Время срабатывания реле: ключевые параметры и методы расчета

Как рассчитать время срабатывания электромагнитного реле. Какие факторы влияют на быстродействие реле. От чего зависит время срабатывания токового реле. Как определить время отключения реле защиты.

Что такое время срабатывания реле

Время срабатывания реле — это промежуток времени с момента подачи управляющего сигнала до замыкания или размыкания контактов. Этот параметр характеризует быстродействие реле и является одной из его ключевых характеристик.

Время срабатывания зависит от нескольких факторов:

• Конструкции реле и его механической части
• Величины управляющего сигнала (тока или напряжения)
• Параметров обмотки реле
• Типа и назначения реле

Для большинства электромагнитных реле время срабатывания составляет от единиц до десятков миллисекунд. Однако в некоторых специализированных реле оно может достигать сотен миллисекунд.

Основные параметры, влияющие на время срабатывания

На быстродействие реле влияют следующие основные параметры:

1. Индуктивность обмотки

Чем больше индуктивность обмотки реле, тем медленнее нарастает ток при подаче напряжения и тем дольше срабатывает реле. Для ускорения работы применяют обмотки с малой индуктивностью.

2. Масса подвижных частей

Тяжелый якорь и массивные контакты увеличивают инерционность и время срабатывания. В быстродействующих реле стремятся минимизировать массу подвижной системы.

3. Величина воздушного зазора

Чем больше начальный воздушный зазор между якорем и сердечником, тем дольше будет притягиваться якорь. Для ускорения срабатывания зазор делают минимально возможным.

4. Жесткость возвратной пружины

Слишком жесткая пружина замедляет притяжение якоря. Оптимальная жесткость обеспечивает баланс между быстродействием и надежностью возврата.

Расчет времени срабатывания электромагнитного реле

Для приближенного расчета времени срабатывания электромагнитного реле можно использовать следующую формулу:

t = L/R * ln(I/(I-I_ср))

где:

• t — время срабатывания реле
• L — индуктивность обмотки
• R — активное сопротивление обмотки
• I — ток в обмотке
• I_ср — ток срабатывания реле

Данная формула дает приближенную оценку времени нарастания тока в обмотке до величины тока срабатывания. Фактическое время может отличаться из-за инерционности механической части.

Факторы, влияющие на время срабатывания токовых реле защиты

Для токовых реле защиты время срабатывания зависит от следующих основных факторов:

1. Кратность тока короткого замыкания

Чем больше ток КЗ превышает уставку реле, тем быстрее оно сработает. Зависимость времени от кратности тока обычно задается в виде времятоковой характеристики.

2. Тип времятоковой характеристики

Существуют различные типы характеристик — нормально инверсная, сильно инверсная, чрезвычайно инверсная и др. Они определяют скорость изменения времени срабатывания при изменении тока.

3. Уставка по времени

Задает базовое время срабатывания при токе равном току срабатывания. Позволяет обеспечить селективность работы защит.

4. Ток срабатывания

Определяет порог чувствительности реле. Чем он ниже, тем быстрее будет срабатывание при одинаковом токе КЗ.

Методика расчета времени срабатывания токового реле защиты

Для расчета времени срабатывания токового реле защиты используется следующая последовательность действий:

1. Определить ток короткого замыкания в месте установки реле
2. Рассчитать кратность тока КЗ по отношению к току срабатывания реле
3. По времятоковой характеристике определить базовое время срабатывания
4. Умножить базовое время на коэффициент времени (уставку по времени)
5. Учесть время срабатывания выключателя

Пример расчета:

• Ток КЗ = 5000 А
• Ток срабатывания реле = 500 А
• Кратность тока = 5000/500 = 10
• Базовое время по характеристике = 0.3 с
• Коэффициент времени = 0.5
• Время срабатывания реле = 0.3 * 0.5 = 0.15 с
• Время отключения выключателя = 0.05 с
• Полное время отключения = 0.15 + 0.05 = 0.2 с

Способы уменьшения времени срабатывания реле

Для ускорения работы реле применяются следующие основные способы:

• Использование обмоток с малой индуктивностью
• Снижение массы подвижных частей
• Уменьшение воздушных зазоров
• Применение сильных постоянных магнитов
• Использование демпфирующих устройств
• Повышение напряжения срабатывания

В быстродействующих реле время срабатывания может составлять единицы миллисекунд. Это достигается за счет специальных конструктивных решений.

