Ezen az oldalon
A áramfigyelő relé méri az AC vagy DC áramot, összehasonlítja azt egy vagy több küszöbértékkel, időzítési és visszaállítási logikát alkalmaz, majd megváltoztatja a vezérlőkimenet állapotát, ha a figyelt állapot rendellenes. A kimenet vezérelhet mágneskapcsolót, jelezhet PLC-nek vagy működtethet riasztást. A legtöbb alkalmazásban a figyelőrelé önmagában nem szakítja meg a terhelőáramot és nem hárítja el a hibát.
Ez teszi az áramfigyelést hasznossá, amikor az elektromos terhelés a gép állapotának gyakorlati mutatója. A növekvő áram elakadásra vagy túlzott mechanikai terhelésre utalhat. A csökkenő áram szárazon futásra, szakadt szíjra, terhelésvesztésre vagy szakadt fűtőelemre utalhat. A mérnöki feladat annak eldöntése, hogy az áram megbízható mutatója-e a folyamatnak, majd olyan küszöbértékek és késleltetések beállítása, amelyek megkülönböztetik a valós hibát a normál üzemi tranziens jelenségektől.
Mi az az áramfigyelő relé?
Az áramfigyelő relé – más néven áramérzékelő relé vagy áramrelé – egy mérő- és döntéshozó eszköz, amelyet vezérlőáramkörökben használnak. Feladata öt szakaszra bontható:
- Mérés: a terhelőáram közvetlen vagy megfelelő érzékelőn keresztüli figyelése.
- Összehasonlítás: a mért érték ellenőrzése túláramküszöb, alacsony áramerősség-küszöb vagy mindkettő alapján.
- Időbeli minősítés: annak megkövetelése, hogy az állapot egy beállított késleltetési időn keresztül fennálljon.
- Kimeneti állapot megváltoztatása: elektromechanikus vagy félvezetős vezérlőkimenet működtetése.
- Külső válasz kezdeményezése: hagyja, hogy egy mágneskapcsoló, PLC, riasztó vagy más vezérlőeszköz elvégezze a szükséges műveletet.
Ez a jelút a központi különbség a felügyelet és áramellátás megszakítása. Egy relé kezdeményezhet leállítási folyamatot, de az áramkör kapcsolására vagy védelmére kiválasztott eszköznek rendelkeznie kell az adott külön funkcióhoz szükséges névleges értékekkel.
Hogyan működik az áramfigyelő relé
A relé folyamatosan értékeli a felügyelt áramot, amely itt a következőként jelenik meg: I, állítható vagy rögzített referenciaértékhez képest.
Túláramfelügyelet
A túláramfelügyelő relé akkor indítja az időzítési logikáját, amikor I a felső küszöbérték fölé emelkedik Imax. Ha az áramerősség a kioldási késleltetés ideje alatt a küszöbérték felett marad, a kimenet állapotot vált. Ha az áramerősség a késleltetés lejárta előtt visszatér a megengedett tartományba, a megfelelően konfigurált relé nem ad hibaüzenetet a kimeneten.
Ez a késleltetés kiszűrheti a motorindítási áramot, a fűtőelemek bekapcsolási áramlökését, a rövid vágási csúcsokat vagy egyéb várt tranziens jelenségeket. Nem helyettesíti a megfelelően koordinált rövidzárlat- vagy túlterhelésvédelmet.
Áramcsökkenés-felügyelet
Az áramcsökkenés-felügyelő relé akkor indítja az időzítési logikáját, amikor I az alsó küszöbérték alá esik Imin. A tartósan alacsony áramerősség arra utalhat, hogy a motor elvesztette mechanikai terhelését, a szivattyú szárazon fut, a szíj elszakadt, vagy egy fűtőág szakadt. Az értelmezés a géptől függ: az alacsony áramerősség a csökkent elektromos terhelés jele, nem pedig egy konkrét mechanikai hiba bizonyítéka.
Ablakfigyelés
Az ablak-áramrelé mindkét határértéket figyeli. Az áramerősség elfogadható, amíg a következő értékek között marad: Imin és Imax. Az alsó határérték alá esés vagy a felső határérték fölé emelkedés elindítja a hozzárendelt időzítési logikát. Az ablakfigyelés akkor hasznos, ha mind a terhelésvesztés, mind a túlzott terhelés jelentős hibaállapotnak minősül.
