Teste de relés: O relé é o dispositivo chave do medidor de energia elétrica pré-pago inteligente. A vida útil do relé determina, em certa medida, a vida útil do medidor. O desempenho do dispositivo é crucial para o funcionamento do medidor. No entanto, existem muitos fabricantes de relés, tanto nacionais quanto estrangeiros, que diferem bastante em escala de produção, nível técnico e parâmetros de desempenho. Portanto, os fabricantes de medidores de energia devem dispor de um conjunto de dispositivos de detecção precisos para testar e selecionar relés, garantindo a qualidade dos medidores. Além disso, a State Grid também intensificou a amostragem e detecção dos parâmetros de desempenho dos relés em medidores inteligentes, o que exige equipamentos de detecção específicos para verificar a qualidade dos medidores produzidos por diferentes fabricantes. Contudo, os equipamentos de detecção de relés não se limitam a um único item de detecção, o processo não é automatizado, os dados precisam ser processados e analisados manualmente, e os resultados apresentam diversos fatores de aleatoriedade e artificialidade. Além disso, a eficiência de detecção é baixa e a segurança não pode ser garantida [7]. Nos últimos dois anos, a State Grid padronizou gradualmente os requisitos técnicos dos medidores de eletricidade, formulou normas e especificações técnicas relevantes do setor, o que apresentou algumas dificuldades técnicas para a detecção de parâmetros de relés, como a capacidade de carga ligada e desligada do relé, o teste de características de comutação, etc. Portanto, é urgente estudar um dispositivo para realizar a detecção abrangente dos parâmetros de desempenho do relé [7]. De acordo com os requisitos do teste de parâmetros de desempenho do relé, os itens de teste podem ser divididos em duas categorias. Uma delas são os itens de teste sem corrente de carga, como valor de atuação, resistência de contato e vida útil mecânica. A segunda são os itens de teste com corrente de carga, como tensão de contato, vida útil elétrica e capacidade de sobrecarga. Os principais itens de teste são brevemente apresentados a seguir: (1) Valor de atuação. Tensão necessária para a operação do relé. (2) Resistência de contato. Valor da resistência entre dois contatos quando o contato elétrico está fechado. (3) Vida útil mecânica. Número de vezes que as peças mecânicas, sem danos, são acionadas pelo relé. (4) Tensão de contato. Quando o contato elétrico está fechado, uma determinada corrente de carga é aplicada no circuito de contato elétrico e o valor da tensão entre os contatos é medido. (5) Vida útil elétrica. Quando a tensão nominal é aplicada em ambas as extremidades da bobina de acionamento do relé e a carga resistiva nominal é aplicada no circuito de contato, o número de ciclos é inferior a 300 vezes por hora e o ciclo de trabalho é de 1:4, o número de ciclos de operação confiável do relé. (6) Capacidade de sobrecarga. Quando a tensão nominal é aplicada em ambas as extremidades da bobina de acionamento do relé e 1,5 vezes a carga nominal é aplicada no circuito de contato, o número de ciclos de operação confiável do relé pode ser alcançado na frequência de operação de (10±1) vezes/min [7]. Tipos, por exemplo, muitos tipos diferentes de relés, podem ser divididos de acordo com a tensão de entrada: relé de velocidade, relé de corrente, relé de tempo, relé de pressão, etc. De acordo com o princípio de funcionamento, podem ser divididos em relé eletromagnético, relé de indução, relé elétrico, relé eletrônico, etc. De acordo com a finalidade, podem ser divididos em relé de controle, relé de proteção, etc. De acordo com a forma da variável de entrada, podem ser divididos em relé de medição e relé de medição. [8]O relé pode ser baseado na presença ou ausência de entrada, não operando quando não há entrada e operando quando há entrada, como relés intermediários, relés gerais, relés temporizados, etc. [8]O relé de medição é baseado na variação da entrada; a entrada está sempre presente durante o funcionamento, operando somente quando atinge um determinado valor, como relés de corrente, relés de tensão, relés térmicos, relés de velocidade, relés de pressão, relés de nível de líquido, etc. [8]Diagrama esquemático da estrutura de um relé eletromagnético. A maioria dos relés usados em circuitos de controle são relés eletromagnéticos. O relé eletromagnético possui características como estrutura simples, baixo custo, operação e manutenção convenientes, pequena capacidade de contato (geralmente abaixo de SA), grande número de contatos e ausência de pontos principais e auxiliares, ausência de dispositivo de extinção de arco, tamanho reduzido, ação rápida e precisa, controle sensível, confiabilidade, entre outras. É amplamente utilizado em sistemas de controle de baixa tensão. Os relés eletromagnéticos mais comuns incluem relés de corrente, relés de tensão, relés intermediários e diversos relés gerais de pequeno porte. [8]A estrutura e o princípio de funcionamento do relé eletromagnético são semelhantes aos do contator, sendo