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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 Elctricas RELS
3. 3 jueves, 12 de julio de 2012 TIPOS DE ESTRUCTURAS Las cinco primeras utilizan el principio de atraccin electromagntica, mientras las siguientes usan el de induccin electromagntica. Las estructuras 4, 7, 8, 9 y 10 son direccionales y las correspondientes a 5
y 11 son diferenciales.
1. Atraccin de Armadura (Abisagrada).
2. Atraccin de Armadura (Pivotada).
3. Ncleo de Succin.
4. Direccional de Atraccin Electromagntica.
5. Diferencial de Atraccin Electromagntica.
6. Polo sombreado.
7. Vatihorimtrica.
8. Cilindro de Induccin.
9. Anillo de Induccin Doble.
10. Anillo de induccin Sencillo.
11. Diferencial de Induccin.
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 OPERACIN DE LOS RELS Atraccin Electromagntica.
Funcionamiento:
Actan por efectos de fuerzas electromagnticas que operan sobre un mbolo o una armadura mvil; en este caso la fuerza se ejerce sobre una parte mvil construida con material ferromagntico y trata siempre de reducir el entre hierro y por tanto la reluctancia.
La fuerza neta aparece como:
Donde:
= Constante del resorte (Fuerza de restriccin).
= Constante que depende de las caractersticas del rel.
= Magnitud eficaz de la corriente en la bobina actuante.
7. 7 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS Direccional:
Se basa en la interaccin de dos cantidades actuantes as:
Corriente Polarizante: Se usa para fijar los polos de referencia (Podra reemplazarse por un imn permanente). Determina la direccin de la corriente actuante exigida para la operacin.
Corriente Actuante: determina los polos de la parte mvil, los cuales se vern atrados por los polos opuestos fijados en la parte esttica (Por la cantidad polarizante).
8. 8 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS Induccin Electromagntica.
Utilizan el principio del motor de induccin para desarrollar el par.
La fuerza actuante se desarrolla en un elemento mvil que puede ser un disco (o cualquier otra forma de rotor de material buen conductor de corriente), mediante la interaccin de los flujos electromagnticos.
Cada flujo induce tensin alrededor de l mismo en el rotor y estas hacen circular corrientes parsitas que tratan de oponerse al campo que las produce.
9. 9 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS 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 parsita inducida (Eddy).
10. 10 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS Rels de Induccin direccionales.
Tipo Corriente-Corriente
Est accionado por dos fuentes tomadas de diferentes transformadores de corriente. La expresin del torque aparece como:
Cuando los flujos que atraviesan el rotr estn a 90 entre s se producir el par ms eficientemente, dicho de otra forma para una corriente determinada el par mximo se da cuando existan entre ellas un desfasaje de 90.
11. 11 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS Cuando se necesita que el rel trabaje en su mejor forma para un desfasaje diferente de 90 entre las corrientes de lnea, se puede colocar en derivacin una impedancia para lograr que el ngulo de la corriente por la bobina sea diferente al ngulo de su respectiva corriente de lnea como se ve en la Figura siguiente.
El par mximo sigue ocurriendo cuando las corrientes por las bobinas estn desfasadas 90, pero ahora esto no indica que I1 e I2, estn desfasadas 90 ya que estas son las corrientes de alimentacin, pero no las que originan el flujo.
12. 12 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS la corriente por la bobina no es la misma que viene de la lnea, y para que la corriente mnima de operacin (Imin.op) no cambie, no debe cambiar la magnitud de la corriente por la bobina 1. Esto es slo exige otro desfasaje a Imin.op, pero se tiene la caracterstica de tener par mximo cuando las corrientes que pasan por las bobinas e I2 son perpendiculares.
13. 13 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS
14. 14 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS
15. 15 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS
16. 16 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS
17. 17 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS
18. 18 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS
19. 19 jueves, 12 de julio de 2012 PRINCIPIOS DE OPERACIN DE LOS RELS
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 Rel tipo impedancia Es un rel de sobre corriente con restriccin de tensin, esto es un rel en el cual el par de disparo lo produce una bobina de corriente y se equilibra con el par producido por una bobina de tensin.
