کاربرد انواع رله حفاظتی در طراحی های صنعتی

سیستم های حفاظتی

سیستم های حفاظتی در انقلاب صنعتی پرشتاب امروزی برای ایمنی افراد و فرآیندهای الکترونیکی حیاتی هستند. این مقاله انواع رله حفاظتی الکترونیکی و تفاوت آنها با رله های استاندارد را مورد بحث قرار می دهد. رله ها یک عنصر ضروری در برق صنعتی هستند و طراحی سیستم های الکترونیکی و کنترل آنها بدون رله غیرممکن است. به طور سنتی، رله ها به عنوان کلید های ON / OFF مدار یا سیستم های برقی استفاده می شدند، اما پیشرفت در فناوری رله، طراحان را قادر می سازد تا رله ها را فراتر از کلید های ON / OFF طراحی کنند. ما در این مقاله در مورد کاربرد رله ها در سیستم های حفاظتی بحث خواهیم کرد، اما ابتدا با مقایسه کوتاهی از رله های کنترل همه منظوره و رله های حفاظتی شروع می کنیم.

رله کنترل استاندارد در مقابل رله حفاظتی

برخی از زمینه های کاربردی که در آنها رله های کنترل و حفاظتی با یکدیگر متفاوت هستند عبارتند از:

رله حفاظتی متغیرهای فرآیندی خاص مانند جریان یا ولتاژ را اندازه گیری می کند و بر اساس مقدار آنها، خروجی را تغییر می دهد. اما رله های کنترلی هیچ مقداری را اندازه گیری نمی کنند. آنها فقط وجود یک سیگنال الکتریکی را در ترمینال ورودی مدار (کویل) تشخیص داده و حالت خروجی (تماس) آن را تغییر می­دهند. رله های محافظ برای استفاده در طراحی ماشین یا سیستم های الکترونیکی نیاز به سیم کشی تخصصی دارند. در حالی که استفاده از رله های کنترل بسیار ساده است و نیازی به سیم کشی پیچیده ندارد.

هدف اصلی رله‌ حفاظتی جلوگیری از مخاطرات مدارهای الکتریکی و الکترونیکی در یک سیستم صنعتی است. رله های کنترل را فقط می توان در برنامه های سوئیچینگ استفاده کرد به عنوان مثال برای تغییر خروجی از یک حالت به حالت دیگر. رله های حفاظتی همچنین اغلب می توانند مقدار متغیر مانند ولتاژ یا جریان را نشان دهند. رله‌های کنترلی نمی‌توانند خروجی را تغییر یا نشان دهند و فقط  ON یا OFF مدار یا سیستم را نمایش می دهند.

انواع رله های حفاظتی در طراحی های صنعتی

انواع مختلفی از رله حفاظتی وجود دارد که انتخاب آنها بستگی به خطر یا آسیب موجود در مدار دارد که با استفاده از رله دفع می شوند. در اینجا چند نوع رله حفاظتی رایج در طراحی کنترل صنعتی آورده شده است:

رله خطای زمین : خطای زمین در یک سیستم زمانی رخ می دهد که جریان از ترمینال زمین عبور کند. از آنجایی که جریان در ترمینال زمین یک خطای مهم در سیم کشی یک سیستم است، می تواند به سیم کشی و همچنین قطعات الکتریکی و الکترونیکی متصل آسیب برساند. رله خطای زمین از سیستم در برابر خطرات جریان در ترمینال زمین محافظت می کند.

هنگامی که رله حفاظتی خطای زمین جریان را در ترمینال زمین تشخیص می دهد، مدار متصل را با زنگ هشدار قطع می کند تا مدار را از خطرات محافظت کند. این نوع رله برای محاسبه و تشخیص جریان به یک ترانسفورماتور جریان نیاز دارد که به مدار خارجی که نیاز به حفاظت دارد متصل شود. به عنوان مثال، اگر رطوبت در پایانه های برق جمع شود، پایانه های زمین و فاز را کوتاه می کند. در نتیجه جریان از پایانه های برق به پایانه های زمین شروع می شود که به این حالت نشت زمین می گویند. رله به ترانسفورماتور جریان برای نظارت بر جریان در ترمینال زمین متصل می شود. هنگامی که یک خطا تشخیص داده می شود (یعنی جریان در ترمینال زمین شروع به جریان می کند)، رله مدار متصل را که معمولاً یک قطع کننده مدار است، خاموش می کند و این خطا را با وضعیت هشدار روی رله نشان می دهد.