Зависимость времени срабатывания от напряжения питания

Время срабатывания электромагнитного реле существенно зависит от величины приложенного напряжения:

• При напряжении равном напряжению срабатывания время максимально
• При повышении напряжения время уменьшается
• При напряжении 2-3 от номинального время минимально
• Дальнейшее повышение напряжения практически не влияет на время

Эта зависимость объясняется более быстрым нарастанием тока в обмотке при высоком напряжении. Однако чрезмерное повышение напряжения может привести к повреждению обмотки.

Влияние температуры на время срабатывания реле

Изменение температуры окружающей среды влияет на время срабатывания реле следующим образом:

• Повышение температуры увеличивает сопротивление обмотки
• Это приводит к уменьшению тока и увеличению времени срабатывания
• Изменение вязкости смазки влияет на подвижность якоря
• При очень низких температурах возможно примерзание якоря

Для обеспечения стабильной работы реле при различных температурах применяют температурную компенсацию и специальные смазочные материалы.

Зависимость — время — срабатывание

Cтраница 3

В действительности, так как тепловая постоянная времени реле меньше тепловой постоянной времени электродвигателя, то тепловое реле будет срабатывать быстрее, чем электродвигатель достигает предельной допустимой температуры нагрева; на рис. 1 это будет выражаться тем, что временная характеристика электродвигателя будет лежать значительно выше зависимости времени срабатывания теплового реле.  [31]

Схема устройства л.  [32]

Зависимость времени срабатывания реле от величины тока лежит в пределах примерно до трехкратного значения тока уставки.  [33]

Временные характеристики реле тока.  [34]

Второй основной величиной всякого реле является время срабатывания / ср — промежуток между моментом появления импульса, воздействующего на измерительный элемент, и моментом замыкания контактов реле. Зависимость времени срабатывания реле от значения той величины, на которую оно реагирует, может быть различной. При зависимой временной характеристике ( кривая а рис. 16 — 27) время срабатывания тем меньше, чем больше ток ( напряжение и пр.  [35]

Схемы внутренних соединений реле.  [36]

Выдержка времени срабатывания реле серии РТ-90 мало зависит от тока — независимая часть характеристики время — ток начинается примерно при 4-кратном токе срабатывания. Уменьшение зависимости времени срабатывания реле от тока достигнуто значительным ослаблением силы, создаваемой постоянным магнитом, и одновременно уменьшением сечения экранированной части ярма магнитопровода и увеличением намагничивающей силы ( 416 ав) для ускорения насыщения ярма.  [37]

Время срабатывания предохранителя зависит от тока, проходящего через предохранитель. Область, характеризующая зависимость времени срабатывания типовых предохранителей от тока ( в цепях переменного тока), представлена на рис. 9 — 1, где нижняя граница области приближенно соответствует наиболее быстродействующим, а верхняя граница — наиболее инерционным типовым предохранителям.  [38]

Основными элементами реле электромагнитной системы являются электромагнит и контактная группа. Характеристикой реле является зависимость времени срабатывания реле от рабочего тока или напряжения. При прохождении тока нагрузки через катушку реле якорь притягивается к сердечнику и размыкает контакты.  [39]

Результаты [48] исследований

зависимости времени срабатывания от постоянной катушки для герко.  [40]

Выбор предохранителей производится с учетом их быстродействия и соотношения между номинальным и критическим током. Основной характеристикой предохранителя является зависимость времени срабатывания предохранителя от тока нагрузки. Предохранитель обеспечивает надежную защиту цепи, если время его срабатывания меньше времени нагрева провода до предельной температуры от тока короткого замыкания.  [41]

Для согласования этих защит с защитой питающей линии необходимо знать время срабатывания реле РТМ. В качестве примера на рис. 11 приведена зависимость времени срабатывания реле РТМ с тяжелым сердечником от кратности k тока в реле / р к его току срабатывания / ср.  [42]

Электромагнитный токовый максимальный расщепитель.  [43]

Этот расцепитель не используется для защиты от токов короткого замыкания, так как он создает при этом недопустимо высокие выдержки времени, однако позволяет получить необходимые в эксплуатационных условиях большие выдержки времени при токах перегр узки. Тепловым расцепителям свойственны недостатки: их защитные характеристики ( зависимость времени срабатывания от тока) нестабильны и меняются с температурой окружающей среды; время возврата расцепителя в исходное положение после срабатывания велико.  [44]

Схема включения двухступенчатой дистанционной защиты с реле прямого действия.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Что такое реле. Параметры реле

Приветствую, друзья!

В первой части статьи мы рассматривали, как  устроено электромагнитное реле.

И видели, что оно содержит в себе обмотку с металлическим сердечником, подвижный якорь и контакты.

Мы поняли, зачем оно нужно.

Теперь мы познакомимся с реле ближе  и посмотрим на

Параметры реле

Из множества параметров реле мы рассмотрим лишь некоторые, необходимые в практической деятельности. Будем использовать даташит на реле серии 833, чтобы теория была максимально приближена к практике.

Обычно в даташитах параметры реле собраны по группам. Как правило, есть параметры обмотки (Coil Data) и параметры контактов (Сontaсt Data).

Рассмотрим сначала некоторые

Параметры обмотки

Номинальное рабочее напряжение

Номинальное рабочее напряжение (Nominal Voltage) – напряжение, которое нужно подать на обмотку, чтобы произошло устойчивое переключение контактов. В большинстве случаев реле одного типономинала имеет несколько модификаций обмотки, рассчитанных на различные номинальные рабочие напряжения.

Каждая модификация отличается количеством витков.

В нашем примере эти напряжения лежат в ряду 3, 4, 5, 6, 9, 12, 24, 36 и 48 Вольт.

Это означает, что один и тот же тип реле можно использовать в широком диапазоне рабочих напряжений.

Соответственно, обмотки, рассчитанные на разные напряжения, имеют разное сопротивление (Coil Resistance), и для их управления требуется различный ток.

Из даташита видим, что, чем больше рабочее напряжение обмотки, тем больше ее сопротивление, и тем меньший ток нужен для переключения контактов.

Интересно отметить, что при разном рабочем напряжении обмотка может потреблять одинаковую мощность.

Так, в нашем случае различные модификации обмоток потребляют мощность около 0,36 Вт при работе с напряжениями 5 – 36 В и около 0,45 Вт при работе с напряжением 48 В.

Напряжение срабатывания

Следует отметить, что реле начинает срабатывать при напряжении меньше номинального.

Напряжение, при котором реле срабатывает, называется напряжением срабатывания (Pick Up Voltage). При этом напряжении якорь притягивается к сердечнику таким образом, что переключает контакты.

При внимательно рассмотрении можно увидеть: если на обмотку подать напряжение меньше напряжения срабатывания, якорь приходит в движение, но не настолько, чтобы переключить контакты.

Часто напряжение срабатывания указывают в процентах от номинального напряжения. Так, в нашем примере напряжение срабатывания составляет величину 75% от номинального рабочего напряжения.

Максимальное рабочее напряжение обмотки

Реле будет устойчиво работать и при напряжении обмотки несколько больше номинального. При этом возникают некоторый допустимый перегрев обмотки. Максимальное рабочее напряжение (Maximum Continuous Voltage) также указывается в даташите.

Оно также может указываться в процентах он номинального рабочего напряжения. В нашем примере оно составляет величину 150% от номинального рабочего напряжения.

Иными словами, реле может работать в некотором диапазоне напряжений обмотки. В нашем случае реле, например, с обмоткой 5 В может работать в диапазоне от 3,75 до 7,5 В, а реле с обмоткой 12В — в диапазоне от 9 до 18 В.

Напряжение отпускания

Напряжение отпускания (Drop Out Voltage) — это напряжение обмотки, при котором якорь, будучи ранее притянутым, отпускает.

Напряжение отпускания также может указываться в процентах от номинального рабочего напряжения.

В нашем случае оно составляет величину 10% от номинального.

Т.е. если, например, обмотка рассчитана на номинальное напряжение 5 В, то якорь отпустит при снижении напряжения на обмотке до 0,5 В и менее.

Иногда в справочных данных вместо напряжений срабатывания и отпускания указывают токи срабатывания и отпускания.