composto principalmente por um mecanismo eletromagnético e um contato. Os relés eletromagnéticos podem operar tanto em corrente contínua (CC) quanto em corrente alternada (CA). Uma tensão ou corrente é aplicada em ambas as extremidades da bobina para gerar uma força eletromagnética. Quando a força eletromagnética é maior que a força de reação da mola, a armadura é tracionada, fazendo com que os contatos normalmente abertos e normalmente fechados se movam. Quando a tensão ou corrente na bobina cai ou desaparece, a armadura é liberada e o contato é rearmado. [8]Relé térmico O relé térmico é usado principalmente para proteção contra sobrecarga em equipamentos elétricos (principalmente motores). O relé térmico funciona utilizando o princípio de aquecimento por corrente do equipamento elétrico, sendo semelhante às características de sobrecarga do motor, com características de tempo inverso. É usado principalmente em conjunto com o contator, para proteção contra sobrecarga e falha de fase em motores assíncronos trifásicos. Na prática, esses motores frequentemente enfrentam problemas causados por razões elétricas ou mecânicas, como sobrecorrente, sobrecarga e falha de fase. Se a sobrecorrente não for grave, a duração for curta e o aumento de temperatura dos enrolamentos não exceder o limite permitido, essa sobrecorrente é aceitável; se a sobrecorrente for grave e durar muito tempo, ela acelerará o envelhecimento do isolamento do motor e poderá até mesmo queimá-lo. Portanto, o dispositivo de proteção do motor deve ser instalado no circuito do motor. Existem muitos tipos de dispositivos de proteção de motor de uso comum, sendo o mais comum o relé térmico de placa metálica. O relé térmico de placa metálica é trifásico e existem dois tipos: com e sem proteção contra quebra de fase. [8] Relé temporizado O relé temporizado é usado para controle de tempo em circuitos de controle. Existem muitos tipos, que, de acordo com seu princípio de funcionamento, podem ser divididos em eletromagnéticos, com amortecimento a ar, elétricos e eletrônicos; de acordo com o modo de retardo, podem ser divididos em retardo de potência e retardo de potência. O relé temporizado com amortecimento a ar utiliza o princípio do amortecimento a ar para obter o retardo de tempo, sendo composto por um mecanismo eletromagnético, um mecanismo de retardo e um sistema de contatos. O mecanismo eletromagnético é de núcleo de ferro tipo E duplo de ação direta, o sistema de contato utiliza microinterruptor I-X5 e o mecanismo de retardo adota amortecedor de airbag. [8] Confiabilidade 1. Influência do ambiente na confiabilidade do relé: o tempo médio entre falhas de relés operando em GB e SF é o mais alto, atingindo 820.000 h, enquanto no ambiente NU, é de apenas 600.000 h. [9] 2. Influência do grau de qualidade na confiabilidade do relé: quando relés de grau de qualidade A1 são selecionados, o tempo médio entre falhas pode atingir 3.660.000 h, enquanto o tempo médio entre falhas de relés de grau C é de 110.000 h, com uma diferença de 33 vezes. Pode-se observar que o grau de qualidade dos relés tem grande influência em seu desempenho de confiabilidade. [9]3. Influência da forma de contato do relé na confiabilidade: a forma de contato do relé também afeta sua confiabilidade. A confiabilidade de relés de um polo com contato único é maior do que a de relés de dois polos com o mesmo número de contatos. A confiabilidade diminui gradualmente com o aumento do número de contatos. O tempo médio entre falhas (TMF) de um relé de um polo com contato único e quatro contatos é 5,5 vezes maior do que o de um relé de dois polos com quatro contatos. [9]4. Influência do tipo de estrutura na confiabilidade do relé: existem 24 tipos de estrutura de relé, e cada tipo tem um impacto em sua confiabilidade. [9]5. Influência da temperatura na confiabilidade do relé: a temperatura de operação do relé varia entre -25 °C e 70 °C. Com o aumento da temperatura, o TMF dos relés diminui gradualmente. [9]6. Influência da taxa de operação na confiabilidade do relé: com o aumento da taxa de operação do relé, o TMF apresenta uma tendência exponencial de queda. Portanto, se o circuito projetado exigir que o relé opere em uma taxa muito alta, é necessário detectar cuidadosamente o relé durante a manutenção do circuito para que ele possa ser substituído a tempo. [9]7. Influência da relação de corrente na confiabilidade do relé: a chamada relação de corrente é a razão entre a corrente de carga de trabalho do relé e a corrente de carga nominal. A relação de corrente tem grande influência na confiabilidade do relé, especialmente quando a relação de corrente é maior que 0,1, o tempo médio entre falhas diminui rapidamente, enquanto quando a relação de corrente é menor que 0,1, o tempo médio entre falhas permanece basicamente o mesmo, portanto, a carga com corrente nominal mais alta deve ser selecionada no projeto do circuito para reduzir a relação de corrente. Dessa forma, a confiabilidade do relé e até mesmo de todo o circuito não será reduzida devido à flutuação da corrente de trabalho.
