Дифференциальный ток это: Дифференциальный ток — это… (определение, особенности, виды)

Содержание

Дифференциальный ток — это… (определение, особенности, виды)

Дифференциальный ток ( I_Δ ) [residual current] (для устройства дифференциального тока) — это среднеквадратическое значение векторной суммы токов, протекающих через главную цепь устройства дифференциального тока [пункт 20.6, 1].

Примечание — Поскольку через главную цепь любого устройства дифференциального тока проходит не менее двух проводников, в главной цепи УДТ протекает не менее двух электрических токов.

Дифференциальный ток ( I_Δ ) [residual current] (для электрической цепи) — это алгебраическая сумма значений электрических токов во всех проводниках, находящихся под напряжением, в одно и то же время в данной точке электрической цепи в электрической установке [пункт 20.7, 1].

Примечание [пункт 20.7 , 1] — Определение термина «дифференциальный ток» в МЭС 826-11-19 сформулировано для электрической цепи. Через главную цепь устройства дифференциального тока, защищающего электрическую цепь, проходят все ее проводники, находящиеся под напряжением. Поэтому дифференциальный ток электрической цепи равен дифференциальному току, определяемому устройством дифференциального тока.

Вышеприведенное примечание из пункта 20.7 ГОСТ 30331.1-2013 [1] очень грамотно, на мой взгляд, прокомментировал Харечко Ю.В. в своей книге [2]:

« Это примечание устанавливает эквивалентность между дифференциальными токами для УДТ и защищаемой им электрической цепи. Продекларированное равенство дифференциальных токов возможно только в тех электрических цепях переменного тока, в состав которых входят фазные и нейтральный проводники. Однако, учитывая запрет на применение PEN-проводников в электроустановках жилых и общественных зданий, торговых предприятий и медицинских учреждений, указанная эквивалентность будет распространяться на большинство вновь монтируемых и реконструируемых электроустановок зданий. Поскольку подавляющая часть электрических цепей в существующих электроустановках зданий выполнена проводниками, имеющими сечение меньше минимально допустимого сечения PEN-проводника – 10 мм² для медного и 16 мм² для алюминиевого, эти электрические цепи состоят только из фазных и нейтральных проводников. »
[2]

Дифференциальный ток не является электрическим током. Поэтому он не может представлять никакой опасности для человека.

Особенности для электрических цепей.

Далее Харечко Ю.В. рассказывает на примерах, чему равен дифференциальных ток:

« В трехфазной четырехпроводной электрической цепи, состоящей из трехфазных проводников и нейтрального проводника, алгебраическая сумма электрических токов в указанных четырех проводниках, находящихся под напряжением, будет равна току защитного проводника (току утечки).
В трехфазной четырехпроводной электрической цепи, состоящей из трех фазных проводников и PEN-проводника, алгебраическая сумма электрических токов в трех проводниках, находящихся под напряжением, то есть фазных проводниках, будет равна току, протекающему в PEN-проводнике.
Электрический ток в PEN-проводнике, как правило, равен сумме токов в нейтральном и защитном проводниках. Причем ток в нейтральном проводнике на несколько порядков больше тока защитного проводника.
В условиях единичного повреждения, когда произошло замыкание на землю, представляющее собой замыкание фазного проводника на защитный проводник в первой электрической системе или на PEN-проводник во второй, алгебраическая сумма электрических токов равна току замыкания на землю.
При нормальных условиях в однофазной двухпроводной электрической цепи, состоящей из фазного и нейтрального проводников, алгебраическая сумма электрических токов в двух проводниках, находящихся под напряжением, также будет равна току защитного проводника. Если однофазную двухпроводную электрическую цепь выполнить фазным проводником и PEN проводником, то для нее нельзя будет определить дифференциальный ток, поскольку имеется только один проводник, находящийся под напряжением. »

Особенности для устройства дифференциального тока.

