Aparate și protecții prin relee

1. Introducere

Prin relee de protecţie se înţelege acele elemente care atunci când mărimea sau mărimile de intrare variază în anumite limite, mărimea de ieşire îşi modifică starea iniţială. În cele ce urmează vom denumi relee electromagnetice sau cu contacte, categoria celor care, ca urmare a apariţiei sau variaţie unui parametru electric sesizat de o înfăşurare electrică îşi deplasează un element mobil care închide, deschide sau comută contacte electrice.

Releele de protecţie se caracterizează prin următorii parametrii mai importanţi, indicaţi în cataloage şi prospecte:

- curentul şi tensiunea nominală;

- coeficientul de revenire al releului;

- timpul propriu de acţionare;

- consumul propriu al releului;

- capacitatea de comutare a contactelor;

- precizia releelor;

- stabilitatea termică şi electrodinamică.

1.1. Curentul şi tensiunea nominală reprezintă valorile curentului şi tensiunii pe care bobinele sau circuitele releului le pot suporta în bune condiţii de timp oricât de îndelungat, fiind construite pentru a lucra în permanenţă la aceste valori; se indică totodată dacă releul trebuie alimentat în curent continuu sau în curent alternativ.

1.2. Coeficientul de revenire. Pentru ca un releu să acţioneze, mărimea electrică sub acţiunea căreia acesta se găseşte în permanenţă, trebuie să atingă o anumită valoare. Pentru ca releul o dată acţionat să revină în poziţia iniţială este necesar ca aceeaşi mărime să revină la o anumită valoare, care de regulă este diferită de cea la care s-a produs acţionarea. Raportul dintre valoarea mărimii caracteristice releului la care se produce revenirea acestuia în stare de repaus şi valoarea la care se produce acţionarea se numeşte coeficient de revenire.

Valoarea acestui coeficient poate fi supra sau subunitară în funcţie de clasificarea modului de acţionare al releului. Astfel la releele maximale, coeficientul de revenire este subunitar, iar la cele minimale este supraunitar. Cu cât coeficientul de revenire este mai apropiat de unitate, cu atât releul este de calitate mai bună.

1.3. Timpul propriu de acţionare al releului reprezintă timpul care trece din momentul variaţiei mărimilor controlate de releu până în momentul închiderii (sau deschiderii) contactelor. Pentru protecţiile rapide este necesar ca timpul propriu de acţionare să fie cât mai mic.

1.4. Consumul propriu al releului reprezintă puterea absorbită de releu pentru acţionare. Acest parametru defineşte sensibilitatea releului. Cu cât putere consumată este mai mare cu atât releul va acţiona la abateri mai mari ale mărimii controlate (faţă de valoarea normală) şi deci protecţia va fi mai puţin sensibilă. De asemenea puterea consumată de relee intervine în calculul încărcării transformatoarelor de măsură care alimentează protecţia.

1.4. Capacitatea de comutare a contactelor releului reprezintă puterea din circuitul pe care îl întrerupe sau stabileşte contactele releului, fără ca acestea să se deterioreze. Puterea contactelor se indică în curent continuu sau curent alternativ.

1.5. Precizia releului reprezintă diferenţa dintre valoarea parametrului electric la care se produce acţionarea acestuia şi valoarea acestui parametru pentru care este reglat releul să acţioneze. Precizia se exprimă de regulă în procente din valoarea reglată. Pentru asigurarea selectivităţii, sensibilităţii şi a siguranţei în exploatare, precizia releelor trebuie să fie cât mai ridicată.

1.6. Stabilitatea termică şi electrodinamică reprezintă proprietatea releului de a suporta un timp limitat (fără deteriorări) efectele termice şi electrodinamice ale curenţilor de scurtcircuit. Stabilitatea termică este definită prin intervalele de timp în care releul suportă în bune condiţii diferite valori ale curentului de scurtcircuit, iar stabilitatea electrodinamică este definită prin valoarea de şoc a curentului de scurtcircuit suportat de releu.

2. Consideraţii teoretice asupra releelor electromagnetice

Releele electromagnetice folosesc, pentru a realiza deplasarea unui echipaj mobil, forţa de atracţie pe care o exercită fluxul magnetic produs de o bobină străbătută de un curent electric, asupra unei armături din material magnetic. După cum se ştie, această forţă este proporţională cu pătratul fluxului şi deci independentă de sensul acestuia. Datorită acestui fapt, forţa care acţionează asupra armăturii are mereu acelaşi sens, chiar dacă curentul prin bobină îşi schimbă periodic sensul. Rezultă că releele electromagnetice pot fi folosite atât în curent continuu cât şi în curent alternativ. Deoarece principiul lor de funcţionare se bazează pe folosirea câmpului magnetic produs de înfăşurări parcurse de curenţi electrici, aceste relee se numesc electromagnetice.