Az áramerősségnek a beállított késleltetési időn keresztül kell átlépnie a küszöbértéket, mielőtt a kimenet állapota megváltozna; a visszaállási viselkedés típusfüggő.
Miért fontos a visszaállási szint és a hiszterézis
Ha egy relé pontosan ugyanazon az értéken oldana ki, amelyen visszaáll, a küszöbérték körüli kis áramingadozások a kimenet rezgését okozhatnák. A gyártók ezért visszaállási határt vagy hiszterézist határoznak meg a működési és az elengedési feltételek között. Egyes modellek ezt a küszöbérték százalékában adják meg; mások külön meghúzási és elejtési értékeket tesznek közzé.
A visszaállítás lehet automatikus, miután az áramerősség visszatér a megengedett tartományba, vagy kézi, így a kezelőnek nyugtáznia kell az eseményt. Külön visszaállítási késleltetés is rendelkezésre állhat. Mindig olvassa el a kiválasztott modell idődiagramját: a hasonló előlapi feliratok eltérő kimeneti sorrendet eredményezhetnek.
Mit tesz – és mit nem tesz – az áramfigyelő relé
Az áramfigyelő relé a mérési és vezérlési réteghez tartozik. Nem tekinthető a kapcsolószekrényben lévő összes árammal kapcsolatos eszköz automatikus helyettesítőjének.
| Eszköz | Elsődleges feladat | Amit biztosít | Amit nem helyettesít automatikusan |
|---|---|---|---|
| Áramfigyelő relé | Áramállapot érzékelése és vezérlőkimenet váltása | Küszöbérték, időzítés, visszaállítás és jelzési logika | Ág-rövidzárlatvédelem vagy teljesítménykapcsoló eszköz |
| Áramváltó (CT) | Az áram reprodukálása skálázott szekunder értéken | Galvanikusan leválasztott árammérő interfész kompatibilis berendezésekhez | Teljes küszöbérték-alapú döntési és vezérlőkimenet |
| Termikus túlterhelés relé | Reagálás tartós motor-túláramra egy termikus modell alapján | A kiválasztott eszköz által meghatározott motor-túlterhelés és fázisfüggő védelmi funkciók | Általános célú folyamat-aluláram figyelés |
| Megszakító vagy biztosíték | Meghatározott hibaáram megszakítása a névleges értékeken belül | Túláramvédelem és áramkör-leválasztás a tervezésnek megfelelően | Folyamatállapot-értelmezés vagy állítható vezérlési logika |
| Kontaktor | Terhelés ismételt kapcsolása a tekercs vezérlésekor | Névleges teljesítménykapcsolás | Hibaérzékelés vagy rövidzárlat elleni védelem |
A berendezéscsaládok különböző szabványos környezettel is rendelkeznek. Az IEC 60255-1 a mérőrelékre és védelmi berendezésekre vonatkozó általános követelményeket, az IEC 61869-2 az áramváltókat, az IEC 60947-4-1 a mágneskapcsolókat, motorindítókat és a kapcsolódó túlterhelésvédelmi berendezéseket, az IEC 60947-5-1 pedig az elektromechanikus vezérlőáramköri eszközöket fedi le. Ezek a hatókörök segítenek a funkciók osztályozásában, de az alkalmazandó termékszabványt és a telepítési szabályokat minden esetben ellenőrizni kell az adott eszközre és piacra vonatkozóan.
A relé figyeli az áramerősséget és módosítja a vezérlőkimenetet; a végső vezérlési műveletet egy külső eszköz hajtja végre.
A kapcsolási és megszakítási szerepkörök mélyebb összehasonlításához lásd Kontaktor vs. megszakító. A motor termikus védelméhez használja a különálló Termikus túlterhelésvédelmi relé ismertetése útmutatónkat.
A négy beállítás, amely meghatározza a működést
A legtöbb kiválasztási vagy üzembe helyezési hiba abból adódik, hogy az áramküszöböt tekintik az egyetlen beállításnak. A gyakorlatban négy paraméter határozza meg a válaszidőt.
