Fázové kontrolní relé: princip činnosti, typy, značení + jak nastavit a připojit

Výsledkem technické situace, kdy statorová vinutí motoru odebírají proud větší než nastavené parametrické hodnoty, je nadměrné teplo. Tento faktor způsobuje snížení kvality izolace motoru. Zařízení selhává.

Doba reakce tepelných nadproudových relé obvykle nestačí k zajištění účinné ochrany před nadměrným teplem vytvářeným vysokým proudem. V takových případech se pouze relé pro kontrolu fází jeví jako účinné ochranné zařízení.

Obecné informace o přístroji

Funkčnost elektrických přístrojů tohoto typu je podstatně širší než jen ochrana proti přehřátí a zkratu.

V praxi byly zaznamenány účinné vlastnosti relé pro výběr přetížených fází, které nakonec zajišťují komplexní ochranu.

Jeden z mnoha variant konstrukčních řešení při výrobě fázových relé. Nicméně, navzdory rozmanitosti krytů a konfigurací obvodů, funkčnost přístrojů je jednotná.

Díky zařízením pro sledování stavu fází jsou dosahovány výhody:

• zvýšení životnosti motoru;
• snížení nákladných oprav nebo výměny motoru;
• snížení prostojů v důsledku závad motoru;
• snížení rizika úrazu elektrickým proudem.

Kromě toho zařízení poskytuje spolehlivou ochranu proti vznícení a proti zkratu vinutí motoru.

Typické provedení ochranných relé

Existují dva základní typy ochranných přístrojů určených pro použití v třífázových systémech – relé pro měření proudu a měření napětí.

Výhody použití zařízení

Výhodná stránka proudových ochranných relé ve vztahu k relé pro kontrolu napětí je zřejmá. Tento typ přístrojů funguje nezávisle na vlivu elektromotorické síly (EMF), která nevyhnutelně doprovází fázovou poruchu při přetížení motoru.

Kromě toho zařízení pracující na principu měření proudu jsou schopna detekovat anomální chování motoru. Kontrola je možná buď na straně vedení v odbočovacím obvodu, nebo na straně zátěže, kde je relé instalováno.

Takto vypadá jeden z modelů relé kontroly napětí. Podobná zařízení lze použít nejen pro výrobní potřeby, ale také pro soukromé domácnosti.

Přístroje, které řídí proces na principu měření napětí, se omezují na detekci abnormálních pracovních podmínek pouze na straně vedení, kde je zařízení připojeno.

Nicméně zařízení citlivá na změnu napětí mají také důležitou výhodu. Spočívá ve schopnosti přístrojů tohoto typu detekovat abnormální stav nezávislý na stavu motoru.

Například typ relé citlivý na změny proudu detekuje abnormální stav fází pouze přímo během provozu motoru. Zatímco zařízení pro měření napětí poskytuje ochranu přímo před spuštěním motoru.

Také mezi výhody přístrojů pro měření napětí patří jednoduchá instalace a nižší cena.

Tento typ ochranných přístrojů:

• nepotřebuje další proudové transformátory;
• používá se nezávisle na zatížení systému.

A pro jeho provoz stačí pouze připojit napětí.

Detekce fázové poruchy

Fázová porucha je zcela možná kvůli selhání pojistky jedné z částí systému distribuce elektrické energie. Mechanické selhání spínacího zařízení nebo přerušení jednoho z elektrických vedení také vyvolávají fázovou poruchu.

Ochrana elektromotoru organizovaná prostřednictvím relé kontroly. Tento způsob umožňuje efektivnější provoz motorů bez obav z jejich rychlého poškození.

Třífázový motor pracující na jedné fázi odebírá potřebný proud ze zbývajících dvou vedení. Pokus o jeho spuštění v jednofázovém režimu povede k zablokování rotoru a motor se nespustí.

Doba reakce na jednotku tepelného přetížení může být příliš dlouhá na to, aby poskytla účinnou ochranu proti nadměrnému zahřátí. Pokud pro ochranu proti němu není instalováno tepelné relé, pak když dojde k poruše v důsledku přehřátí, které vzniklo ve vinutí motoru.

Ochrana třífázového motoru před faktorem výpadku fáze je obtížná z toho důvodu, že nedostatečně zatížený třífázový motor pracující na jedné fázi ze tří generuje napětí nazývané regenerované (zpětné EMF).

