Релейные модули Weidmueller: немецкое качество, соответствующее российским стандартам

24 декабря 2015

Weidmuellerстатья

Релейные модули Weidmueller, модернизированные специально для российского рынка, включают промежуточное реле для усиления управляющих сигналов DRM 220VDC 4CO, линейку реле DRH с магнитным гашением дуги, а также линейку силовых твердотельных реле PSSR, заменяющих электромагнитные контакторы и не требующих отдельных модулей защиты.

Объективной тенденцией развития современных систем промышленной автоматики и релейной защиты является повышение надежности при одновременном снижении затрат на техническое обслуживание. Для решения данной задачи компания Weidmueller, имеющая большой опыт работы на рынке силовых электромеханических и полупроводниковых приборов, может предложить ряд современных и надежных компонентов, выполненных с учетом требований российского рынка.

Модернизированное для российских потребителей реле DRM 220VDC 4CO

Развитие отечественной электроэнергетики в последние 15 лет характеризуется ростом количества и мощности потребителей электроэнергии. Обеспечение надежного и бесперебойного электропитания потребителей требует замены морально устаревшего и выработавшего свой ресурс оборудования, в частности – оборудования релейной защиты и автоматики (РЗА). При этом, полная замена оборудования с установкой современных микропроцессорных устройств релейной защиты требует значительных капиталовложений и не всегда оправдана с коммерческой точки зрения. Практика показывает, что надежность систем РЗА может быть значительно повышена путем замены в эксплуатируемом оборудовании критичных компонентов на современные высокотехнологичные продукты, отвечающие всем требованиям российских стандартов.

Одним из важных компонентов систем РЗА являются промежуточные реле, требования к которым отражены в регламентирующих документах, начиная с Противоаварийного циркуляра № Ц-05-89 (Э) «О повышении надежности работы устройств релейной защиты, автоматики и технологических защит при замыканиях на землю в сети постоянного тока» 1989 г. и заканчивая действующим в настоящее время Стандартом организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.130.10.090-2011.

Промежуточные реле используются в системах РЗА для усиления управляющих сигналов, а также для размножения контактов в цепях управления. Пример схемы токовой отсечки с использованием промежуточного реле показан на рисунке 1.

Рис. 1. Схема токовой отсечки

Рис. 1. Схема токовой отсечки

При возникновении короткого замыкания на участке C срабатывает токовое реле KA. Как правило, контакты токовых реле не позволяют непосредственно коммутировать мощные нагрузки (электромагниты и магнитные пускатели), поэтому контакты токового реле подают напряжение питания цепи оперативного тока на выходное промежуточное реле KL. Срабатывание выходного реле приводит к подаче питания на электромагнит отключения.

Применительно к системам РЗА, промежуточные реле должны отвечать следующим требованиям:

  • Быстродействие.

Наиболее опасными и частыми повреждениями являются короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями. Быстрое устранение повреждений уменьшает время работы потребителей при пониженном напряжении и размер разрушения поврежденного элемента, вследствие чего уменьшаются сроки восстановительного ремонта и снижаются затраты на ремонт. По этим причинам в большинстве случаев к релейной защите, действующей при повреждениях на отключение, предъявляется требование высокого быстродействия. В качестве оценочного критерия необходимости применения быстродействующих защит «Правила устройства электроустановок» рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанций и узловых подстанций при трехфазном КЗ в интересующей нас точке. Если остаточное напряжение получается меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, то есть быстродействующую защиту. Быстродействующей считается защита, обеспечивающая подачу командного импульса на отключение со временем не более 0,1 с от момента возникновения нарушения. Полное время отключения повреждения складывается из времени работы защиты и времени действия выключателя, разрывающего ток КЗ. С учетом минимального времени срабатывания выключателей, равного 0,05…0,06 с, время срабатывания промежуточных реле не должно превышать 0,02 с.

  • Отсутствие ложных срабатываний РЗА.

