Как регулируется ток срабатывания независимого элемента

Особенности токовых защит с зависимой характеристикой

Основным недостатком МТЗ с независимой характеристикой выдержки времени срабатывания является увеличение времени срабатывания по мере приближения к источнику питания.

С целью устранения этого недостатка применяют защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания.

Расчетная схема и диаграммазащиты с зависимой характеристикой приведены на рис.8.7.

На рисунке 8.7 показано изменение тока повреждения при перемещении точки короткого замыкания от подстанции А к В (кривая ) и построены характеристики 1,2 защит W1 и W2 соответственно. Из графиков видно основное преимущество защиты с зависимой характеристикой – отключение близких повреждений с малой выдержкой времени при обеспечении селективности в случаях короткого замыкания на соседней линии.

Наряду с этим она имеет ряд существенных недостатков, которых нет у максимальной защиты с независимой характеристикой выдержки времени:

· большие выдержки времени в минимальных (точнее не в максимальных) режимах работы и при действии защиты в качестве резервной;

· зависимость уставки времени срабатывания от максимального тока КЗ, что требует изменять уставки с развитием системы электроснабжения и держать их все время под наблюдением.

Расчет ведут следующим образом: определив t_СЗ,W2 на максимальной кратности, это будет I_СР, добавляя Dt, получим точку характеристики защиты W1, зная характеристику реле и тока КЗ, определяем t_СЗ,W1.

Основные выводы:

Первая ступень токовой защиты (токовая отсечка):

· предназначена для повышения быстродействия при отключении ближних повреждений;

· работает селективно, при одностороннем и часто при двухстороннем питании;

· не может служить основной защитой, ввиду наличия мертвой зоны, за исключением случаев защиты блока линия-трансформатор.

Последняя ступень токовой защиты (МТЗ):

· является основной защитой линии;

· обладает свойством относительной селективности и может служить защитой дальнего резервирования по отношению к токовой отсечке защищаемой линии.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Тема 4.1: Проверка и настройка электромагнитных и индукционных реле

Основные типы электромагнитных реле. На электромагнитном принципе выполняются реле трех основных типов: реле с втягивающимся якорем, реле с поворотным якорем и реле с поперечным движением якоря.

Реле с втягивающимся якорем (рис. 5.2) состоит из неподвижного сердечника (полюса) 1, катушки (обмотки) 7, стального якоря 2, подвижного контакта 4, укрепленного на якоре с помощью изоляционной планки, неподвижных контактов 3, упора 6 и противодействующей пружины 5. При отсутствии тока в реле якорь под влиянием пружины и собственного веса находится в нижнем положении, на упоре.

Рис. 5.2. Принцип действия электромагнитного реле с втягивающим якорем

При подаче тока в катушку реле возникает магнитный поток, который намагничивает сердечник 1 и якорь 2. В результате этого якорь притягивается к сердечнику и укрепленный на нем контакт 4 замыкает контакты 3. С помощью электромагнитной системы такого типа выполняются реле прямого действия (см. рис 5.1 а и б), приводы выключателей и другие аппараты.

Реле с поворотным якорем (рис. 5.3 а) и реле с поперечным движением якоря (рис. 5.3 б) состоят из: стального сердечника (магнитопровода) 1, катушки (обмотки) 7, стального якоря 2, подвижного контакта 4, укрепленного на якоре (рис. 5.3 а) или на оси якоря (рис. 5.3 б), неподвижных контактов 3, упора 6 и противодействующей пружины 5. Действие этих реле аналогично действию расстроенного выше реле с втягивающимся якорем.

Рис. 5.3. Принцип действия электромагнитных реле а — с поворотным якорем; б -с поперечным движением якоря

Сила притяжения, воздействующая на якорь электромагнитных реле, определяется выражением

Из формулы следует, что сила притяжения F_Э прямо пропорциональна произведению квадрата тока, про ходящего по обмотке реле, I 2 на квадрат числа витков w 2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния от якоря до сердечника I 2 (k — коэффициент пропорциональности).

Ток срабатывания и ток возврата реле. Момент притяжения якоря к неподвижному сердечнику называется моментом срабатывания реле, а наименьший ток, при котором оно срабатывает, называется током срабатывания и обозначается I_CP. Из приведенного определения тока срабатывания реле следует, что пограничное условие срабатывания реле наступает, когда электромагнитная сила F_Э, с которой якорь притягивается к неподвижному сердечнику, становится равной противодействующей механической силе F_М складывающейся из силы пружины и веса якоря, т. е. когда

Подставляя это условие в выражение, приведенное выше, получим:

Если после срабатывания реле постепенно уменьшать ток в его обмотке, то электромагнитная сила будет уменьшаться и когда она станет меньше противодействующей механической силы, якорь реле вернется в исходное положение. Момент возвращения якоря в исходное положение называется моментом возврата реле, а наибольший ток, при котором происходит возврат реле, называется током возврата реле и обозначается I_ВР.

Наименьший ток (напряжение), при котором реле срабатывает, называется током (напряжением) срабатывания, а наибольший ток (напряжение), при котором реле возвращается в исходное положение, — током (напряжением) возврата реле. Коэффициентом возврата (k_В) называется отношение тока (напряжения) возврата к току (напряжению) срабатывания реле.

или

Выше были рассмотрены электромагнитные реле, которые срабатывают при увеличении тока, проходящего в обмотке реле. Такие реле называются реле увеличения тока (напряжения) или реле тока (напряжения) максимальное. У реле максимальных ток (напряжение) срабатывания больше тока (напряжения) возврата, поэтому коэффициент возврата у этих реле всегда меньше единицы.

