Токовое реле: классификация, принцип действия, область применения

Токовое реле: классификация, принцип действия, область применения

Токовые реле применяются в системах РЗиА в роли чувствительного органа, реагирующего на увеличение тока в электросети выше установленного значения вне зависимости от причин, вызвавших данное явление. Также их используются для защиты сети и источника питания при перегрузке по току или вследствие короткого замыкания.

  1. По способу подключения в схему реле тока классифицируют
  2. По методу действия токовые реле разделяют
  3. По способу исполнения токовые реле разделяют
  4. Принцип действия токового реле
  5. Область применения токовых реле

По способу подключения в схему реле тока классифицируют

  • первичные, являющиеся частью привода автоматических выключателя (серия РТМ) и применяются в электроустановках с номинальным напряжением до 1000В;
  • вторичные, подключаемые через трансформаторы тока.

По методу действия токовые реле разделяют

  • прямого действия – воздействующие на отключение выключателя;
  • косвенного – своими контактами замыкают цепь электромагнита отключения, получающим питание от аккумуляторной батареи .

Для облегчения конструкции реле косвенного действия изготовляют на номинальные токи до 10А. Поскольку данные устройства совершают в принципе незначительную работу, то они могут быть выполненными достаточно чувствительными и точными. Помимо этого, токовые реле легко встраиваются во вторичные схемы, благодаря чему их широко используют в системах релейной защиты. К числу недостатков реле тока данного типа относят необходимость наличия источника оперативного тока.

Интересное видео о проверке токового реле:

По способу исполнения токовые реле разделяют

  • индукционные (РТ-80, РТ-90);
  • электромагнитные (РТ-40, РТ-140);
  • дифференциальные (РНТ-565, РБМ-170);
  • полупроводниковые, выполненные на современной микропроцессорной базе (РСТ-11, РСТ-13);
  • действующие по принципу фильтра – реле тока обратной последовательности.

Принцип действия токового реле

В общем случае токовое реле представляет собой устройство, реагирующее на увеличение тока в защищаемой электросети, т.е. оно срабатывает при достижении в цепи заранее установленной величины тока.

При уменьшении тока до ранее выставленного значения происходит возврат подвижной системы в исходное положение.

Величину, определяющуюся отношением тока возврата к току срабатывания, называют коэффициентом возврата, он составляет обычно варьируется в пределах 0,8-0,92.

Ещё одно интересное видео о токовом реле РТВ:

Область применения токовых реле

Защиты, использующие токовые реле, являются широко распространенными в действующих электроустановках, к их числу относят:

  • токовую отсечку;
  • максимальную токовую защиту;
  • дифференциальная токовая защита.

При этом токовые реле могут подключаться по различным схемам (в звезду, неполную звезду, фильтр токов нулевой последовательности, на разность токов).

Реагировать на ток прямой, нулевой либо обратной последовательности, использоваться на защиты линий, генераторов, трансформаторов и пр.

Принцип работы и схема токового реле

Понятие «реле тока» широко распространено в электротехнике, а сам этот узел является обязательной составляющей большинства защитных приборов: автоматов, устройств отключения и им подобных. Особенности конструкции и принцип работы таких реле важно знать и понимать не только новичку, но и специалисту со стажем. Но в первую очередь потребуется разобраться с устройством этого переключающего элемента, а также со всем многообразием его видов и типов.

Устройство реле тока

Ознакомиться с особенностями конструкции и принципом работы токового реле (ТР) удобнее всего на самой распространенной его разновидности – электромагнитном приборе.

В отличие от индукционного и электронного аналогов устройство э/м защитного прибора позволяет наглядно представить, как он действует.

Любое твердотельное токовое реле содержит в своем составе следующие обязательные элементы:

  • Магнитопровод (сердечник), состоящий из 2-х частей и имеющий постоянный или регулируемый воздушный зазор.
  • Каркас с катушкой, расположенный на неподвижной части сердечника.
  • Пружина, размещенная на подвижной его половинке и создающая момент противодействия при срабатывании реле.