1. Áramküszöb
A küszöbértéket a mért normál üzemi állapot alapján állítsa be, ne csak a motor adattáblája vagy elméleti terhelésbecslés alapján. Rögzítse az áramerősséget indításkor, stabil terhelésnél, minimális elfogadható terhelésnél, maximális elfogadható terhelésnél és a reprezentatív folyamatváltozások során. A küszöbértéket a normál ingadozástól elég távol helyezze el a zavaró működés elkerülése érdekében, de elég közel ahhoz, hogy érzékelje a kívánt rendellenes állapotot.
2. Kioldási késleltetés
A kioldási késleltetés az az időtartam, ameddig egy rendellenes áramállapotnak fenn kell állnia a kimenet váltása előtt. A túl rövid késleltetés a bekapcsolási áramlökéseket vagy a folyamatcsúcsokat hibaként értelmezheti. A túl hosszú késleltetés lehetővé teheti a megszorulás, a szárazon futás vagy a terhelésvesztés folytatódását. A helyes érték a folyamat időállandójától és a késleltetett beavatkozás következményeitől függ.
3. Visszaállítási feltétel
Az automatikus visszaállítás olyan folyamatokhoz illik, amelyek biztonságosan folytathatók az áramerősség normalizálódása után. A kézi visszaállítás megőrzi a hiba jelzését és nyugtázást igényel. Ahol az automatikus újraindítás veszélyt okozhat, a visszaállítási viselkedést össze kell hangolni a gép biztonsági és újraindítási kialakításával; egy felügyeleti relé nem minősül automatikusan biztonsági relének.
4. Visszaállítási késleltetés vagy újraindítási logika
A visszaállítási késleltetés megakadályozza a gyors kapcsolgatást, miután az áramerősség visszatér a normál tartományba. Emellett időt biztosíthat a nyomás, az áramlás vagy a mechanikai állapot stabilizálódására. A teljes vezérlési sorrendet – beleértve a mágneskapcsoló elejtését, a PLC logikát, a riasztásokat és az engedélyezett újraindítást – a relé elszigetelt konfigurálása helyett együttesen kell áttekinteni.
Amikor az áramerősség hasznos folyamatjel
Az áramfelügyelet akkor a leghatékonyabb, ha az elektromos terhelés következetesen változik a vizsgált mechanikai vagy folyamatállapottal.
| Áramállapot | Lehetséges folyamatjelentés | Tipikus vezérlési válasz | Ellenőrzés szükséges |
|---|---|---|---|
| Az áramerősség a normál érték fölé emelkedik | Elakadás, szorulás, túlzott előtolás, nagy nyomatékigény | Riasztás, vezérelt leállítás, tehermentesítési sorrend | Győződjön meg arról, hogy a normál indítási vagy lekapcsolási csúcsok nem fedik át a hiba tartományát |
| Az áramerősség a normál érték alá csökken | Szárazon futó szivattyú, szakadt ékszíj, mechanikai terhelés megszűnése | Szivattyú leállítása, riasztás, átkapcsolás készenléti üzemmódba | Győződjön meg arról, hogy az alacsony áramlású vagy terheletlen üzemmód megismételhető áramváltozást eredményez |
| Az áramerősség megszűnik | Szakadt fűtőbetét, leválasztott terhelés, leállt motor | Hibajelzés vagy folyamatreteszelés | Különítse el a vezérelt kikapcsolt állapotot a nem szándékos szakadástól |
| Az áramerősség egy tartományon belül marad | Várható üzemi terhelés | Működés engedélyezése vagy folyamatállapot megerősítése | Érvényesítse a tartományt a tápellátás, a hőmérséklet és a termékvariációk függvényében |
| Az áramerősség egy határérték körül ingadozik | Instabil folyamat vagy rosszul elhatárolt küszöbérték | Késleltetés, hiszterézis vagy diagnosztikai felülvizsgálat | Ne fedje el a valódi mechanikai instabilitást pusztán késleltetés hozzáadásával. |
Szivattyúk és ventilátorok
Az aluláram a hidraulikus vagy aerodinamikai terhelés megszűnésére utalhat, beleértve bizonyos szárazon futási állapotokat is. A túláram elakadásra, csapágyproblémákra vagy túlzott nyomásra utalhat. Mivel a szivattyú típusa, a fordulatszám-szabályozás, a folyadék tulajdonságai és az üzemi pont befolyásolja az áramerősséget, az üzembe helyezési mérések elengedhetetlenek.
Szállítószalagok, törőgépek és keverők
A túláramfigyelés azonosíthatja a tartós szorulást vagy a túlzott anyagterhelést. Az aluláram törött tengelykapcsolóra, szakadt szíjra vagy hiányzó termékre utalhat. A küszöbérték-késleltetésnek át kell hidalnia a normál terhelési lépcsőket, de még azelőtt be kell avatkoznia, hogy a mechanikai következmény elfogadhatatlanná válna.
Fűtőtestek
Az áram jelenléte megerősítheti, hogy egy fűtőág feszültség alatt van. A vártnál alacsonyabb érték szakadt fűtőelemre vagy egy többelemes bank meghibásodott fokozatára utalhat. Önmagában az áram nem igazolja a leadott hőmérsékletet, ezért kiegészíti, nem pedig helyettesíti a hőmérséklet-érzékelőt és a hőmérséklet-határoló eszközt.
Szerszámgépek és automatizált állomások
Az áramerősség olcsó terhelési vagy működési szignatúrát biztosíthat főorsók, működtetők, mágnesszelepek és egyéb terhelések számára. Ismétlődő folyamatokhoz a legalkalmasabb. Ha a hibaáram és a normál áram tartománya jelentősen átfedésben van, a rezgés-, nyomás-, áramlás-, pozíció- vagy teljesítményfigyelés megbízhatóbb jelet adhat.
Hogyan válasszunk áramfigyelő relét
Használja az alábbi sorrendet az alkalmazás védhető specifikációvá alakításához.
1. Először határozza meg a rendellenes állapotot
Fogalmazza meg a folyamateseményt egyszerű nyelvezettel: “szállítószalag elakadásának érzékelése”, “szivattyú leállítása tartós terhelésvesztés után”, vagy “annak megerősítése, hogy a fűtőelem áramot vesz fel a bekapcsolási parancsot követően”. Ezután döntse el, hogy a túláram, az aluláram, az áramkimaradás vagy az ablakfigyelés képviseli-e legjobban az adott eseményt.
2. Egyeztesse az AC vagy DC típust és a mérési tartományt
Ellenőrizze, hogy a felügyelt áramkör AC vagy DC típusú-e, szükség esetén a frekvenciáját, valamint a várható minimális, normál, indítási és hibaáramokat. A normál üzemi tartománynak kényelmesen a relé beállítható tartományán belül kell esnie. Ne válasszon tartományt kizárólag azért, mert annak maximuma megegyezik a terhelési névleges értékkel.
Ellenőrizze azt is, hogyan méri a relé az áramot. Az átlagértéket mérő és a valódi RMS módszerek eltérően viselkedhetnek torzult hullámformák, fázishasításos vezérlések, egyenirányítók és frekvenciaváltók esetén. A gyártói utasítások határozzák meg, hogy egy adott relé alkalmas-e az ilyen hullámformákhoz vagy helyszínekhez.
3. Válasszon közvetlen mérést vagy külső érzékelőt
Egyes relék a felügyelt vezetőt a készüléken vagy annak áramkapcsain keresztül vezetik át. Más rendszerek külső áramváltót vagy érzékelőt használnak. A közvetlen mérés egyszerűsítheti a kis áramerősségű alkalmazásokat; a külső érzékelő kiterjesztheti a tartományt vagy biztosíthatja a leválasztást. Az érzékelő áttételének, terhelhetőségének, pontosságának, polaritásának és biztonsági követelményeinek kompatibilisnek kell lenniük a relé bemenetével.
Hagyományos áramváltó (CT) használata esetén kövesse az áramváltó gyártójának a szekunder körre vonatkozó biztonsági eljárását; ne improvizáljon a nyitott áramkörű tesztelés vagy telepítés során.
4. Válassza ki a felügyeleti és visszaállítási funkciókat
Adja meg a túláram, aluláram, ablakfunkció, reteszelő/kézi visszaállítás vagy automatikus visszaállítás beállításait. Ellenőrizze, hogy szükség van-e indításgátlásra, külön kioldási és visszaállítási késleltetésre, tápfeszültség-kimaradás utáni memóriára, valamint hibabiztos kimeneti logikára. Az “alaphelyzetben nyitott” érintkező jelölése önmagában nem magyarázza meg a kimeneti állapotot normál üzem, segédtáp-kimaradás vagy felügyelt hiba esetén.
5. Ellenőrizze a segédtápot
A relé tápfeszültsége elkülönül a felügyelt áramtartománytól. Erősítse meg az AC vagy DC tápellátást, a megengedett tűréshatárt, a frekvenciát, a teljesítményfelvételt, valamint azt, hogy mi történik a segédtáp megszűnésekor.
6. Tervezze meg a kimeneti interfészt
Határozza meg, mit fog vezérelni a kimenet: PLC-bemenetet, közbenső relét, mágneskapcsoló-tekercset, riasztást vagy leállító áramkört. Ellenőrizze az érintkezőelrendezést, a névleges felhasználási kategóriát vagy a DC kapcsolási adatokat, a minimális kapcsolási terhelést, az elektromos élettartamot és az induktív tekercsekhez szükséges zavarszűrési követelményeket. Egy fő áramerősség-érték önmagában nem igazolja az alkalmasságot egy adott mágneskapcsoló-tekercshez vagy DC terheléshez.
7. Ellenőrizze a pontosságot és a környezetet
Tekintse át a küszöbérték-pontosságot, az ismételhetőséget, a hőmérsékleti hatást, a válaszidőt, a telepítési kategóriát, a szigetelést, a burkolatot, a szennyezettségi fokot, a szerelést, a vibrációt és az alkalmazandó jóváhagyásokat. Irányadó dokumentumként az adott eszköz kézikönyvét és a helyi telepítési szabályokat használja.
VIOX FCC18 példa: A funkció illesztése az alkalmazáshoz
A VIOX FCC18 egyfázisú áramrelé szemlélteti, hogyan oszthatja fel egy termékcsalád az áramfelügyeleti feladatokat négy funkcionális változatra.
| FCC18 változat | Közzétett felügyeleti funkció | Visszaállítási mód | Példa alkalmazási esetre |
|---|---|---|---|
| FCC18-01 | Túláram | Automatikus, miután az áramerősség a közzétett visszaállítási határérték alá csökken | Tartós túlterhelés vagy megszorulás észlelése |
| FCC18-02 | Aluláramoltatás | Automatikus, miután az áramerősség visszatér a közzétett visszaállítási határérték fölé | Terhelésvesztés vagy szárazon futás észlelése, ahol az áramerősség érvényes közvetett mérőszám |
| FCC18-03 | Túláram és alacsony áramerősség | Manuális visszaállítás | Magas vagy alacsony áramerősségű esemény megőrzése a kezelői nyugtázáshoz |
| FCC18-04 | Túláram és alacsony áramerősség | Automatikus visszaállítás | Megengedett áramerősség-tartomány figyelése egy automatikusan helyreálló folyamatban |
Across the family, VIOX publishes current-range variants spanning 0.05–0.5 A through 1.6–16 A and timing adjustments from 0.1 to 20 seconds. For its automatic-reset descriptions, the product page identifies return boundaries below 95% of the high threshold for overcurrent operation and above 105% of the low threshold for undercurrent operation. These figures describe the FCC18 family page; they should not be generalized to other current relays.
A megfelelő változat továbbra is függ a figyelt hullámformától, a normál és rendellenes árammérésektől, a segédtápellátástól, a kimeneti terhelhetőségtől, a visszaállítási elvtől, a telepítési körülményektől és az aktuális termékdokumentációtól. Böngéssze a VIOX áramrelé választékot amikor a felügyeleti funkció meghatározásra került.
Üzembe helyezés zavaró kioldások nélkül
A fegyelmezett üzembe helyezési folyamat megbízhatóbb, mint a névleges áram százalékának találgatása.
- A dokumentum a következőket állapítja meg: sorolja fel a vezérelt kikapcsolt, indítási, terhelés nélküli, normál minimális, normál maximális és tervezett hibaállapotokat.
- Mérje meg a reprezentatív áramerősséget: vegye figyelembe a tápellátási tűrést, a meleg és hideg berendezéseket, valamint a reális termék- vagy folyamatváltozást.
- Állítson be egy ideiglenes küszöbértéket: tartson fenn egyértelmű sávot a normál ingadozás és az érzékelhető hibatartomány között.
- Állítsa be a minimális hasznos késleltetést: engedje át a jogos tranziens jelenségeket, miközben maradjon a folyamat maximálisan megengedett hiba-időtartamán belül.
- Tesztelje a teljes válaszidőt: ellenőrizze a relé jelzését, a kimeneti állapotot, a mágneskapcsoló vagy PLC működését, a riasztási viselkedést és a visszaállítási sorrendet.
- Tesztelje a segédtápellátás kimaradását: erősítse meg, hogy az eredményül kapott kimeneti állapot megfelel a vezérlési filozófiának.
- Rögzítse a beállításokat: dokumentálja a végső küszöbértéket, az időzítést, a visszaállítási módot, a tesztkörülményeket és az elfogadási eredményt a kapcsolószekrény nyilvántartásában.
Ha a normál és a hibaáram átfedésben van, a késleltetés növelése csökkentheti a téves kioldásokat, de nem hoz létre mérési szétválasztást. Gondolja át újra az érzékelő elhelyezését, az értékeléshez használt gépállapotot vagy a felügyelt folyamatváltozót.
Áramfigyelés kontra feszültségfigyelés
Az áramerősség arra ad választ, hogy “mekkora elektromos terhelést vesz fel a berendezés?”. A feszültség arra ad választ, hogy “a várt tápellátás jelen van-e és a határértékeken belül van-e?”. Ezek különböző hibaállapotokat tárnak fel. Egy megszorult motor megtarthatja a normál tápfeszültséget, miközben túlzott áramot vesz fel; egy szakadt terhelés megtarthatja a feszültséget a vezérlési ponton, miközben nem vesz fel áramot. Ezzel szemben a fázissorrend, a fáziskiesés vagy a tápfeszültség határértékeinek ellenőrzése feszültség- vagy fázisfigyelő eszköz feladata.
Használja a Feszültségfigyelő relé útmutató amikor az elsődleges változó a tápellátás állapota, nem pedig a terhelőáram. Egyes rendszerek mindkét mérést igénylik, ahol a PLC vagy a vezérlőáramkör koordinálja a kimeneteiket.
Legfontosabb tudnivalók mérnököknek
Az áramfigyelő relé azért értékes, mert az elektromos terhelés jellegzetességét időzített vezérlési döntéssé alakítja át. A megbízható alkalmazás öt választástól függ: a megfelelő folyamatjel, a megfelelő mérési tartomány és módszer, a normál ingadozástól elkülönített küszöbértékek, a valós tranziens jelenségekhez igazított késleltetések, valamint a végső műveletet végrehajtó eszközhöz tervezett kimeneti interfész.
Kezelje a vezérlési és védelmi architektúra egyik rétegeként. A rövidzárlat elleni védelmet, a motor túlterhelés elleni védelmét, a biztonsági funkciókat és a teljesítménykapcsolást az ezekre a feladatokra tervezett és méretezett berendezésekre bízza.
Felhasznált Forrásokhoz
- VIOX FCC18-01/2/3/4 Egyfázisú áram relé — elsődleges termékfunkciók, tartományok, időzítés és visszaállítási viselkedés.
- VIOX áramrelé termékkategória — kapcsolódó termékcsalád kontextusa.
- IEC 60255-1:2022 — a mérőrelékre és védelmi berendezésekre vonatkozó általános követelmények és hatály.
- IEC 61869-2:2012 — az áramváltókra vonatkozó kiegészítő követelmények.
- IEC 60947-4-1:2023 — a mágneskapcsolók, motorindítók és kapcsolódó berendezések hatálya.
- IEC 60947-5-1:2024 — az elektromechanikus vezérlőáramköri eszközök hatálya.
