Tecnologia de proteção contra perda de fase do relé: princípio, aplicação e tendência de desenvolvimento

O princípio básico e a importância da proteção contra perda de fase

Perigos de falhas por perda de fase

Perda de fase refere-se ao fenômeno de falta de qualquer fase da fonte de alimentação em um sistema de potência trifásico, que é um dos principais motivos que levam à queima de motores assíncronos trifásicos. Quando o motor trifásico em operação quando a fase faltante, produzirá componente de corrente de seqüência negativa, resultando em desequilíbrio de corrente trifásico ou muito grande, o que por sua vez causa queima instantânea do enrolamento do motor. Segundo as estatísticas, cerca de 40% das falhas do motor estão relacionadas à perda de fase da fonte de alimentação.

O princípio básico da proteção contra perda de fase do relé

A proteção contra perda de fase do relé determina se ocorreu uma falha de perda de fase, monitorando a anormalidade de corrente ou tensão do circuito trifásico. Para motores com conexão estrela (Y), como a corrente de linha é igual à corrente de fase, os relés térmicos comuns podem fornecer proteção eficaz; entretanto, para motores com conexão delta (Δ), como a corrente de fase não é igual à corrente de linha, relés térmicos comuns podem não conseguir atuar em tempo, devendo ser utilizados relés especiais de proteção contra falha de fase.

Mecanismo diferencial de proteção contra quebra de fase

Os relés térmicos com proteção contra interrupção de fase utilizam um mecanismo diferencial, composto por uma placa guia superior, uma placa guia inferior e uma alavanca. Quando uma fase é desconectada, o bimetal dessa fase esfria e se reinicia, empurrando a placa guia superior para se mover para a direita, enquanto o bimetal das outras duas fases continua a ser dobrado pelo calor, empurrando a placa guia inferior para se mover para a esquerda, acionando a ação de proteção através da ação diferencial.

Esquema de realização técnica de proteção contra perda de fase

Proteção contra perda de fase do relé térmico

O relé térmico comum empurra o atuador através da flexão bimetálica pelo calor, mas tem efeito limitado na proteção do motor de conexão Δ.

O relé térmico diferencial resolve esse problema por meio de um projeto estrutural especial. Quando ocorre perda de fase, o bimetal do lado da perda de fase esfria e reinicia, enquanto as outras duas fases continuam a ser dobradas pelo calor, acionando a proteção por ação diferencial.

Proteção contra perda de fase do tipo monitoramento de tensão

usa três relés de baixa tensão com tensão de liberação ajustável, as bobinas são conectadas em estrela e o nó comum é conectado à linha zero.

A desvantagem é que a sensibilidade é insuficiente e o motor ainda pode manter uma tensão elevada durante a perda de fase, resultando em proteção retardada.

Relé Eletrônico de Proteção Abrangente

Integrando microprocessador e tecnologia de detecção avançada, ele pode monitorar vários parâmetros, como corrente e tensão, simultaneamente, obtendo proteção total.

Tecnologia de Relé de Estado Sólido (SSR)

Adequado para sistemas de baterias automotivas de alta tensão com tensões de saída suportáveis de até 900V, apresenta resposta rápida e longa vida útil.

Desafios e soluções na prática

Desafios de proteção para motores conectados em Δ

As soluções incluem o uso de relés especializados de proteção contra falhas de fase, protetores de motor integrados ou o projeto de circuitos de proteção auxiliares.

Problemas de incompatibilidade de tensão de liberação do contator

As tensões comuns de liberação do contator variam de 0,2Us a 0,7Us, o que pode levar a falhas na proteção contra perda de fase.

Uma solução mais viável é adotar uma estratégia de proteção baseada na proteção atual.

Risco de os relés falharem por conta própria

As medidas preventivas incluem o uso de produtos confiáveis de qualidade, testes e manutenção regulares, design redundante e o uso de relés inteligentes com funções de autodiagnóstico.

Falhas fora de fase em sistemas fotovoltaicos

Os relés podem ser usados para desconectar o sistema fotovoltaico da rede no caso de uma falha na rede para proteção rápida.

Inovação tecnológica de proteção contra perda de fase do relé

Sistema inteligente de proteção contra perda de fase baseado em CPLD

Contém módulo de aquisição de sinal, módulo de processamento lógico CPLD e módulo de proteção de controle de tiristor.

Através do algoritmo de julgamento em tempo real do estado do circuito, uma vez detectada a perda de fase, feche imediatamente o único SCR para proteger o relé.

Design integrado e miniaturizado

como pequenos relés de estado sólido, reduzindo o tamanho da solução em até 90% e ao mesmo tempo reduzindo os custos de BOM.

Novas aplicações de materiais

O uso de contatos de liga de prata, materiais isolantes cerâmicos, etc. melhora a resistência do relé a altas temperaturas e arcos.

Tecnologia de semicondutores de banda larga

A introdução de dispositivos de carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN) elevou a temperatura operacional dos relés de estado sólido para mais de 200°C e trouxe a frequência de comutação para a era MHz.

Guia de seleção para proteção contra perda de fase do relé

Seleção de acordo com o tipo de carga

Cargas resistivas, indutivas ou capacitivas requerem características diferentes do relé.

Classificações correspondentes de tensão e corrente

Certifique-se de que a classificação do relé seja superior aos parâmetros operacionais máximos do sistema. Consideração sobre adaptabilidade ambiental

Fatores ambientais como alta temperatura, alta umidade, vibração, etc. afetam a seleção do relé.

Análise de requisitos funcionais

Diferentes requisitos, como proteção básica, monitoramento inteligente ou controle remoto, determinam o tipo de produto.

Cenários típicos de aplicação de proteção contra perda de fase do relé

Proteção de motores industriais

Proteção contra perda de fase para equipamentos importantes, como bombas de água, ventiladores e compressores.

Sistema de alta tensão para veículos de nova energia

Proteção de circuito para gerenciamento de bateria, controle de motor, sistema de carregamento e outros links.

Sistema de geração de energia fotovoltaica

Proteção de inversores, comutação de rede, gerenciamento de armazenamento de energia e outras aplicações.

Distribuição inteligente de energia em edifícios

Monitoramento de energia de cargas importantes, como elevadores e aparelhos de ar condicionado

Tendências de Desenvolvimento Futuro

Inteligente e Digital

Nova geração de dispositivos de proteção integrando microprocessadores, algoritmos de processamento de sinais digitais e interfaces de comunicação para obter definição de software e gerenciamento remoto de funções de proteção.

Tecnologia de relé de estado sólido

À medida que a tecnologia de semicondutores avança, a participação de relés de estado sólido em aplicações de alta tensão e alta corrente aumentará gradualmente.

Manutenção Preditiva e Integração IoT

Os relés inteligentes podem detectar antecipadamente possíveis riscos de falha por meio do monitoramento contínuo dos parâmetros de status do equipamento e da profunda integração com sistemas industriais de IoT.

Design padronizado e modular

Os relés de proteção modernos geralmente usam montagem incorporada, terminais padrão e interfaces HD LCD para simplificar os processos de instalação e configuração