Принцип действия

Электромагнитный прибор срабатывает за счет э/м связи, создаваемой при протекании переменного тока через катушку и вызывающей притягивание обеих половинок сердечника. В этом простом на первый взгляд действии скрыты некоторые нюансы:

  • имеющаяся на подвижной части пружина противодействует сближению двух его половинок;
  • преодолеть ее сопротивление удается только при определенной силе тока в катушке;
  • это значение и является основным показателем, характеризующим работу токового реле.

При появлении тока в катушке в сердечнике наводится ЭДС, за счет которой половинки притягиваются, но не до конца – сделать это им мешает пружина. При достижении им определенного значения ЭДС становится настолько большой, что преодолевает ее сопротивление.

Для возврата системы в первоначальное положение силу тока в реле потребуется уменьшить до определенной величины, зависящей от коэффициента возврата. Этот показатель связан с особенностями конструкции реле токов и напряжений и настраивается для каждого из них индивидуально. Для этого достаточно отрегулировать силу натяжения пружины, что можно сделать самостоятельно.

Назначение и способы подключения

ТР является основной составляющей всех защитных устройств, устанавливаемых в силовых цепях. Исходя из этого, следует рассматривать особенности применения прибора.

Основное его назначение – служить исполнительным элементом в составе автоматических выключателей, устройств защитного отключения и многих подобных им приборов. В соответствии с этим определяется область их применения совместно с обозначенными выше устройствами.

  • Силовые цепи высоковольтных линий и имеющееся в их составе защитное оборудование.
  • Коммутационные распределительные щиты, в которые ТР входят отдельно или в составе других устройств.
  • Бытовые однофазные вводы и распределительные (линейные) приборы, устанавливаемые в пределах домашних щитков.

В соответствии с назначением коммутирующих приборов выбираются схемы их включения.

Чтобы подключить релейный автомат к действующим электросетям или другим цепям могут использоваться несколько способов. Они различаются по типу защищаемого оборудования:

  • трехфазные асинхронные двигатели;
  • потребители, включенные в силовые сети 380 Вольт;
  • нагрузки, подключаемые на выходе цепей с питающим напряжением 220 Вольт.
Читайте также:  Трехфазное реле напряжения и контроля фаз

В соответствии с первым из этих пунктов ТР используются в качестве э/м расцепителей, отключающих цепь при превышении рабочими токами допустимого уровня. При установке в трехфазные цепи они выполняют ту же функцию, но в более широком диапазоне функциональных возможностей. Как расцепители они входят в состав мощных контакторных устройств и э/м пускателей.

Несколько иное назначение имеют реле, устанавливаемые во вводные (линейные) автоматы и УЗО. Здесь они выполняют функцию чувствительных элементов, обеспечивающих срабатывание по отсечке тока (уставке). При включении они настраиваются на такие предельные режимы работы, как перегрузка по току, короткое замыкание и утечки.

Согласно принятой в электротехнике терминологии в двух первых случаях они логически позиционируются как реле максимального тока.

В защитных цепях электродвигателей наряду с отключающими реле устанавливаются двустабильные тепловые элементы на биполярных пружинах. Они обеспечивают некоторую задержку, позволяющую не снимать электропитание с обмоток в пусковых режимах.

Виды ТР

Все известные образцы токовых реле классифицируются по следующим признакам:

  • по способу монтажа (схеме подключения);
  • по своему прямому назначению;
  • по исполнению (модификации).

В соответствии с первым из этих признаков существующие модели ТР делятся на приборы непосредственного монтажа и устройства опосредованного включения (через трансформаторы тока). По исполнению они подразделяются на встраиваемые устройства и оформляемые в виде отдельного модуля, устанавливаемого на DYN-рейку.

По назначению они выпускаются в виде изделий, применяемых для следующих целей:

  • защита от однофазных коротких замыканий;
  • ограничение токов обратной последовательности;
  • в качестве дифференциальной защиты;
  • в виде дистанционно управляемых независимых модулей.

