Teknologi proteksi kehilangan fase relai: prinsip, aplikasi, dan tren pengembangan

Prinsip dasar dan pentingnya perlindungan kehilangan fasa

Bahaya kesalahan kehilangan fasa

Kehilangan fasa mengacu pada fenomena hilangnya satu fasa catu daya dalam sistem tenaga tiga fasa, yang merupakan salah satu alasan utama yang menyebabkan terbakarnya motor asinkron tiga fasa. Bila motor tiga fasa beroperasi bila fasanya hilang, akan menghasilkan komponen arus urutan negatif, sehingga mengakibatkan ketidakseimbangan atau arus tiga fasa terlalu besar, yang selanjutnya menyebabkan belitan motor terbakar seketika. Menurut statistik, sekitar 40% kegagalan motor berhubungan dengan hilangnya fasa catu daya.

Prinsip dasar proteksi kehilangan fasa relai

Proteksi kehilangan fasa relai menentukan apakah telah terjadi gangguan kehilangan fasa dengan memantau kelainan arus atau tegangan pada rangkaian tiga fasa. Untuk motor dengan koneksi bintang (Y), karena arus saluran sama dengan arus fasa, relai termal biasa dapat memberikan perlindungan yang efektif; namun, untuk motor dengan sambungan delta (Δ), karena arus fasa tidak sama dengan arus saluran, relai termal biasa mungkin tidak dapat bekerja tepat waktu, dan relai proteksi kegagalan fasa khusus harus digunakan.

Mekanisme perlindungan pemutusan fase diferensial

Relai termal dengan proteksi pemutusan fasa menggunakan mekanisme diferensial, yang terdiri dari pelat pemandu atas, pelat pemandu bawah, dan tuas. Ketika suatu fase terputus, bimetal dari fase tersebut menjadi dingin dan disetel ulang, mendorong pelat pemandu atas untuk bergerak ke kanan, sementara bimetal dari dua fase lainnya terus dibengkokkan oleh panas, mendorong pelat pemandu bawah untuk bergerak ke kiri, memicu aksi perlindungan melalui aksi diferensial.

Skema realisasi teknis proteksi kehilangan fasa

Perlindungan kehilangan fase relai termal

Relai termal biasa mendorong aktuator melalui pembengkokan bimetal karena panas, tetapi efeknya terbatas pada perlindungan motor koneksi Δ.

Relai termal diferensial memecahkan masalah ini dengan desain struktural khusus. Ketika kehilangan fasa terjadi, bimetal pada sisi kehilangan fasa menjadi dingin dan diatur ulang, sementara dua fasa lainnya terus dibengkokkan oleh panas, memicu perlindungan melalui aksi diferensial.

Perlindungan kehilangan fase tipe pemantauan tegangan

menggunakan tiga relai tegangan rendah dengan tegangan pelepasan yang dapat disesuaikan, kumparan terhubung bintang dan node umum terhubung ke garis nol.

Kerugiannya adalah sensitivitasnya tidak mencukupi dan motor mungkin masih mempertahankan tegangan tinggi selama kehilangan fasa, sehingga mengakibatkan perlindungan tertunda.

Relai Proteksi Komprehensif Elektronik

Mengintegrasikan mikroprosesor dan teknologi penginderaan canggih, ia dapat memantau berbagai parameter seperti arus dan tegangan secara bersamaan, mewujudkan perlindungan menyeluruh.

Teknologi Solid State Relay (SSR).

Cocok untuk sistem baterai otomotif tegangan tinggi dengan tegangan tahan keluaran hingga 900V, memiliki respons cepat dan umur panjang.

Tantangan dan solusi dalam praktiknya

Tantangan perlindungan untuk motor yang terhubung dengan Δ

Solusinya mencakup penggunaan relai proteksi kegagalan fasa khusus, pelindung motor terintegrasi, atau desain sirkuit proteksi tambahan.

Masalah Ketidaksesuaian Tegangan Pelepasan Kontaktor

Tegangan pelepasan kontaktor yang umum berkisar antara 0,2Us hingga 0,7Us, yang dapat menyebabkan kegagalan proteksi kehilangan fasa.

Solusi yang lebih layak adalah dengan mengadopsi strategi perlindungan berdasarkan perlindungan yang ada saat ini.

Risiko relay gagal dengan sendirinya

Tindakan pencegahan mencakup penggunaan produk berkualitas yang dapat diandalkan, pengujian dan pemeliharaan rutin, desain yang berlebihan, dan penggunaan relai cerdas dengan fungsi diagnostik mandiri.

Kesalahan di luar fase pada sistem PV

Relai dapat digunakan untuk memutuskan sistem PV dari jaringan listrik jika terjadi gangguan jaringan untuk perlindungan yang cepat.

Inovasi teknologi perlindungan kehilangan fasa relai

Sistem perlindungan kehilangan fase cerdas berbasis CPLD

Berisi modul akuisisi sinyal, modul pemrosesan logika CPLD, dan modul perlindungan kontrol thyristor.

Melalui algoritma penilaian keadaan rangkaian secara real-time, setelah kehilangan fasa terdeteksi, segera tutup SCR tunggal untuk melindungi relai.

Desain terintegrasi dan mini

seperti solid state relay kecil, mengurangi ukuran solusi hingga 90% sekaligus mengurangi biaya BOM.

Aplikasi Material Baru

Penggunaan kontak paduan perak, bahan isolasi keramik, dll. meningkatkan ketahanan relai terhadap suhu tinggi dan busur api.

Teknologi semikonduktor pita lebar

Pengenalan perangkat Silicon Carbide (SiC) dan Gallium Nitride (GaN) telah meningkatkan suhu pengoperasian solid state relay hingga lebih dari 200°C dan membawa frekuensi switching ke era MHz.

Panduan pemilihan untuk proteksi kehilangan fasa relai

Seleksi sesuai dengan jenis beban

Beban resistif, induktif, atau kapasitif memerlukan karakteristik relai yang berbeda.

Pencocokan Tegangan dan Peringkat Arus

Pastikan nilai relai lebih tinggi dari parameter pengoperasian maksimum sistem. Pertimbangan Adaptasi Lingkungan

Faktor lingkungan seperti suhu tinggi, kelembapan tinggi, getaran, dll. mempengaruhi pemilihan relai.

Analisis kebutuhan fungsional

Persyaratan yang berbeda seperti perlindungan dasar, pemantauan cerdas, atau kendali jarak jauh menentukan jenis produk.

Skenario aplikasi khas proteksi kehilangan fasa relai

Perlindungan motor industri

Perlindungan kehilangan fasa untuk peralatan utama seperti pompa air, kipas angin, dan kompresor.

Sistem Tegangan Tinggi Kendaraan Energi Baru

Perlindungan sirkuit untuk manajemen baterai, kontrol motor, sistem pengisian daya, dan tautan lainnya.

Sistem pembangkit listrik fotovoltaik

Perlindungan inverter, peralihan jaringan, manajemen penyimpanan energi, dan aplikasi lainnya.

Distribusi daya gedung yang cerdas

Pemantauan daya beban penting seperti lift dan AC

Tren Perkembangan Masa Depan

Cerdas dan Digital

Perangkat perlindungan generasi baru yang mengintegrasikan mikroprosesor, algoritme pemrosesan sinyal digital, dan antarmuka komunikasi untuk mencapai definisi perangkat lunak dan manajemen fungsi perlindungan jarak jauh.

Teknologi Relai Solid State

Seiring kemajuan teknologi semikonduktor, penggunaan solid state relay dalam aplikasi tegangan tinggi dan arus tinggi akan meningkat secara bertahap.

Pemeliharaan Prediktif dan Integrasi IoT

Relai cerdas dapat mendeteksi potensi bahaya kegagalan terlebih dahulu melalui pemantauan terus menerus terhadap parameter status peralatan dan integrasi mendalam dengan sistem IoT industri.

Desain standar dan modular

Relai pelindung modern biasanya menggunakan pemasangan tertanam, terminal standar, dan antarmuka LCD HD untuk menyederhanakan proses pemasangan dan konfigurasi