В отечественной практике известны случаи отключения электрооборудования и линий электропередач, а также изменения режимов работы электростанций из-за ложного срабатывания промежуточных реле устройств РЗА, противоаварийной автоматики и технологических защит. Ложное срабатывание промежуточных реле может происходить, например, при замыканиях на землю в цепях постоянного оперативного тока между обмоткой реле и контактом, управляющим этим реле. Причиной этого является использование промежуточных реле устаревшего типа, напряжение срабатывания которых составляет 30…35% от номинального значения. Для устранения подобных случаев п. 3.7.1 стандарта СТО 56947007-29.130.10.090-2011 устанавливает следующее требование:

«Напряжение срабатывания реле, действие которых может привести к ложному срабатыванию коммутационных аппаратов (например, выходные реле защит, РКВ, РКО и так далее) должно составлять не менее 60% от номинального напряжения».

С другой стороны, промежуточное реле должно гарантированно сработать при снижении напряжения в цепи оперативного тока до 70% от номинального значения.

К примеру, промежуточное реле с номинальным напряжением 220 В должно гарантированно срабатывать при напряжении 154 В и выше и не срабатывать при напряжении менее 132 В.

Перечисленным требованиям в полной мере отвечают релейные модули DRM570220 (220 В DC 4CO) производства компании Weidmueller, имеющие следующие отличительные особенности:

  • при номинальном напряжении 220 В DC пороги включения и выключения реле составляют, соответственно, 154 и 132 В, что полностью соответствует требованиям российских стандартов;
  • время включения и выключения реле не превышает 20 мс, что позволяет использовать его в быстродействующих системах РЗА;
  • четыре переключающих контакта с электрической прочностью изоляции между соседними контактами 1 кВ позволяют в одном реле использовать контакты для коммутации как управляющих, так и сигнальных цепей;
  • высокая степень пожаростойкости (класс V0 по стандарту UL-94);
  • возможность заказа реле с кнопкой проверки срабатывания;
  • дополнительная опция — модуль светодиодного индикатора состояния реле;
  • дополнительная опция — модуль быстродействующего диода для защиты цепи обмотки реле от напряжения самоиндукции при размыкании (возможен вариант заказа диода и светодиодного индикатора в одном модуле).

Основные технические характеристики реле DRM570220 приведены в таблицах 1…5.

Таблица 1. Параметры катушки реле

Вид рабочего напряжения постоянное
Номинальное напряжение, В 220
Диапазон напряжения срабатывания, В 132…154
Номинальный ток, мА 5,2
Мощность удержания, Вт 1,2
Сопротивление катушки, Ом 42000 ±10%

Таблица 2. Параметры контактов

Количество контактов 4
Тип контактов Переключающие
Материал контакта AgNi
Механический ресурс, коммутаций 20•106
Вид коммутируемого тока Постоянный или переменный
Максимальное коммутируемое напряжение переменного тока, В 250
Рабочий ток, А 5
Пусковой ток, А 10 (50 мс)
Максимальная мощность AC
(резистивная нагрузка), ВА
1250
Максимальная мощность DC
(резистивная нагрузка), Вт
120 (24 В)
Задержка включения, не более, мс 20
Задержка выключения, не более, мс 20

Таблица 3. Характеристики изоляции

Рабочее напряжение, В 250
Величина зазоров и путей утечки между входными и выходными цепями, не менее, мм 5,5
Электрическая прочность изоляции между входными и выходными цепями 1,8 кВдейств./1 мин
Электрическая прочность изоляции между соседними контактами 1 кВдейств./1 мин
Электрическая прочность изоляции разомкнутого контакта 1 кВдейств./1 мин
Категория перенапряжения III

Таблица 4. Условия эксплуатации

Относительная влажность воздуха, % 35…85 без конденсации влаги
Рабочая температура, °C -40…60
Температура хранения, °C -40…70