Для непосредственного и косвенного включения

Приборы, предназначенные для непосредственного включения, согласно инструкции по применению, устанавливаются в сети с действующим напряжением до 1000 Вольт и с ограниченной величиной тока. При значительной его амплитуде включение в разрыв цепи недопустимо, так как реле не рассчитано на силовые режимы работы. В этом случае потребуется трансформатор тока, позволяющий снизить величину контролируемой величины в несколько раз. В трехфазных сетях такие реле устанавливаются в каждую из фаз последовательно с уже подключенной нагрузкой.

При таком схемном решении система работает в режиме, близком к опасному для эксплуатации короткому замыканию.

Если потребуется демонтировать реле, возможно повреждение трансформатора тока, а также создается угроза для работающего на линии персонала. Поэтому перед оперативными переключениями в таких цепях на место прибора обязательно ставится перемычка. Другой вариант – полностью отключить сеть и перевести оборудование в режим капитального ремонта.

Дифференциальная защита и токоограничение

Работа токовых реле в составе УЗО и автоматических выключателей – классический пример реализации их особенностей. В этом случае они функционируют в привычных для электротехнических систем режимах, связанных с реагированием на малейшие утечки тока (УЗО) и срабатывания при перегрузках в цепях. Последнюю функцию относят к категории токового ограничения, исключающего выход из строя подключенного оборудования и самой питающей цепи.

Современные типы токовых реле

Известны «продвинутые» типы реле напряжения и тока, которые по своим возможностям принято относить к интеллектуальным образцам контрольного оборудования. В таких приборах предусмотрен ряд вспомогательных опций, существенно расширяющих их функциональные возможности. Это дисплей, по которому можно убедиться в работоспособности устройства, а также считать информацию по величинам напряжения и тока (они высвечиваются на встроенном индикаторе прибора).

Все описанные возможности относятся к достоинствам токовых реле. Их недостатки определяются для каждого конкретного вида включения отдельно.

Принцип работы реле тока и виды устройств

28 сентября 2018

Время на чтение:

Для защиты от коротких замыканий и перегрузок устанавливаются специальные устройства. Одним из них является реле тока. Им оснащаются электродвигатели, трансформаторы и другие промышленные устройства. Без такого приспособления присутствует риск возникновения пробоя изоляции, повреждения проводов, а всё это приводит к переходу в аварийный режим эксплуатации устройств и дальнейшей их поломке.

Применение устройства

Реле тока и напряжения необходимо в том случае, когда возникает перегрузка питающей среды. В этом случае все аппараты-потребители делятся на несколько групп: приоритетные и неприоритетные. К первым можно отнести важные устройства, например, это могут быть компьютеры, аппаратура для видеосъёмки или хранения данных. К числу неприоритетных относятся дополнительное оборудование и бытовые устройства. Поэтому часто устанавливается реле, чтобы предотвратить перегрузку сети и дальнейшее её отключение.

В большинстве устройств релейной защиты стоит именно реле токового ограничения. Оно реагирует на недопустимый подъём тока, а реле минимального напряжения работает в обратном порядке. Оно реагирует на снижение допустимого значения. Главное отличие токового от реле напряжения заключается в том, что первое срабатывает последовательно цепи.

В бытовой сфере ток срабатывания реле необходим для защиты от перегрузки следующих бытовых приборов:

  • кондиционеры;
  • котлы для отопления;
  • стиральные машины;
  • холодильники.

В сфере производства реле максимального тока широко применяется для защиты важных агрегатов, трансформаторов, насосных систем. Важно, чтобы установку и подключение проводил компетентный специалист.

Конструкция и принцип действия

Существует множество электронных моделей защитных устройств. Большинство из них имеет стандартную конструкцию. Прибор состоит из следующих элементов:

  • электромагнит;
  • якоря;
  • контакты;
  • отводы, через которые устройство подсоединяется к сети;
  • пружины.

Принцип работы токового реле заключается в том, что когда аппарат подключается к сети, катушка получает электрическую энергию. Далее через якорь и металлический сердечник происходит сплетение контактов. В это же время замыкаются контакты всех приборов, которые были включены в цепь прибора. При этом ток может вовсе не подаваться, а если же подаётся, то неравномерно. В этом случае контакты приборов поднимаются, и цепь размыкается.

