Токовые реле переменного тока. Реле тока переменного тока: виды, принцип работы и применение

alexxlabРазное
Что такое реле тока переменного тока. Какие бывают виды реле тока. Как работает реле тока. Где применяются реле тока переменного тока. Какие преимущества и недостатки у разных типов реле тока.

Содержание

Что такое реле тока переменного тока

Реле тока переменного тока — это электромеханическое или электронное устройство, предназначенное для контроля силы тока в электрических цепях переменного тока. Основная функция такого реле — реагировать на изменение силы тока и выполнять определенные действия при достижении заданных пороговых значений.

Принцип работы реле тока основан на сравнении фактического значения тока в контролируемой цепи с заранее установленным пороговым значением. При превышении или понижении тока относительно уставки, реле срабатывает, замыкая или размыкая свои контакты.

Виды реле тока переменного тока

Существует несколько основных видов реле тока переменного тока:

  • Электромагнитные реле
  • Тепловые реле
  • Электронные реле
  • Твердотельные реле

Каждый тип имеет свои особенности конструкции и характеристики срабатывания.


Электромагнитные реле тока

Электромагнитные реле тока имеют простую и надежную конструкцию. Их принцип действия основан на взаимодействии магнитных полей катушки и подвижного якоря.

Основные элементы электромагнитного реле тока:

  • Катушка с небольшим количеством витков толстого провода
  • Подпружиненный подвижный якорь
  • Контактная группа

При протекании тока через катушку создается магнитное поле, которое притягивает якорь и вызывает переключение контактов. Сила притяжения зависит от величины тока.

Тепловые реле тока

Тепловые реле используют принцип теплового расширения материалов при нагреве. Их основной элемент — биметаллическая пластина, состоящая из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения.

При протекании тока пластина нагревается и изгибается, воздействуя на контактную систему. Время срабатывания зависит от величины превышения тока над номинальным значением.

Электронные реле тока

Электронные реле тока используют современную полупроводниковую элементную базу. Они имеют электронную схему обработки сигнала и цифровой дисплей для отображения параметров.


Преимущества электронных реле:

  • Высокая точность срабатывания
  • Широкие возможности настройки
  • Малое собственное потребление
  • Дополнительные функции защиты и диагностики

Твердотельные реле тока

Твердотельные реле тока не имеют подвижных механических частей. Их работа основана на свойствах полупроводниковых элементов.

Особенности твердотельных реле:

  • Высокое быстродействие
  • Длительный срок службы
  • Отсутствие искрения при коммутации
  • Малые габариты

Принцип работы реле тока переменного тока

Несмотря на различия в конструкции, все реле тока переменного тока работают по схожему принципу:

  1. Измерение фактического значения тока в контролируемой цепи
  2. Сравнение измеренного значения с заданной уставкой
  3. Срабатывание выходных контактов при достижении порогового значения

Важной характеристикой реле тока является время срабатывания. Оно может составлять от нескольких миллисекунд до нескольких секунд в зависимости от типа реле и настроек.

Применение реле тока переменного тока

Реле тока переменного тока широко применяются в различных областях электротехники и автоматики:


  • Защита электродвигателей от перегрузки
  • Контроль работы нагревательных элементов
  • Защита трансформаторов и генераторов
  • Управление освещением
  • Контроль заряда аккумуляторов
  • Защита электрических сетей

Выбор реле тока переменного тока

При выборе реле тока необходимо учитывать следующие параметры:

  • Номинальный ток контролируемой цепи
  • Диапазон регулировки тока срабатывания
  • Время срабатывания
  • Характеристики выходных контактов
  • Напряжение питания
  • Условия эксплуатации (температура, влажность)

Правильно подобранное реле тока обеспечит надежную защиту оборудования и безопасную работу электрических цепей.

Преимущества и недостатки различных типов реле тока

Каждый тип реле тока имеет свои достоинства и недостатки:

Электромагнитные реле

Преимущества:

  • Простота конструкции
  • Надежность
  • Низкая стоимость

Недостатки:

  • Низкая точность срабатывания
  • Ограниченные возможности настройки
  • Подверженность механическому износу

Тепловые реле

Преимущества:

  • Простота конструкции
  • Защита от длительных небольших перегрузок
  • Не требуют дополнительного питания

Недостатки:


  • Низкая точность срабатывания
  • Зависимость от температуры окружающей среды
  • Большое время срабатывания

Электронные реле

Преимущества:

  • Высокая точность срабатывания
  • Широкие возможности настройки
  • Дополнительные функции защиты

Недостатки:

  • Высокая стоимость
  • Чувствительность к электромагнитным помехам
  • Необходимость внешнего питания

Твердотельные реле

Преимущества:

  • Высокое быстродействие
  • Длительный срок службы
  • Отсутствие искрения при коммутации

Недостатки:

  • Высокая стоимость
  • Чувствительность к перенапряжениям
  • Необходимость теплоотвода при больших токах

Заключение

Реле тока переменного тока являются важным элементом систем защиты и управления электрооборудованием. Они обеспечивают безопасность и надежность работы электрических цепей, предотвращая аварийные ситуации, связанные с перегрузками по току.