Vytváří se uvnitř přerušeného vinutí a prakticky se rovná velikosti ztraceného přiváděného napětí. Proto relé měřící napětí, která kontrolují pouze jeho velikost, v takových situacích neposkytují úplnou ochranu před faktorem výpadku fáze.

Schéma zapojení přístroje kontroly fází a napětí do řídicího obvodu třífázového motoru. Jedná se o klasické schématické řešení, používané v praxi všude.

Vyšší stupeň ochrany lze dosáhnout pomocí zařízení, které je schopno detekovat posun fázového úhlu, který obvykle doprovází výpadek fáze. Za normálních podmínek je třífázové napětí fázově posunuto o 120 stupňů vůči sobě navzájem. Porucha způsobí posun úhlu od normální hodnoty 120 stupňů.

Zjištění obrácení fází

Zpětné sledování fáze může nastat:

1.  Probíhá údržba motorového zařízení.
2. Byly provedeny změny v systému distribuce elektrické energie.
3. Když obnovení napájení vede k jinému fázovému sledu, než bylo před výpadkem elektřiny.

Detekce zpětného fázového sledu je důležitá, pokud motor pracující v opačném směru může poškodit hnaný mechanismus, nebo ještě hůře – způsobit fyzickou újmu obslužnému personálu.

Kromě jiného je použití ochranných relé zajištěním bezpečnosti pracovního personálu: 1 – přerušená fáze; 2 – krokové napětí

Pravidla provozu elektrických sítí vyžadují použití ochrany proti možnému obrácení fází na všech zařízeních, včetně dopravních prostředků pro přepravu osob (eskalátory, výtahy atd.).

Detekce napěťové nesymetrie

Nevyváženost se obvykle projevuje, pokud vstupní fázová napětí dodávaná elektroenergetickou společností mají různé úrovně. Nevyváženost může nastat, když jsou jednofázové zátěže osvětlení, elektrických vývodů, jednofázových motorů a dalších zařízení připojeny na jednotlivé fáze a nejsou rozloženy vyváženým způsobem.

V kterémkoli z těchto případů vzniká v systému proudová nevyváženost, která snižuje účinnost a zkracuje životnost motoru.

Nevyvážené nebo nedostatečné napětí přivedené na třífázový motor vede k proudové nevyváženosti ve vinutí statoru, která se rovná násobku hodnoty nevyváženosti mezifázových napětí. Tento jev je zase doprovázen zvýšeným zahříváním, což je hlavní příčinou rychlého zničení izolace motoru.

Spálené vinutí statoru motoru – lze říci, běžný jev tam, kde nebylo zajištěno zavedení reléové ochrany do řídicího obvodu.

Na základě všech popsaných technických a technologických faktorů je zřejmá důležitost použití tohoto typu relé, a to nejen pro případy provozu elektrických motorů, ale také pro generátory, transformátory a další elektrická zařízení.

Jak připojit kontrolní přístroj?

Konstrukce relé provádějících kontrolu fází mají i přes širokou škálu výrobků unifikované pouzdro.

Konstrukční prvky výrobku

Svorkovnice pro připojení elektrických vodičů jsou zpravidla vyvedeny na přední část krytu, což je výhodné pro montážní práce.

Samotný přístroj je určen pro montáž na lištu typu DIN nebo jednoduše na rovnou plochu. Rozhraní svorkovnice obvykle představuje standardní spolehlivou svorku určenou pro upevnění měděných (hliníkových) vodičů o průřezu do 2,5 mm².

Přední panel přístroje obsahuje regulátor/regulátory nastavení a také světelnou kontrolní indikaci. Ta ukazuje přítomnost/nepřítomnost napájecího napětí a také stav výkonného mechanismu.

Mezi prvky nastavení potenciometru může být indikátor poruch, indikátor připojené zátěže, potenciometr pro volbu režimu, regulace úrovně asymetrie, regulátor úbytku napětí, potenciometr pro nastavení časového zpoždění

Připojení třífázového napětí se provádí na pracovních svorkách zařízení označených odpovídajícími technickými symboly (L1, L2, L3). Montáž nulového vodiče u takových zařízení obvykle není předpokládána, ale tento moment je konkrétně určen provedením relé — typem modelu.

