Relay Phase-Loss Protection Technology: Principer, applikationer och utvecklingstrender

Som en kärnkomponent i det elektriska styrsystemet spelar relä en oersättlig roll inom området för elektrisk kraftskydd. Bland dem är fasförlustskydd en viktig funktion hos reläer, som är direkt relaterad till säker drift av motorer och annan elektrisk utrustning. Den här artikeln kommer utförligt att analysera arbetsprincipen, typiska tillämpningsscenarier, tekniska svårigheter och de senaste utvecklingstrenderna för fasförlustskydd av reläer för att hjälpa läsarna att på djupet förstå vikten av denna nyckelteknologi i modern industri.

Grundläggande principer och vikten av fasförlustskydd

Definition av fasförlust

Fasförlust avser förlust eller frånkoppling av en fas i en trefas strömförsörjning, eller en öppen krets i en fas av en motorlindning, kontaktor, säkring, strömbrytare, terminal eller annan länk, vilket resulterar i asymmetrisk drift av trefaskretsen. Vanliga orsaker inkluderar:

• Enfas säkring har gått;
• Enfas kontaktorkontakt ej stängd eller bränd;
• Enfas brytare fel;
• Enfas kabel eller terminal frånkoppling;
• Enfas motorlindning öppen krets;
• Enfas jordning eller frånkoppling på nätsidan.

Faror med fasförlustfel

Fasförlust hänvisar till fenomenet där någon fas av strömförsörjningen i ett trefaskraftsystem saknas. Det är en av huvudorsakerna till utbrändhet av trefasiga asynkronmotorer. När en trefasmotor tappar en fas under drift, genereras en negativ strömkomponent, vilket orsakar trefasströmobalans eller för hög ström, vilket i sin tur gör att motorlindningen brinner ut omedelbart. Enligt statistik är cirka 40 % av motorfel relaterade till fasförlust i strömförsörjningen.

Grundläggande principer för reläfasförlustskydd

Strömdetektering och spänningsdetektering

Fasförlustskydd bestämmer vanligtvis fel genom följande metoder:

• Strömdetekteringstyp: övervakar om trefasströmmen är symmetrisk. Efter fasbortfall är strömmen i en fas noll eller avsevärt reducerad, medan strömmen i de andra två faserna ökar.
• Spänningsdetekteringstyp: övervakar om trefasspänningen är symmetrisk. Efter fasbortfall minskar eller försvinner spänningen i en fas, och nollpunkten skiftar.
• Detekteringstyp för negativ sekvenskomponent: extraherar ström i negativ sekvens eller spänning i negativ sekvens genom algoritmer, med hög känslighet och lämplighet för elektroniska skydd.
• Differentialförskjutningsdetekteringstyp: använder skillnaden i böjning av bimetallremsor under värme för att driva en differentialmekanism att fungera, huvudsakligen används i termiska reläer med fasfelsskydd.

Skillnader mellan stjärn- och deltaanslutningar

Reläets fasförlustskydd avgör om ett fasförlustfel har uppstått genom att övervaka ström- eller spänningsavvikelser i trefaskretsen. För motorer med stjärnanslutning (Y) kan, eftersom nätströmmen är lika med fasströmmen, vanliga termiska reläer ge ett effektivt skydd. Men för motorer med delta (Δ)-anslutning, eftersom fasströmmen inte är lika med linjeströmmen, kanske vanliga termiska reläer inte fungerar i tid, och speciella fasfelsskyddsreläer måste användas.

Differentiell fas-felskyddsmekanism

Termiska reläer med fasfelsskydd använder en differentialmekanism som består av en övre styrplatta, en nedre styrplatta och en spak. När en fas kopplas ur kyls den bimetalliska remsan i den fasen och återställs, vilket trycker den övre styrplattan för att flyttas åt höger, medan de bimetalliska remsorna i de andra två faserna fortsätter att böjas under värme, trycker den nedre styrplattan för att flytta till vänster, vilket utlöser skyddsåtgärden genom differentiell verkan.

Tekniska implementeringsscheman för fasförlustskydd

Termiskt relä fasförlustskydd

Vanliga termiska reläer trycker ställdonet genom böjningen av bimetallremsor under värme, men deras skyddseffekt på deltakopplade motorer är begränsad.

Differentiella termiska reläer löser detta problem genom en speciell strukturell design. När fasförlust inträffar, kyls bimetallremsan på fasförlustsidan och återställs, medan de andra två faserna fortsätter att böjas under värme, vilket utlöser skydd genom differentialverkan.

Spänningsövervakning fas-förlustskydd

Tre lågspänningsreläer med justerbar dropoutspänning används; deras spolar är stjärnkopplade, och den gemensamma noden är ansluten till den neutrala linjen.