Выбор конкретного типа реле тока зависит от особенностей применения, требуемых характеристик и условий эксплуатации. Современные электронные и твердотельные реле предоставляют широкие возможности для точного контроля тока и реализации сложных алгоритмов защиты.



Реле тока, виды и применение

 

Реле тока – устройства, чаще всего используемые для сигнализации превышения тока в контролируемой цепи, а также для отключения электрических цепей, в случае возникновения перегрузок и коротких замыканий. Применяемые реже реле минимального тока, наоборот, предназначены для размыкания цепей в случае достижения в них определенного минимального его значения.


Существует много различных типов токовых реле (в дальнейшем ТР), отличающихся принципом действия и конструктивным исполнением. «Классическое» ТР представляет собой катушку с железным сердечником и подпружиненный подвижный якорь, управляющий контактами.

При прохождении тока по катушке создаётся магнитное поле, под действием которого сердечник катушки намагничивается и притягивает якорь, вызывая срабатывание контактов.

В отличие от реле напряжения катушка ТР содержит небольшое количество витков провода довольно большого диаметра (зависит от величины тока, на который оно рассчитано) За счёт чего и достигается небольшое падение напряжения на катушке, что важно, так как катушка включается последовательно с контролируемой цепью.

Некоторые ТР имеют регулировку тока срабатывания, которая чаще всего осуществляется изменением натяжения пружины якоря. Диапазон регулировки может составлять десятки процентов. Реле переменного тока (для контроля больших токов) может быть включено через трансформатор тока.

Важнейшей характеристикой ТР является время его срабатывания. У реле максимального тока, время срабатывания должно быть как можно меньше и может достигать десятков миллисекунд. Эти устройства используются для защиты от коротких замыканий.

Для защиты от длительных перегрузок вместе с этими устройствами используют реле времени, осуществляющие задержку отключения защищаемой цепи. Это исключит возможные ложные срабатывания при кратковременных превышениях тока. Время срабатывания, обычно регулируется.

Тепловое ТР представляет собой биметаллическую пластину с нагревательным элементом из материала с высоким удельным сопротивлением (нихром). Она состоит из двух материалов с разными коэффициентами теплового расширения. При нагревании, пластина изгибается, воздействуя на исполнительный механизм.

Время срабатывания теплового ТР зависит от величины тока, превышающего номинальное значение уставки ТР. Получается это вследствие того, что чем больше ток, тем быстрее происходит разогрев биметалической пластины и время срабатывания, соответственно уменьшается.

Такая характеристика в большинстве случаев является предпочтительной. Поэтому из-за простоты конструкции и надежности в работе, тепловые ТР, как и реле электромагнитного типа, получили очень широкое распространение.

Трёхполюсные тепловые ТР, совместно с электромагнитными пускателями, применяются, чаще всего для защиты электродвигателей. Они имеют регулировку тока срабатывания (в пределах +/- 5-10%) кнопку возврата.

Реле упомянутых типов совместно применяются и в автоматических выключателях, используемых как в быту, так и в промышленности. В корпусе автоматического выключателя размещается электромагнитное реле максимального тока для защиты от коротких замыканий и тепловое ТР для защиты от перегрузок.

При установке управляющего флажка автомата в положение «включено», замыкаются контакты, включающие электрическую цепь, взводится пружина и срабатывает фиксатор, удерживающий это положение. Срабатывание любого токового реле приводит к освобождению фиксатора и под действием возвратной пружины контакты автоматического выключателя размыкаются (состояние «выключено»).

Электронные ТР используется для мгновенного или с минимальной задержкой отключения оборудования при перегрузке по току. Электронная схема реле обрабатывает сигнал в соответствии с заданными характеристиками. Как правило, можно установить максимально допустимый ток и необходимое время задержки отключения при перегрузке.

Кроме того, возможно и полное отключение функции контроля при пуске оборудования на некоторое время, во избежание ложных срабатывание из-за возникновения в цепи больших пусковых токов.

Электронные ТР могут быть как переменного, так и постоянного тока. Их выходы, непосредственно управляющие нагрузкой, могут быть выполнены бесконтактными. Это могут быть тиристоры, симисторы, IGBT, МОП транзисторы, а так же их оптоэлектронные аналоги.

