Relæfase-tabsbeskyttelsesteknologi: principper, applikationer og udviklingstendenser

Som en kernekomponent i det elektriske kontrolsystem spiller relæ en uerstattelig rolle inden for beskyttelse af elektrisk strøm. Blandt dem er fasetabsbeskyttelse en vigtig funktion af relæer, som er direkte relateret til sikker drift af motorer og andet elektrisk udstyr. Denne artikel vil udførligt analysere arbejdsprincippet, typiske applikationsscenarier, tekniske vanskeligheder og seneste udviklingstendenser for fasetabsbeskyttelse af relæer for at hjælpe læserne med at forstå vigtigheden af ​​denne nøgleteknologi i moderne industri.

Grundlæggende principper og vigtigheden af fase-tabsbeskyttelse

Definition af fasetab

Fasetab refererer til tab eller afbrydelse af en fase i en trefaset strømforsyning eller et åbent kredsløb i en fase af en motorvikling, kontaktor, sikring, afbryder, terminal eller anden forbindelse, hvilket resulterer i asymmetrisk drift af trefasekredsløbet. Almindelige årsager omfatter:

• Enfaset sikring sprunget;
• Enfaset kontaktorkontakt ikke lukket eller brændt;
• Enfaset afbryderfejl;
• Enfaset kabel- eller terminalafbrydelse;
• Enfaset motorvikling åbent kredsløb;
• Enfaset jording eller afbrydelse på netsiden.

Farer ved fasetabsfejl

Fasetab refererer til det fænomen, hvor en hvilken som helst fase af strømforsyningen i et trefaset strømsystem mangler. Det er en af ​​hovedårsagerne til udbrænding af trefasede asynkronmotorer. Når en trefaset motor mister en fase under drift, genereres en strømkomponent i negativ sekvens, hvilket forårsager trefaset strømubalance eller for høj strøm, hvilket igen får motorviklingen til at brænde ud med det samme. Ifølge statistikker er omkring 40% af motorfejl relateret til strømforsyningsfasetab.

Grundlæggende principper for relæfase-tabsbeskyttelse

Strømdetektion og spændingsdetektion

Fasetabsbeskyttelse bestemmer normalt fejl gennem følgende metoder:

• Strømdetektionstype: overvåger, om trefasestrømmen er symmetrisk. Efter fasetab er strømmen i den ene fase nul eller væsentligt reduceret, mens strømmen i de to andre faser stiger.
• Spændingsdetektionstype: overvåger, om den trefasede spænding er symmetrisk. Efter fasetab falder eller forsvinder spændingen i én fase, og nulpunktet skifter.
• Negativ sekvens komponent detektionstype: udtrækker negativ sekvens strøm eller negativ sekvens spænding gennem algoritmer, med høj følsomhed og egnethed til elektroniske beskyttere.
• Differentialforskydningsdetektionstype: bruger forskellen i bøjning af bimetalliske strimler under varme til at skubbe en differentialmekanisme til at fungere, hovedsagelig brugt i termiske relæer med fasefejlsbeskyttelse.

Forskelle mellem stjerne- og deltaforbindelser

Relæets fasetabsbeskyttelse bestemmer, om der er opstået en fasetabsfejl ved at overvåge strøm- eller spændingsabnormaliteter i det trefasede kredsløb. For motorer med stjerne (Y) tilslutning, da linjestrømmen er lig med fasestrømmen, kan almindelige termiske relæer yde effektiv beskyttelse. Men for motorer med delta (Δ)-forbindelse, da fasestrømmen ikke er lig med linjestrømmen, vil almindelige termiske relæer muligvis ikke fungere i tide, og der skal bruges specielle fasefejlsbeskyttelsesrelæer.

Differentiel fase-fejl beskyttelsesmekanisme

Termiske relæer med fasefejlsbeskyttelse bruger en differentialmekanisme, der består af en øvre styreplade, en nedre styreplade og et håndtag. Når en fase afbrydes, afkøles den bimetalliske strimmel af den fase og nulstilles, idet den skubber den øverste styreplade for at bevæge sig til højre, mens de bimetalliske strimler i de to andre faser fortsætter med at bøje under varme, og skubber den nederste styreplade til at bevæge sig til venstre, hvorved beskyttelseshandlingen udløses gennem differentiel handling.

Tekniske implementeringsordninger for fase-tabsbeskyttelse

Termisk relæ fase-tab beskyttelse

Almindelige termiske relæer skubber aktuatoren gennem bøjningen af bimetalliske strimler under varme, men deres beskyttelseseffekt på delta-forbundne motorer er begrænset.

Differentielle termiske relæer løser dette problem gennem et specielt strukturelt design. Når der opstår fasetab, afkøles den bimetalliske strimmel på fasetabssiden og nulstilles, mens de to andre faser fortsætter med at bøje sig under varme, hvilket udløser beskyttelse gennem differentiel handling.

Spændings-overvågning fase-tab beskyttelse

Der anvendes tre lavspændingsrelæer med justerbar dropout-spænding; deres spoler er stjerneforbundne, og den fælles knude er forbundet til den neutrale linje.