Nackdelen är otillräcklig känslighet. När motorn tappar en fas kan en relativt hög spänning fortfarande upprätthållas, vilket resulterar i fördröjt skydd.

Elektroniskt omfattande skyddsrelä

Den integrerar en mikroprocessor och avancerad avkänningsteknik, kan samtidigt övervaka flera parametrar som ström och spänning, och realiserar ett allsidigt skydd.

Solid-State Relay (SSR)-teknik

Solid-state reläer (SSR) använder halvledarenheter för att realisera kontaktlös switchning och har fördelarna med snabb respons, lång livslängd, ingen ljusbåge och hög switchfrekvens. De används huvudsakligen för att slå på och av, snarare än för fasförlustdetektering. I högspännings-likströms- eller högfrekventa växelströmstillämpningar kan halvledarreläer användas som snabba avstängningselement i kombination med elektroniska detektionsmoduler.

I högspänningssystem i nya energifordon används högspänningsreläer och halvledaromkopplare för att byta batterihantering, förladdning, laddning och motorstyrkretsar. Det bör noteras att det inte finns någon traditionell "fasförlust" i högspänningssystem, men fasfel kan fortfarande förekomma i trefasiga drivmotorer och växelriktarutgångar, vilket kräver speciella diagnostik- och skyddsstrategier.

FH31L 80A låsrelä med enkel- eller dubbelspolealternativ Detta 80A-låsrelä stöder både enkel- och dubbelspolekonfigurationer på samma fotavtryck, vilket gör det till ett flexibelt val för smarta mätare som behöver UC2-kompatibilitet och låg standbyeffekt. Visa produkt →

Utmaningar och lösningar i praktiska tillämpningar

Skyddssvårigheter för deltaanslutna motorer

Lösningar inkluderar användning av dedikerade fasfelsskyddsreläer, motoromfattande skydd eller design av extra skyddskretsar.

Kontaktorbortfall spänningsfel

Avbrottsspänningsintervallet för vanliga kontaktorer är mellan 0,2Us och 0,7Us, vilket kan göra att fasförlustskyddet misslyckas.

En mer genomförbar lösning är att anta en skyddsstrategi som huvudsakligen baseras på nuvarande skydd.

Risk för reläfel

Förebyggande åtgärder inkluderar val av tillförlitliga kvalitetsprodukter, regelbundna tester och underhåll, redundant design och användning av intelligenta reläer med självdiagnosfunktioner.

Fasförlustfel i solcellssystem

Reläer kan användas för att koppla bort solcellssystemet från nätet när ett nätfel uppstår, vilket ger ett snabbt skydd.

Valguide för reläfasförlustskydd

Val enligt belastningstyp

Resistiva laster, induktiva laster och kapacitiva laster har olika krav på reläegenskaper.

Matchande spänning och strömvärden

Se till att relävärdet är högre än systemets maximala driftsparametrar.

Överväganden om miljöanpassning

Miljöfaktorer som hög temperatur, hög luftfuktighet och vibrationer påverkar relävalet.

Analys av funktionskrav

Olika krav som grundskydd, intelligent övervakning eller fjärrkontroll avgör produkttypen.

Typiska tillämpningsscenarier för reläfasförlustskydd

Industriellt motorskydd

Fasförlustskydd för nyckelutrustning som vattenpumpar, fläktar och kompressorer.

W15-1 16A 20A Strömrelä W151 är ett strömrelä med en enda normalt öppen (1 Form A) kontakt, designad för tillförlitlig omkoppling i industriella styr- och strömhanteringstillämpningar. Visa produkt →

Högspänningssystem för nya energifordon

Kretsskydd för batterihantering, motorstyrning, laddningssystem och andra länkar.

FH21L 90A Låsrelä TUV-kompatibel FH21L är ett 90A elektriskt låsrelä med hög kopplingsförmåga och RoHS-överensstämmelse. Visa produkt →

Solceller kraftgenereringssystem

Tillämpningar som växelriktarskydd, växling av nätanslutningar och energilagringshantering.

W12 30A 40A Strömrelä Fanhar W12 är ett kompakt 40A strömrelä med en 4KV genombrottsspänning, UL/TUV/CQC-certifieringar och en PCB-monterad design, vilket gör den idealisk för EV-laddning, solcellssystem och industriella styrtillämpningar Visa produkt →

Intelligent Building Power Distribution

Effektövervakning av viktiga laster som hissar och luftkonditioneringsapparater.

FH32 1A 2A Signalrelä FH32-relälinjen har UL-, TUV- och CQC-certifieringar, vilket återspeglar överensstämmelse med stora internationella säkerhets- och kvalitetsstandarder. Fanhar arbetar själv under ISO9001, ISO14001 och ISO45001 ledningssystem, och dess produkter uppfyller helt EU:s RoHS- och REACH-direktiv Visa produkt →