Обратимся к книге [2], в которой её автор Харечко Ю.В. определил основной фактор воздействующий на УДТ следующим образом:

« Основным фактором, воздействующим на устройство дифференциального тока и инициирующим его оперирование, является дифференциальный ток, который определен в нормативной документации как действующее значение векторной суммы токов, протекающих в главной цепи УДТ. Для определения дифференциального тока УДТ оснащено дифференциальным трансформатором, принцип действия которого проиллюстрирован на рис. 1. »
[2]

Рис. 1. Функционирование дифференциального трансформатора устройства дифференциального тока (рисунок на базе рисунка 1 из [5])

Дифференциальный трансформатор двухполюсного устройства дифференциального тока имеет две первичные обмотки, выполненные двумя проводниками главной цепи УДТ, и одну вторичную обмотку, к которой подключен расцепитель дифференциального тока.

« Под расцепителем дифференциального тока понимают расцепитель, вызывающий срабатывание УДТ с выдержкой времени или без нее, когда дифференциальный ток превышает заданное значение. »
[2]

Рассмотрим нормальные условия оперирования электрической цепи, когда отсутствуют какие-либо повреждения основной изоляции опасных частей, находящихся под напряжением. Через главную цепь УДТ не протекает ток замыкания на землю, поскольку в электрической цепи нет замыкания на землю.

В обоих проводниках главной цепи устройства дифференциального тока протекают электрические токи, равные по своему абсолютному значению току нагрузки I_н (смотрите примечание 1 ниже). То есть электрические токи I₁ и I₂, протекающие в первичных обмотках дифференциального трансформатора, равны между собой по абсолютному значению:

│I₁│ = │I₂│.

« Примечание 1. При отсутствии тока утечки. Если в электрической цепи протекает ток утечки, электрические токи, протекающие в фазном и нейтральном проводниках главной цепи УДТ, отличаются друг от друга приблизительно на величину тока утечки. »
[2]

Поскольку электрические токи, протекающие в главной цепи УДТ, направлены навстречу друг другу, их векторная сумма равна нулю.

Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, создаваемые электрическими токами I₁ и I₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, также направлены навстречу друг другу и равны между собой по абсолютному значению. Поскольку указанные магнитные потоки взаимно компенсируют друг друга, суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора равен нулю.

Следовательно, абсолютная величина электрического тока, который может протекать в электрической цепи, подключенной к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет равна нулю:

│I_р│ = 0.

Поэтому в нормальных условиях расцепитель дифференциального тока не может инициировать срабатывание УДТ, которое, в свою очередь, не отключает присоединенные к нему внешние электрические цепи.

Рассмотрим оперирование электрической цепи в условиях повреждения основной изоляции опасной части, находящейся под напряжением и ее замыкания на землю, когда через главную цепь УДТ протекает ток замыкания на землю.

В условиях повреждения по одному из проводников главной цепи УДТ помимо тока нагрузки I_н протекает ток замыкания на землю I_EF. Поэтому абсолютное значение электрического тока, протекающего в одной из первичных обмоток дифференциального трансформатора, превышает абсолютное значение электрического тока, который протекает в другой его первичной обмотке:

│I₁│ > │I₂│.

Следовательно, векторная сумма электрических токов, протекающих в главной цепи УДТ, будет отлична от нуля.

Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ в сердечнике дифференциального трансформатора, прямо пропорциональные электрическим токам I₁ и I₂, не равны между собой по абсолютному значению. Они не могут компенсировать друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора отличен от нуля.

Следовательно, абсолютная величина электрического тока, который протекает в электрической цепи, подключенной к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также не равна нулю:

│I_р│ > 0.

Поэтому в указанных условиях расцепитель дифференциального тока сработает под воздействием электрического тока I_р, побуждая устройство дифференциального тока разомкнуть свои главные контакты и отключить присоединенные к нему внешние электрические цепи.

Харечко Ю.В. подчеркивает особенности функционирования трехполюсных и четырехполюсных УДТ [2]:

« В трехфазных трехпроводных электрических цепях применяют трехполюсные устройства дифференциального тока, а в трехфазных четырехпроводных электрических цепях – четырехполюсные УДТ, которые оснащены дифференциальными трансформаторами, имеющими соответственно три и четыре первичные обмотки. Эти дифференциальные трансформаторы функционируют так же, как и дифференциальный трансформатор двухполюсного УДТ. Векторные суммы электрических токов, протекающих в главных цепях УДТ, они определяют с учетом запаздывания и опережения по фазе электрических токов в проводниках разных фаз, подключенных к УДТ. »
[2]

Таким образом, посредством определения дифференциального тока выполняют обнаружение и оценку тока замыкания на землю, например, через тело человека, прикоснувшегося к фазному проводнику. От токов замыкания на землю защищают и людей, и электроустановки зданий.

При замыкании на землю какой-либо токоведущей части дифференциальный ток практически равен току замыкания на землю. В нормальных условиях дифференциальный ток приблизительно равен току утечки, протекающему в электрической цепи.

Виды дифференциальных токов

Все многообразие дифференциальных токов, которые могут возникнуть в главной цепи устройства дифференциального тока бытового назначения, в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 [3] и ГОСТ IEC 61009-1-2020 [4] сведено к следующим двум видам: синусоидальному дифференциальному току и пульсирующему постоянному дифференциальному току.

Харечко Ю.В. в своей книге [2], на мой взгляд, максимально простым языком расписал особенности этих 2 видов дифференциального тока. Приведу основные цитаты:

« Синусоидальный дифференциальный ток имеет место в тех случаях, когда в электрических цепях переменного тока, которые подключены к устройству дифференциального тока, не применяют выпрямители, светорегуляторы, регулируемые электроприводы и аналогичные им устройства, существенно изменяющие форму синусоидального тока. Ток утечки и ток замыкания на землю в таких электрических цепях имеют форму, близкую к синусоиде. Такую же синусоидальную форму имеет и дифференциальный ток (рис. 2).

Рис. 2. Синусоидальный ток частотой 50 Гц (на основе рисунка 2 из [2] автора Харечко Ю.В.)

При использовании в электроустановках зданий выпрямителей, светорегуляторов, регулируемых электроприводов и аналогичных им устройств форма синусоидального тока в электрических цепях может существенно изменяться.

Если в каком-то электроприемнике в качестве дискретного регулятора потребляемой им мощности использован диод, в случае повреждения основной изоляции токоведущей части, подключенной после диода, может возникнуть ток замыкания на землю, который будет протекать только в течение половины периода (180° или 10 мс). Такой электрический ток в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 назван пульсирующим постоянным током. Протекание пульсирующего постоянного тока в главной цепи устройства дифференциального тока существенно изменяет его характеристики по сравнению с синусоидальным током.

В электроустановках жилых зданий применяют большое число электроприемников, имеющих встроенные выпрямители. Все они характеризуются небольшими постоянными токами утечки, которые могут создавать суммарный (фоновый) постоянный ток утечки, протекающий через главную цепь устройства дифференциального тока. Протекание даже малого постоянного тока через первичную обмотку дифференциального трансформатора УДТ существенно изменяет (ухудшает) его характеристики. Поэтому в стандартах ГОСТ IEC 61008-1-2020 и ГОСТ IEC 61009-1-2020 учтена возможность протекания небольшого постоянного тока через главную цепь устройства дифференциального тока.

Пульсирующий постоянный ток определен в международных и национальных стандартах как волнообразные импульсы электрического тока длительностью (в угловой мере) не менее 150° за один период пульсации, следующие периодически с номинальной частотой и разделенные промежутками времени, в течение которых электрический ток принимает нулевое значение или значение, не превышающее 0,006 А постоянного тока.

Пульсирующий постоянный ток характеризуют также углом задержки тока, под которым понимают промежуток времени в угловой величине, в течение которого устройство фазового управления задерживает момент протекания электрического тока в электрической цепи. На рис. 3 и 4 показан пульсирующий постоянный ток при углах задержки тока α, равных 0°, 90° и 135°.

Рис. 3. Пульсирующий постоянный ток частотой 50 Гц без составляющей постоянного тока (на основе рисунка 3 из [2] автора Харечко Ю.В.)Рис. 4. Пульсирующий постоянный ток частотой 50 Гц с составляющей постоянного тока до 0,006 А включительно ((на основе рисунка 4 из [2] автора Харечко Ю.В.)

Появление в главной цепи устройства дифференциального тока пульсирующего постоянного тока существенно изменяет характеристики УДТ. Устройства дифференциального тока типа АС, которые рассчитаны на работу только при синусоидальном токе, не могут корректно функционировать при появлении пульсирующего постоянного тока. Поэтому в некоторых странах их применение в электроустановках зданий запрещено или существенно ограничено. Устройства дифференциального тока типа АС заменяют более современными УДТ типа A, которые предназначены для применения и при синусоидальном, и при пульсирующем постоянном токе.

В 2016 году был введен в действие ГОСТ IEC 62423-2013, который распространяется на УДТ типа F и типа B бытового назначения. УДТ типа F предназначены для защиты электрических цепей, к которым подключены частотные преобразователи. Они оперируют так же, как УДТ типа A, и дополнительно:

при сложных дифференциальных токах;
при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток 0,01 А.

Устройства дифференциального тока типа B оперируют так же, как УДТ типа F, и дополнительно:

при синусоидальных переменных дифференциальных токах, имеющих частоту до 1000 Гц включительно;
при пульсирующем постоянном дифференциальном токе, который появляется в двух и более фазах;
при сглаженных постоянных дифференциальных токах.

Таким образом, самые современные УДТ типа B корректно оперируют в электрических цепях переменного тока при протекании в них токов замыкания на землю различных форм, начиная от синусоидального тока частотой 50 Гц и заканчивая постоянным током. »

Список использованной литературы

ГОСТ 30331.1-2013
Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 3// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2013. – № 4. – 160 c.;
ГОСТ IEC 61008-1-2020
ГОСТ IEC 61009-1-2020
Электрика. – 2010. – № 2.– С. 33–36. Принцип действия устройств дифференциального тока.

Дифференциальный ток электрический, ток утечки – что это такое и как он действует. « ЭлектроХобби

Само название «дифференциальный» произошло от английского слова «different», что означает — отличный, другой, а в русском языке прижилось прочно название «электрический ток утечки». Так обозначают электрический ток, который стекает прямо в землю либо же на иные токопроводящие части (металлические основания и корпуса электроприборов) в неповрежденной электроцепи.

Такой электрический ток не протекает по воздуху, ему обязательно необходим электрический проводник, и, обычно, подобным проводником выступает само человеческое тело. Появление подобных электрических токов — совсем не редкость, и возникают они в результате электрического пробоя диэлектрической изоляции кабелей и проводов, плохих соединений и т.д. В итоге прямых (прямое прикосновение фазного электрического проводника) или косвенных (контактирования с токопроводящим корпусом бытовых электроприборов, находящихся под напряжением по причине случайного пробоя электрического провода) контактов человеческое тело может получить серьёзную травму либо даже летальный исход.

При нормальной работе электрической сети приходящий поток электронов (ток на одной жиле токонесущего провода при варианте однофазной сети) будет приравниваться уходящему потоку электронов (ток на второй жиле двухпроводного кабеля). То есть, разница между силой тока в этих двух проводах будет равна нулю. При аварийном возникновении электрического пробоя проводника появляется замыкание его на токопроводящий корпус. Если человек случайно прикоснётся к этому корпусу (на котором находится фазное напряжение) образуется новая электрическая цепь, в которой человеческое тело пропускает через себя часть тока, идущего на землю. Это вызовет протекание дифференциального тока.

В данном случае, ток, приходящий по одному проводу уже не будет равен электрическому току уходящему, то есть, разница между ними (а именно — дифференциал) и будет являться величиной тока утечки. Эта утечка будет представлять собой дифференциальный ток. Электрическим проводником для дифференциального тока может быть не только человек. Это могут быть любые токопроводящие части, которые электрически соединены с землёй. К примеру, устаревшая электропроводка, у которой нарушена изоляция. В случае, когда соседи сверху Вас затопили и намокли стены, где заложена ветхая проводка. В данном случае влага контактирует с оголённым участком проводки и замыкает её на землю.

