فناوری حفاظت از تلفات فاز رله: اصول، کاربردها و روند توسعه

رله به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم کنترل الکتریکی، نقشی بی بدیل در زمینه حفاظت از توان الکتریکی ایفا می کند. در این میان، حفاظت از افت فاز یکی از عملکردهای مهم رله است که مستقیماً با عملکرد ایمن موتورها و سایر تجهیزات الکتریکی مرتبط است. این مقاله به طور جامع اصل کار، سناریوهای کاربردی معمولی، مشکلات فنی و آخرین روند توسعه حفاظت از رله‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کند تا به خوانندگان کمک کند تا اهمیت این فناوری کلیدی را در صنعت مدرن درک کنند.

اصول اولیه و اهمیت حفاظت از تلفات فاز

تعریف افت فاز

تلفات فاز به قطع یا قطع شدن هر یک از فازها در یک منبع تغذیه سه فاز یا یک مدار باز در یک فاز سیم پیچ موتور، کنتاکتور، فیوز، قطع کننده مدار، ترمینال یا سایر پیوندها اشاره دارد که منجر به عملکرد نامتقارن مدار سه فاز می شود. علل شایع عبارتند از:

• فیوز تک فاز سوخته؛
• کنتاکتور تک فاز بسته نشده یا سوخته نیست.
• خطای قطع کننده مدار یک فاز؛
• قطع کابل یک فاز یا ترمینال؛
• مدار باز سیم پیچ موتور تک فاز؛
• اتصال به زمین یا قطع اتصال تک فاز در سمت شبکه.

خطرات خطاهای از دست دادن فاز

افت فاز به پدیده ای اطلاق می شود که در آن هر یک از فازهای منبع تغذیه در یک سیستم برق سه فاز وجود ندارد. یکی از دلایل اصلی فرسودگی موتورهای سه فاز ناهمزمان است. هنگامی که یک موتور سه فاز در حین کار یک فاز را از دست می دهد، یک جزء جریان با توالی منفی ایجاد می شود که باعث عدم تعادل جریان سه فاز یا جریان بیش از حد می شود که به نوبه خود باعث می شود سیم پیچ موتور فوراً بسوزد. طبق آمار، حدود 40 درصد از خطاهای موتور مربوط به افت فاز منبع تغذیه است.

اصول اولیه حفاظت از تلفات فاز رله

تشخیص جریان و تشخیص ولتاژ

حفاظت از دست دادن فاز معمولاً خطاها را از طریق روش های زیر تعیین می کند:

• نوع تشخیص جریان: متقارن بودن جریان سه فاز را کنترل می کند. پس از افت فاز، جریان در یک فاز صفر یا به میزان قابل توجهی کاهش می یابد، در حالی که جریان در دو فاز دیگر افزایش می یابد.
• نوع تشخیص ولتاژ: متقارن بودن ولتاژ سه فاز را کنترل می کند. پس از افت فاز، ولتاژ در یک فاز کاهش یا ناپدید می شود و نقطه خنثی جابجا می شود.
• نوع تشخیص مؤلفه‌های توالی منفی: جریان توالی منفی یا ولتاژ دنباله منفی را از طریق الگوریتم‌ها استخراج می‌کند که دارای حساسیت بالا و مناسب بودن برای محافظ‌های الکترونیکی است.
• نوع تشخیص جابجایی دیفرانسیل: از تفاوت خمش نوارهای دو فلزی تحت گرما برای فشار دادن مکانیزم دیفرانسیل برای عملکرد استفاده می کند که عمدتاً در رله های حرارتی با حفاظت در برابر شکست فاز استفاده می شود.

تفاوت بین اتصالات ستاره و دلتا

حفاظت از تلفات فاز رله با نظارت بر ناهنجاری های جریان یا ولتاژ در 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 به موقع عمل نکنند و باید از رله‌های حفاظتی ویژه در برابر خرابی فاز استفاده شود.

مکانیسم حفاظت فاز-شکست دیفرانسیل

رله های حرارتی با حفاظت در برابر شکست فاز از مکانیزم دیفرانسیل متشکل از یک صفحه راهنمای بالایی، یک صفحه راهنمای پایینی و یک اهرم استفاده می کنند. هنگامی که یک فاز قطع می شود، نوار دو فلزی آن فاز سرد و تنظیم مجدد می شود و صفحه راهنمای بالایی را فشار می دهد تا به سمت راست حرکت کند، در حالی که نوارهای دو فلزی دو فاز دیگر تحت حرارت خم می شوند و صفحه راهنمای پایینی را فشار می دهند تا به سمت چپ حرکت کند و در نتیجه عمل حفاظتی را از طریق عمل دیفرانسیل آغاز می کند.

طرح های اجرایی فنی برای حفاظت از تلفات فاز

حفاظت از تلفات فاز رله حرارتی

رله‌های حرارتی معمولی محرک را از طریق خمش نوارهای دو فلزی تحت گرما فشار می‌دهند، اما اثر حفاظتی آنها بر روی موتورهای متصل به مثلث محدود است.

رله های حرارتی دیفرانسیل این مشکل را از طریق طراحی ساختاری ویژه حل می کنند. هنگامی که از دست دادن فاز رخ می دهد، نوار دو فلزی در سمت اتلاف فاز خنک می شود و دوباره تنظیم می شود، در حالی که دو فاز دیگر در زیر گرما خم می شوند و از طریق عملکرد دیفرانسیل باعث ایجاد حفاظت می شوند.

