اصول ساختمانی انواع رله حفاظتی + نحوه عملکرد آنها
روشهای عملکرد انواع رله حفاظتی
انواع رله حفاظتی بر اساس زمان واکنش به دو دسته کلی تقسیم میشود:
۱. عملکرد بیتأخیر: در این حالت بدون هیچگونه تأخیر زمانی، به محض تشخیص جریان زیاد، فرمان قطع صادر میشود.
۲. عملکرد با تأخیر زمانی: رله ابتدا تأخیری اعمال میکند تا از تحریک ناشی از جریانهای لحظهای راهاندازی تجهیزات جلوگیری شود و سپس فرمان قطع را صادر مینماید.
فرض کنید سه بخش از یک خط با سه رله حفاظتی داریم:
رله ۱ (نزدیک به منبع ولتاژ)، رله ۲ (میانی) و رله ۳ (نزدیک به مصرفکننده). اگر در بخش مصرف خطایی رخ دهد، رله ۳ باید سریعترین واکنش را نشان دهد. چنانچه پس از گذشت زمان تنظیمی، رله ۳ عمل نکرد، رله ۲ و در نهایت رله ۱ وارد عمل میشوند. به این فرآیند «هماهنگی زمانی» گفته میشود.
اصول ساختمانی انواع رله حفاظتی
رلهها مستقیماً در ولتاژ و جریان بالا کار نمیکنند. مقادیر ناشی از اتصال کوتاه توسط تجهیزاتی مانند ترانسفورماتور ولتاژ (PT) و جریان (CT) به مقادیر کمتری تبدیل شده و رلهها با این مقادیر کاهشیافته عمل میکنند.
با توجه به نوع حفاظت، ممکن است از CT، PT یا ترکیبی از هر دو استفاده شود. رلههای حفاظتی از لحاظ ساختاری به سه دسته کلی تقسیم میشوند:
۱. الکترومکانیکی
۲. استاتیکی
۳. میکروپروسسوری
1. رلههای الکترومکانیکی
2. رلههای استاتیکی
اساس عملکرد این نوع رلهها بر تجهیزات ثابت الکترونیکی مانند ترانزیستورها و تقویتکنندههای عملیاتی (Op-Amp) استوار است. در خروجی مدار رله استاتیکی، یک پالس تولید میشود که بستگی به نوع آن، فرمان قطع به کلید قدرت صادر میگردد.
برای درک بهتر این تجهیزات، ابتدا به قابلیتهای تقویتکننده عملیاتی و در نهایت به ساختمان یک نمونه از رله استاتیکی پرداخته میشود.
تقویتکننده عملیاتی ایدهآل
از خواص مشتق شده از یک تقویتکننده عملیاتی ایدهآل، میتوان برای ساخت انواع رلههای استاتیکی استفاده کرد. مهمترین این خواص به شرح زیر است:
۱. خاصیت تقویتکنندگی
در این حالت، تقویتکننده با بهرهگیری از مقاومتهای ورودی و فیدبک (Feedback)، ولتاژ ورودی را به میزان مشخصی تقویت میکند.
۲. خاصیت جمعکنندگی
۳. خاصیت انتگرالگیری
مدار انتگراتور ولتاژی در خروجی تولید میکند که متناسب با انتگرال ولتاژ ورودی در طول زمان است. در این مدار، R مقاومت ورودی و C ظرفیت خازن فیدبک میباشد.
رله استاتیکی دیستانس
در رلههای استاتیکی، با ترکیب این واحدها (جمعکننده، انتگرالگیر و مقایسهگر)، میتوان به مشخصههای عملکردی مختلفی دست یافت. این رلهها به دلیل نداشتن قطعات متحرک، از سرعت عمل بالاتر و استهلاک بسیار کمتری نسبت به رلههای الکترومکانیکی برخوردار هستند.
رلههای استاتیکی ترکیبی از خواص تقویتکنندههای عملیاتی را به کار میگیرند. یک نمونه بارز آن، رله دیستانس استاتیکی از نوع «مقایسهکننده فاز» است. در این تجهیز، چنانچه اختلاف فاز بین دو بردار ورودی در محدوده 90- تا 90+ قرار داشته باشد، رله عمل میکند.
۱. ابتدا مدارهای الکترونیکی IC1 و IC2 موج سینوسی را به موج مربعی تبدیل میکنند.
۲. سپس «مدار تطبیقدهنده» اختلاف فاز را بررسی کرده و در صورت قرارگیری در محدوده مجاز، پالسی تولید میکند.
۳. «مدار انتگرالگیر»، پالسهای خروجی را با هم جمع کرده و زمانی که سطح خروجی به حد تنظیمی رسید، فرمان قطع صادر میشود.
قابلیت انعطاف این رلهها به دلیل استفاده از عناصر الکترونیکی نسبت به انواع الکترومکانیکی بسیار بیشتر است.
3. رلههای میکروپروسسوری
این رلهها از مدارهای مجتمع (IC) و پردازندههای پیشرفته استفاده میکنند. عملکرد آنها بر اساس پردازش اطلاعات ورودی (جریان و ولتاژ) مطابق با برنامهریزی قبلی استوار است.
برخلاف رلههای الکترومکانیکی (که نیاز به تغییر فیزیکی سیمپیچ دارند) و رلههای استاتیکی (که مبتنی بر سختافزار نیمههادی هستند)، اساس کار این رلهها بر «برنامه و نرمافزار» استوار است.
این رلهها غالباً با زبانهای سطح پایین (مانند اسمبلی) برنامهنویسی شده و به سادگی با فراخوانی برنامههای مختلف، مشخصات عملکردی آنها تغییر میکند.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
