Technologie voor bescherming tegen faseverlies: principes, toepassingen en ontwikkelingstrends

Als kerncomponent van het elektrische regelsysteem speelt relais een onvervangbare rol op het gebied van elektrische stroombeveiliging. Onder hen is faseverliesbescherming een belangrijke functie van relais, die rechtstreeks verband houdt met de veilige werking van motoren en andere elektrische apparatuur. Dit artikel analyseert uitgebreid het werkingsprincipe, typische toepassingsscenario's, technische problemen en de nieuwste ontwikkelingstrends van faseverliesbescherming van relais om lezers te helpen het belang van deze sleuteltechnologie in de moderne industrie diepgaand te begrijpen.

Basisprincipes en belang van faseverliesbeveiliging

Definitie van faseverlies

Faseverlies verwijst naar het verlies of de ontkoppeling van een fase in een driefasige voeding, of een open circuit in één fase van een motorwikkeling, schakelaar, zekering, stroomonderbreker, klem of andere verbinding, resulterend in een asymmetrische werking van het driefasige circuit. Veel voorkomende oorzaken zijn:

• Eenfasige zekering doorgebrand;
• Eenfasig contactorcontact niet gesloten of verbrand;
• Eenfasige stroomonderbrekerfout;
• Eenfasige kabel- of terminalontkoppeling;
• Eenfasige motorwikkeling met open circuit;
• Eenfasige aarding of ontkoppeling aan de netzijde.

Gevaren van faseverliesfouten

Faseverlies verwijst naar het fenomeen waarbij een fase van de stroomvoorziening in een driefasig stroomsysteem ontbreekt. Het is een van de belangrijkste oorzaken van het doorbranden van driefasige asynchrone motoren. Wanneer een driefasige motor tijdens bedrijf een fase verliest, wordt een stroomcomponent met negatieve sequentie gegenereerd, waardoor een driefasige stroomonbalans of overmatige stroom ontstaat, waardoor de motorwikkeling onmiddellijk doorbrandt. Volgens statistieken houdt ongeveer 40% van de motorstoringen verband met faseverlies in de voeding.

Basisprincipes van bescherming tegen faseverlies van relais

Stroomdetectie en spanningsdetectie

Faseverliesbeveiliging bepaalt fouten doorgaans via de volgende methoden:

• Type stroomdetectie: controleert of de driefasige stroom symmetrisch is. Na faseverlies is de stroom in één fase nul of aanzienlijk verminderd, terwijl de stroom in de andere twee fasen toeneemt.
• Type spanningsdetectie: controleert of de driefasige spanning symmetrisch is. Na faseverlies neemt de spanning in één fase af of verdwijnt, en verschuift het neutrale punt.
• Type detectie van componenten met negatieve sequentie: extraheert stroom met negatieve sequentie of spanning met negatieve sequentie via algoritmen, met hoge gevoeligheid en geschiktheid voor elektronische beschermers.
• Type differentiële verplaatsingsdetectie: gebruikt het verschil in buiging van bimetaalstrips onder hitte om een ​​differentieel mechanisme in werking te stellen, voornamelijk gebruikt in thermische relais met fase-uitvalbeveiliging.

Verschillen tussen ster- en deltaverbindingen

De faseverliesbeveiliging van het relais bepaalt of er een faseverliesfout is opgetreden door stroom- of spanningsafwijkingen in het driefasige circuit te bewaken. Voor motoren met steraansluiting (Y) kunnen gewone thermische relais effectieve bescherming bieden, aangezien de lijnstroom gelijk is aan de fasestroom. Bij motoren met een delta-aansluiting (Δ) is het echter mogelijk dat gewone thermische relais niet op tijd werken, omdat de fasestroom niet gelijk is aan de lijnstroom, en dat er speciale fase-uitvalbeveiligingsrelais moeten worden gebruikt.

Differentieel beschermingsmechanisme tegen fase-uitval

Thermische relais met fase-uitvalbeveiliging maken gebruik van een differentieelmechanisme dat bestaat uit een bovenste geleideplaat, een onderste geleideplaat en een hendel. Wanneer een fase wordt losgekoppeld, koelt de bimetaalstrip van die fase af en wordt gereset, waardoor de bovenste geleideplaat naar rechts wordt geduwd, terwijl de bimetaalstrips van de andere twee fasen onder hitte blijven buigen, waardoor de onderste geleideplaat naar links wordt geduwd, waardoor de beschermingsactie door differentiële actie wordt geactiveerd.

Technische implementatieschema's voor faseverliesbeveiliging

Bescherming tegen faseverlies van thermisch relais

Gewone thermische relais duwen de actuator door het buigen van bimetaalstrips onder hitte, maar hun beschermende effect op delta-aangesloten motoren is beperkt.

Differentiële thermische relais lossen dit probleem op door een speciaal structureel ontwerp. Wanneer faseverlies optreedt, koelt de bimetaalstrip aan de faseverlieszijde af en wordt gereset, terwijl de andere twee fasen onder hitte blijven buigen, waardoor bescherming wordt geactiveerd door differentiële actie.

Bescherming tegen faseverlies bij spanningsbewaking

Er worden drie laagspanningsrelais met instelbare uitvalspanning gebruikt; hun spoelen zijn met een ster verbonden en het gemeenschappelijke knooppunt is verbonden met de neutrale lijn.

Het nadeel is onvoldoende gevoeligheid. Wanneer de motor een fase verliest, kan er nog steeds een relatief hoge spanning gehandhaafd worden, wat resulteert in een vertraagde beveiliging.