Электромагнитные реле этих же конструкций могут работать с нормально притянутым якорем. В этих случаях обмотка реле постоянно обтекается током такой величины, при которой F_Э превышает F_М и исходным рабочим положением реле является положение, когда якорь притянут к неподвижному сердечнику и связанный с ним контакт 4 (рис. 5.2 и 5.3) замыкает неподвижные контакты 3. Реле срабатывает, когда ток в обмотке уменьшается до величины, при которой F_Э становится меньше F_M. Наибольшая величина этого тока называется током срабатывания. Реле возвращается в исходное положение, когда ток в обмотке вновь возрастет и F_Э превысит F_M. Наименьшая величина этого тока называется током возврата реле.

Таким образом, рассмотренные реле срабатывают при уменьшении тока в обмотках и поэтому называются реле уменьшения тока (напряжения) или реле тока (напряжения) минимальное.

У реле минимальных ток срабатывания меньше тока возврата, поэтому коэффициент возврата у этих реле всегда больше единицы.

Способы регулирования тока срабатывания. В соответствии с выражением, приведенным выше для тока срабатывания, его величину можно регулировать (изменять) следующими способами:

1. Изменением противодействующей механической силы F_M, что достигается изменением натяжения противодействующей пружины 5 (рис. 5.2 и 5.3). Чем сильнее натяжение пружины, тем больший ток нужно пропустить через обмотку реле для создания электромагнитной силы, достаточной для преодоления увеличенной противодействующей силы пружины. Следовательно, при увеличении натяжения пружины ток срабатывания реле увеличивается. Такой способ регулирования тока срабатывания используется во многих конструкциях реле.

2. Изменением расстояния l между якорем и неподвижным сердечником. Чем больше l, тем больший ток нужно пропустить через обмотку реле для создания электромагнитной силы, достаточной для притяжения якоря, удаленного от сердечника на увеличенное расстояние. Следовательно, при увеличении первоначального расстояния между якорем и сердечником ток срабатывания реле увеличивается.

3. Изменением числа витков обмотки реле. Чем больше витков будет иметь обмотка реле, тем меньший ток нужно через нее пропустить для создания той же электромагнитной силы, величина которой пропорциональна произведению тока на число витков. Следовательно, при увеличении числа витков обмотки реле ток срабатывания уменьшается.

Работа электромагнитных реле на переменном токе. Поскольку при изменении направления тока в обмотке реле изменяется полярность намагничивания как сердечника, так и якоря, якорь и сердечник всегда обращены друг к другу разноименными полюсами и поэтому притягиваются. Следовательно, направление силы притяжения не зависит от направления тока в обмотке реле и поэтому электромагнитные реле могут применяться как для постоянного, так и для переменного тока.

Однако при включении обмотки электромагнитного реле в цепь переменного тока сила притяжения якоря также будет переменной и, как показано на рис. 5.4, будет изменяться с двойной частотой от нуля до наибольшего значения.

Таким образом, если частота переменного тока составляет 50 Гц, то сила притяжения якоря будет 100 раз в течение 1 с достигать наибольшей величины и 100 раз становиться равной нулю.

Вследствие этого, когда электромагнитная сила притяжения F_Э, уменьшаясь, становится меньше противодействующей силы F_М, создаваемой пружиной и весом якоря, якорь будет отходить, а затем вновь притягиваться при нарастании силы притяжения.

Эти колебания якоря (вибрация) ухудшают работу контактов реле, вызывают их подгорание и неприятное гудение реле. Особенно нежелательна вибрация у реле, работающих нормально с притянутым якорем (например, магнитные пускатели).

Для устранения вибрации на часть полюса сердечника насаживают медный короткозамкнутый виток, называемый экраном (рис. 5.5). Благодаря этому магнитный поток, создаваемый током, проходящим по обмотке реле, расщепляется на два потока Ф₁ и Ф₂, сдвинутые между собой на некоторый угол.

Каждый поток будет создавать силу притяжения якоря F_Э и F_Э2. В результате суммарная сила притяжения F_3ЭСУМ, равная F_Э1 + F_Э2 (рис. 5.6), будет иметь незначительные колебания и всегда будет превышать противодействующую силу пружины и веса якоря F_М. Поэтому реле с экраном вибрации подвижной системы не имеют.

Электромагнитные реле тока и напряжения используются в устройствах зашиты, сигнализации и автоматики в качестве элементов, реагирующих на превышение (или снижение) заданного тока или напряжения в определенных участках (элементах) электрических установок.

Реле тока серии РТ-40 предназначены для включения в цепь тока как непосредственно, так и через измерительные трансформаторы тока. Пределы уставок тока срабатывания различных типов реле РТ-40 составляют при последовательном соединении катушек 0,05-100 А, при параллельном соединении — 0,1 -200 А.

Реле тока РТ-40 используют П-образную магнитную систему с поперечным движением якоря (рис. 5.7).

На полюсах магнитопровода 7 расположены две обмотки реле 9, которые можно соединить между собой последовательно или параллельно. Подвижная система реле состоит из Г-образного стального якоря 6 подвижного контакта 2 и механического гасителя вибрации якоря 1. Положение якоря фиксируется упорами 8 (на рисунке виден только левый упор). В качестве противодействующей служит спиральная пружина 5, одним концом связанная с осью подвижной системы, а вторым — с указателем уставки 4. Изменяя положение указателя уставки, можно непрерывно изменять натяжение пружины, ее противодействующую силу и ток срабатывания реле. При прохождении тока по обмотке реле электромагнитная сила F_Э стремится притянуть якорь к полюсам электромагнита, этому препятствует противодействующая сила F_M, обусловленная силой пружины F_П и силой трения F_T. При токе, равном или большем тока срабатывания, сила F₃ превышает силу F_M, якорь реле 6 поворачивается и связанный с ним подвижной контакт 2 замыкает (размыкает) управляемую электрическую цепь. Подвижная система реле возвращается в начальное положение при токе возврата; коэффициент возврата k_В = 0,8.