Читайте также:  Принцип работы электродвигателя переменного тока

Действие самого защитного устройства зависит от его конструктивных особенностей и предназначения.

Например, в твердотельном приборе предусмотрены дополнительные силовые ключи на тиристорах и симисторах, поэтому он считается более эффективным. Важное значение имеет пропускная способность аппарата.

Характеристика видов

Реле тока можно разделить на первичные и вторичные. Первый тип чаще встречается в конструкциях выключателей. Применяется в электрической сети, напряжение которой составляет не более 1 тыс. В.

Вторичные реле срабатывают при помощи трансформатора тока, который подключается к кабелю питания. Трансформатор снижает ток до того значения, которое подходит для нормального функционирования прибора. Вторичный тип реле можно разделить на следующие подвиды:

  • индукционный;
  • электромагнитный;
  • дифференциальный;
  • устройство на интегральных микросхемах.

Принцип работы реле тока индукционного типа основывается на взаимодействии тока с переменным магнитным потоком. Аппараты такого типа можно разделить на реле с рамкой, диском и стаканом.

Электромагнитные реле могут быть нейтральными. Они одинаково реагируют на постоянный ток, который проходит по обмотке. По направлению движения якоря такие реле делятся на угловые устройства с перемещением якоря и с якорем, что втягивается. Электромагнитный аппарат состоит из следующих элементов:

  • контакты;
  • сердечник;
  • якорь;
  • штифт;
  • ярмо.

Чтобы удерживать якорь на большом расстоянии от сердечника, используются специальные пружины. Как только на обмотку поступает сигнал — формируется магнитная сила, и якорь прижимается к сердечнику. Это приводит к тому, что одни контакты замыкаются, а другие размыкаются.

Второй тип электромагнитных устройств — поляризованные приборы. Их главное отличие — присутствие двух обмоток и сердечников, а также постоянная контактная тяга.

Прибор электромагнитного типа имеют следующие преимущества:

  • доступная цена;
  • отсутствие необходимости охлаждения;
  • небольшое выделение теплоты;
  • невосприимчивость к помехам, которые могут возникать вследствие удара молнии.

Такие модели имеют свои недостатки. К их числу можно отнести небольшую скорость функционирования и формирование радиопомех во время работы силовых контактов.

Дифференциальные модели сравнивают занижение до потребителя и после него. В качестве потребителя может быть силовой трансформатор. Если он функционирует в нормальном режиме, то ток в нём всегда практически одинаковый. Однако при коротком замыкании баланс нарушается. Тогда прибор полностью замыкает контакты.

Устройства дифференциального типа чаще всего используются в бытовой технике. Они позволяют предотвратить утечку тока из проводов или прибора. Чаще всего таким образом защищается следующая бытовая техника:

  • светильники;
  • оргтехника;
  • бойлеры.

Таким же образом происходит защита от поражения электрическим током, если человек коснётся корпуса прибора. Выбор конкретного типа защиты лучше оставить специалисту.

Выбор и подключение

При выборе определённой модели реле специалист руководствуется рядом факторов. Важно обращать внимание даже на малейшие детали. Необходимо учитывать токовую нагрузку. Современные устройства могут крепиться к плоским поверхностям или же устанавливаться на рейках в распределительном шкафу.

Некоторые модели имеют довольно маленькие габариты. Желательно отдавать предпочтение аппаратам, где можно легко регулировать диапазон пороговых значений. Удобно, когда при срабатывании возникает звуковая и световая индикация. Для этого может быть светодиодный или жидкокристаллический дисплей. На выбор влияет также степень защищённости реле и климатические условия, где будет размещаться аппарат.

Инструкция по установке и подключению у каждого прибора своя. Монтаж реле вида ЕРР происходит следующим образом:

  1. Питание полностью отключается.
  2. Реле устанавливается на шине распределительного щита.
  3. Подсоединение к питанию проводится по правилам, которые указаны в техдокументации.
  4. Через сквозной канал для подключения реле проводится кабель измеряемой линии.
  5. Провод питания сигнализации подсоединяется по очереди к контактам устройства для контроля тока.