Обратите внимание: напряжение срабатывания и напряжение отпускания сильно отличаются!

Иными словами, для удержания реле во включенном состоянии требуется существенно меньше энергии, чем для перевода реле из выключенного состояния во включенное.

Для уменьшения потребляемой от источника питания энергии можно после срабатывания реле уменьшить напряжения на его обмотке до величины, большей напряжения отпускания.

Теперь рассмотрим

Параметры контактов

Сопротивление контактов

Переходное сопротивление замкнутого контакта (Contact Resistance) обычно не превышает 100 мОм (миллиом).

Помните, мы рассматривали полевой транзистор как аналог реле?

Так вот, сопротивление канала мощного полевого транзистора может быть на порядки меньше — сотые и тысячные доли Ома.

Чем меньше сопротивление, тем меньше греется контакт (или канал полевого транзистора).

Напомним, что контакты реле покрывают специальными сплавами. В нашем случае это сплав серебра и оксида олова (AgSnO), обладающий высокой температурой плавления и устойчивостью к сварке и электрической эрозии при коммутации сильноточных и индуктивных нагрузок.

Следует отметить, что коммутация индуктивных нагрузок (что и происходит в ИБП) – это самый тяжелый режим для контактов реле. При этом между ними может возникнуть электрическая дуга, что сильно сокращает срок их службы.

В даташите обязательно оговаривается величина коммутируемого контактами максимального тока (Contact Rating).

Время срабатывания

Время срабатывания (Operate Time) — это время, за которое реле переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». Для разных типов реле этот параметр лежит в пределах примерно от 1 до 200 миллисекунд.

Время срабатывания определяется конструкцией механической части реле — массой якоря и упругостью его пружины.

В нашем случае время срабатывания не превышает 10 мс.

Время отпускания

Время отпускания реле (Release Time) – это время, за которое оно переходит из состояния «включено» в состояние «выключено».

Обратите внимание: как правило, время отпускания (кроме специальных случаев) меньше времени срабатывания.

В нашем случае оно составляет величину не более 5 мс.

Если внимательно рассмотреть графики, приведенные в даташите, то можно увидеть, что временем срабатывания можно в некоторой степени управлять, меняя напряжение на обмотке.

Так, для напряжения 75% от номинального, время срабатывания будет иметь величину примерно 10 мс, при номинальном напряжении – около 5,5 мс, а при максимальном рабочем напряжении – около 3,5 мс.

Интересно отметить, что при этом напряжение отпускания почти не изменяется.

Ресурс контактов

В завершение упомянем о ресурсе контактов реле (Life Expectancy).

В справочных данных могут приводиться отдельные значения для количества срабатываний контактов как механической системы (Life Expectancy Mechanical) и как электрической системы (Life Expectancy Electrical).

В нашем случае это, соответственно, 10 000 000 и 100 000.

В общем случае, ресурс реле определяется, естественно, меньшей цифрой.

Но следует отметить, что цифра 100 000 «электрических» срабатываний приведена для максимальных токов.

Если посмотреть на график, то можно убедиться, что при коммутации малых токов эта цифра будет существенно больше.

А если превысить коммутируемые токи, то цифра будет существенно меньше  :))

Реле — в целом штука весьма надежная, но нужно использовать его разумно.

Можно еще почитать:

Как устроен ИБП.

Что такое реле защиты, реле времени и реле общего назначения

Содержание

Преобразование слабого электрического входа в что-то вроде сильноточного выхода — не простой процесс. Тем не менее, важно эффективно управлять различными основными приборами и машинами, включая легковые и грузовые автомобили. В некоторых схемах эти преобразования выполняются с помощью реле , которые являются необходимыми компонентами почти всех типов электронного оборудования.

Большинство из вас, вероятно, знают об этом инструменте, но некоторые из вас все еще плохо знакомы с этой концепцией, поэтому в этой статье я расскажу вам обо всем, что вам нужно знать о реле, различных типах реле и о том, как работает реле. и самое главное, зачем его нужно устанавливать.

Что такое реле? и как это работает?

Реле представляет собой электрический преобразователь, который преобразует незначительные электрические входы в более высокие токи, используя электромагнетизм . Этот тип перехода происходит всякий раз, когда электрические входы заставляют электромагниты устанавливать или изменять старые схемы из-за электрической информации.

