Relé de desligamento de proteção. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O artigo descreve um relé de desligamento de proteção que evita a possibilidade de choque elétrico ao tocar acidentalmente em peças energizadas. Destina-se a redes elétricas com neutro aterrado. O dispositivo não requer configuração.

O relé de corrente residual (RCO) considerado é baseado em um princípio bem conhecido (ver [1, 2, 3]). Quando ocorre um desequilíbrio na corrente de carga, causado pelo vazamento da corrente do fio de fase para o terra e ultrapassando o nível limite de resposta, aparece um sinal na saída do sensor - transformador de corrente diferencial. É amplificado, armazenado e fornecido ao enrolamento do relé, o que leva ao desligamento da carga. O RZO é acionado quando a corrente de fuga ultrapassa 7 mA e a carga é desconectada em 60 ms (o tempo de resposta é determinado pelo relé executivo e pode ser reduzido com o uso de relés optoeletrônicos).

A principal atenção durante o desenvolvimento foi dada ao aumento da imunidade ao ruído, eliminando falsas manobras causadas pela comutação de carga, reduzindo o consumo de energia e eliminando quaisquer circuitos de regulação.

Sensor de desequilíbrio de corrente - transformador T1 (ver diagrama). Quando as correntes que fluem através dos enrolamentos primários (rede) (I e II) são desiguais, um EMF é induzido no enrolamento secundário (III), o que faz com que o relé K1 ligue, desconectando a carga da rede.

Ao contrário do dispositivo [2], o relé K1 é desabilitado no modo de operação e liga somente quando ocorre um vazamento. Isso leva a uma redução no consumo de energia e a um aumento na vida útil do dispositivo. Para combinar o enrolamento secundário de alta impedância do transformador diferencial com o amplificador DA2, um seguidor de tensão é usado no amplificador operacional DA1, que possui uma alta resistência de entrada. Esta inclusão possibilitou utilizar as propriedades ressonantes do circuito oscilatório formado pelo enrolamento secundário do transformador de corrente T1 e do capacitor C1 para aumentar a sensibilidade do dispositivo (a remoção do capacitor reduz a sensibilidade em cerca de 1,5 vezes). A tensão de desequilíbrio variável amplifica o amplificador operacional DA2, é detectada pelo circuito C4VD2VD3C5 e é fornecida ao seguidor de emissor (transistor VT1), que controla o SCR VS1.

Para eliminar a regulação nos circuitos de polarização dos amplificadores operacionais, eles são alimentados com tensão bipolar de + 9 V, ao contrário do dispositivo descrito em [2].

Para reduzir peso, o amplificador RZO é alimentado diretamente por uma rede de 220 V sem transformador abaixador, que foi utilizado no dispositivo [3].

O consumo de corrente reduzido foi alcançado usando amplificadores operacionais de micropotência KR140UD1208.

A ativação do relé K1 é indicada pelo LED HL1. Para verificar o funcionamento do dispositivo, é fornecido um circuito composto por um resistor R11 e um botão SB1. O retorno ao seu estado original após ligar o relé é feito através do botão “reset” SB2. Ao contrário do dispositivo [3], quando o relé é inicialmente conectado à rede ou quando uma carga é conectada, o relé K1 não opera.

O transformador de corrente é feito em um núcleo magnético anelar OL 25/40. Os enrolamentos primários são enrolados com fio duplo para cabos de alimentação com seção transversal de 2 (0,5 mm 2, o número de voltas é 8. O enrolamento secundário contém aproximadamente 5000 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 0,09 mm. Capacitores C3-C5 - K73-17 e pode ser substituído por K73-11, K73-16 ou similares com tensão nominal de pelo menos 25 V; capacitor C2 - KM-6, K10-17, K10-23; capacitor C6 - K73-17, K73-11; capacitor C7 - qualquer óxido Todos os capacitores de filme devem ter um desvio permitido de capacitância em relação ao valor nominal não superior a 20%. Relé K1 - RP21-002 110 V; pode ser substituído por RPU- 2-OM11020 com tensão de 110 ou 220 V, ou com um relé unificado de pequeno porte fabricado na Europa Ocidental R2 ou RUC para tensão de 110 ou 220 V. Se for utilizado um relé de 220 V, é necessário excluir o resistor R14. Todos os resistores são MLT ou similares com um desvio de resistência permitido do valor nominal não superior a 10%. Transistor VT1 - KT315 ou KT503 com qualquer índice de letras. SCR VS1 - KU201K, KU201L. O diodo Zener VD1 pode ser substituído por qualquer simétrico com tensão de 5,6...8,2 V, e VD5, VD6 por qualquer com tensão de estabilização de 9...10 V. Diodo VD7 - qualquer um com tensão reversa permitida superior a 300 V. Interruptores de botão SB1 , SB2 - qualquer um para uma tensão de pelo menos 250 V e uma corrente superior a 100 mA.

A corrente de carga para os relés RP21, RPU-2, R2 não deve exceder 10 A. O relé RUC permite comutar uma corrente de 16 A a uma tensão de 220 V. Se precisar desligar uma corrente maior, você pode usar um disjuntor com relé independente, como é feito em um dispositivo de corrente residual “UZO” [4].

O amplificador operacional DA1 e o resistor R1 podem aparentemente ser eliminados sem qualquer perda perceptível na sensibilidade do dispositivo. Neste caso, o terminal esquerdo (conforme diagrama) do resistor R3 é conectado ao terminal direito de C1. O desempenho do dispositivo aumentará ligeiramente ao conectar um capacitor com capacidade de 1...2,2 μF para uma tensão de operação de 300 V entre o cátodo do diodo VD7 e o cátodo do trinistor VS1 (somente ao usar um relé para uma tensão de pelo menos 220 V).

Literatura

1. Vodyanitsky Yu. Protege a máquina. - Modelista, 1994, nº 10, p. quatorze.
2. Pavlov V. Seccionador de carga automático. - Rádio, 1989, nº 11, p. 31.
3. Kuznetsov A. Dispositivo de proteção contra choque elétrico. - Rádio, 1997, nº 4, p. 47.
4. Dispositivo de corrente residual tipo UZO 20, IZHTSH656111085TO. - Stavropol, 1997.

Autor: F. Dubinin, São Petersburgo

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