Однополюсное реле двойного броска с задержками и неисправностями
Simscape/Electrical/Выключатели и выключатели/реле

Блок SPDT Relay моделирует однополюсное реле с двойным броском. Блок имеет три потенциальных состояния:
Обесточен - общий контакт, C, подключен к нормально замкнутому контакту, S1.
Под напряжением - общий контакт C соединен с нормально разомкнутым контактом S2.
Разомкнутая цепь - реле разомкнуто. Общий контакт C не соединен с нормально замкнутым контактом S1 или нормально разомкнутым контактом S2.
Вы можете:
Управление состоянием реле осуществляется с помощью порта ввода физического сигнала или портов сохранения электрической мощности.
Выведите состояние реле.
Задержка разрыва и создания одного или обоих соединений.
Введите поведенческий или временной сбой, который приводит к заеданию соединения, разомкнутому контуру или ухудшенному контактному сопротивлению.
Блок имеет два варианта управления:
Управление физическим сигналом (PS) - состояние реле зависит от того, как значение входного физического сигнала сравнивается с пороговым значением реле. Пороговое значение ретрансляции, th, - это значение, указанное пользователем для параметра Threshold.
Электрическое управление - состояние реле зависит от того, как ток через положительные и отрицательные электрические консервационные порты, представляющие обмотку реле, сравнивается с верхним и нижним порогами реле. Верхний и нижний пороги зависят от значений, заданных для параметров в параметрах намотки.
Для варианта управления ПС в начале моделирования:
Если входной сигнал PS меньше или равен th, реле обесточивается и общий контакт C подключается к нормально замкнутому контакту S1.
Если входной сигнал PS больше, чем th, реле включается и C подключается к нормально разомкнутому контакту, S2.
После начала моделирования, если PS поднимается выше, блок переходит из обесточенного состояния в состояние под напряжением:
Соединение C-S1 разрывается после задержки, указанной в поле Time-to-break C-S1 connection.
Соединение C-S2 закрывается после задержки, указанной в поле Time-to-make C-S2 connection.
Если блок переходит из состояния под напряжением в состояние обесточивания, то есть PS падает до или ниже th:
Соединение C-S2 разрывается после задержки, указанной в поле Time-to-break C-S2 connection.
Соединение C-S1 закрывается после задержки, указанной в поле Time-to-make C-S1 connection.
Для варианта электрического управления верхний и нижний пороги зависят от заданных значений номинального напряжения, процентного номинального напряжения для питания, процентного номинального напряжения для обесточивания и параметров последовательного сопротивления обмотки. Номинальный ток:
Vratedrcoil.
Уравнение для верхнего порога тока, возбужденного, является:
.
Уравнение для нижнего порога тока, находящегося под напряжением, таково:
Последовательное сопротивление обмотки.
В начале моделирования:
Если ток управления меньше, чем напряжение питания, общий контакт C подключается к нормально замкнутому контакту S1.
Если ток управления больше, чем напряжение питания, реле включается, и C подключается к нормально разомкнутому контакту, S2.
После начала моделирования, если ток поднимается выше питаемого, блок переходит из обесточенного состояния в состояние запитанного:
Соединение C-S1 разрывается после задержки, указанной в поле Time-to-break C-S1 connection.
Соединение C-S2 закрывается после задержки, указанной в поле Time-to-make C-S2 connection.
Если ток падает ниже уровня, находящегося под напряжением, блок переходит из состояния, находящегося под напряжением, в состояние, находящееся под напряжением:
Соединение C-S2 разрывается после задержки, указанной в поле Time-to-break C-S2 connection.
Соединение C-S1 закрывается после задержки, указанной в поле Time-to-make C-S1 connection.
Для просмотра состояния ретрансляции откройте порт x, физический сигнальный порт, который выводит состояние каждого соединения. Чтобы открыть порт x, в разделе Main settings (Основные параметры) задайте для параметра State port значение Visible.
В таблице показано, как состояние реле соотносится с состоянием соединений. Замкнутое соединение имеет состояние 1. Открытое соединение имеет состояние 0.
