فناوری حفاظت از تلفات فاز رله: اصل، کاربرد و روند توسعه

اصل اساسی و اهمیت حفاظت از دست دادن فاز

خطرات خطاهای افت فاز

تلفات فاز به پدیده ای اطلاق می شود که هر یک از فازهای منبع تغذیه در یک سیستم برق سه فاز از بین رفته است که یکی از دلایل اصلی سوختن موتورهای سه فاز ناهمزمان است. هنگامی که موتور سه فاز در حال کار هنگامی که فاز از دست رفته، تولید توالی منفی جزء جریان، و در نتیجه عدم تعادل جریان سه فاز یا بیش از حد بزرگ، که به نوبه خود باعث می شود سیم پیچ موتور سوخته آنی. طبق آمار، حدود 40 درصد از خرابی های موتور مربوط به افت فاز منبع تغذیه است.

اصل اساسی حفاظت از تلفات فاز رله

حفاظت از تلفات فاز رله با نظارت بر جریان یا ولتاژ غیر عادی مدار سه فاز تعیین می کند که آیا خطای افت فاز رخ داده است. برای موتورهای با اتصال ستاره (Y)، از آنجایی که جریان خط برابر با جریان فاز است، رله های حرارتی معمولی می توانند حفاظت موثری را ارائه دهند. با این حال، برای موتورهای با اتصال مثلث (Δ)، از آنجایی که جریان فاز با جریان خط برابر نیست، رله‌های حرارتی معمولی ممکن است نتوانند به موقع عمل کنند و باید از رله‌های ویژه حفاظت از شکست فاز استفاده شود.

مکانیزم حفاظتی دیفرانسیل شکست فاز

رله های حرارتی با حفاظت از شکست فاز از یک مکانیسم دیفرانسیل، متشکل از یک صفحه راهنمای بالایی، یک صفحه راهنمای پایین و یک اهرم استفاده می کنند. هنگامی که یک فاز قطع می شود، بی متال آن فاز خنک می شود و دوباره تنظیم می شود، و صفحه راهنمای بالایی را فشار می دهد تا به سمت راست حرکت کند، در حالی که دو فلزی دو فاز دیگر در اثر حرارت خم می شود، صفحه راهنمای پایینی را فشار می دهد تا به سمت چپ حرکت کند، و از طریق عمل دیفرانسیل، عمل حفاظتی را آغاز می کند.

طرح تحقق فنی حفاظت از افت فاز

حفاظت از افت فاز رله حرارتی

رله حرارتی معمولی محرک را از طریق خمش دو فلزی توسط گرما هل می دهد، اما تأثیر محدودی بر محافظت از موتور اتصال Δ دارد.

رله حرارتی دیفرانسیل با طراحی سازه ای خاص این مشکل را حل می کند. هنگامی که از دست دادن فاز رخ می دهد، بی متال در سمت افت فاز خنک می شود و دوباره تنظیم می شود، در حالی که دو فاز دیگر در اثر گرما خم می شوند و حفاظت را با عمل دیفرانسیل آغاز می کنند.

حفاظت از تلفات فاز نوع نظارت بر ولتاژ

از سه رله ولتاژ پایین با ولتاژ آزاد قابل تنظیم استفاده می کند، سیم پیچ ها ستاره ای و گره مشترک به خط صفر وصل می شود.

نقطه ضعف آن این است که حساسیت ناکافی است و ممکن است موتور همچنان ولتاژ بالایی را در طول افت فاز حفظ کند و در نتیجه حفاظت با تاخیر ایجاد شود.

رله حفاظتی جامع الکترونیکی

با ادغام ریزپردازنده و فناوری سنجش پیشرفته، می تواند پارامترهای متعددی مانند جریان و ولتاژ را به طور همزمان تحت نظر داشته باشد و حفاظت همه جانبه را درک کند.

فناوری رله حالت جامد (SSR).

مناسب برای سیستم های باتری خودرو با ولتاژ بالا با ولتاژ خروجی تا 900 ولت، پاسخ سریع و عمر طولانی دارد.

چالش ها و راه حل ها در عمل

چالش های حفاظتی برای موتورهای متصل به Δ

راه حل ها شامل استفاده از رله های تخصصی حفاظت از شکست فاز، محافظ های یکپارچه موتور یا طراحی مدارهای حفاظتی کمکی است.

مشکلات عدم تطابق ولتاژ آزاد کنتاکتور

ولتاژهای آزاد کنتاکتور معمولی از 0.2Us تا 0.7Us است که می تواند منجر به خرابی حفاظت از افت فاز شود.