Дифференциальные токи в любом случае представляют собой негативный фактор. В случае контактирования токонесущих частей с телом человека, возникает опасность для самого человека. Если дифференциальный ток возникает по причине неисправной электрической проводки или иных подобных электрически проводящих частей контактирующих с землёй возникает опасность появления как минимум потери электроэнергии, а как максимум, это большая вероятность пожара.

Для борьбы с нежелательным дифференциальным током существуют специальные электротехнические устройства. Они называются дифференциальной защитой. Их принцип действия основан на простом действии. Внутри этих устройств имеется своеобразный датчик (дифференциальный трансформатор), который отслеживает разность входящих и выходящих токов, проходящих через данное устройство защиты. Если всё работает в нормальном режиме, и нет никаких утечек на землю, то значит, значения силы тока на двух проводах будут равны, а, следовательно, разницы между ними тоже не будет (дифференциального тока).

Но как только происходит контакт с землёй (будь, то из-за человека или электрических системы) в дифференциальном трансформаторе на отслеживающей обмотке появляется разностное напряжение, которое передаётся усилительному и исполнительному устройству. Как только поступил сигнал о наличии дифференциального тока, сразу же срабатывает устройство защиты и разрывает электрические контакты между источником электроэнергии и непосредственным потребителем. В результате такого аварийного отключения обеспечивается надёжная защита от поражения человека электрическим током и от вероятного возникновения пожара из-за чрезмерного перегрева электропроводки.

P.S. Любое явление имеет как положительные стороны, действия, так и отрицательные. Дифференциальный ток также является как бы и утечкой, с одной стороны, хотя благодаря ему имеется возможность, с помощью УЗО автоматов, создавать защиту от поражения током человека.

Что такое дифференциальный и синфазный ток?

Ответ на вопрос заголовка станет горячей темой на симпозиуме IEEE 2012 EMC в Питтсбурге. Надеюсь, у многих из вас будет возможность посетить его в этом году. На этой выставке всегда представлены отличные технические документы, некоторые более практичные, чем другие. Если ты там, найди меня. Я проведу некоторое время на стенде Interference Technology, № 817.

Нежелательные кондуктивные и радиационные излучения могут быть вызваны дифференциальными или синфазными токами. Оба они показаны на рис. 1.

Для непрерывного протекания постоянного тока требуется проводящая петля. В противном случае при разделении зарядов на проводнике с открытым концом ток прекратится, когда потенциал, возникающий на разделенном заряде, достигнет равновесия с напряжением постоянного тока, вызывающим разделение зарядов. Поскольку это происходит со скоростью света в проводнике (модифицированной реактивным сопротивлением), достижение равновесия не занимает много времени! Что происходит, так это переходный процесс при включении с одинаковым, но противоположным током, протекающим в отходящем и обратном проводе; и когда достигается равновесие, он просто остается там. Если источником является переменный ток (AC), а изолированный путь разомкнут, емкостная связь между отходящим и обратным проводниками замыкает контур, и ток смещения протекает через емкость и возвращается к источнику. Аналогичным образом, если источник переменного тока подключен к проводящей нагрузке постоянного тока, исходящий и обратный ток будут одинаковыми, но текут в противоположных направлениях. Эти три случая иллюстрируют ток дифференциального режима (DM), который обозначен зеленым цветом выше. Телекоммуникационная отрасль называет этот режим нормальным, потому что это то, что обычно происходит — Ха! Нормально к проводу.

Если токопроводящая петля не изолирована, а расположена вместе с другими цепями на печатной плате, расположенными в жгуте кабелей или проложенными по поверхности земли, между цепями и альтернативной землей возникают дифференциальные напряжения (обычно из-за радиационной связи или несимметричной дифференциальной цепи) вернутся к своему источнику. Это может быть не предполагаемая ссылка на схемы, и это может включать несколько одновременных проводников. Синфазные токи, протекающие в одном направлении по нескольким проводникам относительно другого эталона, известны как общий режим (CM). Обозначается красным. Поскольку ток течет по проводам в одном и том же направлении, в телекоммуникационной отрасли этот режим называется продольным.