Состояния реле и соединения
| C-S1 Состояние подключения | C-S2 Состояние подключения | Состояние ретрансляции |
|---|---|---|
| 1 | 0 | Обесточен |
| 0 | 1 | Энергичный |
| 0 | 0 | Разомкнутая цепь |
В настройках Mechanical можно указать задержки при создании и разрыве соединений. В таблице показано, как задержки во времени изготовления и торможения влияют на соединения между контактами S1 и S2 и общим контактом C.
| Механические настройки | Состояние ретрансляции | C-S1 Состояние подключения | C-S2 Состояние подключения | Результаты, с C-S1 в желтом и C-S2 в синем | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Обесточен | 1 | 0 |
| ||||||||||
| Энергичный | 0 | 1 | ||||||||||||
| Обесточен | 1 | 0 |
| ||||||||||
| Энергичный | 1, 0 | 1 | ||||||||||||
| Денергизация | 0, 1 | 0 |
| ||||||||||
| Энергичный | 0 | 1 | ||||||||||||
| Денергизация | 1 | 1, 0 |
| ||||||||||
| Энергичный | 0 | 1 | ||||||||||||
| Денергизация | 1 | 0 |
| ||||||||||
| Энергичный | 0 | 0, 1 |
Блок предоставляет пять типов отказов:
C-S1 stuck closed
C-S2 stuck closed
C open circuit (no path to S1 or S2)
Degraded contact resistance
Winding failed open circuit. Этот тип отказа доступен только для варианта электрического управления.
Каждый тип ошибки может вступить в силу только при превышении порога для временного или поведенческого триггера.
Замкнутый отказ C-S1 возникает, если общий контакт C механически, электрически или химически прилипает к нормально замкнутому контакту, S1. Причины этого типа отказов включают в себя:
Контактная сварка, возможно, из-за тока разрыва или тока разрыва, который превышает номинальное значение или короткое замыкание нагрузки.
Механические повреждения.
Износ изоляции.
Индуктивное напряжение.
В таблице показано неисправное состояние для C-S1 застрявшего закрытого отказа.
| Связь | Государство |
|---|---|
| C-S1 | 1 |
| C-S2 | 0 |
Застрявший C-S1 закрытый временной сбой может произойти только в том случае, если время моделирования превышает временной порог, так что
_ t,
где:
t - время моделирования.
tth_t - это заданное значение времени моделирования, после которого контакторы могут придерживаться параметра.
Застрявший C-S1 замкнутый поведенческий сбой может произойти только в том случае, если ток нагрузки превышает текущий порог в течение периода времени, который превышает поведенческий порог времени запуска. То есть поведенческий сбой может произойти только в том случае, если:
ith,
и
tth _ b,
где:
iload - ток нагрузки.
ith - заданное значение параметра Максимальный допустимый ток нагрузки.
ti > i _ th - время превышения текущего порога.
tth_b - это заданное значение ошибки времени при превышении текущего параметра.
При превышении временных или поведенческих порогов отказов, если C-S1:
Закрыто - C-S1 остается закрытым для остальной части моделирования.
Разомкнуть - C-S1 неисправность не вступает в силу до тех пор, пока реле не обесточится и C-S1 соединение не закроется. После закрытия C-S1 соединение остается закрытым до конца моделирования.
Замкнутый отказ C-S2 возникает, если общий контакт C механически, электрически или химически прилипает к нормально замкнутому контакту, S2. Причины этого типа отказов включают в себя:
Контактная сварка, возможно, из-за тока разрыва или тока разрыва, который превышает номинальное значение или короткое замыкание нагрузки.
Механические повреждения.
Износ изоляции.
В таблице показано неисправное состояние для C-S2 застрявшего закрытого отказа.
| Связь | Государство |
|---|---|
| C-S1 | 0 |
| C-S2 | 1 |
Застрявший C-S2 закрытый временной сбой может произойти только в том случае, если время моделирования превышает временной порог, так что:
_ t,
где:
t - время моделирования.
tth_t - это заданное значение времени моделирования, после которого контакторы могут придерживаться параметра.
Застрявший C-S2 замкнутый поведенческий сбой может произойти только в том случае, если ток нагрузки превышает текущий порог в течение периода времени, который превышает поведенческий порог времени запуска. То есть поведенческий сбой может произойти только в том случае, если:
ith,
и
tth _ b,
где:
iload - ток нагрузки.
ith - заданное значение параметра Максимальный допустимый ток нагрузки.
ti > i _ th - время превышения текущего порога.
tth_b - это заданное значение ошибки времени при превышении текущего параметра.
При превышении временных или поведенческих порогов отказов, если C-S2:
Закрыто - C-S2 остается закрытым для остальной части моделирования.
Разомкнуть (Open) - C-S2 неисправность не вступает в силу, пока реле не будет запитано и C-S2 соединение не закроется. После закрытия C-S2 соединение остается закрытым до конца моделирования.
