لامپ های LED
2017-02-27
بهبود کارایی HVAC با استفاده از IoT
2017-03-01

رله­ های اضافه جریان

گردآورنده: محسن قنبرنژاد
اسفند ماه 95

 

رله­ های اضافه جریان 

مقدمه

امروزه مجریان تاسیسات الکتریکی برای حفاظت از شبکه های الکتریکی، تجهیزات برقی مختلفی را به کار می برند که یکی از این تجهیزات مورد استفاده در تاسیسات الکتریکی، دستگاه رله اضافه جریان است و ما در این مقاله انواع مختلف آن را معرفی می کنیم.

به طور کلی رله دستگاهی است که با تغییر کمیت ­های الکتریکی مانند ولتاژ یا جریان، و یا کمیت ­های فیزیکی همانند فشار و درجه حرارت، تحریک شده و فرمان قطع را به تجهیزات الکتریکی مربوطه در سیستم مورد نظر خواهد داد. رله اضافه جریان نیز نوعی رله می­ باشد که با تشخیص جریان عبوری از سیستم مورد نظر، از آن حفاظت می­ کنند. در رله ­های اضافه جریان(Over Current Relays)، کمیت اندازه­ گیری شده، جریان می­ باشد. در چنین ساختاری، تنها یک المان برای اندازه­ گیری جریان بار مورد استفاده قرار می­گیرد. برای ساخت این رله­ ها نیازی به استفاده از کویل ولتاژ نیست.

مکانیزم عملکرد رله­ های اضافه جریان

در رله ­های اضافه جریان، یک کویل جریان وجود دارد که با بار سری شده و در واقع جریان گذرنده از آن، جریان کشیده شده توسط بار را نشان می­ دهد. در حالتی که جریان عادی بار از این سیم ­پیچ عبور می­ کند، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط این سیم­ پیچ به اندازه کافی برای جابجایی المان متحرک رله و به تبع آن قطع جریان، کافی نیست؛ چرا که در این حالت نیروی نگهدارنده بیشتر از نیروی بازدارنده یا دافعه است. با افزایش جریان عبوری از سیم­ پیچ (افزایش جریان بار) که می تواند به علت افزایش مصرف بار و یا وقوع خطا در مصرف­ کننده باشد، میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم ­پیچ افزایش یافته و باعث افزایش نیروی دافعه نسبت به نیروی بازدارنده شده و در نتیجه المان متحرک فیوزی حرکت کرده و ارتباط مصرف­ کننده با شبکه را قطع خواهد ­کرد.

انواع مختلفی از رله­ های اضافه جریان در بازار موجود است، البته اساس عملکرد همه تجهیزات الکتریکی همانند رله اضافه جریان تقریبا مشابه یکدیگر است. بر اساس زمان عملکرد، انواع مختلفی از رله ­های اضافه جریان موجود هستند که عبارتند از :

  • رله­ های اضافه جریان آنی (Instantaneous Over Current Relays)
  • رله­ های اضافه جریان زمان معین (Difinite Time Over Current Realys)
  • رله­ های اضافه جریان زمان معکوس (Inverse Time Over Current Relays)

رله­ های اضافه جریان آنی

نحوه عملکرد این رله ­ها بسیار ساده است. مهمترین قسمت رله یک سیم ­پیچ است که به دور یک هسته مغناطیسی پیچیده شده است. با افزایش جریان و عبور آن از یک مقدار مشخص، نیروی جاذبه کافی برای جذب کنتاکت فلزی به سمت هسته مغناطیسی به وجود آمده و باعث قطع مدار می­ شود.

رله­ های اضافه جریان

مقدار جریانی که با فراتر رفتن از آن، رله عمل خواهد کرد، جریان آستانه عملکرد گفته می­ شود. این رله به این دلیل با نام رله اضافه جریان آنی شناخته می­ شود که با عبور جریان بار از میزان جریان آستانه عملکرد، به صورت آنی عمل کرده و هیچ تاخیر عمدی در آن وجود ندارد. البته لازم به ذکر است که در عمل مقداری تاخیر در عملکرد رله وجود دارد که اجتناب ناپذیر بوده از آن با نام تاخیر غیرعمد یاد می ­شود. در عمل، زمان عملکرد رله­ های اضافه جریان آنی در حد چند میلی ثانیه است.