При перемещении указателя уставки 4 из начального положения, отмеченного на шкале 3, в конечное ток срабатывания увеличивается в два раза. Шкала отградуирована в амперах для схемы последовательного соединения обмоток реле. Переключение обмоток реле с последовательного соединения на параллельное увеличивает токи срабатывания, указанные на шкале 3, в два раза. Потребляемая мощность реле разной чувствительности при минимальной уставке находится в пределах Р_CP = 0,2. 8 ВА.

Прохождение по обмотке реле несинусоидальных токов, возникающих, например, вследствие насыщения трансформаторов тока при коротком замыкании, приводит к усиленной вибрации подвижной системы реле и его отказу. Для снижения вибрации у реле тока наряду с механическим гасителем применяется магнитопровод с насыщающимися участками, которые делаются суженными.

Реле напряжения типов РН-53 и РН-54 предназначены для подключения к цепям переменного напряжения. Питание обмоток этих реле предусматривается пульсирующим выпрямленным током через выпрямитель. Для реле максимального напряжения РН-53 пределы установок напряжений срабатывания составляют 15-400 В, для реле минимального напряжения РН-54 — 12-320 В.

Схемы внутренних электрических соединений электромагнитных реле тока и напряжения приведены на рис. 5.8.

Реле тока серии РТ отличается от реле напряжения серии РН лишь обмоточными данными. Ток в реле тока определяется значением первичного тока и коэффициентом трансформации, а ток в реле напряжения — не только напряжением, подведенным к реле, но и сопротивлением самого реле Z_p.

Ток или напряжение срабатывания реле РТ и РН может регулироваться как затяжкой специальной регулировочной пружины, так и изменением начального зазора подвижного якоря относительно полюсов и изменением схемы соединения обмоток реле тока РТ-40 и подключением резистора R2 в реле напряжения, что дает изменение шкалы реле в 2 раза.

При параллельном соединении обмоток в реле тока по каждой из обмоток w будет проходить ток I_р/2, а при последовательном соединении весь ток. Следовательно, при том же натяжении регулировочной пружины для срабатывания реле ток должен быть в 2 раза больше, чем при последовательном соединении. У реле напряжения при подключении резистора R2 по обмотке будет проходить ток, в 2 раза меньший.

Следует иметь в виду, что четкость работы реле в левой части шкалы хуже, чем в первой. Особенно это относится к реле, которые работают как минимальные. Поэтому рекомендуется выбирать реле с таким расчетом, чтобы уставка была не менее 1/3 части шкалы.

Проверку и регулировку электромагнитных реле начинают с внешнего и внутреннего осмотра, чистки реле и контактов, подтяжки винтов (шпилек), проверки изоляции.

Проверка и регулировка механической части реле. Надежную фиксацию левого упора определяют вращением винта по часовой стрелке на один-два оборота, затем против часовой стрелки возвращают упор в прежнее положение. Определяют достаточность трения, с которым упор поворачивается в резьбе. В случае свободного вращения (без трения) упор вывертывают, снимают бронзовую пластинку, придают ей необходимый изгиб, прижав её к своему основанию так, чтобы она прогнулась, и затем ввертывают упор.

Правильность установки левого упора определяют по току срабатывания на конечной уставке. При проверке фиксации правого упора подтяжку контргайки выполняют с одновременным придерживанием упора отверткой.

Якорь реле должен перемещаться от руки свободно, без заметного трения, люфт по оси должен быть в пределах 0,2-0,3 мм. При необходимости люфт можно регулировать ослаблением винта, крепящим верхнюю полуось и подниманием её пинцетом для уменьшения люфта либо опусканием для увеличения.

Проверяют равномерность и воздушный зазор между плоскостью полки якоря и полюсами сердечника при втянутом якоре. Величина зазора для реле РТ-40/100, РТ-40/200 — 0,8-1 мм, для реле РТ-40/20 — 0,7-0,9 мм, для остальных исполнений реле РТ-40 — 0,5-0,7 мм, для реле РН-53, РН-54 — 0,5-0,65 мм.

Спиральная пружина не должна иметь следов окисления, плоскость пружины должна быть параллельна плоскости стойки (параллельность плоскостей пружины и стойки достигается правильной припайкой внешнего конца пружины к хвостовику якоря), между витками должен сохраняться равномерный зазор, который достигается правильной припайкой внешнего конца пружины у места крепления его к хвостовику. Регулировку пружины делают осторожно пинцетом. При всех положениях указателя уставки пружина должна четко возвращать якорь в исходное состояние после отпускания якоря рукой из любого положения.

Мостики подвижных контактов должны свободно поворачиваться на своих осях. Неподвижные контакты должны лежать в одной плоскости, а их оси должны быть параллельны между собой. Расположение неподвижных контактов относительно мостика подвижного контакта должно быть симметричным.

Впереди и позади пружинящих пластин неподвижного контакта имеются упоры, ограничивающие вибрацию контактов. Передний упор (со стороны неподвижного контакта) не должен создавать предварительного нажатия на контактную пружину (пружина должна касаться упора без давления). Зазор между контактной пружиной и задним гибким упором должен составлять 0,2-0,3 мм.

При замыкании контактов путем поворота якоря от руки точка первого касания контактов должна находиться не менее чем в 1 мм от внешнего края неподвижных контактов. Провал размыкающих контактов на первой уставке шкалы должен быть не менее 0,3 мм, совместный ход контактной пружины и заднего гибкого упора замыкающих контактов при полном втягивании контактов якоря (до упора) 0,3 мм, скольжение контактного мостика по серебру неподвижных контактов 0,6-1,2 мм. Такая регулировка контактов обеспечивает их четкую работу при больших несинусоидальных токах. Контактную колодку крепят в крайнем левом положении, угол встречи контактов должен быть около 30°.

Угол встречи контактов — это угол между плоскостью неподвижного контакта и касательной к траектории движения подвижного контакта при его касании с неподвижными контактами (рис.5.9).