ТР может входить в состав некоторых устройств (бесконтактных пускателей, регуляторов мощности и т.п.). Так, в аналоговых электроприводах это часть схемы, а в цифровых электроприводах это функция программы управления. Параметры защиты по току задаются в настройках устройства.

Твердотельные реле тока

Твердотельные реле переменного тока

РТ1 (РТ1м) с нормально разомкнутыми контактами

РТ2 (РТ2м) с нормально замкнутыми контактами

предназначены, как и датчики с бинарным выходом для бесконтактного контроля тока в электрических цепях. Главное отличие — возможность коммутировать не только постоянное напряжение (до 50в/0,1а) в сигнальных цепях, но и переменный ток до 300в/1а в цепях управления. Символ «м» в названии указывает на отсутствие возможности оперативной регулировки тока уставки встроенным подстроечным резистором. Реле могут использоваться в схемах релейной защиты и автоматики в качестве автономного устройства, реагирующего на превышение/снижения установленного тока или для отключения/подключения нагрузки.

Реле не обслуживаются, поэтому могут устанавливаться в любом месте, включая скрытые и труднодоступные места. Реле могут использоваться для контроля перегрузки электрооборудования, токовой защиты, диагностики состояния оборудования (пониженное или повышенное потребление тока), подключение пусковых обмоток электродвигателя, в качестве реле приоритета, реле максимального тока и т.д.

При превышении установленного значения тока в контролируемой цепи, реле тока РТ1(РТ1м) замыкает выходные контакты, при снижении — размыкает. Реле тока РТ2(РТ2м) ведет себя строго наоборот — размыкает/замыкает выходные контакты. В зависимости от величины регулировочного резистора, ток срабатывания реле может быть установлен в диапазоне 1…160 А для РТ1 и РТ2 (разбито на 5 диапазонов:1,5-6,3; 5-20; 16-50; 30-80; 60-160) и 0,3…200А для РТ1м и РТ2м. Коммутируемое напряжение переменного тока для РТ1 и РТ2 — до 250 В (АС) при токе до 1 А (до 4 А длительно при установке теплоотводов, кроме исполнения на DIN рейку).

Для РТ1(РТ1м) допустимо также коммутировать напряжения постоянного тока до 350 В (DC)


Реле не требует оперативного питания.

Встроенный гистерезис на ток включения-отключения исключает «дребезг» или неустойчивое состояние выхода. Реле имеют гальваническую развязку от контролируемой цепи не хуже 10 кВ.


Внимание! Во избежание повреждения внутренней электронной схемы, при работе с индуктивными нагрузками, следует включать параллельно контактам ключа защитный двунаправленный диод типа 1.5КЕ или варистор для предотвращения возникновения выбросов напряжения свыше 400в. в момент размыкания контактов, также допускается устанавливать защитную RC цепь (обычно 300ом+0.1мкФ).

Габаритные размеры и назначения выводов РТ1 (РТ1м) приведены на рис 1 и 2, внешний вид на фото 1 и 2, характеристики — в табл. 1

Габаритные размеры и назначения выводов РТ2 (РТ2м) приведены на рис 3, внешний вид на фото 3, характеристики — в табл. 1

Рис 1. — Габариты реле тока РТ1

Рис 2. — Габариты реле тока РТ1м

Рис 3. — Габариты реле тока РТ2(РТ2м)

Таблица 1. Характеристики реле тока

 РТ1м/РТ2мРТ1/РТ2
Пределы регулировки по току для ,А0,3-2001,5-6,3; 5-20; 16-50; 30-80; 60-160
Величина регулировочного резистора для РТ1м/РТ2м,кОм0,071-100—
Гистерезис вкл/выкл,% от тока уставки1-51-5
Время срабатывания в диапазоне 3-200а, мс
Коммутируемое напряжение,В*250 AC250 AC
Длительный коммутируемый ток,А11
Макс. коммутируемый ток,А*44
Сопротивление ключа в открытом состоянии не более, Ом1.61.
6

* — По требованию заказчика параметры могут быть пересмотрены в большую сторону.

Реле тока, при весьма скромных габаритах, имеют отв. диаметром 11 мм для токоведущего провода контролируемой цепи и контакты с отв. 3,5 мм для подключения исполнительных устройств.

Такие параметры реле позволяют контролировать цепи питания без снятия с них изоляции, что значительно повышают надежность и безопасность электросетей.

Зависимость тока срабатывания (А) реле тока РТ1м и РТ2м от величины регулировочного резистора (кОм) показана на рис. 4.