  

رله­ های اضافه جریان زمان معین

در این رله­ ها مقداری تاخیر عمدی در عملکرد رله در نظر گرفته می ­شود. در این رله­ ها با تجاوز جریان از مقدار مشخصی (جریان آستانه عملکرد)، پس از یک تاخیر مشخص، رله فرمان قطع را صادر می­ کند. این زمان تاخیر بسته به نوع طراحی و محل مورد نظر متفاوت می­ باشد.

رله اضافه جریان زمان معکوس

مشخصه زمان معکوس، مشخصه­ ای ذاتی در هر تجهیز القایی دوار است. این بدان معناست که با افزایش جریان ورودی سرعت چرخش دستگاه افزایش خواهد یافت. به بیان دیگر زمان عملکرد سیستم با افزایش جریان ورودی افزایش خواهد یافت. این مشخصه ذاتی دستگاه­ های القایی برای استفاده در رله­ های اضافه جریان مناسب است. به این صورت که در این رله ­ها با افزایش جریان و در واقع حادتر بودن خطا، زمان کمتری برای قطع مدار صرف می­ شود. با وجود اینکه مشخصه زمان معکوس، مشخصه­ ای ذاتی برای سیستم ­های الکترومغناطیسی است، می­توان با برنامه­ نویسی مناسب برای رله­ های میکروپروسسوری، چنین مشخصه­ ای را برای آن­ها ایجاد کرد.

این رله­ ها بر اساس شیب مشخصه عملکردی (سرعت قطع نسبت به جریان)، دارای انواع مختلفی هستند که عبارتند از :

  • رله­ های IDMT (Inverse Definite Minimum Time)
  • رله­ های با مشخصه زمان معکوس کاهشی (Very Inverse Time)
  • رله­ های با مشخصه زمان معکوس خیلی کاهشی (Extremely Inverse Time)

در ادامه در مورد رله­ IDMT که از رله­ های پرکاربرد در زمینه اجرای تاسیسات الکتریکی است، توضیحاتی ارائه خواهد شد.

رله­ های اضافه جریان

رله­ های IDMT

در یک رله اضافه جریان، مشخصه زمان معکوس ایده­آل قابل دستیابی نیست. با افزایش جریان سیستم، جریان ثانویه ترانس جریان (CT) نیز افزایش خواهد­یافت. ثانویه ترانس جریان تغذیه سیم­ پیچ رله را بر عهده دارد. هنگامی که ترانس جریان وارد ناحیه اشباع شود، با افزایش جریان سیستم، تغییر قابل توجهی در جریان ثانویه ترانس ایحاد نخواهد شد. با این اوصاف، مشخص است که به ازای حدی از جریان سیستم، رله جریان معکوس می­ تواند مشخصه زمان معکوس را به طور دقیق حاصل کند، اما با عبور جریان از حد مشخص، ترانس جریان به اشباع رفته و نمی­ تواند مشخصه جریان معکوس را به صورت صحیح بیان کند. از آن جائیکه جریان رله افزایش قابل توجهی نخواهد داشت، کاهشی در زمان عملکرد رله نخواهیم داشت. به این زمان، حداقل زمان عملکرد گفته می ­شود. لذا در ابتدا، رله بر اساس مشخصه زمان معکوس عمل کرده و پس از افزایش جریان از مقدار مشخصی، زمان عملکرد مقداری ثابت بوده و به ازای جریان های بالاتر، سرعت عملکرد تغییری نخواهد کرد. در واقع این رله­ ها مشخصه رله­ های زمان معکوس و زمان معین را با هم دارا هستند و به همین دلیل به این نام خوانده می­ شوند.

منبع:

www.electrical4u.com

یک دیدگاه