Суммарный межконтактный зазор, совместный ход и провал контактов регулируют упорными винтами, а также подгибанием контактной пружины и ее упоров в местах, указанных на рис. 5.9.

При использовании начальной уставки во избежание отброса подвижной системы положение якоря при возврате должно определяться только правыми неподвижными контактами, т.е. между якорем и левым упором оставляют зазор 0,2-0,3 мм.

Угол поворота якоря должен обеспечивать невозможность одновременного замыкания мостиками замыкающего и размыкающего контактов; полка якоря при этом может заходить на полосы электромагнита не более чем на 2/3 их ширины.

Ограничение поворота якоря производится упорными винтами в пределах 62-75° (рис. 5.10).

Малое изменение воздушного зазора между полюсами сердечника и полкой якоря при перемещении якоря из начального положения в конечное позволяет при регулировке реле согласовывать оптимальные соотношения между электромагнитным моментом и моментом противодействующей пружины, при которых обеспечены четкое срабатывание и возврат реле, высокий коэффициент возврата.

Проверка и регулировка электрических характеристик реле. Проверку выполняют на первом или втором диапазоне-в зависимости от рабочей уставки.

По схеме на рис. 5.11 проверяют ток или напряжение срабатывания и возврата реле.

В схеме на рис. 5.11 а сопротивление реостата R обычно 5-10 Ом. Реостат R закорачивают при проверке отсутствия вибрации контактов реле. При проверке реле РТ-40/0,2; РТ-40/0,6 и РТ-40/2 (последнее при последовательном соединении катушек) сопротивление реостата R>10Z_p.

Реостат R включают для снижения зависимости тока от воздушного зазора реле, улучшения формы кривой тока. При измерении применяют приборы электромагнитной системы, так как они реагируют на те же значения измеряемой величины, что и проверяемые реле.

Для уменьшения износа контактов в качестве индикатора срабатывания реле применяют сигнальную лампу 3,5 В, 1 Вт. Срабатывание реле определяют по лампе, а возврат — на слух в момент остановки якоря в конечном положении.

Проверка тока или напряжения срабатывания и возврата реле производится в рабочем диапазоне реле при положениях указателя шкалы на первой и последней уставках (проверка шкалы) и на рабочей отметке шкалы, т.е. при заданной уставке.

Ток или напряжение срабатывания не должны отличаться от заданной уставки более чем на 1-2%. Проверка производится не менее 5 раз на каждой точке.

Если положение указателя не соответствует току или напряжению срабатывания, то следует поставить указатель на нужное деление шкалы, ослабить или затянуть пружину якоря, ослабив гайку, прижимающую снизу указатель. Ток или напряжение срабатывания можно увеличить или уменьшить, отвернув или завернув левый упорный винт. При этом, однако, можно нарушить правильность регулировки контакта и изменить коэффициент возврата реле. Реле РТ и РН, уставки которых не предполагают изменять, допускается настраивать в одной точке шкалы.

Важными показателями качества регулирования реле являются коэффициент возврата k_B и вибрация контактов. Коэффициент возврата для каждого типа реле нормируется. Коэффициент возврата в больших пределах регулируют изменением воздушного зазора путем перемещения сердечника, предварительно ослабив винты, крепящие сердечник. Для увеличения коэффициента возврата зазор следует уменьшить. В небольших пределах k_B можно увеличить, приблизив начальное положение якоря правым упором и правыми неподвижными контактами к полюсам, или незначительно ввинчивая левый упор, или увеличивая предварительную затяжку противодействующей пружины. Все способы изменения k_B более эффективны на начальных отметках шкалы. Регулировка тока (напряжения) срабатывания и k_B ведется одновременно.

Причинами вибрации контактов могут быть: несоосность полуосей реле, неравномерность воздушного зазора, неправильные регулировка контактов и положение противодействующей пружины. Перед проверкой работы контактов на отсутствие вибрации необходимо устранить указанные дефекты. Необходимо проверить отсутствие вибрации и искрения контактов при нагрузке, которую контакты коммутируют в схеме защиты или автоматики, при подаче в обмотку реле тока 1,05 от тока срабатывания реле (I_СР) до наибольшего возможного тока короткого замыкания, на реле напряжения — величины от 1,05U_CP до 1,2U_ном.

Если вибрация контактов наблюдаются при малых токах (напряжениях) — (1,05-1,5) I_СР, то устранение вибрации следует вести регулированием контактов — угла встречи, величиной вжима, увеличением жесткости неподвижных контактов. Если вибрация больше при значительных кратностях тока, то эффективнее регулирование упорами.

Проверку отсутствия вибрации реле тока следует выполнять двумя способами: плавным подъемом тока до максимального возможного значения; включением реле на ток толчком во всем указанном диапазоне с интервалами 0,1 наибольшего тока короткого замыкания. Реле напряжения проверяют аналогично. Наиболее тяжелой нагрузкой на контакты является реле времени РВ-100.

Нейтральное положение подвижных контактов проверяют при отводе указателя уставки влево от начальной точки на угол 27-30° для всех типов реле РТ и РН (для реле РН-51 угол 35-40°). Если при этом подвижные контакты не в нейтральном положении, их устанавливают в это положение, поворачивая ключом шестигранную втулку в нужную сторону и удерживая указатель в неподвижном положении.

Индукционными называют реле, принцип действия которых основан на взаимодействии переменных магнитных потоков с токами, индуцируемыми этими токами в подвижной части реле (обычно в диске). Индукционные реле могут работать только на переменном токе. Индукционные реле серий РТ-80 и РТ-90 имеют два линейных элемента: индукционный, с ограниченно зависимой от тока характеристикой, и электромагнитный, действующий мгновенно. Наличие двух релейных элементов в индукционном реле позволяет реализовать быстродействующую защиту от коротких замыканий и защиту с выдержкой времени при перегрузке.

