Однополюсное одноконтурное реле с задержками и неисправностями
Simscape/Electrical/Выключатели и выключатели/реле

Блок SPST Relay моделирует однополюсное одноконтурное реле. Блок имеет три потенциальных состояния:
Обесточен - Общий контакт, C, изменяется от подключенного к отключенному от нормально разомкнутого контакта, S.
Под напряжением - общий контакт, C, изменяется с отсоединения на подключенный к нормально разомкнутому контакту, S.
Разомкнутая цепь - реле разомкнуто. Общий контакт C не соединен с нормально разомкнутым контактом S.
Вы можете:
Управление состоянием реле осуществляется с помощью порта ввода физического сигнала или портов сохранения электрической мощности.
Выведите состояние реле.
Задержать разрыв и создание соединения.
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 отключается от нормально разомкнутого контакта S.
Если входной сигнал PS больше, чем th, реле включается и C подключается к нормально разомкнутому контакту S.
После начала моделирования, если PS поднимается выше, блок переходит из обесточенного состояния в состояние под напряжением, и соединение C-S замыкается после задержки, указанной в поле Time-to-make C-S.
Если блок переходит из состояния под напряжением в состояние обесточивания, то есть PS падает до или ниже, соединение C-S разрывается после задержки, указанной в соединении C-S «Время разрыва».
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 больше, чем напряжение питания, реле запитывается и C подключается к нормально разомкнутому контакту S.
После начала моделирования, если ток поднимается выше питаемого, блок переходит из обесточенного состояния в состояние запитанного. Соединение C-S закрывается после задержки, указанной в поле Time-to-make C-S.
Если ток падает ниже уровня, находящегося под напряжением, блок переходит из состояния, находящегося под напряжением, в состояние, находящееся под напряжением. Соединение C-S разрывается после задержки, указанной в поле Время разрыва соединения C-S.
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 соединения. Замкнутое соединение имеет состояние 1. Открытое соединение имеет состояние 0.
Состояния реле и соединения
| Состояние соединения C-S | Состояние ретрансляции |
|---|---|
| 0 | Обесточенная или разомкнутая цепь |
| 1 | Энергичный |
В настройках Mechanical можно указать задержки при создании и разрыве соединений. В таблице показано, как задержки времени изготовления и разрыва влияют на соединения между контактами S1 и S2 и общим контактом C.
| Механические настройки | Состояние ретрансляции | Состояние соединения C-S | Результаты, с C-S в синем и PS в желтом | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Обесточен | 0 |
| ||||||
| Энергичный | 1 | ||||||||
| Обесточен | 1, 0 |
| ||||||
| Энергичный | 1 | ||||||||
| Обесточен | 0 |
| ||||||
| Энергичный | 0, 1 |
Блок предоставляет четыре типа отказов:
C-S stuck closed
C open circuit (no path to S)
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 контакт С-S возникает, если общий контакт С механически, электрически или химически прилипает к нормально замкнутому контакту.
Контактная сварка, возможно, из-за тока разрыва или тока разрыва, который превышает номинальное значение или короткое замыкание нагрузки.
Механические повреждения.
Износ изоляции.
Индуктивное напряжение.
Состояние соединения для замкнутого отказа C-S равно 1.
Застрявший C-S 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.
Замкнутый поведенческий сбой C-S 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-S:
Закрыто - C-S остается закрытым для остальной части моделирования.
Разомкнуть - неисправность не вступает в силу, если реле не будет запитано и соединение C-S. После закрытия соединение C-S остается закрытым до конца моделирования.
Отказ разомкнутой цепи C (нет пути к S) 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.
Неисправное состояние для отказа разомкнутой цепи C (нет тракта к S) равно 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,
а затем
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 временного порога отказа, если:
Реле находится в разомкнутом состоянии, то есть соединение разорвано и еще не установлено, реле остается разомкнутым до конца моделирования.
Соединение C-S закрыто, неисправность не вступает в силу, если реле не обесточено и замкнутое соединение не 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 соединение разорвано и еще не установлено, реле остается разомкнутым до конца моделирования.
Соединение C-S замкнуто, состояние реле немедленно становится разомкнутой цепью и остается разомкнутой цепью для остальной части 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.
Неисправное состояние для отказа с ухудшенным контактным сопротивлением для соединения C-S равно 0 или 1.
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.
Текущее контактное сопротивление S составляет:
(t − tth _ tstart),
где:
rcontact_fault_s - конечное значение неисправного контактного сопротивления S.
контакт представляет собой ненарушенное контактное сопротивление S.
tth_t - это заданное значение параметра Simulation time for fault event.
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,
а затем
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.
Для инициируемого поведением отказа, если ith непрерывно в течение временного интервала tth_b ,
i _ th − tth _ bstart),
где:
iS-C является общим контактом для нормально замкнутого контакта, C-S, ток.
ith - заданное значение параметра Максимальный допустимый ток нагрузки.
tth_b - это заданное значение ошибки времени при превышении текущего параметра.
rcontact_fault_s - конечное значение неисправного контактного сопротивления S.
контакт представляет собой ненарушенное контактное сопротивление S.
start- заданное значение для параметра Time constant for degraded contact resistance.
При превышении временного порога отказа для соединения C-S контактное сопротивление немедленно ухудшается и остается ухудшенным до конца моделирования.
При превышении порогов поведенческих отказов для C-S, в терминах iS-C, сопротивление для соединения C-S немедленно ухудшается 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.
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.
Во время отказа реле зависит 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 отказов превышены, C-S остается закрытым для остальной части моделирования.
При поведенческих неисправностях, если время отказа при превышении тока превышает время между переключателями, отказ не срабатывает, поскольку накопленное тепло слишком мало, чтобы расплавить или разорвать контакты или обмотки.
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.
| Порт управления | Порт состояния | Блок |
|---|---|---|
PS | Hidden |
|
Visible |
| |
Electrical | Hidden |
|
Visible |
|