Ulempen er utilstrækkelig følsomhed. Når motoren mister en fase, kan en relativt høj spænding stadig opretholdes, hvilket resulterer i forsinket beskyttelse.

Elektronisk omfattende beskyttelsesrelæ

Den integrerer en mikroprocessor og avanceret sensorteknologi, kan samtidig overvåge flere parametre såsom strøm og spænding og realiserer all-round beskyttelse.

Solid-State Relay (SSR) teknologi

Solid-state relæer (SSR'er) bruger halvlederenheder til at realisere kontaktløs kobling og har fordelene ved hurtig respons, lang levetid, ingen lysbue og høj koblingsfrekvens. De selv bruges hovedsageligt til at tænde og slukke i stedet for til registrering af fasetab. I højspændings-DC eller højfrekvente AC-applikationer kan solid-state relæer bruges som hurtige afskæringselementer i kombination med elektroniske detektionsmoduler.

I højspændingssystemer i nye energikøretøjer bruges højspændingsrelæer og solid-state-afbrydere til at skifte batteristyring, foropladning, opladning og motorstyringskredsløb. Det skal bemærkes, at der ikke er noget traditionelt "fasetab" i højspændings-DC-systemer, men fasefejl kan stadig forekomme i trefasede drivmotorer og inverterudgange, hvilket kræver særlige diagnose- og beskyttelsesstrategier.

FH31L 80A låserelæ med enkelt eller dobbelt spole muligheder Dette 80A låserelæ understøtter både enkelt- og dobbeltspolekonfigurationer på samme fodaftryk, hvilket gør det til et fleksibelt valg til smarte målere, der har brug for UC2-overensstemmelse og lav standby-effekt. Se produkt →

Udfordringer og løsninger i praktiske applikationer

Beskyttelsessvær for Delta-forbundne motorer

Løsninger omfatter brug af dedikerede fasefejlsbeskyttelsesrelæer, motoromfattende beskyttere eller design af hjælpebeskyttelseskredsløb.

Kontaktorudfaldsspændingsuoverensstemmelse

Udfaldsspændingsområdet for almindelige kontaktorer er mellem 0,2Us og 0,7Us, hvilket kan forårsage, at fasetabsbeskyttelsen svigter.

En mere gennemførlig løsning er at vedtage en beskyttelsesstrategi baseret hovedsageligt på den nuværende beskyttelse.

Risiko for relæfejl

Forebyggende foranstaltninger omfatter valg af pålidelige kvalitetsprodukter, regelmæssig test og vedligeholdelse, redundant design og brug af intelligente relæer med selvdiagnosefunktioner.

Fase-tabsfejl i solcelleanlæg

Relæer kan bruges til at afbryde solcelleanlægget fra nettet, når der opstår en netfejl, hvilket opnår hurtig beskyttelse.

Valgvejledning til relæfase-tabsbeskyttelse

Valg efter belastningstype

Resistive belastninger, induktive belastninger og kapacitive belastninger har forskellige krav til relækarakteristika.

Matchende spændings- og strømværdier

Sørg for, at relæværdien er højere end de maksimale driftsparametre for systemet.

Overvejelser om miljøtilpasning

Miljøfaktorer som høj temperatur, høj luftfugtighed og vibrationer påvirker relævalg.

Funktionsbehovsanalyse

Forskellige krav såsom grundlæggende beskyttelse, intelligent overvågning eller fjernbetjening bestemmer produkttypen.

Typiske anvendelsesscenarier for relæfase-tabsbeskyttelse

Industriel motorbeskyttelse

Fasetabsbeskyttelse til nøgleudstyr såsom vandpumper, ventilatorer og kompressorer.

W15-1 16A 20A Power Relæ W151 er et strømrelæ med en enkelt normalt åben (1 Form A) kontakt, designet til pålidelig kobling i industriel kontrol og strømstyringsapplikationer. Se produkt →

Højspændingssystemer til nye energikøretøjer

Kredsløbsbeskyttelse til batteristyring, motorstyring, ladesystemer og andre links.

FH21L 90A låserelæ TUV kompatibel FH21L er et 90A elektrisk låserelæ med høj koblingsevne og RoHS-overensstemmelse. Se produkt →

Fotovoltaiske elproduktionssystemer

Applikationer såsom inverterbeskyttelse, netforbindelseskobling og energilagringsstyring.

W12 30A 40A Power Relæ Fanhar W12 er et kompakt 40A strømrelæ med en 4KV gennembrudsspænding, UL/TUV/CQC-certificeringer og et PCB-monteret design, hvilket gør det ideelt til EV-opladning, fotovoltaiske systemer og industrielle kontrolapplikationer Se produkt →

Intelligent Building Power Distribution

Strømovervågning af vigtige belastninger såsom elevatorer og klimaanlæg.

FH32 1A 2A Signalrelæ FH32-relælinjen bærer UL-, TUV- og CQC-certificeringer, hvilket afspejler overholdelse af store internationale sikkerheds- og kvalitetsstandarder. Fanhar selv opererer under ISO9001, ISO14001 og ISO45001 ledelsessystemer, og dets produkter overholder fuldt ud EU's RoHS og REACH direktiver Se produkt →