Завершающий этап предполагает установку пороговых токовых и временных параметров на шкале самого прибора.

При установке устройства неопытный мастер может допустить ошибку. Не следует забывать, что электромагнитные конструкции в высокогорье могут работать с перебоями. Это объясняется изменениями в атмосферном давлении. Поэтому перед установкой прибора необходимо внимательно изучить его описание. Обычно в инструкции указывается, что его можно применять при максимальной высоте в 2 тыс. м над уровнем море. Специалисты должны учитывать этот факт в работе с авиационной техникой.

Реле постоянного и переменного тока

В любом жилом помещении или промышленном учреждении требуется устанавливать специальные защитные устройства, которые предохраняют от перенагрузок сети и коротких замыканий. Реле тока используется для контроля работы двигателя, трансформаторов и прочих электрических приборов.

Назначение и виды

Реле контроля тока – это устройство, которое реагирует на резкие перепады величины поступающего электрического тока и при необходимости отключает питание определенного потребителя или всей системы электрообеспечения. Его принцип действия основан на сравнивании внешних электрических сигналов и мгновенном реагировании при их несовпадении с параметрами работы прибора. Используется для работы генератора, насоса, двигателя автомобиля, станочного оборудования, бытовых приборов и прочего.

Фото — OptiDin ОМ-110

Существуют такие виды приборов постоянного и переменного тока:

  1. Промежуточные;
  2. Защитные;
  3. Измерительные;
  4. Давления;
  5. Времени.

Промежуточное устройство или реле максимального тока (РТМ, РСТ 11М, РС-80М, РЭО-401) применяется для размыкания или замыкания цепей определенной электрической сети при достижении определенного значения тока. Чаще всего используется в квартирах или домах с целью повышения защиты бытового оборудования от скачков напряжения и силы тока.

Читайте также:  Неисправности асинхронных электродвигателей и способы их устранения

Фото — схема РТЗ – 50

Принцип действия теплового или защитного прибора основан на контроле температуры контактов определенного прибора. Оно используется для защиты приборов от перенагревания. К примеру, если утюг перегреется, то такой датчик автоматически отключит питание и включит его после остывания прибора.

Фото — РСТ-80АВ

Статическое или измерительное реле (РЭВ) помогает замыкать контакты цепи при появлении определенного значения электрического тока. Его главное назначение – это сравнение имеющихся параметров сети и необходимых, а также быстрое реагирование на их изменение.

Реле давления (РПИ-15, 20, РПЖ-1М, FQS-U, FLU и прочие) необходимо для контроля жидкости (воды, масла, нефти), воздуха и т. д. Используется для отключения насоса или прочего оборудования при достижении установленных показателей давления. Часто используются в водопроводных системах и на станциях техобслуживания авто.

Реле выдержки времени (производитель EPL, Danfoss, а также модели РТВ) необходимы для управления и замедления реагирования определенных приборов при обнаружении утечки тока или других неполадках в сети. Такие приборы релейной защиты применяются как в быту, так и в промышленности. Они препятствуют преждевременному включению аварийного режима, срабатыванию УЗО (оно же дифференциальное реле) и автоматических выключателей. Схема их установки часто сочетается с принципом включения в сеть защитного оборудования и дифов.

Помимо этого также бывают электромагнитные реле напряжения и тока, механические, твердотельные и т. д.

Твердотельное реле – это однофазное устройство для коммутации больших токов (от 250 А), обеспечивающее гальваническую защиту и изоляцию электрических цепей. Это, в большинстве случаев, электронное оборудование, предназначенное для быстрого и точного реагирования на возникновение проблем в сети. Еще одним преимуществом является то, что такое токовое реле можно сделать своими руками.

По конструкции реле классифицируются на механические и электромагнитные, а сейчас уже, как сказано выше, на электронные. Механическое может использоваться в различных условиях работы, для его подключения не требуется сложная схема, оно долговечное и надежное. Но вместе с этим, недостаточно точное. Поэтому сейчас в основном используются его более современные электронные аналоги.

