• падение напряжения на контактах практически не наблюдается;
• высокая степень электрической изоляции;
• способность работать при больших нагрузках;
• отсутствие восприимчивости к различным помехам и импульсным нагрузкам.

Несмотря на большое количество преимуществ, у электромагнитных реле есть и несколько недостатков. Их обязательно нужно брать во внимание перед установкой приспособления и началом его использования. В противном случае можно столкнуться с различными непредвиденными ситуациями, которые затруднят работу прибора и приведут к возникновению поломок.

Среди недостатков выделяются:

• появление радиопомех, возникающих во время работы силовых контактов;
• довольно низкая скорость работы;
• недолговечность;
• неспособность работать при постоянном токе высокого напряжения;
• проблемы при подключении индуктивных потребителей.

В большинстве случаев дифференциальные токовые реле используются для обеспечения безопасной работы силовых трансформаторов. При нормальной работе цепи показатели тока на входе и выходе будут примерно одинаковыми, но при появлении каких-либо проблем этот баланс нарушится. Реле фиксирует значения тока и в случае выявления отклонений от нормы замыкает контакты. Следствием этого становится подача команды на отключение аварийного участка от электроснабжения.

Довольно часто такие реле используются в бытовых и промышленных приборах. Они помогают уберечь такие устройства:

• бойлеры;
• оргтехника;
• различные бытовые аппараты;
• осветительные приборы.

Кроме этого, дифференциальные реле защищают человека от поражения электрическим током, которое может произойти из-за контакта с корпусом неправильно работающего устройства.

По способу воздействия исполнительного элемента реле на управляемую величину различают:

• реле прямого действия, в которых исполнительный элемент (у электромеханических реле исполнительным элементом является подвижная контактная система) непосредственно воздействует на цепь управления,
• реле косвенного действия, в которых исполнительный элемент воздействует на контролируемую цепь через другие аппараты.

По способу включения воспринимающего элемента различают первичные, вторичные и промежуточные реле.

Воспринимающими элементами других электрических реле могут быть магнитоэлектрический механизм, индукционная система, электродинамический механизм и т. д.

Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают в цепях исполнительных элементов других реле и предназначаются для усиления и преобразования сигналов первичных или вторичных 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.

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.

Реле тока. Виды и устройство. Работа и как выбрать. Применение

Перед тем как устанавливать токовое реле, необходимо подробно изучить его составные части, принцип действия и разновидности. Вся эта информация поможет выбрать максимально эффективный вариант для каждого конкретного устройства.

Это защитное приспособление считается одним из наиболее эффективных и надёжных. Свою популярность оно получило благодаря простой конструкции и лёгкости установки. Реле качественно выполняет свои функции и помогает предотвратить поломку оборудования в случае возникновения аварийной ситуации.

Реле тока состоит из следующих элементов:

• электромагнит, имеющий один или несколько участков с воздушным зазором;
• катушка;
• пружина;
• возвратная пружина;
• колодка;
• полюсный наконечник;
• якорь;
• корончатая гайка;
• регулировочный винт;
• контакты.

Принцип действия

Токовое реле, как и любая другая защитная конструкция, используется для аварийного отключения цепи от источника питания. Оно помогает продлить срок службы оборудования и избежать негативного воздействия различных факторов.

Принцип работы устройства:

1. Регулируется величина тока срабатывания путём изменения силы натяжения возвратной пружины. Делается это при помощи корончатой гайки и винта, определяющего величину воздушного зазора в электромагните.
2. Катушка подключается к цепи возбуждения аппарата, на котором установлено реле минимального тока.
3. Как только ток в цепи достигнет величины срабатывания (минимально допустимого значения), сила притяжения якоря к полюсному наконечнику станет больше противодействующей силы пружины, закреплённой в колодке.
4. Всё это приведёт к включению приспособления, а также замыканию и размыканию контактов.

Для защиты от коротких замыканий и перегрузок устанавливаются специальные устройства. Одним из них является реле тока. Им оснащаются электродвигатели, трансформаторы и другие промышленные устройства. Без такого приспособления присутствует риск возникновения пробоя изоляции, повреждения проводов, а всё это приводит к переходу в аварийный режим эксплуатации устройств и дальнейшей их поломке.

Реле тока и напряжения необходимо в том случае, когда возникает перегрузка питающей среды. В этом случае все аппараты-потребители делятся на несколько групп: приоритетные и неприоритетные. К первым можно отнести важные устройства, например, это могут быть компьютеры, аппаратура для видеосъёмки или хранения данных.