Индукционной называется система, работающая на принципе взаимодействия между переменными магнитными потоками неподвижных обмоток, обтекаемых током, подведенным к реле, и токами, индуктированными этими потоками в подвижной части реле. Поэтому индукционные реле (и приборы) могут работать только на переменном токе.

Для получения вращающего момента на подвижной части индукционного реле необходимо иметь не менее двух магнитных потоков, сдвинутых друг относительно друга в пространстве и по фазе.

Большинство индукционных реле выполняется на системе с двумя магнитными потоками. В этих системах вращающий момент на подвижной части возникает в результате взаимодействия каждого магнитного потока с током, индуктированным в подвижной части реле вторым магнитным потоком.

На рис. 5.12 приведено индукционное реле с диском и с короткозамкнутыми витками. Реле состоит из подвижного алюминиевого диска 7 с укрепленной на его оси контактной системой 2 и стального магнитопровода 4 с обмоткой 3. На часть сечения полюсов магнитопровода насажены массивные медные короткозамкнутые витки (экраны) 5.

При прохождении по обмотке реле переменного тока возникает магнитный поток Ф, который замыкается по экранированной и неэкранированной частям полюсов.

Вследствие этого в экранах индуктируется э. д. с. и проходит ток, который создает свой магнитный поток.

В результате наложения магнитного потока экранов на магнитный поток магнитопровода Ф магнитные потоки в экранированной части полюсов Ф₁ и неэкранированной Ф₂ оказываются сдвинутыми друг относительно друга на угол ψ. Таким образом, создаются условия, необходимые для работы индукционной системы, а именно: наличие двух переменных магнитных потоков, созданных неподвижной обмоткой, сдвинутых друг относительно друга как в пространстве, так и по фазе.

В результате взаимодействия магнитного потока Ф_] с током I_d2, индуктированном в диске магнитным потоком Ф₂, и взаимодействия магнитного потока Фа с током I_d1, индуктированным в диске магнитным потоком Ф₁ на диск, который является подвижной частью реле, действуют силы

Суммарная сила F_Э, равная F_Э = F₁ + F₂, всегда направленная от неэкранированной к экранированной части полюсов, создает на диске вращающий момент М_ВР, под действием которого диск начинает вращаться и с помощью контактной системы 2 замыкает неподвижные контакты 6.

На рис. 5.13 приведены схемы внутренних соединений реле серий РТ-80 и РТ-90.

Проверка механической части реле. Выполняют осмотр реле и измеряют сопротивление изоляции. Якорь механизма отсечки должен свободно без трения поворачиваться вокруг своей оси и иметь осевой люфт 0,1-0,2 мм. Правый конец якоря с короткозамкнутым витком должен при срабатывании прилегать к магнитопроводу всей плоскостью среза без перекосов.

От угла поворота якоря зависит противодействующий момент, создаваемый массой мостикового контакта. Можно влиять на вибрацию контакта выбором наиболее благоприятного положения мостика в момент срабатывания реле. Мостик поворачивается после ослабления винта, которым он фиксируется на оси реле.

После произведенных регулировок повторно проверяются параметры срабатывания и возврата. У максимальных реле тока и напряжения коэффициенты возврата должны быть k_B = 0,8-0,85, у минимальных реле k_B = 1,2-1,25.

Четкость работы реле зависит от зазора между якорем и полюсами реле до и после срабатывания, от положения мостика с подвижным контактом, от жесткости и положения неподвижных пружинящих контактов. Регулирование всех этих элементов надо производить при ревизии и корректировать при настройке в соответствии с действующими инструкциями. Диск 3 (см. рис. 5.15) не должен касаться полюсов магнитной системы и постоянного магнита 7 как в нормальном положении реле, так и в перевернутом на 180° положении. Осевой люфт диска должен быть около 0,3 мм.

Зазоры между диском и полюсами электромагнита должны быть не менее 0,3 мм с каждой стороны.

Зубчатый сектор 5 должен свободно вращаться на оси; свободный ход (люфт) в осевом направлении должен быть не более 0,5 мм.

При повороте рамки от руки сектор должен входить в зацепление с червяком 4 при любом положении поводка регулировки времени срабатывания; нормальная глубина зацепления должна быть не менее 1/3 глубины нарезки. Точную регулировку глубины зацепления производят упорным винтом рамки, обеспечивающим ход рамки 2,5-3 мм.

Зазоры между контактами должны быть:

— главные замыкающие контакты реле РТ-81, РТ-82, РТ-83, РТ-84 и РТ-91 — не менее 2 мм; размыкающие контакты — не менее 2 мм после срабатывания реле;

— главные замыкающие контакты реле РТ-85, РТ-86 и РТ-95 — 1,5+0,2 мм; размыкающие контакты (после срабатывания реле) — 2 ± 0,2 мм;

— сигнальные контакты реле РТ-83, РТ-84,.и РТ-86 — 2-2,5 мм.

Зазоры главных контактов регулируют подгибанием упоров контактов и контролируют щупом.

Нажатие размыкающих контактов реле РТ-85, РТ-86 и РТ-95 должно быть не менее 0,08 Н. Необходимую силу нажатия устанавливают подгибанием бронзовой контактной пластинки размыкающего контакта и контролируют граммометром.

Нажатие пружины, возвращающей контактную пластину замыкающего контакта, должно быть максимально возможным, но не менее 0,1 Н.

Касание замыкающих и размыкающих контактов реле РТ-85, РТ-86, РТ-95 должно быть по центру. Регулировку положения точки касания размыкающих контактов производят перемещением пластинки с осью. При этом расстояние между подвижной контактной пластинкой замыкающего контакта и неподвижной контактной пластинкой размыкающего контакта должно быть не менее 1 мм.

