Tipuri de Relee Electrice: O Prezentare Detaliată

Releele sunt componente fundamentale în ingineria electrică și automatizări, acționând ca întrerupătoare controlate electric care pot deschide sau închide circuite. Ele sunt esențiale pentru protecția, controlul și automatizarea sistemelor electrice. Există o gamă largă de relee, fiecare conceput pentru un scop specific. Imaginea alăturată prezintă o taxonomie a diferitelor tipuri de relee. Să le explorăm pe fiecare în parte:

1. Relee de Protecție (Protective Relays)

Aceste relee sunt coloana vertebrală a siguranței în sistemele electrice, detectând condiții anormale și declanșând acțiuni de protecție (ex: deschiderea unui întrerupător) pentru a preveni avarii grave ale echipamentelor sau întreruperi majore de curent.

• Releu Termic (Thermal Relay):
• Ce este și ce face: Un releu termic protejează motoarele electrice împotriva supraîncălzirii cauzate de supracurenți prelungiți. Funcționează pe baza expansiunii diferențiale a două benzi bimetalice încălzite de curentul motorului. Când curentul depășește o valoare setată pentru o perioadă, benzile se deformează și deschid un contact de control, oprind motorul.
• Scop și utilizare: Previne deteriorarea izolației înfășurărilor motorului și prelungeste durata de viață a acestuia. Este indispensabil în panourile de control ale motoarelor industriale și comerciale.
• Unde și când: Se folosește la protecția motoarelor monofazate și trifazate, în special în aplicații cu porniri frecvente sau cu sarcini variabile.
• Releu Numeric (Numerical Relay) / Releu cu Microprocesor (Microprocessor Relay):
• Ce este și ce face: Sunt relee moderne, bazate pe microprocesoare, care digitalizează semnalele de curent și tensiune, aplică algoritmi complecși de protecție și iau decizii. Pot integra multiple funcții de protecție într-o singură unitate.
• Scop și utilizare: Oferă o precizie, viteză și flexibilitate superioare față de releele electromecanice. Sunt programabile, pot înregistra evenimente și comunica cu sisteme SCADA.
• Unde și când: Utilizate pe scară largă în stațiile de transformare, centrale electrice, și în sistemele industriale complexe pentru protecția liniilor, transformatoarelor, generatoarelor și barelor colectoare.
• Releu de Distanță (Distance Type Relay):
• Ce este și ce face: Măsoară impedanța (o combinație de rezistență și reactanță) liniei de transmisie dintre locația releului și punctul de defect . Deoarece impedanța este proporțională cu distanța, releul poate determina dacă un defect este în zona sa de protecție.
• Scop și utilizare: Asigură o protecție rapidă și selectivă a liniilor de transport de înaltă tensiune. Este fundamental pentru stabilitatea rețelelor electrice mari.
• Unde și când: Exclusiv în sistemele de transport și distribuție a energiei electrice de înaltă și medie tensiune.
• Releu Diferențial (Differential Relay):
• Ce este și ce face: Compară curenții care intră și ies dintr-o zonă protejată (ex: un transformator, un generator). Dacă există o diferență semnificativă (care nu este datorată unor factori normali, cum ar fi curentul de magnetizare), indică o defecțiune internă.
• Scop și utilizare: Oferă o protecție extrem de rapidă și sensibilă la defecțiuni interne în echipamente valoroase.
• Unde și când: Utilizat pentru protecția transformatoarelor de putere, generatoarelor, motoarelor mari și barelor colectoare.
• Releu Activat cu Gaz (Gas Actuated Relay):
• Ce este și ce face: Cel mai faimos exemplu este Releul Buchholz. Acesta detectează defecțiuni interne în transformatoarele imersate în ulei prin acumularea de gaze rezultate din descompunerea uleiului izolant. Acumularea de gaze sau o creștere bruscă a fluxului de ulei activează contacte de alarmă sau de declanșare.
• Scop și utilizare: Protejează transformatoarele de putere de defecțiuni incipiente (mici) sau majore, prevenind explozii sau avarii catastrofale.
• Unde și când: Exclusiv la transformatoarele de putere mari, imersate în ulei, cu vas de conservare.

2. Relee de Monitorizare (Monitoring Relays)

Aceste relee nu declanșează direct protecția, ci monitorizează anumiți parametri electrici sau de mediu și declanșează alarme sau acțiuni de control atunci când valorile ies din limitele setate.