Разомкнутая цепь C (нет пути к S1 или S2) возникает, если общий контакт C механически застревает в разомкнутом положении. Этот тип отказа может произойти, если:
Имеется повреждение или повреждение контакта.
Соединитель переключателя механически застревает в середине реле.
В таблице показано неисправное состояние разомкнутой цепи C (без тракта к S1 или S2).
| Связь | Государство |
|---|---|
| C-S1 | 0 |
| C-S2 | 0 |
Временной отказ С разомкнутой цепи может произойти только в том случае, если время моделирования превышает временной порог, так что
_ t,
где:
t - время моделирования.
tth_t - это заданное значение времени моделирования, после которого C может быть параметром разомкнутой цепи.
Поведенческий сбой C разомкнутой цепи может произойти только в том случае, если ток нагрузки превышает текущий порог в течение периода времени, который превышает поведенческий порог времени запуска. То есть поведенческий сбой может произойти только в том случае, если:
ith,
и
tth _ b,
где:
iload - ток нагрузки.
ith - заданное значение параметра Максимальный допустимый ток нагрузки.
ti > i _ th - период времени, в течение которого текущее пороговое значение превышено.
tth_b - это заданное значение ошибки времени при превышении текущего параметра.
При превышении временного порога отказа, если:
Реле находится в разомкнутом состоянии, то есть одно соединение разорвано, а другое еще не установлено, реле остается разомкнутым до конца моделирования.
Соединение C-S1 или C-S2 замкнуто, неисправность не вступает в силу, если реле не находится под напряжением или не обесточено, а замкнутое соединение разорвано. Если соединение разорвано, реле становится разомкнутым и остается разомкнутым до конца моделирования.
При превышении порогов поведенческих отказов, если:
Реле находится в разомкнутом состоянии, то есть одно соединение разорвано, а другое еще не установлено, реле остается разомкнутым до конца моделирования.
Соединение C-S1 или C-S2 замкнуто, состояние реле немедленно становится разомкнутой цепью и остается разомкнутой цепью для остального моделирования.
Причины отказа с ухудшенным контактным сопротивлением:
Условия перегрузки, вызванные чрезмерным использованием. Высокие пусковые токи и напряжения могут вызвать перегрузку, а также чрезмерное переключение реле. Условия перегрузки, в конечном счете, запускают электрическую дугу, которая генерирует тепло, которое разрушает контактный материал.
Химическое загрязнение, препятствующее работе контактов реле. Загрязняющие вещества, которые могут включать в себя окислительные пленки или посторонние частицы, имеют тенденцию давать высокие или нестабильные показания контактного сопротивления.
Конец жизни эстафеты.
В таблице показано неисправное состояние для отказа с ухудшенным контактным сопротивлением.
| Связь | Государство |
|---|---|
| C-S1 | 0 или 1. Контактное сопротивление ухудшается. |
| C-S2 | 0 или 1. Контактное сопротивление ухудшается. |
Временной отказ с ухудшенным контактным сопротивлением может произойти только в том случае, если время моделирования превышает временной порог, так что
_ t,
где:
t - время моделирования.
tth_t - это заданное значение параметра Simulation time for fault event.
Ухудшенные контактные сопротивления S1 и S2:
(t − tth _ tstart),
(t − tth _ tstart),
где:
rcontact_fault_s1 - конечное значение контактного сопротивления неисправного S1.
rcontact_fault_s2 - конечное значение контактного сопротивления неисправного S2.
контакт представляет собой непригодное S1 и S2 контактное сопротивление.
Поведенческий сбой с ухудшенным контактным сопротивлением может произойти только в том случае, если ток нагрузки превышает текущий порог в течение периода времени, который превышает поведенческий порог времени запуска. То есть поведенческий сбой может произойти только в том случае, если:
ith,
и
tth _ b,
где:
iload - ток нагрузки.
ith - заданное значение параметра Максимальный допустимый ток нагрузки.
ti1 > i _ th - это период времени, в течение которого превышается текущее пороговое значение для C-S1 соединения.
tth_b - это заданное значение ошибки времени при превышении текущего параметра.
Для инициируемого поведением отказа, если ith непрерывно в течение временного интервала tth_b ,
i _ th − tth _ bstart),
где:
iS1-C - общий контакт с нормально замкнутым контактом, C-S1, ток.
ith - заданное значение параметра Максимальный допустимый ток нагрузки.
tth_b - это заданное значение ошибки времени при превышении текущего параметра.
rcontact_fault_s1 - конечное значение контактного сопротивления неисправного S1.