Elektronisch uitgebreid beveiligingsrelais

Het integreert een microprocessor en geavanceerde detectietechnologie, kan tegelijkertijd meerdere parameters bewaken, zoals stroom en spanning, en realiseert rondom bescherming.

Solid-State Relay (SSR)-technologie

Solid-state relais (SSR's) maken gebruik van halfgeleiderapparaten om contactloos schakelen te realiseren en hebben de voordelen van een snelle respons, een lange levensduur, geen boog en een hoge schakelfrequentie. Ze worden zelf vooral gebruikt voor het in- en uitschakelen, en niet voor faseverliesdetectie. In hoogspannings-DC- of hoogfrequente AC-toepassingen kunnen solid-state relais worden gebruikt als snelle uitschakelelementen in combinatie met elektronische detectiemodules.

In hoogspanningssystemen van nieuwe energievoertuigen worden hoogspanningsrelais en solid-state schakelaars gebruikt voor het schakelen van batterijbeheer, voorladen, opladen en motorbesturingscircuits. Opgemerkt moet worden dat er geen sprake is van traditioneel "faseverlies" in gelijkstroomsystemen met hoge spanning, maar dat er nog steeds fase-uitvalfouten kunnen optreden bij driefasige aandrijfmotoren en inverteruitgangen, waardoor speciale diagnose- en beveiligingsstrategieën nodig zijn.

FH31L 80A Vergrendelingsrelais met enkele of dubbele spoelopties Dit 80A relais ondersteunt zowel configuraties met enkele als dubbele spoel op hetzelfde vloeroppervlak, waardoor het een flexibele keuze is voor slimme meters die UC2-compatibiliteit en een laag stand-byvermogen nodig hebben. Bekijk Product →

Uitdagingen en oplossingen in praktische toepassingen

Beschermingsproblemen voor Delta-aangesloten motoren

Oplossingen omvatten het gebruik van speciale fase-uitvalbeveiligingsrelais, uitgebreide motorbeschermers of het ontwerpen van hulpbeveiligingscircuits.

Schakelaaruitvalspanning komt niet overeen

Het uitvalspanningsbereik van gewone contactoren ligt tussen 0,2Us en 0,7Us, waardoor de bescherming tegen faseverlies kan mislukken.

Een meer haalbare oplossing is het aannemen van een beschermingsstrategie die voornamelijk gebaseerd is op de huidige bescherming.

Risico op relaisstoring

Preventieve maatregelen omvatten het selecteren van producten van betrouwbare kwaliteit, regelmatig testen en onderhoud, een redundant ontwerp en het gebruik van intelligente relais met zelfdiagnosefuncties.

Faseverliesfouten in fotovoltaïsche systemen

Er kunnen relais worden gebruikt om het fotovoltaïsche systeem van het elektriciteitsnet los te koppelen wanneer er een netstoring optreedt, waardoor een snelle bescherming wordt bereikt.

Selectiegids voor bescherming tegen faseverlies van relais

Selectie op basis van belastingstype

Resistieve belastingen, inductieve belastingen en capacitieve belastingen stellen verschillende eisen aan de relaiskarakteristieken.

Overeenkomende spannings- en stroomwaarden

Zorg ervoor dat het relaisvermogen hoger is dan de maximale bedrijfsparameters van het systeem.

Overwegingen inzake aanpassingsvermogen aan het milieu

Omgevingsfactoren zoals hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid en trillingen beïnvloeden de relaiskeuze.

Analyse van functionele vereisten

Verschillende eisen zoals basisbescherming, intelligente monitoring of afstandsbediening bepalen het producttype.

Typische toepassingsscenario's van bescherming tegen faseverlies van relais

Industriële motorbeveiliging

Bescherming tegen faseverlies voor belangrijke apparatuur zoals waterpompen, ventilatoren en compressoren.

W15-1 16A 20A vermogensrelais De W151 is een vermogensrelais met één normaal open (1 vorm A) contact, ontworpen voor betrouwbaar schakelen in industriële besturings- en energiebeheertoepassingen. Bekijk Product →

Hoogspanningssystemen van nieuwe energievoertuigen

Circuitbeveiliging voor batterijbeheer, motorbesturing, laadsystemen en andere koppelingen.

FH21L 90A Vergrendelingsrelais TUV-conform De FH21L is een elektrisch houdrelais van 90 A met een hoog schakelvermogen en RoHS-conformiteit. Bekijk Product →

Fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen

Toepassingen zoals bescherming van omvormers, schakelen van netverbindingen en beheer van energieopslag.

W12 30A 40A vermogensrelais De Fanhar W12 is een compact 40A-vermogensrelais met een doorslagspanning van 4KV, UL/TUV/CQC-certificeringen en een PCB-gemonteerd ontwerp, waardoor het ideaal is voor het opladen van elektrische voertuigen, fotovoltaïsche systemen en industriële besturingstoepassingen Bekijk Product →

Intelligente stroomverdeling in gebouwen

Vermogensbewaking van belangrijke belastingen zoals liften en airconditioners.

FH32 1A 2A signaalrelais De FH32-relaislijn is voorzien van UL-, TUV- en CQC-certificeringen, die de naleving van belangrijke internationale veiligheids- en kwaliteitsnormen weerspiegelen. Fanhar zelf opereert onder de ISO9001-, ISO14001- en ISO45001-managementsystemen, en haar producten voldoen volledig aan de EU RoHS- en REACH-richtlijnen Bekijk Product →