Когда емкостная связь завершает контуры CM или DM, ток контура будет в первую очередь зависеть от частоты. На низких частотах емкостное реактивное сопротивление (Xc = 1/ j ω C) и связанное с ним полное сопротивление контура будут настолько высокими, что будет протекать очень небольшой ток смещения. Однако по мере увеличения частоты или длины проводника емкостное сопротивление уменьшается с соответствующим увеличением тока. Например, на частоте 10 кГц емкость 1000 пФ имеет Xc = 15 923 Ом, а на частоте 1 ГГц — только 159 Ом.миллиомы. Более высокий ток приносит с собой увеличение радиочастотного излучения. Даже если это так, пока размеры контура (d) не приблизится к резонансным длинам на частотах излучения (λo/10). В результате излучение мало по сравнению с энергией в контуре. найдено в Введение в EMC доктора Клейтона Пола.

Несмотря на то, что синфазный ток, как правило, намного меньше, чем дифференциальный режим, площадь его контура настолько больше, чем DM, что CM часто доминирует. Поскольку CM может быть одновременно на нескольких цепях и на земле, это трудно исправить.При проектировании помните старую поговорку Бена Франклина: «Унция профилактики стоит фунта лечения!»

– Рон Брюэр

Рон Брюэр будет на стенде Interference Technology #817 7 августа в 2:00.

Дифференциальное реле | Реле дифференциального тока

Большинство реле, обсуждавшихся до сих пор, зависели от избыточного тока для своей работы. Такие реле менее чувствительны, потому что они не могут правильно отличить условия большой нагрузки от условий незначительной неисправности. Чтобы преодолеть эту трудность, используются дифференциальные реле.

Дифференциальное реле срабатывает, когда разность векторов двух или более одинаковых электрических величин превышает заданное значение.

Таким образом, дифференциальное реле тока сравнивает ток, поступающий в секцию системы, с током, выходящим из секции. В нормальных рабочих условиях оба тока равны, но как только возникает неисправность, это условие больше не действует. Разность между входящим и исходящим токами проходит через управляющую катушку реле. Если этот дифференциальный ток равен или превышает значение срабатывания, реле сработает и разомкнет автоматический выключатель, чтобы изолировать неисправную секцию.

Следует отметить, что почти любой тип реле при определенном способе подключения может работать как дифференциальное реле. Другими словами, не столько конструкция реле, сколько способ включения реле в цепь делает его дифференциальным реле. Существуют две основные системы дифференциальной или сбалансированной защиты, а именно.

Защита баланса тока
Защита баланса напряжения

Дифференциальное реле тока:

На рис. 21.23 показано расположение реле максимального тока, подключенного для работы в качестве дифференциального реле. Пара одинаковых трансформаторов тока устанавливается на обоих концах защищаемой секции (в данном случае обмотки генератора). Вторичные обмотки трансформаторов тока соединены последовательно таким образом, что они проводят индуцированные токи в одном направлении. Рабочая катушка реле максимального тока подключена ко вторичной цепи трансформатора тока. Это дифференциальное реле сравнивает ток на двух концах обмотки генератора.

Предположим, что при нормальных условиях эксплуатации по обмотке генератора протекает нормальный ток 1000 А. Тогда токи во вторичных обмотках ТТ равны [см. рис. 21.23]. Эти токи будут просто циркулировать между двумя трансформаторами тока, и через дифференциальное реле ток не будет течь. Поэтому реле остается нерабочим. Если в обмотке генератора произойдет замыкание на землю, как показано на рис. 21.24 (i), два вторичных тока не будут равны, и ток будет течь через рабочую катушку реле, вызывая срабатывание реле. Величина тока, протекающего через реле, будет зависеть от способа подачи неисправности.