Таблица 5. Коды заказа реле DRM570220 и аксессуаров

Наименование Описание Количество в упаковке Код для заказа
DRM570220 Базовый вариант релейного модуля — 4 переключающих контакта, рабочее напряжение обмотки – 220 В DC, коммутируемое напряжение – 250 В AC, ток – 5 А 20 7760056082
DRM570220L Базовый вариант релейного модуля со светодиодом 20 7760056091
DRM570220LT Базовый вариант релейного модуля с кнопкой проверки срабатывания и светодиодом 20 7760056100
FS 4CO Основание реле, ток 10 А 10 7760056107
SCM 4CO ECO Основание реле, ток 6 А 10 7760056264
RIM 1 6/230VDC Модуль защиты — шунтирующий диод 10 7760056169
RIM 3 110/230VUC Светодиодный модуль 20 7940018455
RIM 2 110/230VDC Светодиодный модуль с шунтирующим диодом 10 7760056017
DRM/DRL CLIP M Фиксирующий зажим 10 7760056108

Реле DRH с магнитным гашением дуги

В электромеханических коммутационных устройствах при размыкании контактов, а также при их неустойчивом замыкании (дребезге) возникает электрический разряд, который при определенных условиях способен переходить в электрическую дугу. Стабильному горению дуги способствуют коммутация больших постоянных токов или коммутация индуктивной нагрузки вследствие возникающего при этом напряжения самоиндукции. Горение дуги продолжается до тех пор, пока к контактам приложено электрическое поле необходимой напряженности, и сопровождается деградацией (электроэрозией), а в особо тяжелых случаях — оплавлением контактов.

Одним из способов гашения электрической дуги, широко применяемых в мощных коммутационных устройствах — контакторах и выключателях, – является магнитное дутье, принцип которого показан на рисунке 2.

Рис. 2. Принцип магнитного гашения электрической дуги

Рис. 2. Принцип магнитного гашения электрической дуги

Поскольку дуга представляет собой направленное движение заряженных частиц, при воздействии на них постоянного магнитного поля возникает сила Лоренца, направленная перпендикулярно движению частиц. В результате этого дуга выдавливается из области между контактами, что приводит к уменьшению напряженности поля и гашению дуги.

Принцип магнитного дутья реализован компанией Weidmueller в малогабаритных реле серии DRH, что позволяет использовать их для коммутации сильноточных цепей, а также цепей, содержащих индуктивную нагрузку. Для примера на рисунке 3 показаны электрические схемы реле серии DRH с одним нормально-замкнутым (НЗ) и одним нормально-разомкнутым (НР) контактами.

Рис. 3. Электрическая схема реле DRH275xxxLT: а) с катушкой постоянного тока; б) с катушкой переменного тока

Рис. 3. Электрическая схема реле DRH275xxxLT: а) с катушкой постоянного тока; б) с катушкой переменного тока

Основные преимущества сильноточных реле Weidmueller серии DRH:

  • наличие встроенного магнита гашения дуги, позволяющее коммутировать индуктивные нагрузки, а также постоянный ток до 3 А при рабочем напряжении 220 В;
  • устойчивость материала контактов AgSnO2 к электроэрозии, что продлевает срок службы реле;
  • возможность работы в условиях загрязнения третьей степени, то есть в промышленной зоне с высокой концентрацией пыли;
  • широкий выбор рабочих напряжений катушки реле как постоянного, так и переменного токов (определяется вариантом заказа).

Основные технические характеристики реле серии DRH

Параметры катушки реле — ряд рабочих напряжений постоянного и переменного токов – определяется вариантами заказа (рисунок 4). Характеристики реле серии DRH представлены в таблицах 6…9.

Рис. 4. Варианты кодов заказа реле DRH

Рис. 4. Варианты кодов заказа реле DRH

Таблица 6. Параметры контактов

Количество контактов 2
Тип контактов 1 НР/1 НЗ или 2 НР (см. варианты заказа)
Материал контактов AgSnO2
Механический ресурс, коммутаций 10•106
Вид коммутируемого тока DC/AC
Максимальное коммутируемое напряжение переменного тока, В 250
Максимальное коммутируемое напряжение постоянного тока, В 300
Рабочий ток, А 16
Пусковой ток, А 80 (50 мс)
Максимальная мощность AC (резистивная нагрузка), ВА 4000
Максимальная мощность DC (резистивная нагрузка), Вт 660 (220 В)
Задержка включения, не более, мс 20
Задержка выключения, не более, мс 20

Таблица 7. Характеристики изоляции

Рабочее напряжение, В 250
Величина зазоров и путей утечки между входными и выходными цепями, не менее, мм 5,5
Электрическая прочность изоляции между входными и выходными цепями 4 кВдейств./1 мин
Электрическая прочность изоляции между соседними контактами 4 кВдейств./1 мин
Электрическая прочность изоляции разомкнутого контакта 4 кВдейств./1 мин
Устойчивость к импульсным перенапряжениям 6 кВ (импульс 1,2/50 мкс)
Категория перенапряжения III

Таблица 8. Условия эксплуатации

Относительная влажность воздуха, % 35…85 без конденсации влаги
Рабочая температура, °C -40…60
Температура хранения, °C -40…60
Степень загрязнения 3

Таблица 9. Аксессуары к релейным модулям Weidmueller серии DRH

Наименование Описание Количество в упаковке Код для заказа
RELAY SOCKET SPW 3CO Основание реле, ток 16 A 10 1220250000
DRW/DRH CLIP M Фиксирующий зажим 10 1220260000
Test Lever Block DRH/DRW Крышка кнопки проверки 10 7760056249
RIM 5 6/230VAC Модуль защиты для реле переменного тока — RC-фильтр 10 1174670000
RIM 5 6/230VDC Модуль защиты для реле постоянного тока — шунтирующий диод 10 1174650000

Варианты заказа реле серии DRH показаны на рисунке 4.

Силовые твердотельные реле Weidmueller — миниатюрная замена контактора

Современный уровень развития оптоэлектронных и полупроводниковых приборов позволяет создавать силовые твердотельные реле, которые по своим техническим характеристикам вплотную приближаются к электромагнитным коммутационным устройствам (реле и контакторам), а по эксплуатационным характеристикам намного превосходят их. Твердотельные реле имеют безусловные преимущества по сравнению с электромеханическими в тех промышленных применениях, где требуется частая коммутация силовых цепей для поддержания заданного режим техпроцесса. Например, в машинах для обработки пластмасс частые переключения нагревательных элементов посредством контакторов приводят к их преждевременному износу и необходимости замены. Кроме того, акустические шумы, создаваемые контакторами в процессе работы, оказывают негативное воздействие на работающий рядом персонал, что может привести к снижению концентрации людей. Длительное воздействие шума может привести также к снижению остроты слуха и поражению нервной системы.

Компания Weidmueller предлагает серию однофазных и трехфазных твердотельных реле (ТТР), способных, благодаря своей бесшумности и практически неограниченному сроку службы, заменить электромеханические реле и контакторы в ряде областей применения. На рисунке 5 показан пример управления нагревателем с помощью однофазного реле PSSR 230 В AC/1 PH AC 25 A.

Рис. 5. Схема управления нагревателем с помощью однофазного твердотельного реле

Рис. 5. Схема управления нагревателем с помощью однофазного твердотельного реле

Силовая часть реле выполнена на симисторе, управление которым осуществляется через опторазвязку и схему контроля перехода через ноль (Zero Cross), обеспечивающую мягкую коммутацию симистора с минимальным уровнем электромагнитных помех. Входная цепь реле рассчитана на управление от сети переменного тока 220 В и, кроме схемы управления, включает в себя также светодиод, индицирующий состояние реле. Выход реле защищен от импульсных перенапряжений встроенным варистором. Из представленной схемы видно, что переход на ТТР Weidmueller осуществляется простой заменой контактора на ТТР без перекоммутации и установки каких-либо дополнительных модулей.