В большинстве устройств релейной защиты стоит именно реле токового ограничения. Оно реагирует на недопустимый подъём тока, а реле минимального напряжения работает в обратном порядке. Оно реагирует на снижение допустимого значения. Главное отличие токового от реле напряжения заключается в том, что первое срабатывает последовательно цепи.

В бытовой сфере ток срабатывания реле необходим для защиты от перегрузки следующих бытовых приборов:

• кондиционеры;
• котлы для отопления;
• стиральные машины;
• холодильники.

Существует множество электронных моделей защитных устройств. Большинство из них имеет стандартную конструкцию. Прибор состоит из следующих элементов:

• электромагнит;
• якоря;
• контакты;
• отводы, через которые устройство подсоединяется к сети;
• пружины.

Принцип работы токового реле заключается в том, что когда аппарат подключается к сети, катушка получает электрическую энергию. Далее через якорь и металлический сердечник происходит сплетение контактов. В это же время замыкаются контакты всех приборов, которые были включены в цепь прибора. При этом ток может вовсе не подаваться, а если же подаётся, то неравномерно. В этом случае контакты приборов поднимаются, и цепь размыкается.

Например, в твердотельном приборе предусмотрены дополнительные силовые ключи на тиристорах и симисторах, поэтому он считается более эффективным. Важное значение имеет пропускная способность аппарата.

Реле тока можно разделить на первичные и вторичные. Первый тип чаще встречается в конструкциях выключателей. Применяется в электрической сети, напряжение которой составляет не более 1 тыс. В.

Вторичные реле срабатывают при помощи трансформатора тока, который подключается к кабелю питания. Трансформатор снижает ток до того значения, которое подходит для нормального функционирования прибора. Вторичный тип реле можно разделить на следующие подвиды:

• индукционный;
• электромагнитный;
• дифференциальный;
• устройство на интегральных микросхемах.

Чтобы удерживать якорь на большом расстоянии от сердечника, используются специальные пружины. Как только на обмотку поступает сигнал — формируется магнитная сила, и якорь прижимается к сердечнику. Это приводит к тому, что одни контакты замыкаются, а другие размыкаются.

Второй тип электромагнитных устройств — поляризованные приборы. Их главное отличие — присутствие двух обмоток и сердечников, а также постоянная контактная тяга.

Прибор электромагнитного типа имеютследующие преимущества:

• доступная цена;
• отсутствие необходимости охлаждения;
• небольшое выделение теплоты;
• невосприимчивость к помехам, которые могут возникать вследствие удара молнии.

Такие модели имеют свои недостатки. К их числу можно отнести небольшую скорость функционирования и формирование радиопомех во время работы силовых контактов.

Дифференциальные модели сравнивают занижение до потребителя и после него. В качестве потребителя может быть силовой трансформатор. Если он функционирует в нормальном режиме, то ток в нём всегда практически одинаковый. Однако при коротком замыкании баланс нарушается. Тогда прибор полностью замыкает контакты.

Выбор и подключение

При выборе определённой модели реле специалист руководствуется рядом факторов. Важно обращать внимание даже на малейшие детали. Необходимо учитывать токовую нагрузку. Современные устройства могут крепиться к плоским поверхностям или же устанавливаться на рейках в распределительном шкафу.

Некоторые модели имеют довольно маленькие габариты. Желательно отдавать предпочтение аппаратам, где можно легко регулировать диапазон пороговых значений. Удобно, когда при срабатывании возникает звуковая и световая индикация. Для этого может быть светодиодный или жидкокристаллический дисплей. На выбор влияет также степень защищённости реле и климатические условия, где будет размещаться аппарат.

Инструкция по установке и подключению у каждого прибора своя. Монтаж реле вида ЕРР происходит следующим образом:

1. Питание полностью отключается.
2. Реле устанавливается на шине распределительного щита.
3. Подсоединение к питанию проводится по правилам, которые указаны в техдокументации.
4. Через сквозной канал для подключения реле проводится кабель измеряемой линии.
5. Провод питания сигнализации подсоединяется по очереди к контактам устройства для контроля тока.

При установке устройства неопытный мастер может допустить ошибку. Не следует забывать, что электромагнитные конструкции в высокогорье могут работать с перебоями. Это объясняется изменениями в атмосферном давлении. Поэтому перед установкой прибора необходимо внимательно изучить его описание. Обычно в инструкции указывается, что его можно применять при максимальной высоте в 2 тыс. м над уровнем море. Специалисты должны учитывать этот факт в работе с авиационной техникой.