راه حل عملی تر، اتخاذ یک استراتژی حفاظتی مبتنی بر حفاظت فعلی است.

خطر از کار افتادن رله ها به خودی خود

اقدامات پیشگیرانه شامل استفاده از محصولات با کیفیت قابل اعتماد، آزمایش و نگهداری منظم، طراحی اضافی و استفاده از رله های هوشمند با عملکردهای خود تشخیصی است.

خطاهای خارج از فاز در سیستم های PV

برای حفاظت سریع می توان از رله ها برای قطع سیستم PV از شبکه در صورت بروز خطا در شبکه استفاده کرد.

نوآوری فن آوری حفاظت از افت فاز رله

سیستم حفاظت از افت فاز هوشمند مبتنی بر CPLD

شامل ماژول اکتساب سیگنال، ماژول پردازش منطقی CPLD و ماژول حفاظت کنترل تریستور است.

از طریق الگوریتم قضاوت بلادرنگ وضعیت مدار، پس از تشخیص افت فاز، بلافاصله SCR واحد را برای محافظت از رله ببندید.

طراحی یکپارچه و مینیاتوری

مانند رله های کوچک حالت جامد، کاهش اندازه محلول تا 90٪ در حالی که هزینه های BOM را کاهش می دهد.

کاربردهای مواد جدید

استفاده از کنتاکت های آلیاژی نقره، مواد عایق سرامیکی و غیره باعث بهبود مقاومت رله در برابر دماهای بالا و ایجاد قوس می شود.

فناوری نیمه هادی پهن باند

معرفی دستگاه‌های کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیم (GaN) دمای کار رله‌های حالت جامد را به بیش از 200 درجه سانتی‌گراد افزایش داده و فرکانس سوئیچینگ را به عصر مگاهرتز رسانده است.

راهنمای انتخاب برای حفاظت از افت فاز رله

انتخاب با توجه به نوع بار

بارهای مقاومتی، القایی یا خازنی به ویژگی های رله متفاوتی نیاز دارند.

تطبیق رتبه بندی ولتاژ و جریان

اطمینان حاصل کنید که درجه رله بالاتر از حداکثر پارامترهای عملکرد سیستم است. توجه به سازگاری محیطی

عوامل محیطی مانند دمای بالا، رطوبت بالا، ارتعاش و ... بر انتخاب رله تأثیر می گذارند.

تجزیه و تحلیل الزامات عملکردی

الزامات مختلف مانند حفاظت اولیه، نظارت هوشمند یا کنترل از راه دور نوع محصول را تعیین می کند.

سناریوهای کاربردی معمول حفاظت از دست دادن فاز رله

حفاظت موتور صنعتی

حفاظت از کاهش فاز برای تجهیزات کلیدی مانند پمپ های آب، فن ها و کمپرسورها.

سیستم ولتاژ بالای خودروهای انرژی نو

حفاظت از مدار برای مدیریت باتری، کنترل موتور، سیستم شارژ و سایر لینک ها.

سیستم تولید برق فتوولتائیک

حفاظت از اینورتر، سوئیچینگ شبکه، مدیریت ذخیره انرژی و سایر کاربردها.

توزیع هوشمند برق ساختمان

نظارت بر قدرت بارهای مهم مانند بالابر و تهویه مطبوع

روندهای توسعه آینده

هوشمند و دیجیتال

نسل جدید دستگاه‌های حفاظتی که ریزپردازنده‌ها، الگوریتم‌های پردازش سیگنال دیجیتال و رابط‌های ارتباطی را برای دستیابی به تعریف نرم‌افزاری و مدیریت از راه دور عملکردهای حفاظتی یکپارچه می‌کنند.

فناوری رله حالت جامد

با پیشرفت فناوری نیمه هادی، سهم رله های حالت جامد در کاربردهای ولتاژ و جریان بالا به تدریج افزایش می یابد.

تعمیر و نگهداری پیش بینی و یکپارچه سازی اینترنت اشیا

رله‌های هوشمند می‌توانند خطرات احتمالی خرابی را از قبل از طریق نظارت مستمر بر پارامترهای وضعیت تجهیزات و یکپارچه‌سازی عمیق در سیستم‌های IoT صنعتی شناسایی کنند.

طراحی استاندارد و مدولار

رله‌های محافظ مدرن معمولاً از پایه‌های تعبیه‌شده، پایانه‌های استاندارد و رابط‌های HD LCD برای ساده‌سازی فرآیندهای نصب و پیکربندی استفاده می‌کنند.