• Releu de Frecvență (Frequency Monitoring Relay):
• Ce este și ce face: Monitorizează frecvența sistemului electric. Dacă frecvența scade sau crește peste limitele permise, poate indica o dezechilibru între producție și consum.
• Scop și utilizare: Protejează echipamentele sensibile la variațiile de frecvență și ajută la menținerea stabilității rețelei. Poate iniția scheme de deconectare a sarcinii (load shedding) în cazul unei scăderi severe a frecvenței.
• Unde și când: În centrale electrice, stații de transformare și în sisteme industriale cu procese critice.
• Releu de Monitorizare a Izolației (Insulation Monitoring Relay):
• Ce este și ce face: Monitorizează rezistența de izolație dintre conductori și pământ în sistemele IT (izolate față de pământ) sau în rețelele neîmpământate. Detectează deteriorarea izolației care ar putea duce la scurgeri de curent periculoase.
• Scop și utilizare: Asigură siguranța operațională în medii critice, cum ar fi spitale, mine, nave, unde o întrerupere bruscă a alimentării nu este de dorit, dar siguranța este primordială.
• Unde și când: Obligatoriu în instalațiile IT din spitale, dar și în alte aplicații industriale unde continuitatea serviciului este esențială și siguranța personalului trebuie garantată chiar și la prima defecțiune de izolație.
• Releu de Monitorizare a Lichidelor (Liquid Monitoring Relay):
• Ce este și ce face: Monitorizează nivelul, prezența sau chiar conductivitatea lichidelor în rezervoare, puțuri sau sisteme de proces. Poate fi folosit pentru a porni/opri pompe, a declanșa alarme sau a controla ventile.
• Scop și utilizare: Previne inundațiile, funcționarea în gol a pompelor, asigură menținerea nivelului optim de lichid în procese industriale sau rezidențiale (ex: controlul nivelului apei într-un bazin).
• Unde și când: În sisteme de gestionare a apei, sisteme de canalizare, rezervoare de combustibil, fabrici de procesare a alimentelor și băuturilor.
• Releu de Monitorizare a Sarcinii Motorului (Motor Load Monitoring Relay):
• Ce este și ce face: Monitorizează sarcina mecanică a unui motor, adesea prin măsurarea factorului de putere (cos φ) sau a curentului. Poate detecta condiții de suprasarcină sau sub-sarcină (ex: ruperea unei curele).
• Scop și utilizare: Protejează motorul și echipamentul antrenat de condiții anormale de sarcină, care ar putea duce la avarii sau la funcționare ineficientă.
• Unde și când: În aplicații cu benzi transportoare, pompe, ventilatoare, mașini-unelte, unde variațiile de sarcină necesită monitorizare.

3. Relee de control și Uz General

• Releu Temporizator (Timer Relay):
• Ce este și ce face: Introduce o întârziere în funcționarea unui circuit. Poate fi un releu cu întârziere la pornire (ON-delay), cu întârziere la oprire (OFF-delay) sau ciclic.
• Scop și utilizare: Automatizează secvențe temporizate în procese industriale, sisteme de iluminat , porniri de motoare (ex: pornirea stea-triunghi), sisteme de ventilație.
• Unde și când: Ubicuu în automatizări, panouri de control , sisteme HVAC, sisteme de irigații.
• Releu Static (Static Relay):
• Ce este și ce face: Utilizează componente electronice cu semiconductori (tranzistoare, diode, tiristoare) în loc de piese mobile electromecanice pentru a realiza funcția de comutare. Nu au contacte fizice.
• Scop și utilizare: Oferă o viteză de operare foarte mare, durată de viață lungă (fără uzură mecanică), funcționare silențioasă și compatibilitate cu circuitele logice. Sunt ideale pentru comutații frecvente.
• Unde și când: În aplicații care necesită comutare rapidă și frecventă, cum ar fi controlul încălzitoarelor, variatoare de turație, sisteme de iluminat cu dimming.
• Releu de Redresor (Rectifier Relay):
• Ce este și ce face: Termenul nu se referă neapărat la un releu în sine, ci mai degrabă la un circuit care utilizează diode redresoare pentru a converti un semnal AC (alternativ) într-un semnal DC (continuu) care poate fi apoi utilizat pentru a acționa un releu electromagnetic, pentru a detecta o valoare medie sau de vârf a unui semnal AC.
• Scop și utilizare: Se folosește în schemele de protecție care necesită măsurarea sau detectarea componentelor AC pentru a acționa bobine de curent continuu sau circuite logice.
• Unde și când: În circuitele de control unde alimentarea AC trebuie convertită pentru a opera componente DC sau unde un parametru AC trebuie convertit pentru a fi procesat de circuite electronice.
• Releu Hibrid (Hybrid Relay):
• Ce este și ce face: Combină avantajele releelor electromecanice (pierderi mici pe contact , izolație galvanică bună) cu cele ale releelor statice (comutare rapidă, durată de viață lungă la comutații frecvente). Adesea, comutarea inițială și finală este realizată de componente statice, iar menținerea stării este realizată de contacte mecanice.
• Scop și utilizare: Optimizează performanța, reduce uzura și zgomotul la comutare. Oferă fiabilitate crescută în aplicații cu cicluri de pornire/oprire frecvente.
• Unde și când: În controlul motoarelor, sistemele HVAC, controlul iluminatului, aplicații în care se cere atât comutare rapidă, cât și disipare redusă a căldurii în stare activă.

Fiecare tip de releu are un rol specific și contribuie la funcționarea sigură și eficientă a sistemelor electrice, de la cele mai simple aplicații casnice până la cele mai complexe rețele industriale și de transport a energiei.