Фото — РТ85

Конструкция и принцип работы

Реле постоянного тока состоит из следующих элементов:

  1. Электромагнита;
  2. Контактов;
  3. Якоря;
  4. Пружин;
  5. Отводы для соединения с сетью.

Когда регулятор включается в сеть, катушка начинает получать электрическую энергию. После этого якорь притягивается к металлическому сердечнику и происходит перелет контактов. Вместе с этим происходит замыкание контактов приборов, подключённых в цепь реле. При этом если электрический ток не подается (к примеру, при отсутствии электричества) или подается, но неравномерно (в сети наблюдаются скачки), то контакты присоединенных устройств оттягиваются вверх, после чего цепь размыкается.

Фото — чертеж

Действие может варьироваться в зависимости от конструкции и назначения прибора. К примеру, твердотельные реле (ТТР) типа KIPPRIBOR содержат в конструкции дополнительные силовые ключи на симисторах и тиристорах, что повышает их эффективность. Отдельно нужно отметить пропускную способность, ведь есть устройства, рассчитанные на малые токи и большие.

Фото — конструкция

Технические характеристики

Выбор реле – это довольно серьезная задача, для осуществления которой очень важно подобрать максимально подходящий прибор. Рассмотрим описание и параметры нескольких популярных устройств отечественного и зарубежного производства.

РП 8 – промежуточная модель, включаются только для временного контроля, не используются для постоянного мониторинга. Доступные и простые в эксплуатации.

Ток, А 8
Напряжение, В 24
Отключение Uн, В 0,7
Климат –20 +40° С
Долговечность, число срабатываний 1 млн
Сопротивление, Ом 92
Время срабатывания, сек 0,6

SG/C-1RW – это калориметрическое однофазное реле вентилятора для контроля потока воздуха. Инструкция по эксплуатации также говорит о том, что их можно использовать в системах кондиционирования.

Ток, А 6
Напряжение, кВ 1,5
Изменение потока, м/с 0,1–30
Температурный градиент, градусы 15
Рабочее давление, бар 10
Защита IP67

Нейтральные малогабаритные реле тока чаще всего используются в железнодорожном транспорте, рассмотрим характеристики модели НМШМ1-1000/560 на 24 В и параметрами срабатывания 45.

Обмотка Медная
Сопротивление катушек, Ом 1000/560
Перегрузка, В 45 В
Напряжение, В 24

РТД – это двухстабильное устройство, которое применяется в системах аварийного обеспечения, они работают как от постоянного, так и от переменного электричества. Главным отличием является то, что устройство может использоваться для включения в сеть при повышенных вибрациях и даже сейсмологической активности. РТД 11:

Напряжение, В 40
Ток, А 0,05
Время срабатывания, с 0,1
Износостойкость, млн 4
Погрешность срабатывания, % 10

Отдельно нужно сказать про трехфазное реле максимального тока РТ40, которое используется в сетях аварийного обеспечения, как устройство косвенного действия. РТ40/2:

Уставки тока, А 0,5…2,0
Срабатывание, А 0,5…1,0
Износостойкость 40млн
Напряжение, В 24
Климатическое исполнение УХЛ

РТФ-8 – реле обратного действия или последовательности. Обозначение:

  • Р – реле;
  • Т – тока;
  • Ф – фильтровое.
Ток, А 1–5
Напряжение, В 220
Частота, Гц 50
Температуры работы, градусы -10 до +40
Износостойкость, млн. циклов 1,5

Датчик-реле потока воздуха ДРПВ-1:

Скорость потока, м/сек от 4,0 до 10
Сечение воздуховода, мм 150х180
Взрывозащита 1ExdIIBT4
Выходной сигнал 0,05 до 0,5 А
Параметры окружающей среды от — 10 до + 50 98% при температуре 35°С
Габаритные размеры, мм 276x143x248

Видео: реле контроля тока

Обзор цен

Купить любое реле для контроля тока можно в специальных электромагазинах. Цена зависит от марки и области использования определенной модели: