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3. jueves, 12 de julio de 2012. TIPOS DE ESTRUCTURAS . Las cinco primeras utilizan el principio de atracci?n electromagn?tica, mientras las siguientes usan el de inducci?n electromagn?tica. Las estructuras 4, 7, 8, 9 y 10 son direccionales y las correspondientes a 5 y 11 son dife
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2. jueves, 12 de julio de 2012 Protecciones Eléctricas RELÉS
3. 3 jueves, 12 de julio de 2012 TIPOS DE ESTRUCTURAS Las cinco primeras utilizan el principio de atracción electromagnética, mientras las siguientes usan el de inducción electromagnética. Las estructuras 4, 7, 8, 9 y 10 son direccionales y las correspondientes a 5
y 11 son diferenciales.
1. Atracción de Armadura (Abisagrada).
2. Atracción de Armadura (Pivotada).
3. Núcleo de Succión.
4. Direccional de Atracción Electromagnética.
5. Diferencial de Atracción Electromagnética.
6. Polo sombreado.
7. Vatihorimétrica.
8. Cilindro de Inducción.
9. Anillo de Inducción Doble.
10. Anillo de inducción Sencillo.
11. Diferencial de Inducción.
4. 4 jueves, 12 de julio de 2012 TIPOS DE ESTRUCTURAS
5. 5 jueves, 12 de julio de 2012 TIPOS DE ESTRUCTURAS
6. 6 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS Atracción Electromagnética.
Funcionamiento:
Actúan por efectos de fuerzas electromagnéticas que operan sobre un émbolo o una armadura móvil; en este caso la fuerza se ejerce sobre una parte móvil construida con material ferromagnético y trata siempre de reducir el entre hierro y por tanto la reluctancia.
La fuerza neta aparece como:
Donde:
= Constante del resorte (Fuerza de restricción).
= Constante que depende de las características del relé.
= Magnitud eficaz de la corriente en la bobina actuante.
7. 7 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS Direccional:
Se basa en la interacción de dos cantidades actuantes así:
Corriente Polarizante: Se usa para fijar los polos de referencia (Podría reemplazarse por un imán permanente). Determina la dirección de la corriente actuante exigida para la operación.
Corriente Actuante: determina los polos de la parte móvil, los cuales se verán atraídos por los polos opuestos fijados en la parte estática (Por la cantidad polarizante).
8. 8 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS Inducción Electromagnética.
Utilizan el principio del motor de inducción para desarrollar el par.
La fuerza actuante se desarrolla en un elemento móvil que puede ser un disco (o cualquier otra forma de rotor de material buen conductor de corriente), mediante la interacción de los flujos electromagnéticos.
Cada flujo induce tensión alrededor de él mismo en el rotor y estas hacen circular corrientes parásitas que tratan de oponerse al campo que las produce.
9. 9 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS La corriente producida por el flujo interacciona con el otro flujo y viceversa, para producir las fuerzas actuantes sobre el rotor. Si:
Donde:
= Fuerza electromotriz inducida en el material conductor.
= Corriente parásita inducida (Eddy).
10. 10 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS Relés de Inducción direccionales.
Tipo Corriente-Corriente
Está accionado por dos fuentes tomadas de diferentes transformadores de corriente. La expresión del torque aparece como:
Cuando los flujos que atraviesan el rotór están a 90° entre sí se producirá el par más eficientemente, dicho de otra forma para una corriente determinada el par máximo se da cuando existan entre ellas un desfasaje de 90°.
11. 11 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS Cuando se necesita que el relé trabaje en su mejor forma para un desfasaje diferente de 90° entre las corrientes de línea, se puede colocar en derivación una impedancia para lograr que el ángulo de la corriente por la bobina sea diferente al ángulo de su respectiva corriente de línea como se ve en la Figura siguiente.
El par máximo sigue ocurriendo cuando las corrientes por las bobinas están desfasadas 90°, pero ahora esto no indica que I1 e I2, estén desfasadas 90° ya que estas son las corrientes de alimentación, pero no las que originan el flujo.
12. 12 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS la corriente por la bobina no es la misma que viene de la línea, y para que la corriente mínima de operación (Imin.op) no cambie, no debe cambiar la magnitud de la corriente por la bobina 1. Esto es sólo exige otro desfasaje a Imin.op, pero se tiene la característica de tener par máximo cuando las corrientes que pasan por las bobinas e I2 son perpendiculares.
13. 13 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS
14. 14 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS
15. 15 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS
16. 16 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS
17. 17 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS
18. 18 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS
19. 19 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS RELÉS
20. 20 jueves, 12 de julio de 2012
21. 21 jueves, 12 de julio de 2012
22. 22 jueves, 12 de julio de 2012
23. 23 jueves, 12 de julio de 2012
24. 24 jueves, 12 de julio de 2012
25. 25 jueves, 12 de julio de 2012 Relé tipo impedancia Es un relé de sobre corriente con restricción de tensión, esto es un relé en el cual el par de disparo lo produce una bobina de corriente y se equilibra con el par producido por una bobina de tensión.
Ecuación del par:
El relé actuará cuando:
En corto circuito la corriente es muy grande y la acción del resorte no es considerable, por tanto:
El relé actuará para valores menores de .
26. 26 jueves, 12 de julio de 2012 Relé tipo impedancia Debido a que el relé actúa cuando el valor de la impedancia es menor que un determinado valor, se podría llamar más adecuadamente relé de subimpedancia; pero considerando que el relé de sobre impedancia casi no se usa, se conoce mas como de impedancia o tipo impedancia.
El relé no es direccional por ello se debe usar conjunta mente con una unidad direccional.
27. 27 jueves, 12 de julio de 2012 Tipo impedancia modificada (Mho desplazado). Es un relé de sobrecorriente con restricción de voltaje pero con una alimentación de corriente en el circuito de tensión como se muestra en la Figura.
La expresión del par será:
Como el relé está a punto de actuar:
Dividiendo por I2
28. 28 jueves, 12 de julio de 2012 Tipo impedancia modificada (Mho desplazado). Despreciando el efecto del resorte (el resorte es importante cuando la fuerza en el sentido de operación apenas logra anular la correspondiente a la operación, esto es en lugar de tener como límite de la característica una línea, se tiene un área de incertidumbre).
Corresponde al mismo tipo de relé tipo impedancia pero desplazado un valor Z. pero se puede hacer direccional haciendo:
29. 29 jueves, 12 de julio de 2012 Relé tipo admitancia (Mho). Es un relé direccional con restricción de voltaje esto es el torque lo produce una unidad direccional (Voltaje - Corriente) y se contrarresta con una unidad de voltaje.
La expresión del par es:
En el momento de operación: T=0
Dividiendo por KVVI
Expresándolo en la forma de impedancia:
30. 30 jueves, 12 de julio de 2012 Relé tipo Ohm Es un relé de sobrecorriente con restricción direccional, esto es, el torque se produce por medio de una unidad de sobrecorriente y se balancea con una unidad direccional.
Ecuación del par:
La operación se dará cuando:
Dividiendo por KIVI
31. 31 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉ TIPO REACTANCIA
32. 32 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS DIFERENCIALES Son aquellos relés que operan cuando la diferencia fasorial de dos o más cantidades eléctricas sobrepasa un valor predeterminado.
33. 33 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS DIFERENCIALES
34. 34 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS DIFERENCIALES
35. 35 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS DIFERENCIALES
36. 36 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS DIFERENCIALES
37. 37 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS DIFERENCIALES
38. 38 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS DIFERENCIALES
39. 39 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS ESTATICOS
40. 40 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS ESTATICOS
41. 41 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS ESTATICOS
42. 42 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS ESTATICOS
43. 43 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS ESTATICOS
44. 44 jueves, 12 de julio de 2012 RELÉS ESTATICOS
45. 45 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE-BLOQUE Usado para cambiar las ondas que compara en dos ondas cuadradas como se ve en la figura siguiente. El mínimo tiempo para el cual podría actuar el relé es 4 ms.
46. 46 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE-BLOQUE Se acostumbra a usar ondas cuadradas en lugar de las ondas senoidales para disminuir problemas en el momento de cambiar el signo de la señal.
En la figura (a) se muestra la característica del relé de distancia en función de la distancia y en la figura (b) los tiempos de operación.
47. 47 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE-PUNTA En este método, un voltaje se transforma en onda cuadrada (IZT -V); mientras que el otro se transforma en un impulso (punta) cuando se tiene voltaje máximo sea positivo o negativo. La polaridad de la punta se compara instantáneamente con la polaridad de la onda cuadrada y si es igual se produce una señal de salida.
Para el caso particular en que B = 180º el método bloque-punta se ilustra en la siguiente figura.
48. 48 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE - PUNTA La curva de operación es la misma para cualquier falla interna, solamente se cambia el origen del eje de las abscisas. Como se ve en la siguiente figura, este modelo es similar al bloque-bloque, con la diferencia que los temporizadores actúan por un impulso.
49. 49 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE - PUNTA El mínimo tiempo de operación cero y el máximo 8.33 ms.
La ecuación característica del relé Mho es:
Donde:
T= Porcentaje del tap de restricción (Disminuyendo T aumenta el alcance).
ZT= Impedancia del transactor (Impedancia de transferencia).
(t)= Angulo de torque máximo (Igual al ángulo de ZT).
El alcance se puede cambiar sin afectar el ángulo de par máximo (t) cambiando el
tap básico y/o el tap del voltaje de restricción.
El ángulo t se puede cambiar variando el valor de R, de manera que si el
valor de R aumenta, el ángulo t aumenta. Sin embargo, al cambiar R se afecta un poco
el valor de ZT, lo cual se puede corregir afectando también el tap del voltaje de restricción.
50. 50 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE - PUNTA
51. 51 jueves, 12 de julio de 2012 LENTE Y TOMATE Existen otras dos características posibles con la unidad Mho, las cuales se conocen “Lente” y “Tomate”. Cuando se fija el temporizador 4/9, se obtiene el círculo correspondiente a un Mho normal. Si la coincidencia entre IZT -V y V es menor de 4.167 ms (B<90º ) el relé no debe operar; pero si la coincidencia entre las dos señales es mayor de 4.167 ms
(B>90º ) el relé debe operar. Esto significa que la coincidencia de las señales determina la característica de operación del relé. Al fijar el tiempo mínimo de operación en un valor menor ( 3 ms por ejemplo ),
se requiere menor coincidencia entre las señales (el ángulo límite es menor de 90º) para que actúe, esto es, la característica de operación
cambia, obteniéndose la característica tomate (figura (c)). Si el tiempo mínimo de operación se aumenta (5ms por ejemplo) se necesita mayor coincidencia para obtener operación del relé; la característica de operación del relé se llama“lente” (figura (d)).
52. 52 jueves, 12 de julio de 2012 LENTE Y TOMATE El tiempo de operación varía de acuerdo al sitio y al momento en
que ocurre la falla. Por ejemplo si B=C=90º , la falla ocurre
cuando V cambia de sentido (V=0), la coincidencia comenzará
a darse ¼ de ciclo más tarde, por lo tanto, el tiempo de operación
será igual al tiempo de espera mas el tiempo de coincidencia, que
para este caso es:
53. 53 jueves, 12 de julio de 2012 LENTE Y TOMATE
El máximo tiempo de operación se obtendrá cuando ocurra una falla
en el momento en que acaba de pasar el máximo de voltaje (V).
Según la figura:
54. 54 jueves, 12 de julio de 2012 MHO
55. 55 jueves, 12 de julio de 2012 MHO
56. 56 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO Es muy similar al Mho, pero está corrida del origen, de acuerdo a
esto, tendrá dos características diferentes; hacia delante y
hacia atrás como se muestra a continuación.
57. 57 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO La característica se define por medio de dos alcances; mayor y menor (ZT y ZR). Si el alcance mayor (ZT) está en la dirección de disparo, se acostumbra a usar el método bloque-bloque, pero si el alcance mayor está en la dirección de bloqueo, se usa el método bloque-punta.
Las impedancias de transferencia ZT y ZR, se obtienen del mismo transactor. Cuando la corriente del sistema se aplica al transactor, se obtienen los voltajes IZT e IZR, en este caso el diámetro del círculo lo da IZT – IZR.
58. 58 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO
La comparación se hace ahora entre V – IZR e IZT – V en la misma
forma que se hizo para el relé Mho. La característica del relé tipo Mho
la define la coincidencia entre IZT – V y V de 90°. La operación se
dará cuando el ángulo de coincidencia sea mayor de 90°.
59. 59 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO Cuando el ángulo B entre V – IZR y IZT – V sea mayor de 90° el
relé opera.
La Fig. (e) muestra la característica. En las figuras (f) y (g) se muestran el diagrama de bloques y el circuito del relé respectivamente.
60. 60 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO
61. 61 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO
62. 62 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO El secundario del transactor tiene un tap intermedio, el cual forma
dos impedancias de transferencia, ZT y ZR. El ángulo para ambas es
El mismo y determina la cantidad de resistencia secundaria
conectada al transactor. La bobina del voltaje de restricción tiene
dos taps (TR y T) para dar un valor más exacto a los alcances mayor
y menor, que se deseen. En este caso no se necesita memoria,
pues está desplazado suficientemente como para asegurar la señal
aun con voltaje cero.
63. 63 jueves, 12 de julio de 2012 APENDICE 3.A Inversión de circunferencia
Como:
Por tanto remplazando:
Como: Queda así:
64. 64 jueves, 12 de julio de 2012 APENDICE 3.A
Y Como:
Remplazando queda:
Ó
Como se ve la inversa de una circunferencia es otra circunferencia
(note que la recta aparece como un caso particular de la circunferencia).
65. 65 jueves, 12 de julio de 2012 EJEMPLO La característica de un relé tipo reactancia esta definida por una recta paralela al eje R, X=10 O, como se muestra en la siguiente figura. Obtener la grafica en el plano Y.
66. 66 jueves, 12 de julio de 2012 EJEMPLO Solución:
X=10 O. Comparando con la ecuación 1 se tiene que:
A1=0, A2=0, A3=1, A4=-10
Reemplazando estos valores en la ecuación 2 y completando
el cuadrado aparece:
Lo que corresponde a una circunferencia de radio 1/20 y con centro en
(0,-1/20).
67. 67 jueves, 12 de julio de 2012 EJEMPLO
68. jueves, 12 de julio de 2012