Ecuacin del par:
El rel actuar cuando:
En corto circuito la corriente es muy grande y la accin del resorte no es considerable, por tanto:
El rel actuar para valores menores de .
26. 26 jueves, 12 de julio de 2012 Rel tipo impedancia Debido a que el rel acta cuando el valor de la impedancia es menor que un determinado valor, se podra llamar ms adecuadamente rel de subimpedancia; pero considerando que el rel de sobre impedancia casi no se usa, se conoce mas como de impedancia o tipo impedancia.
El rel 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 rel de sobrecorriente con restriccin de voltaje pero con una alimentacin de corriente en el circuito de tensin como se muestra en la Figura.
La expresin del par ser:
Como el rel est 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 operacin apenas logra anular la correspondiente a la operacin, esto es en lugar de tener como lmite de la caracterstica una lnea, se tiene un rea de incertidumbre).
Corresponde al mismo tipo de rel tipo impedancia pero desplazado un valor Z. pero se puede hacer direccional haciendo:
29. 29 jueves, 12 de julio de 2012 Rel tipo admitancia (Mho). Es un rel direccional con restriccin de voltaje esto es el torque lo produce una unidad direccional (Voltaje - Corriente) y se contrarresta con una unidad de voltaje.
La expresin del par es:
En el momento de operacin: T=0
Dividiendo por KVVI
Expresndolo en la forma de impedancia:
30. 30 jueves, 12 de julio de 2012 Rel tipo Ohm Es un rel de sobrecorriente con restriccin direccional, esto es, el torque se produce por medio de una unidad de sobrecorriente y se balancea con una unidad direccional.
Ecuacin del par:
La operacin se dar cuando:
Dividiendo por KIVI
31. 31 jueves, 12 de julio de 2012 REL TIPO REACTANCIA
32. 32 jueves, 12 de julio de 2012 RELS DIFERENCIALES Son aquellos rels que operan cuando la diferencia fasorial de dos o ms cantidades elctricas sobrepasa un valor predeterminado.
33. 33 jueves, 12 de julio de 2012 RELS DIFERENCIALES
34. 34 jueves, 12 de julio de 2012 RELS DIFERENCIALES
35. 35 jueves, 12 de julio de 2012 RELS DIFERENCIALES
36. 36 jueves, 12 de julio de 2012 RELS DIFERENCIALES
37. 37 jueves, 12 de julio de 2012 RELS DIFERENCIALES
38. 38 jueves, 12 de julio de 2012 RELS DIFERENCIALES
39. 39 jueves, 12 de julio de 2012 RELS ESTATICOS
40. 40 jueves, 12 de julio de 2012 RELS ESTATICOS
41. 41 jueves, 12 de julio de 2012 RELS ESTATICOS
42. 42 jueves, 12 de julio de 2012 RELS ESTATICOS
43. 43 jueves, 12 de julio de 2012 RELS ESTATICOS
44. 44 jueves, 12 de julio de 2012 RELS 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 mnimo tiempo para el cual podra actuar el rel 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 seal.
En la figura (a) se muestra la caracterstica del rel de distancia en funcin de la distancia y en la figura (b) los tiempos de operacin.
47. 47 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE-PUNTA En este mtodo, un voltaje se transforma en onda cuadrada (IZT -V); mientras que el otro se transforma en un impulso (punta) cuando se tiene voltaje mximo sea positivo o negativo. La polaridad de la punta se compara instantneamente con la polaridad de la onda cuadrada y si es igual se produce una seal de salida.
Para el caso particular en que B = 180 el mtodo bloque-punta se ilustra en la siguiente figura.
48. 48 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE - PUNTA La curva de operacin 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 actan por un impulso.
49. 49 jueves, 12 de julio de 2012 METODO BLOQUE - PUNTA El mnimo tiempo de operacin cero y el mximo 8.33 ms.
La ecuacin caracterstica del rel Mho es:
Donde:
T= Porcentaje del tap de restriccin (Disminuyendo T aumenta el alcance).