Положение узла сигнального устройства должно быть отрегулировано таким образом, чтобы скоба якоря механизма отсечки начинала опрокидывать сигнальный флажок по возможности ближе к концу ходу якоря. Регулировка положения флажка относительно скобы якоря производится при необходимости перемещением скобы, к которой крепится флажок.

Проверка и регулировка электрических характеристик реле. У реле РТ-80 и РТ-90 проверяют токи и время срабатывания индукционного элемента и ток срабатывания электромагнитного элемента (отсечка). Для получения достоверных результатов при проверке реле необходим источник синусоидального тока с частотой 50 Гц. Этому требованию, в степени, достаточной для практических целей, удовлетворяют схемы, приведенные на рис. 5.14.

Для проверки и регулировки электрических характеристик индукционного элемента винт регулировки уставки отсечки должен быть вывернут до упора.

Измерение и регулировка тока срабатывания индукционного элемента на заданной уставке по времени позволяет убедиться в надежности сцепления червячной передачи по всей длине сектора.

Ток регулируют реостатом R2, рубильник S при этом должен быть разомкнут. Ток срабатывания устанавливают регулировкой натяжения арретирующей пружины.

При токе, равном току срабатывания индукционного элемента с точностью до 5%, зубчатый сектор должен войти в зацепление с червяком и двигаться вверх плавно, без скачков и остановок. При соприкосновении с коромыслом якоря отсечки сектор не должен замедляться, останавливаться или соскакивать с червяка.

Измеряют ток начала свободного вращения диска, который должен быть не более 30% тока срабатывания индукционного элемента.

За ток срабатывания индукционного элемента принимается тот минимальный ток в реле, при котором диск 3 (рис. 5.15) с рамкой 8 втянется так, что червяк 4 войдет в зацепление с сектором 5 и реле доработает до замыкания контактов. Ток срабатывания индукционного элемента регулируется ступенчато выбором отпайки устройства 21.

Уточняется ток срабатывания регулированием натяжения пружины 9 при помощи винтов 11 и 12. Проверяется также ток возврата. Коэффициент возврата не должен быть меньше 0,8. Ток возврата увеличивается отгибанием стальной скобы 14 дальше от электромагнита и завинчиванием упорного винта рамки 13. Последнее может ухудшить зацепление червяка с сектором 5.

Время срабатывания реле в независимой части характеристики устанавливается при токе I_p = 10I_уст. Время регулируется устройством 20, при помощи которого рычаг 6 устанавливает зубчатый сектор в нужном положении. Проверяется разброс и снимается временная характеристика среднего измеренного, и заметные отклонения от типовых временных характеристик реле (типовые характеристики изображены на шкале реле) свидетельствуют о плохом состоянии подпятников диска или о неравномерном зацеплении червяка с сектором.

Реле РТ-83, РТ-84 и РТ-86 имеют независимые контакты срабатывания индукционного элемента 19 и отсечки 18. Независимость срабатывания отдельных элементов обеспечена тем, что рычаг 6 укорочен и не имеет механической связи с коромыслом 16 якоря отсечки 15.

При проверке и регулировке коэффициента возврата ток возврата измеряют при заданной уставке по току и максимальной уставке по времени.

Если коэффициент возврата ниже требуемого значения, следует несколько отогнуть от сердечника электромагнита стальную скобу рамки, что ведет к увеличению тока возврата.

Проверку коэффициента возврата производят двумя способами: при плавном снижении тока и при внезапном сбросе тока. В обоих случаях ток снижают до значения, меньшего предполагаемого тока возврата, в момент подхода хвостовика сектора близко к коромыслу якоря, когда в зацеплении находится максимальное количество зубьев сектора.

Производят проверку разброса точек характеристики выдержки времени при полуторакратном токе срабатывания индукционного элемента на максимальной уставке по времени (по схеме на рис. 5.14, рубильник S отключен). Повышенный разброс может быть следствием неисправности подпятников или червячной передачи.

На заданных уставках индукционного элемента по току и времени срабатывания производят проверку времени срабатывания индукционного элемента при 10-кратном и 4-кратном токе уставки. Регулировку времени срабатывания выполняют подбором положения постоянного магнита.

Проверку и регулировку электромагнитного элемента (отсечки) выполняют по схеме рис. 5.16.

Ток срабатывания отсечки регулируется в пределах 2-16-кратного тока срабатывания индукционного элемента. При кратности более 8 возрастает разброс в токах срабатывания, а при уменьшении менее 2 возможно срабатывание от сотрясений.

За ток срабатывания отсечки принимается тот минимальный ток, при котором отсечка сработает 10 раз из 10 опытов, когда ток в реле подается «толчком». Для опытов приходится многократно перегружать обмотки реле большим током. Поэтому ток в реле подается кратковременно с интервалом в 10 с. Ток срабатывания отсечки регулируется ступенчато выбором отпайки регулировочного устройства 21 и уточняется регулировочным винтом 22.

Градуировка шкалы отсечки справедлива только на уставках индукционного элемента 4 А (для реле с I_Н = 10 А) и 3 А (для реле с I_Н = 5 А). На указанных уставках ведется заводская калибровка отсечки.

В зависимости от уставки и кратности тока в реле к току срабатывания отсечки время действия её колеблется от 0,04 до 0,2 с.

Проверку выполняют на рабочей уставке индукционного элемента. Для этого устанавливают максимальную уставку по шкале времени, кратковременными толчками подают ток рабочей уставки отсечки, ток срабатывания устанавливают установочным винтом отсечки.

Надежность срабатывания отсечки проверяют при 4-кратном токе уставки отсечки, но не более 150 А.

Рабочую уставку восстанавливают по шкале времени.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Biblija-relejnoj-zaschity-i-avtomatiki

Электротехническая библиотека Elec.ru разными угловыми сдвигами, расположенных на разных магнитопроводах.[7]. 3.5. Зависит ли направление электромагнитной силы притяжения от направления тока в электромагнитных реле тока и напряжения серии РТ, РН ? При изменении направления тока в обмотке изменяется полярность как сердечника, так и якоря. Поэтому сердечник и края якоря всегда оказываются обращенными друг к другу разноименными полюсами. Поэтому направление электромагнитной силы притяжения не зависит от направления тока в обмотке и якорь, притягиваясь к полюсам сердечника, будет поворачиваться вокруг оси, независимо от того, какой ток проходит по обмотке – постоянный или переменный. Таким образом, электромагнитные реле могут быть использованы как на постоянном, так и на переменном токе.[9]. 3.6 Каким образом можно регулировать ток срабатывания в электромагнитных реле ? В электромагнитном реле срабатывание и возврат происходит при равенстве электромагнитной силы притяжения противодействующей силе. Поэтому регулировать ток срабатывания, можно следующим образом: 1. Если увеличить число витков, то во столько же раз уменьшится ток срабатывания и наоборот. 2. Сила притяжения обратно пропорциональна квадрату размера воздушного зазора. Поэтому в начале движения якоря с уменьшением зазора эта сила резко возрастает, и якорь движется с большим ускорением. По этой же причине ток возврата реле меньше его тока срабатывания. 3. Уменьшение противодействующей силы ведет к уменьшению тока срабатывания и тока возврата. Таким образом, ток срабатывания можно регулировать числом витков, размером зазора и натяжением пружины.[14]. 3.7. Каковы способы снижения вибрации якоря реле тока серии РТ-40 ? Ход якоря реле ограничивается таким образом , чтобы снижение электромагнитного момента находилось вне рабочей зоны реле. При этом коэффициент возврата составляет не менее 0,8. Конструкция реле сери РТ-40, а также ЭТ –520 не позволяет использовать полюса электромагнита с короткозамкнутым витком для снижения переменной составляющей момента. Поэтому в реле контактная система выполняется таким образом, чтобы вибрация при синусоидальном токе не приводила к нарушению контакта. В реле РТ-40 , кроме того , с подвижной системой связан барабан с песком, увеличивающий инерцию системы. Однако в схемах релейной защиты необходимо считаться с возможностью подачи на токовые реле несинусоидального тока. Искажение формы кривой тока приводит к увеличению переменной составляющей усилия реле по сравнению с его постоянной, причем, кроме составляющей двойной частоты, появляются составляющие более высоких гармоник. Применяется способ снижения вибрации реле типа РТ-40, основанный на уменьшении сечения стали на одном из участков магнитопровода. При увеличенных кратностях тока ослабленное сечение сердечника насыщается и повышение величины магнитного потока реле резко замедляется.7 . 3.8. Чем отличается электромагнитная система реле тока РТ-40 от реле напряжения РН-50 ? В отличие от токовых реле электромагнитные реле напряжения переменного тока имеют менее благоприятные характеристики, поскольку в любом электромагните с высокой добротностью, включаемом в цепь переменного напряжения, индукция в сердечнике, а следовательно, и тяговое усилие практически не возрастает при втягивании якоря. Происходит лишь уменьшение тока электромагнита за счет увеличения индуктивности последнего. В связи с этим для получения приемлемых тяговых характеристик электромагнитных реле напряжения используются два основных метода: включение добавочного активного сопротивления для получения тока, приблизительно 60 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru пропорционального напряжению, и включение обмотки реле через выпрямительный мост.[9]. 3.9. Из чего складывается полное время действия реле ? Полное время действия реле t р складывается из времени нарастания тока в обмотке якоря (время трогания) t н до значения тока срабатывания и времени движения якоря t д t р = t н + t д Под временем трогания понимается время от момента замыкания цепи обмотки до начала движения якоря. В этот период времени изменения индуктивности от движения якоря не происходит. Время движения якоря и противодействующей сил, зазора, массы подвижной системы, индуктивности обмотки и тока в ней. При включении реле в его сердечнике появляются вихревые токи, замедляющие нарастание магнитного потока и увеличивающие, таким образом , время t н. Поэтому у быстродействующих реле магнитная система выполняется из шихтованной стали. Замедленное действие реле при втягивании якоря, достигается размещением на магнитопроводе короткозамкнутой обмотки, выполняемой в виде медной цилиндрической гильзы, или медных шайб, поверх которых наматывается основная обмотка. Для увеличения времени действия реле необходимо располагать обмотки концентрически так, чтобы весь магнитный поток обмотки (гильзы) пронизывал основную обмотку и увеличивать магнитный поток гильзы. Для этого следует увеличивать сечение медной гильзы и уменьшать сопротивление магнитопровода реле. Медный каркас в реле серии КДР используется для получения некоторого замедления на отпадание. Практически для увеличения времени замедления на отпадание якоря реле следует уменьшать зазор (при втянутом якоре), увеличивать размер гильз, намагничивающую силу основной обмотки и ослаблять противодействующую пружину (РП-250, КДР-3, РЭВ-81, РЭВ- 810, РЭВ-880). . 3.10. Почему якорь реле РТ, РН имеет Г-образную форму ? Величина электромагнитной силы обратно пропорциональна квадрату расстояния между сердечником и якорем. Практически это означает, что даже при незначительном увеличении воздушного зазора сила притяжения якоря уменьшается довольно резко, и наоборот, при уменьшении воздушного зазора сила притяжения возрастает. Именно поэтому принятая для реле тока и напряжения конструкция с поперечным движением якоря имеет Г-образный профиль якоря, при котором размер воздушного зазора в различных положениях якоря изменяется сравнительно мало.. 3.11. Как распределяется тепло в катушках реле ? В реле постоянного тока тепло с внутренней поверхности катушки передается магнитопроводу, который и рассеивает его в окружающую среду, являясь как бы радиатором. Поэтому наиболее нагретым могут оказаться средние слои катушки. В реле переменного тока магнитопровод сам является источником тепла за счет потерь в стали и может подогревать внутренние слои обмотки. Поэтому наиболее нагретыми могут оказаться ее слои, расположенные ближе к внутренней поверхности.. 