В зависимости от применения реле служат либо преобразователем, либо усилителем для электрических цепей.

Что такое реле защиты?

Распределительное устройство может обнаруживать каждую неисправность в силовой цепи. Реле может вызвать срабатывание автоматического выключателя, отключив любые неисправные компоненты внутри системы. В системе питания должно быть установлено защитное реле, чтобы поддерживать и регулировать каждое непредвиденное обстоятельство цепи.

Он может определить электрический компонент цепи и определить, работает ли он в нормальных или необычных условиях. Частота, амплитуда, ток и сопротивление электрической системы — это лишь некоторые элементы, которые могут регулировать защитные реле.

Как только показания переменной сигнализируют об аномальном поведении, на защитные реле передается предупреждение, указывающее на неисправность , вместе с указанием места и вида проблемы.

При обнаружении проблемы цепь отключения выключателя будет немедленно отключена защитным реле, отключив проблемные цепи.

Какие существуют типы реле защиты?

Реле защиты

доступны в различных исполнениях и размерах. Ниже перечислены наиболее важные и часто используемые виды защитных реле:

Электромагнитные реле

Электромагнитные реле были первыми изобретенными реле и до сих пор используются в нескольких местах. В электромагнитных реле рабочий ток проходит через первичную обмотку.

Когда ток увеличивается, катушка возбуждает электромагнит, повышая уровень напряжения. Из-за сильного магнитного поля, создаваемого электромагнитом при увеличении рабочего тока, этот магнетизм притягивает вал или толкатель, что приводит к замыканию соединений цепи отключения.

Статические реле

Электромагнитное реле может быть преобразовано в статическое реле, и электромагнитные реле получают характеристики рабочего компонента от статического реле через электрическую систему.

Например, диск регулирует период срабатывания индуктивного реле, регулируя расстояние. Кроме того, задержка времени R-C (тау или RC-цепь) статического реле регулируется путем изменения удельного сопротивления цепи.

Другими словами, контроллер схемы статического реле управляет операциями, выполняемыми активным компонентом внутри электромагнитного реле.

Цифровые/числовые реле

Электрические (аналоговые) объемы собираются и преобразуются в числа или цифровые данные, которые затем будут обрабатываться аналитически. Проводится всесторонний анализ того, стоит ли отключать выключатель.

Цифровые/цифровые реле используют специализированный аналого-цифровой преобразователь или процессор цифровых сигналов (DSP) и другие служебные программы для выполнения задач, которые заставляют их работать. Релейный выход и ток проходят через генератор, чтобы держать их под контролем.

Что такое реле времени?

Электромагнит используется для регулирования электрического потока в цепи. Реле времени — это электронный компонент, который делает это. Моток проволоки наматывается на железный сердечник. Как только электричество проходит через петлю, оно создает намагниченность в электромагнитах.

Магнит, подключенный к цепи реле времени внутри гаджета, может притягиваться или отталкиваться этим магнетизмом. Вы можете регулировать всякий раз, когда это происходит, регулируя скорость прохождения электричества по цепям реле времени до его остановки.

Реле задержки включения

Выходная линия перемещается всякий раз, когда мощность питания увеличивается, а период задержки уже закончился. Как только напряжение питания падает ниже определенного уровня (когда начинает работать один вентилятор), выходное звено возвращается в исходное положение. (И вентилятор выключается.)

Реле задержки выключения

После того, как уровень напряжения будет доставлен, схемы задержки отключения готовы принять триггер и начать работу. Установка триггера активирует выходы, которые затем необходимо удалить, чтобы снова запустилась временная задержка. Отключение выхода происходит по истечении времени задержки. Если такой триггер будет доставлен во время задержки, это приведет к перезапуску задержки.

Многофункциональное реле времени

Многофункциональное реле времени — это устройство, которое может выполнять различные временные задачи. Многофункциональный таймер может использоваться для выбора и применения нескольких регулирующих действий. Он идеально подходит для широкого спектра операций, от простых до сложных контроллеров.

Что такое реле общего назначения?

Реле общего назначения

в основном используются в качестве системы управления (серии реле) для автоматизированного оборудования на различных производственных площадках и управления различными процессами строительства, такими как освещение, кондиционеры и управление водой.