(i) Если некоторый ток (в данном случае 500 А) вытекает с одной стороны, а больший ток (2000 А) поступает с другой стороны, как показано на рис. 21.24 (i), то разность ТТ вторичные токи т.е. 10 – 2 5 = 7,5 А будут протекать через реле.

(ii) Если ток течет к месту повреждения с обеих сторон, как показано на рис. 21.24 (ii), то сумма вторичных токов ТТ, т. е. 10 + 5 = 15 А, будет протекать через реле.

Недостатки дифференциального реле тока:

Полное сопротивление контрольных кабелей обычно вызывает небольшую разницу между токами на двух концах защищаемой секции. Если реле очень чувствительно, то небольшой дифференциальный ток, протекающий через реле, может привести к его срабатыванию даже при отсутствии неисправности
Емкость кабеля пилота вызывает некорректную работу реле при большом сквозном токе
Точное согласование трансформаторов тока невозможно из-за импеданса цепи управления.

Вышеуказанные недостатки в значительной степени устранены в реле со смещенным лучом.

Лучевое реле смещения:

Реле смещения луча (также называемое Процентное дифференциальное реле ) предназначено для реагирования на дифференциальный ток с точки зрения его относительного отношения к току, протекающему через защищаемую секцию. На рис. 21.25 показано схематическое устройство реле со смещенным лучом. По сути, это реле максимального тока с балансирной балкой с дополнительной ограничивающей катушкой. Ограничивающая катушка создает смещающую силу в направлении, противоположном действующей силе.

При нормальных условиях и условиях сквозной нагрузки смещающая сила из-за удерживающей катушки больше рабочей силы. Поэтому реле остается нерабочим. При возникновении внутренней неисправности рабочая сила превышает силу смещения. Следовательно, размыкающие контакты замыкаются, чтобы отключить автоматический выключатель. Силу смещения можно регулировать, изменяя число витков ограничительной катушки.

Эквивалентная принципиальная схема реле со смещенным лучом показана на рис. 21.26. Дифференциальный ток в рабочей катушке пропорционален i ₂ — i ₁ и эквивалентный ток в ограничительной катушке пропорционален (i ₁ + i ₂ )/2, поскольку рабочая катушка подключена к средней точке ограничительной катушки. Понятно, что чем больше ток, протекающий через ограничительную катушку, тем выше значение тока, необходимое в рабочей обмотке для срабатывания реле. Таким образом, при большой нагрузке для работы требуется больший дифференциальный ток через рабочую катушку реле, чем при легкой нагрузке. Это реле называется Процентное реле , поскольку рабочий ток, необходимый для срабатывания, может быть выражен в процентах от тока нагрузки.

Дифференциальное реле выравнивания напряжения:

На рис. 21.27 показано устройство защиты выравнивания напряжения. В этой схеме защиты два одинаковых трансформатора тока подключаются на обоих концах защищаемого элемента (например, обмотки генератора) с помощью контрольных проводов. Вторичные обмотки трансформаторов тока соединены последовательно с реле таким образом, что при нормальных условиях их ЭДС индукции противоположны.

В нормальных условиях равные токи I _I = I ₂ ) протекают в обеих первичных обмотках. Следовательно, вторичные напряжения двух трансформаторов уравновешиваются друг с другом, и ток не будет протекать через катушку управления реле. При возникновении неисправности в защищенной зоне токи в двух первичных обмотках будут отличаться друг от друга (т.е. I ₁ ≠ I ₂ ), и их вторичные напряжения больше не будут сбалансированы. Эта разница напряжений вызывает протекание тока через катушку управления реле, которая замыкает цепь отключения.

Недостатки дифференциального реле выравнивания напряжения:

Система выравнивания напряжения имеет следующие недостатки:

Для достижения точного баланса между парами трансформаторов тока требуется сужение трансформатора с несколькими зазорами.
Система подходит для защиты кабелей относительно небольшой длины из-за емкости контрольных проводов. На длинных кабелях зарядного тока может быть достаточно для срабатывания реле, даже если достигнут идеальный баланс трансформаторов тока.