Pro připojení k řídicím obvodům se používá druhá rozhraní skupina, sestávající obvykle nejméně ze 6 pracovních svorek. Jedním párem kontaktní skupiny relé se spíná obvod cívky magnetického spouštěče, a přes druhý — řídicí obvod elektrického zařízení.

Vše je celkem jednoduché. Avšak každý jednotlivý model relé může mít své vlastnosti připojení. Proto při praktickém používání zařízení je třeba se vždy řídit přiloženou dokumentací.

Kroky nastavení zařízení

Opět v závislosti na provedení může být konstrukce výrobku vybavena různými schématickými variantami nastavení a regulace. Existují jednoduché modely, které konstrukčně předpokládají vyvedení jednoho nebo dvou potenciometrů na ovládací panel. A existují zařízení s rozšířenými nastavovacími prvky.

Nastavovací prvky mikrospínači: 1 – blok mikrospínačů; 2, 3, 4 – varianty nastavení pracovních napětí; 5, 6, 7, 8 – varianty nastavení funkcí asymetrie/symetrie

Mezi takové rozšířené nastavovací prvky často patří blokové mikrospínače umístěné přímo na desce plošných spojů pod krytem přístroje nebo ve speciálním otevíratelném výklenku. Nastavením každého z nich do té či oné polohy se vytvoří požadovaná konfigurace.

Nastavení obvykle spočívá v tom, že se otáčením potenciometrů nebo polohou mikrospínačů nastaví jmenovité hodnoty ochrany. Například pro kontrolu stavu kontaktů se úroveň citlivosti rozdílu napětí (ΔU) obvykle nastaví na hodnotu 0,5 V.

Pokud je nutné kontrolovat napájecí vedení zátěže, regulátor citlivosti rozdílu napětí (ΔU) se nastaví do takové mezní polohy, kde je zaznamenán přechodový bod z provozního signálu na nouzový s malou tolerancí směrem k nominální hodnotě.

Všechny nuance nastavení přístrojů jsou zpravidla srozumitelně popsány v průvodní dokumentaci.

Značení zařízení pro kontrolu fází

Přístroje klasického provedení se označují jednoduše. Na předním nebo bočním panelu krytu je uvedena alfanumerická sekvence nebo je označení uvedeno v pasportu.

Varianta označení jednoho z oblíbených zařízení domácí výroby. Označení je umístěno na předním panelu, ale existují také varianty s umístěním na bočních stranách.

Takové zařízení ruské výroby pro připojení bez nulového vodiče je označeno:

EL-13M-15 AC400V

kde: EL-13M-15 – název série, AC400V – přípustné střídavé napětí.

Vzorky importovaných výrobků mají poněkud odlišné označení.

Například relé série «PAHA» je označeno následující zkratkou:

PAHA B400 A A 3 C

Vysvětlení je přibližně následující:

1. PAHA – název série.
2. B400 – standardní napětí 400 V nebo připojené z transformátoru.
3. A – regulace potenciometry a mikrospínači.
4. A (E) – typ krytu pro montáž na DIN lištu nebo do speciálního konektoru.
5. 3 – velikost krytu 35 mm.
6. C – konec kódového označení.

U některých modelů může být před bodem 2 přidána ještě jedna hodnota. Například «400-1» nebo «400-2», pořadí ostatních se nemění.

Takto jsou označovány fázové kontrolní přístroje vybavené dalším napájecím rozhraním pro externí zdroj. V prvním případě je napájecí napětí 10-100 V, ve druhém 100-1000 V.

S principem činnosti, konstrukčními vlastnostmi a účelem odpojovače zátěže vás seznámí následující článek, který vám důrazně doporučujeme přečíst.

Závěry a užitečné video k tématu

Video je věnováno popisu a přehledu konkrétního výrobku společnosti EKF. Stejným principem však fungují prakticky všechny vyráběné fázové kontrolní přístroje:

Přes veškerou rozmanitost přístrojů na trhu je obtížné určit nějaký standard označování. Pokud zahraniční výrobci označují podle jednoho kánonu, domácí podle jiného. Přesto je vždy možné nahlédnout do referenčních údajů, pokud je zapotřebí přesné vysvětlení charakteristik.

Chcete se podělit o své vlastní zkušenosti s výběrem a instalací napěťového relé určeného pro kontrolu fází? Máte užitečné informace, které by se hodily návštěvníkům webu? Pište prosím komentáře do níže uvedeného bloku, zveřejňujte fotografie k tématu, ptejte se.