контакт представляет собой ненарушенное контактное сопротивление S1.
start- заданное значение для параметра Time constant for degraded contact resistance.
Аналогично, для C-S2 соединения, если
ith
и
tth _ b,
тогда ухудшенное контактное сопротивление составляет:
i _ th − tth _ bstart),
где:
iS2-C - общий контакт с нормально замкнутым контактом, C-S2, ток.
rcontact_fault_s2 - конечное значение неисправного контактного сопротивления S2
При превышении временного порога отказа как для C-S1, так и для C-S2 соединений контактное сопротивление немедленно ухудшается и остается ухудшенным до конца моделирования.
При превышении порогов поведенческих отказов для C-S1, в терминах iS1-C, сопротивление для C-S1 соединения ухудшается после заданного значения для Времени отказа при превышении текущего параметра и остается ухудшенным для остальной части моделирования.
При превышении порогов поведенческих отказов для C-S2, в терминах iS2-C, сопротивление для C-S2 соединения ухудшается после заданного значения для Времени отказа при превышении текущего параметра и остается ухудшенным для остальной части моделирования.
Отказ обмотки разомкнутой цепи доступен только для варианта электрического управления. Разомкнутая цепь в обмотке обмотки может вызвать этот тип неисправности.
В таблице показано неисправное состояние для отказа разомкнутой цепи обмотки.
| Связь | Государство |
|---|---|
| C-S1 | 1 |
| C-S2 | 0 |
Временной отказ разомкнутой цепи обмотки может произойти только в том случае, если время моделирования превышает временной порог, так что
_ t,
где:
t - время моделирования.
tth_t - это заданное значение параметра Simulation time for fault event.
Для временного сбоя реле переключается в зависимости от тока обмотки, который аппроксимируется как:
tth _ tü),
где:
L - индуктивность обмотки.
R - сопротивление обмотки.
i - ток обмотки.
vwinding - напряжение на обмотке.
tth_t - это заданное значение параметра Simulation time for fault event.
λ - заданное значение параметра «Постоянная времени для перехода разомкнутой цепи обмотки».
Неисправный отказ разомкнутой цепи обмотки может произойти только при выполнении одного из следующих условий:
Ток обмотки превышает порог тока в течение периода времени, который превышает порог времени поведенческого триггера.
Напряжение обмотки превышает порог напряжения в несколько раз, что превышает порог количества перегрузок напряжения.
То есть поведенческий сбой может произойти только в том случае, если:
ith
а затем
tth _ b,
где:
iwinding - ток обмотки.
i - заданное значение параметра Максимально допустимый ток обмотки.
ti > i _ th - время превышения текущего порога.
tth_b - это заданное значение ошибки времени при превышении текущего параметра.
или если:
vth,
а затем
> N _ th,
где:
vwinding - напряжение обмотки.
vth - заданное значение параметра Максимальное допустимое напряжение обмотки.
Nv > v _ th - количество превышений порогового значения напряжения.
N - указанное значение для числа событий, которые должны завершиться неуспешно при превышении параметра напряжения.
Если временные или поведенческие пороги ошибок превышены, C-S1 остается закрытым для остальной части моделирования
При поведенческих неисправностях, если время выхода из строя при превышении текущего порога превышает время между событиями переключения, отказ не возникает, так как накопленное тепло недостаточно для плавления или разрыва контактов или обмоток.
Задержки включения и отключения питания могут отличаться, но задержка включения должна быть больше или равна задержке отключения питания.
Тип, видимость и расположение портов блока зависят от настройки этих параметров в разделе «Основные параметры»:
Порт управления - выберите для управления реле порт ввода физического сигнала, PS или порты экономии электроэнергии + и -.
Порт состояния - установка видимости для порта вывода физического сигнала состояния реле, x.
Общий порт - установка местоположения общего порта C относительно контактных портов S1 и S2.
| Порт управления | Порт состояния | Общий порт | Блок |
|---|---|---|---|
PS | Hidden | Adjacent to switch ports |
|
Adjacent to switch ports |
| ||
Visible | Across from switch ports |
| |
Across from switch ports |
| ||
Electrical | Hidden | Неприменимо |
|
Visible | Неприменимо |
|
Переключатель SPDT | Реле SPST | Коммутатор SPST (трехфазный)