Кроме этого, можно в заказе оговорить конкретный ток включения в диапазоне 0,3…200а (например 16А), в этом случае реле будет настроено на требуемый ток в процессе производства, с установкой соответствующего резистора. В этом случае вывода (клеммник для РТ2м) для подключения резистора не устанавливаются.

В диапазоне 1-200 А величину нагрузочного резистора можно рассчитать по приблизительной формуле:

Rn = 1/(0,06*Ion), где

  • Ion — требуемый ток включения, А;
  • Rn — сопротивление регулировочного резистора, кОм.

Гистерезис вкл/выкл. составляет примерно 1-5% тока уставки. Точность установки тока включения без дополнительной подстройки составит при этом ±15%. Для определения сопротивления регулировочного резистора для токов менее 1 А, лучше воспользоваться графиком на рис. 2. Следует отметить, что реле тока РТ1м и РТ2м может сработать уже при токах от 0,15 А при полном удалении регулировочного резистора.

Рис 4. — Зависимость тока срабатывания (А) реле тока РТ1м и РТ2м от величины регулировочного резистора (кОм)

Рис 5. — Зависимость токов включения (А) от сопротивления регулировочного резистора (кОм) в диапазоне менее 3 А

Примеры использования реле тока РТ1(РТ1м) представлены на рис 6-9. Разница в применении РТ1 от РТ2 только в состоянии контактов. РТ1 имеет нормально разомкнутый контакт, РТ2 — нормально замкнутый контакт. В остальном реле имеют схожие характеристики.

Индикатор тока

Приведенная на рис. 6 схема включения позволяет визуально определять состояние контролируемой цепи. Включенная лампа может свидетельствовать как о нормальной работе, например, ТЭНов удаленной электропечи, так и показывать перегрузку, например, электропривода. Кроме того, такое включение позволяет включать нагрузку, работающую синхронно с нагрузкой в контролируемой цепи, например для снижения коммутационных токов или для включения нагрузок в разных фазах. Пример — включение цехового освещения выключателем с низкой нагрузочной способностью, когда включается один ряд ламп, а остальные включаются, реагируя на их ток потребления.

Реле приоритета

Приведенная на рис. 7 схема включения позволяет подключать или отключать неприоритетные цепи в зависимости от состояния контролируемой цепи. Это может оказаться весьма актуальным в случаях установленного ограничения по потребляемой мощности, например, когда включен электрообогрев в доме и есть желание что-то подогреть в микроволновой печи. Такое включение позволит избежать перегрузки электропроводки и отключения защитных автоматов. В качестве промежуточного реле можно использовать стандартные реле типа РП и т. д. Реле РТ2 не требует установки промежуточного реле, при условии соблюдения допускаемых коммутационных токов.

Работа с однофазными электродвигателями

Приведенная на рис. 8 схема включения позволяет подключать или отключать пусковую обмотку электродвигателя в зависимости от тока рабочей обмотки. В момент запуска двигателя, ток в разы превышает рабочий ток. Реле тока на этот момент автоматически подключит пусковую обмотку, а затем, после разгона электродвигателя и снижения тока в рабочей обмотки до номинального уровня, автоматически отключит. При применении конденсаторных двигателей (или 3-х фазных в однофазной цепи), можно автоматически подключать дополнительные секции конденсаторов в зависимости от нагрузки на валу электродвигателя.

Защита от холостого хода

На рис. 9 показана реализация защиты электродвигателя насоса от холостого хода. При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» происходит запуск насоса, в результате чего через него начинает протекать рабочий ток. Пока ток насоса превышает установленный порог на токовом реле, оно своими контактами замыкает силовую цепь. Однако, в случае снижения тока через насос (отсутствие воды), контакты реле размыкаются и насос выключается. Повторный запуск возможен только при нажатии на кнопку «Пуск»

Рис. 8. — Подключение однофазных двигателей

Рис. 9. — Защита насоса от холостого хода

Фото 1. — Фото реле тока РТ1

Фото 2. — Фото реле тока РТ1м

Фото 3. — Фото реле тока РТ2м, РТ2м(0.5А), РТ2(5-20А)

Фото 4. — Фото реле тока РТ(1,5-6,3А) для установки на DIN рейку

Рис. 6. — Индикатор тока в нагрузке

Рис. 7. — Реализация реле приоритета на базе реле тока РТ1

Переключатели измерения тока (реле измерения тока)

Переключатели измерения тока (реле измерения тока) | НК Технологии перейти к содержанию

Главная » Реле измерения тока

Наш широкий ассортимент датчиков переменного или постоянного тока гарантирует, что вы найдете именно то, что вам нужно.

Чтобы помочь вам выбрать правильную серию для вашего применения, начните свой выбор здесь!

ВЫБОР ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ДАТЧИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА