线路保护继电器是一种控制环节中的继电器,它作为控制系统的一个重要组成部分,对保证系统的正常运行起着十分重要的作用;同时,线路保护继电器的性能决定系统的功能。在输入线路正常时,随输入的通和断信号工作;在输入线路发生断线、短路时保护动作。
线路保护继电器的种类繁多,多数为外接按钮、闭点或开关的“通”、“断”状态,通过信号线路输入,来控制其动作;接收到“通”信号时吸合、“断”信号时释放;控制信号通过线路传输,当信号线路发生断线(相当于“断”)或短路(相当于“通”)故障时,继电器就相当于接受到“通”或“断”信号,导致继电器的误动作,引起事故的发生,对控制系统安全运行造成极大的威胁,这是传统的继电器无法保护的一个死角。因此,使控制系统的安全性、自动控制的实现都受到一定的制约。
1.漏电保护:控制线路发生漏电故障时,继电器可以有选择的释放;
2.短路保护:控制线路发生短路故障时,线路保护继电器发出短路信号及指示;
3.断线保护:控制线路发生断线故障时,线路保护继电器发出断线信号及指示;
4.失电保护:系统发生失电故障时,继电器释放,各运行设备断电。
继电器经常用在消费类电子设备中以较小信号电平控制大电流和高电压的场合,或者用于切换必须与控制电路隔开的电流。继电器最基本的部分是线圈、电枢和触点。将继电器接入电路后,电流将在继电器线圈中产生磁场,然后磁场作用于电枢使得继电器输出所连接的触点接通或者断开。
过高的电压或者电流可能导致继电器损坏,一个常见的问题是继电器断开感性负载的电流时产生的尖峰电压。如果尖峰电压足够大超过继电器触点额定电压,触点就可能被损坏(V = Ldi/dt),这一损坏可能是突然的,也可能是缓慢的,经过多年的工作后出现。
另外,当触点断开电流断开时,如果流经触点的电流过大也会造成损坏。过大的电流与电压还会损坏继电器线圈。如果继电器线圈设计为在正常工作状态下只有很短的激励时间,那么正常工作电流下如果偶尔激励时间延长也会损坏线圈。
下图显示了一个常见的继电器保护线路。一个PolySwitch器件与继电器线圈串联,以便在出现故障或者偶尔过载时限制电流。该图还显示了PolySwitch与继电器触点串联的情况。
如图 典型的过流/过压继电器保护线路
选择PPTC器件时,其额定电压等于或大于可能电压是非常重要的,同时其保持电流也要等于或大于正常工作状态下稳态电流。另外,还必须考虑环境温度,因为环境温度升高会导致保持电流下降。
上图中还显示继电器触点并联了一个MOV或者MLV,其额定参数取决于电压和浪涌电流,重要的是所选择的器件不会在正常峰值电压下传导大电流。MOV参数包括允许AC或DC电压,每个MOV和MLV器件也有额定浪涌电流,确定额定浪涌电流的常见标准做法是采用8/20微秒波形(上升时间为8微秒,下降到峰值一半的时间为20微秒)。随着变阻器尺寸的增加,8/20微秒浪涌电流额定值也会升高,MOV或MLV也可与继电器线圈并联,如图3所示。
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