Реле CHINT

Коллекция реле CHINT предлагает множество наборов и мощных функций, что позволяет использовать их в широком диапазоне приложений, включая повседневную бытовую электронику, схемы промышленной автоматизации и механические компоненты. Вот следующие:

Интегрированное устройство защиты двигателя JD-8 в основном используется для защиты асинхронных двигателей минимального трехфазного переменного тока от большой нагрузки и обрыва фазы в энергосистемах, использующих частоты переменного тока и минимальное напряжение на изоляторе. В схеме контура якоря защитник обычно используется в паре с реле.

Реле времени KG10D немедленно включает или выключает электропитание ряда бытовой электроники на основе заданного пользователем периода времени. Управляемые устройства включают электрические схемы и бытовые приборы, такие как уличное освещение, люминесцентные лампы, коммерческое освещение, промышленное оборудование, телекоммуникационные и радиовещательные инструменты и другие, которые требуют включения и выключения в определенное время.

Миниатюрное высокомощное электромагнитное реле JQX-13F с контактной коммутационной способностью 10 А представляет собой полный спектр требований к переменному/постоянному току, интегрированный с прозрачной пылезащитной крышкой, несколькими вариантами установки и широким выбором разъемов. Это устройство идеально подходит для многих приложений.

Заключение

Неисправность или нежелательные колебания в компонентах, таких как токи и напряжения, могут вызвать отказ электрической системы и другие катастрофические осложнения. Даже если реле не требуется, его использование может быть вам полезно. Реле могут заменить кабели и элементы управления с большой силой тока, экономя деньги и место.

Рекомендуем к прочтению

Низковольтный электрический

Разница между контактором и реле

Содержание Для чего используется контактор? Итак, что такое контактор? Контактор служит в качестве переключающего устройства с электрическим приводом и используется для

Подробнее »

Автоматика

Все, что вам нужно знать о силовых реле

Содержание Что такое силовое реле? Это переключатель, который поставляется с электромагнитом для замыкания или размыкания цепи. В основном это

Подробнее »

Расчет времени срабатывания реле:

Хамидулла Эклас

Хамидулла Эклас

Строим великие дела в DPR Construction

Опубликовано 16 июля 2014 г.

+ Подписаться

Чтобы рассчитать фактическое время работы реле, необходимо знать следующее.
A) Время / кривая PSM
B) Уставка штекера
C) Уставка времени
D) Ток неисправности
E) Коэффициент трансформации тока

Процедура расчета фактического времени работы реле следующая:-
A) Преобразование неисправности ток в ток катушки реле с использованием коэффициента трансформатора тока
.
B) Выразите ток реле как кратное уставке тока, т. е. рассчитайте
PSM.
C) Из кривой реле время/PSM с рассчитанным PSM можно получить соответствующее время срабатывания.
D) Определите фактическое время работы, умножив указанное выше время реле
на используемый множитель установки времени.

Но здесь мы собираемся следовать следующей процедуре:
A) Ток короткого замыкания составляет 19,70 кА. Мы предполагаем, что PMS=100%, т.е. 1 для всех реле. Для первого уровня мы предполагаем, что TMS=0,1.
B) Рассчитать номинальный ТТ Вторичный ток.
C) Рассчитать кратность заданного тока, т. е. PSM.
D) Расчет времени срабатывания реле только для первого случая.
E) Для остальных уровней выполните шаги с A) по C). Для этих уровней примите соответствующее время срабатывания реле.
F) Рассчитайте TMS для каждого уровня, кроме первого уровня, используя ту же формулу, что и в шаге Прочитайте всю тему и получите бесплатный файл в формате PDF

• Подземное кабельное соединение с ГИС-оборудованием

  4 апр. 2019 г.

• Типы переключателя ответвлений трансформатора

  10 февраля 2019 г.

• Расчет генератора по пусковому току

  31 декабря 2018 г.

  

• Расчет теплового эквивалента тока короткого замыкания

  28 декабря 2018 г.

• Параллельные трансформаторы с неодинаковой мощностью кВА или импедансом

  2 января 2017 г.

• Измерение тока звезды

  28 декабря 2016 г.

• Селективность защитных устройств

  23 декабря 2016 г.