رله حفاظتی خطای زمین در کاربردهای ولتاژ متوسط تا بالا استفاده می شود. آنها با جریان های بالا در مناطقی که دارای ولتاژ بالا هستند، مانند تابلوهای توزیع، ترانسفورماتورها و ... سروکار دارند.

 رله حفاظتی نشتی زمین: مانند خطای زمین، نشت زمین، ایجاد جریان در ترمینال زمین است. نشت زمین به دلیل مشکلات درون تجهیزات، به دلیل زوال تدریجی یا تخریب تجهیزات در سیستم رخ می دهد. به عنوان مثال، عایق ممکن است شروع به شکستن کند و امپدانس بین خطوط فاز و پوشش های فلزی نصب شده در زمین را کاهش دهد. در نتیجه جریان به تدریج از پایانه های برق به سمت پایانه های زمین شروع می شود که به این حالت نشت زمین می گویند. رله های نشتی زمین برای محافظت از سیستم های الکتریکی و الکترونیکی از خطرات ناشی از نشت زمین استفاده می شوند. این رله ها جریان نشتی را تشخیص داده و مدار را قطع می کنند.

رله حفاظتی نشتی زمین با ترانسفورماتور جریان (CT) برای تشخیص و اندازه گیری جریان استفاده می شود. گاهی اوقات در رله ها یک CT به صورت خارجی متصل می شود، در حالی که برخی از رله های نشت زمین دارای CT های داخلی هستند. این نوع رله نیز معمولاً در کاربردهای ولتاژ بالا استفاده می‌شود. رله‌های نشتی زمین در سیستم‌های توزیع دارای محدوده ولتاژ بیشتر از 500 ولت، محدوده فرکانس تا 400 هرتز و جریان بیشتر از 1000 آمپر کاربرد دارند.

 رله حفاظتی ولتاژ: اضافه ولتاژ و کم ولتاژ

رله حفاظتی ولتاژ از نوسانات ولتاژ محافظت می کنند. دو نوع اصلی این رله، رله های اضافه ولتاژ و کم ولتاژ هستند. رله های اضافه ولتاژ تشخیص می دهند که آیا بار متصل بیش از جریان نامی مصرف کرده است. اگر جریان بار از مقدار نامی تجاوز کند، این نشانه نقص در سیستم الکتریکی، الکترونیکی یا مکانیکی بار متصل است. هنگامی که یک رله اضافه ولتاژ مصرف غیر عادی جریان را تشخیص می دهد، جریان را قطع کرده و منبع ولتاژ ورودی را با مدار یا سیستم خروجی ایزوله می کند.

رله‌های ولتاژ پایین از بار متصل (تجهیزات و تابلوهای کنترل) هنگامی که ولتاژ به زیر یک سطح معین افت می‌کند، محافظت می‌کنند. این یک امر ضروری است زیرا ولتاژ کم می تواند به طور دائم به قطعات الکتریکی و الکترونیکی آسیب برساند و سیستم تنها با تعویض این قطعات می تواند مجددا در شرایط بهینه قرار گیرد. رله های ولتاژ را می توان برای مقادیر ولتاژ از 5 ولت تا 500 ولت برای هر دو نوع  AC و DC استفاده کرد. همچنین آنها را می توان برای پیکربندی های تک فاز و سه فاز به کار برد تا منبع تغذیه را در ماشین های صنعتی کنترل کنند. این رله ها همچنین دارای مکانیزم حفاظتی در تابلوهای کنترل صنعتی و ساختمانی نیز هستند.

سیستم های حفاظتی در انقلاب صنعتی پرشتاب امروزی برای ایمنی افراد و فرآیندهای الکترونیکی حیاتی هستند. این مقاله انواع...