ZT= Impedancia del transactor (Impedancia de transferencia).
(t)= Angulo de torque mximo (Igual al ngulo de ZT).
El alcance se puede cambiar sin afectar el ngulo de par mximo (t) cambiando el
tap bsico y/o el tap del voltaje de restriccin.
El ngulo t se puede cambiar variando el valor de R, de manera que si el
valor de R aumenta, el ngulo t aumenta. Sin embargo, al cambiar R se afecta un poco
el valor de ZT, lo cual se puede corregir afectando tambin el tap del voltaje de restriccin.
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 caractersticas posibles con la unidad Mho, las cuales se conocen Lente y Tomate. Cuando se fija el temporizador 4/9, se obtiene el crculo correspondiente a un Mho normal. Si la coincidencia entre IZT -V y V es menor de 4.167 ms (B<90 ) el rel no debe operar; pero si la coincidencia entre las dos seales es mayor de 4.167 ms
(B>90 ) el rel debe operar. Esto significa que la coincidencia de las seales determina la caracterstica de operacin del rel. Al fijar el tiempo mnimo de operacin en un valor menor ( 3 ms por ejemplo ),
se requiere menor coincidencia entre las seales (el ngulo lmite es menor de 90) para que acte, esto es, la caracterstica de operacin
cambia, obtenindose la caracterstica tomate (figura (c)). Si el tiempo mnimo de operacin se aumenta (5ms por ejemplo) se necesita mayor coincidencia para obtener operacin del rel; la caracterstica de operacin del rel se llamalente (figura (d)).
52. 52 jueves, 12 de julio de 2012 LENTE Y TOMATE El tiempo de operacin vara de acuerdo al sitio y al momento en
que ocurre la falla. Por ejemplo si B=C=90 , la falla ocurre
cuando V cambia de sentido (V=0), la coincidencia comenzar
a darse de ciclo ms tarde, por lo tanto, el tiempo de operacin
ser 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 mximo tiempo de operacin se obtendr cuando ocurra una falla
en el momento en que acaba de pasar el mximo de voltaje (V).
Segn 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 est corrida del origen, de acuerdo a
esto, tendr dos caractersticas diferentes; hacia delante y
hacia atrs como se muestra a continuacin.
57. 57 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO La caracterstica se define por medio de dos alcances; mayor y menor (ZT y ZR). Si el alcance mayor (ZT) est en la direccin de disparo, se acostumbra a usar el mtodo bloque-bloque, pero si el alcance mayor est en la direccin de bloqueo, se usa el mtodo 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 dimetro del crculo lo da IZT IZR.
58. 58 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO
La comparacin se hace ahora entre V IZR e IZT V en la misma
forma que se hizo para el rel Mho. La caracterstica del rel tipo Mho
la define la coincidencia entre IZT V y V de 90. La operacin se
dar cuando el ngulo de coincidencia sea mayor de 90.
59. 59 jueves, 12 de julio de 2012 MHO DESPLAZADO Cuando el ngulo B entre V IZR y IZT V sea mayor de 90 el
rel opera.
La Fig. (e) muestra la caracterstica. En las figuras (f) y (g) se muestran el diagrama de bloques y el circuito del rel 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 ngulo para ambas es
El mismo y determina la cantidad de resistencia secundaria
conectada al transactor. La bobina del voltaje de restriccin tiene
dos taps (TR y T) para dar un valor ms exacto a los alcances mayor
y menor, que se deseen. En este caso no se necesita memoria,
pues est desplazado suficientemente como para asegurar la seal
aun con voltaje cero.
63. 63 jueves, 12 de julio de 2012 APENDICE 3.A Inversin de circunferencia
Como:
Por tanto remplazando:
Como: Queda as:
64. 64 jueves, 12 de julio de 2012 APENDICE 3.A
Y Como:
Remplazando queda:
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 caracterstica de un rel 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 Solucin:
X=10 O. Comparando con la ecuacin 1 se tiene que:
A1=0, A2=0, A3=1, A4=-10
Reemplazando estos valores en la ecuacin 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