По аналогичному принципу выполнено трехфазное реле Weidmueller, электрическая схема которого показана на рисунке 6.

Рис. 6. Электрическая схема трехфазного реле PSSR 230В AC/3 PH AC 20 A

Рис. 6. Электрическая схема трехфазного реле PSSR 230В AC/3 PH AC 20 A

Преимущества силовых твердотельных реле Weidmueller:

  • простой монтаж по принципу «защелкнул — подключил — готово к работе»;
  • первоначальные затраты на внедрение ТТР Weidmueller в дальнейшем многократно компенсируются за счет безотказной работы и отсутствия необходимости в техобслуживании;
  • благодаря наличию встроенных ограничителей импульсных перенапряжений (варисторов), при монтаже ТТР Weidmueller не требуется установка модулей защиты;
  • ТТР Weidmueller способны выдерживать большие ударные токи в течение времени, достаточного для срабатывания защиты от перегрузки выхода;
  • размеры зазоров и путей утечки между цепями управления и силовыми цепями, а также электрическая прочность изоляции однофазных ТТР производства компании Weidmueller соответствуют требованиям электробезопасности согласно EN 60950 (ГОСТ IEC 60950-1-2011), что позволяет подключать к ним низковольтные устройства управления без дополнительной гальванической развязки;
  • высокая степень защиты от импульсных перенапряжений (класс 3) позволяет эксплуатировать силовые ТТР Weidmueller в тяжелых промышленных условиях, характеризующихся наличием воздействий помех от энергетических установок и молниевых разрядов;
  • сборка комплекта реле с охладителем в заводских условиях обеспечивает минимальное тепловое сопротивление и надежный отвод тепла от силовых элементов ТТР;
  • наличие встроенного светодиода, индицирующего состояние реле, создает дополнительные удобства в процессе монтажа и наладки оборудования.

Силовые ТТР Weidmueller выпускаются с двумя вариантами управления (см. коды заказа):

  • управление постоянным напряжением номинальной величиной 24 В;
  • управление постоянным или переменным напряжением номинальной величиной 230 В.

Основные параметры твердотельных реле производства компании Weidmueller приведены в таблицах 10…14.

Таблица 10. Выходные характеристики однофазных реле ТТР Weidmueller

Наименование параметра PSSR 24VDC/1PH AC 25A, PSSR 230VAC/1PH AC 25A PSSR 24VDC/1PH AC 35A
Количество полюсов Один
Категории применения согласно EN 60947-4-3 AC-51, AC-53
Рабочий диапазон коммутируемых напряжений переменного тока, В 12…275 24…600
Непрерывный ток, А: Резистивная нагрузка (AC-51) 16 (при 40°C) 24 (при 40°C)
Индуктивная нагрузка (AC-53) 3,5 7
Максимальный коммутируемый ток, А 25 50
Максимальный импульсный ток, А 140 (10 мс) 600 (10 мс)
Падение напряжения, не более, В 0,85 1
Защитный показатель (I2t), А2с 340 (<10 мс) 6000 (<10 мс)
Тип внешнего предохранителя Fuse Ferraz gRC 25 A Fuse Ferraz URC 63 A
Задержка включения, не более, мс 30 10
Задержка выключения, не более, мс 30 10