حفاظت از تلفات فاز پایش ولتاژ

سه رله ولتاژ پایین با ولتاژ خروج قابل تنظیم استفاده می شود. سیم‌پیچ‌های آن‌ها به ستاره متصل هستند و گره مشترک به خط خنثی متصل است.

نقطه ضعف آن حساسیت ناکافی است. هنگامی که موتور یک فاز را از دست می دهد، ولتاژ نسبتاً بالایی ممکن است همچنان حفظ شود و در نتیجه حفاظت با تاخیر ایجاد می شود.

رله حفاظتی جامع الکترونیکی

این یک ریزپردازنده و فناوری سنجش پیشرفته را ادغام می کند، می تواند به طور همزمان چندین پارامتر مانند جریان و ولتاژ را نظارت کند و حفاظت همه جانبه را تحقق بخشد.

فناوری رله حالت جامد (SSR).

رله های حالت جامد (SSR) از دستگاه های نیمه هادی برای تحقق سوئیچینگ بدون تماس استفاده می کنند و مزایای پاسخگویی سریع، عمر طولانی، بدون قوس و فرکانس سوئیچینگ بالا را دارند. آنها خود عمدتاً برای روشن و خاموش کردن استفاده می شوند تا برای تشخیص افت فاز. در کاربردهای DC با ولتاژ بالا یا AC فرکانس بالا، رله‌های حالت جامد می‌توانند به عنوان عناصر قطع سریع در ترکیب با ماژول‌های تشخیص الکترونیکی استفاده شوند.

در سیستم های ولتاژ بالا وسایل نقلیه انرژی جدید، رله های ولتاژ بالا و سوئیچ های حالت جامد برای سوئیچینگ مدیریت باتری، پیش شارژ، شارژ و مدارهای کنترل موتور استفاده می شود. لازم به ذکر است که در سیستم های ولتاژ بالا DC "افت فاز" سنتی وجود ندارد، اما خطاهای خرابی فاز ممکن است همچنان در موتورهای محرک سه فاز و خروجی های اینورتر رخ دهد که نیاز به استراتژی های تشخیصی و حفاظتی خاصی دارد.

رله بند FH31L 80A با گزینه های سیم پیچ تک یا دو این رله گیره 80 آمپری از پیکربندی سیم پیچ تک و دوتایی در یک ردپای یکسان پشتیبانی می کند، و آن را به گزینه ای انعطاف پذیر برای کنتورهای هوشمندی تبدیل می کند که به انطباق با UC2 و قدرت آماده به کار کم نیاز دارند. مشاهده محصول →

چالش ها و راه حل ها در کاربردهای عملی

مشکل حفاظت برای موتورهای متصل به دلتا

راه‌حل‌ها شامل استفاده از رله‌های حفاظتی در برابر شکست فاز، محافظ‌های جامع موتور یا طراحی مدارهای حفاظتی کمکی است.

عدم تطابق ولتاژ افت کنتاکتور

محدوده ولتاژ افت کنتاکتورهای معمولی بین 0.2Us و 0.7Us است که ممکن است باعث از کار افتادن حفاظت در برابر افت فاز شود.

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

خطر خرابی رله

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

خطاهای تلفات فاز در سیستم های فتوولتائیک

رله ها را می توان برای جدا کردن سیستم فتوولتائیک از شبکه در هنگام بروز خطای شبکه استفاده کرد و به حفاظت سریع دست یافت.

راهنمای انتخاب برای حفاظت از تلفات فاز رله

انتخاب با توجه به نوع بار

بارهای مقاومتی، بارهای القایی و بارهای خازنی دارای الزامات متفاوتی برای مشخصات رله هستند.

تطبیق رتبه بندی ولتاژ و جریان

اطمینان حاصل کنید که درجه رله بالاتر از حداکثر پارامترهای عملکرد سیستم است.

ملاحظات سازگاری محیطی

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

تجزیه و تحلیل نیازهای عملکردی

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

سناریوهای کاربردی معمول حفاظت از تلفات فاز رله

حفاظت موتورهای صنعتی

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

رله برق W15-1 16A 20A W151 یک رله برق است که دارای یک کنتاکت معمولی باز (1 فرم A) است که برای سوئیچینگ قابل اعتماد در کاربردهای کنترل صنعتی و مدیریت توان طراحی شده است. مشاهده محصول →

سیستم های ولتاژ بالا وسایل نقلیه با انرژی جدید

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

رله گیر FH21L 90A سازگار با TUV FH21L یک رله برقی 90A با قابلیت سوئیچینگ بالا و انطباق با RoHS است. مشاهده محصول →

سیستم های تولید برق فتوولتائیک

کاربردهایی مانند حفاظت از اینورتر، سوئیچینگ اتصال به شبکه و مدیریت ذخیره انرژی.

رله برق W12 30A 40A Fanhar W12 یک رله برق جمع و جور 40 آمپری است که دارای ولتاژ شکست 4KV، گواهینامه های UL/TUV/CQC و طراحی پایه PCB است که آن را برای شارژ EV، سیستم های فتوولتائیک و کاربردهای کنترل صنعتی ایده آل می کند. مشاهده محصول →

توزیع هوشمند برق ساختمان

نظارت بر قدرت بارهای مهم مانند آسانسور و تهویه مطبوع.

رله سیگنال FH32 1A 2A خط رله FH32 دارای گواهینامه های UL، TUV و CQC است که نشان دهنده انطباق با استانداردهای بین المللی ایمنی و کیفیت است. Fanhar خود تحت سیستم های مدیریت ISO9001، ISO14001 و ISO45001 عمل می کند و محصولات آن کاملاً مطابق با دستورالعمل های اتحادیه اروپا RoHS و REACH هستند. مشاهده محصول →