Реле минимального тока — это защитное устройство, которое помогает предотвратить резкие перепады в сети и уберечь различные электрические приборы от поломок. Принцип его действия основан на контроле напряжения и отключении всей цепи в случае снижения этого показателя ниже установленного значения. Это приспособление используется для защиты трансформаторов, приводов электромоторов и прочих дорогостоящих устройств.

Реле тока — в электрических промышленных сетях часто возникают чрезмерные нагрузки и короткие замыкания. Все компоненты цепи, начиная от обычного проводника, и заканчивая потребителями нагрузки со сложной конструкцией, рассчитаны на допустимый максимальный нагрузочный ток. Превышение этой величины приводит к пробою изоляции, либо нарушению целостности проводов из-за расплавления жил, а также межвитковому замыканию обмотки двигателя, перегрузке трансформатора. Все эти факторы являются аварийными режимами эксплуатации, ведущими к неисправностям и выходу из строя сети питания.

Для обеспечения надежной защиты агрегатов, трансформаторов, приводов электромоторов применяется релейная защита, включающая в себя один из основных элементов в виде реле тока, которое предотвращает эксплуатацию электрооборудования в аварийном режиме.

Подключение и применение токовых реле

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.

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.

Критерии выбора

Для того чтобы надёжно защитить какое-либо устройство, необходимо правильно подобрать для него реле тока (минимального и максимального). При этом важно руководствоваться основными факторами, которые могут повлиять на работу всего механизма.

Основные критерии, которые следует учитывать при выборе защитного устройства:

• минимальное значение тока, при котором оборудование будет работать эффективно;
• показатели напряжения и силы тока в электросети;
• условия помещения, в котором будет установлен механизм;
• назначение устройства;
• наличие дополнительных элементов конструкции (механизм задержки срабатывания реле);
• диапазон показателей, которые можно настроить.

Купив требуемую модель, необходимо правильно её настроить. Эту процедуру можно выполнить при помощи специально встроенных деталей. Токовое реле легко подобрать не только для первичного монтажа, но и для замены вышедшего из строя прибора.

Техника безопасности

Токовое реле может не только защищать устройство от поломок, но и причинять вред здоровью. Это происходит в тех случаях, когда люди пренебрегают правилами техники безопасности и не берут во внимание рекомендации опытных специалистов.

Необходимые меры безопасности:

• Любые работы по регулировке или проверке токового реле следует выполнять с соблюдением мер предосторожности.
• Ремонтные или профилактические мероприятия имеют право проводить только высококвалифицированные сотрудники, имеющие большой опыт подобной работы.
• Выполнять установку реле могут только люди, ознакомленные с инструкцией прибора и правилами техники безопасности.
• Запрещается проводить ремонт при включённом в сеть устройстве. В противном случае есть высокая вероятность поражения электрическим током, который может стать причиной серьёзных проблем со здоровьем.
• Нельзя использовать в работе устройство, имеющее видимые повреждения одного или нескольких элементов.
• Перед включением оборудования необходимо проверить все контакты токового реле на наличие повреждений и каких-либо дефектов. В случае их обнаружения следует аккуратно устранить проблему при помощи специальных инструментов или их аналогов.
• Любая износившаяся деталь конструкции должна быть сразу же заменена на новую.
• Запрещается использовать защитное устройство при сильных вибрациях и чрезмерной запылённости.
• Нельзя применять приспособление для защиты оборудования, работающего в помещениях с высокой влажностью или большой вероятностью попадания какой-либо жидкости.
• Некоторые активные химические пары и газы способны разрушить изоляционный слой. Из-за этого не рекомендуется подключать реле в потенциально опасных помещениях.
• Запрещено использовать защитное реле в помещениях, где хранятся легковоспламеняющиеся и взрывоопасные материалы.
• Защитное устройство может работать только при температуре от -20 до 40 градусов по Цельсию и влажности не более 80%.
• Все составные части конструкции должны соответствовать стандартам и быть правильно промаркированными. Если используется какой-либо несоответствующий элемент, то может возникнуть аварийная ситуация, которая повлечёт за собой множество дополнительных проблем.

Реле минимального тока — это эффективное защитное устройство, которое помогает избежать эксплуатации оборудования при заниженных показателях в сети. При правильном использовании и соблюдении всех рекомендаций специалистов можно значительно увеличить продолжительность работы приспособления и избежать каких-либо проблем.