Таблица 11. Коды заказа силовых ТТР производства компании Weidmueller

Наименование Описание Количество в упаковке Код для заказа
PSSR 24VDC/1PH AC 25A Однофазное твердотельное реле, управляющее напряжение – 3,5…32 В DC, коммутируемое напряжение – 12…275 В AC, ток нагрузки – 25 А 1 1406200000
PSSR 24VDC/1PH AC 35A Однофазное твердотельное реле, управляющее напряжение – 3,5…32 В DC, коммутируемое напряжение – 24…600 В AC, ток нагрузки – 35 А 1 1406210000
PSSR 230VAC/1PH AC 25A Однофазное твердотельное реле, управляющее напряжение – 160…240 В AC/DC, коммутируемое напряжение – 12…275 В AC, ток нагрузки – 25 А 1 1406220000
PSSR 24VDC/3PH AC 20A Трехфазное твердотельное реле, управляющее напряжение – 8…30 В DC/10…30 В AC, коммутируемое напряжение – 24…520 В AC, ток нагрузки – 20 А при 55°C 1 8952130000
PSSR 230VAC/3PH AC 20A Трехфазное твердотельное реле, управляющее напряжение – 90…240 В AC/DC, коммутируемое напряжение – 24…520 В AC, ток нагрузки – 20 А при 55°C 1 8952140000

Таблица 12. Характеристики изоляции ТТР Weidmueller

Наименование параметра Тип реле
Однофазное Трехфазное
Величина зазоров и путей утечки между цепями управления и нагрузки, не менее, мм 8 6,4
Электрическая прочность изоляции между цепями управления и нагрузки 4 кВдейств./1 мин
Категория перенапряжения III

Таблица 13. Выходные характеристики трехфазных ТТР Weidmueller

Количество полюсов Три
Категория применения согласно EN 60947-4-3 AC-53 (3х12 А)
Рабочий диапазон коммутируемых напряжений переменного тока, В 24…520
Непрерывный ток, А 20 (при 55°C)
Максимальный импульсный ток, А 140 (10 мс)
Падение напряжения, не более, В 1,4
Защитный показатель (I2t), А2с 1500 (<10 мс)
Тип внешнего предохранителя FERRAZ gRC 63 A 22×58 1353 A2s
Задержка включения, не более, мс 30
Задержка выключения, не более, мс 30

Таблица 14. Условия эксплуатации

Наименование параметра Тип реле
Однофазное Трехфазное
Относительная влажность воздуха, % 40…85 без конденсации влаги
Рабочая температура, °C -55…100 -55…80
Температура хранения, °C -55…125 -55…100

Выходной контроль качества компонентов Weidmueller

Высокое качество компонентов Weidmueller обеспечивается контролируемыми процессами на всех этапах жизненного цикла изделий (разработки, производства, внедрения и послепродажного сервиса) с помощью Интегрированной Системы Управления (ИСУ), включающей в себя:

  • систему менеджмента качества ISO 9001;
  • систему экологического и энергетического менеджмента на основе действующего законодательства и требований ISO 14001:2004;
  • систему менеджмента охраны здоровья и безопасности по стандарту OHSAS 18001:2007.

Соответствие продукции Weidmueller требованиям международных стандартов в области электротехники обеспечивается собственной аккредитованной лабораторией, имеющей право выдачи сертификатов соответствия DIN EN ISO/IEC, а также проведением испытаний в независимых испытательных центрах. Это дает конечному потребителю практически стопроцентную уверенность в соответствии компонентов Weidmueller требованиям национальных электротехнических стандартов.

 

Заключение

Компания Weidmueller, благодаря многолетнему опыту разработки, производства и внедрения электронных компонентов для ответственных применений, может предложить интересные и конкурентоспособные решения в области релейной защиты и промышленной автоматики — релейные модули серий DRM, DRH и силовые твердотельные реле серии PSSR. Электронные компоненты производства компании Weidmueller сочетают в себе высокую надежность и адаптацию к требованиям российского рынка.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Наши информационные каналы

О компании Weidmueller

Компания Weidmueller является символом самых современных технологий в области производства оборудования для обработки, передачи и распределения электрической энергии и информации в индустриальном секторе. Компания Weidmueller была основана в 1850 году, реорганизована в 1948 году в г. Детмольд (20км от Ганновера). В настоящий момент в этом городе находится крупнейший производственно-логистический центр по продукции Weidmueller, с которого осуществляется отгрузка продукции по всей Европе. Р ...читать далее