3.12. Можно ли применять поляризованное реле в схемах переменного тока ? При питании поляризованного реле переменным током якорь вибрирует, следуя за изменением направления тока. По этой причине поляризованные реле не пригодны для работы на переменном токе и применяются в схемах релейной защиты как вспомогательные реле постоянного тока при необходимости быстродействия и высокой чувствительности, а так же в качестве реагирующих (исполнительных) органов в схемах реле на выпрямленном токе.. 3.13. Для чего в промежуточном реле серии РП-220 используется шихтованный 61 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru сердечник? Для исключения замедляющего действия вихревых токов сердечник реле выполнен шихтованным (как у реле РП-25), якорь облегченным, пластинчатым. В вырезе на полюсе электромагнита у рабочего зазора запрессована немагнитная пластинка, выступающая над плоскостью якоря и предотвращающая залипание якоря от остаточного намагничивания.. 3.14. Для каких целей в промежуточных реле серии РП-220 на конце якоря укреплен уравновешивающий груз, а свободные концы подвижных контактов разрезаны вдоль ? На заднем конце якоря реле РП-220 укреплен уравновешивающий груз, повышающий вибростойкость реле, и присоединена цилиндрическая пртиводействующая пружина. Контакты реле выполнены в виде плоских бронзовых пружин. На свободном конце каждой пружины приклепаны по два серебренных контакта. Свободные концы пружин подвижных контактов разрезаны вдоль, что повышает надежность их работы и несколько снижает вибрацию контактов при замыкании.. 3.15. Чем определяется напряжение срабатывания и возврата промежуточного реле серии РП-220 ? Напряжение срабатывания реле серии РП-220 определяется зазором между сердечником и якорем, натяжением противодействующей пружины и давлением подвижных контактных пружин на рамку толкателя. Напряжение возврата определяется высотой немагнитной пластины над плоскостью переднего полюса сердечника и давлением пружин замыкающих контактов на упор. 3.16. Для чего электромагниты включения и отключения некоторых выключателей состоит из двух секций ? Электромагниты включения и отключения (например ВВ-400) состоят из двух последовательно включенных секций, одна из которых, основная , создает намагничивающую силу, вторая, намотанная бифилярно, нормально зашунтирована размыкающим блок-контактом электромагнита и выполняет лишь роль добавочного сопротивления. Этим достигается форсировка в действии электромагнита, обеспечивающая необходимую скорость операции с выключателем. Когда на электромагнит подается напряжение, то в первый момент в работе учавствует одна рабочая секция и электромагнит потребляет значительный ток, создавая повышенное усилие. При движении якоря электромагнита происходит переключение блок-контактов и в конце хода якоря в цепь вводится вторая секция обмотки, резко ограничивающая ток в его цепи.. 3.17. Для чего контактор включения масляных выключателей снабжен усиленной пружиной ? Контакты промежуточного контактора масляного выключателя снабжены сильной контактной пружиной, обеспечивающая быстрое расхождение контактов на небольшое расстояние, что создает условия для магнитного дутья. Для создания магнитного поля, под действием которого дуга выдувается на концы контактов промежуточного контактора, удлиняется и гаснет, применена катушка магнитного дутья, включенная последовательно в цепь отключаемого тока электромагнита включения.. 3.18. Каковы особенности конструкции электромагнита отключения выключателей ? Во избежание магнитного залипания якоря электромагнита отключения масляного выключателя в сработанном положении боек выполняется из немагнитного материала. Латунная шайба на бойке также предотвращает удержание якоря в верхнем положении, 62 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru возможное за счет остаточного намагничивания.. 3.19. Как увеличить время срабатывания реле типа РП252? Для увеличения времени срабатывания реле типа РП-252 короткозамкнутые шайбы переставляются ближе к якорю (на сердечник сначала надевается катушка, а потом шайба). Замедление нарастания магнитного потока достигается использованием короткозамкнутых гильз, охватывающих магнитопровод и занимающих существенную часть катушки. При подаче напряжения в гильзах протекает наведенный ток, создающий магнитный поток, направленный встречно по отношению к магнитному потоку основной обмотки. В реле серии РП-250 применяются медные гильзы и короткозамкнутые витки.9 3.20. От каких факторов зависит отключающая способность контактов и как конструктивно ее улучшить? Отключающая способность контактов зависит от значений тока, напряжения и индуктивности размыкаемой цепи. Она условно характеризуется мощность Sк, представляющей собой произведение номинального напряжения источника оперативного тока Uот и наибольшего допустимого тока Iкд, размыкание которого не вызывает повреждение контактов; Sк = Uот·Iкд. Следует отметить, что для цепей переменного тока допустимый ток Iкд всегда больше, чем для цепи постоянного тока. Это объясняется тем, что при прохождении переменного тока через нулевое значение электрическая дуга гаснет, а возможность ее повторного зажигания уменьшается благодаря увеличению зазора между размыкающими контактами и снижению значения ЭДС индуктивности отключающего реле. Электрическая дуга между подвижным и неподвижным контактами возникает и при замыкании подвижный контакт ударяется о неподвижный. Что порождает вибрацию контактов, сопровождаемую многократным замыканием и размыканием управляемой цепи. При этом в момент разрыва появляется дуга, которая может вызвать оплавление и приваривание контактов при сильном их нагреве. Вибрация прекратится, когда кинетическая энергия подвижной системы реле израсходуется на преодоление сопротивления подвижных контактов и нагрев элементов замыкаемой цепи. Для предупреждения порчи контактов электрической дугой неподвижные контакты выполняются в виде упругих пластин, колеблющися вместе с подвижными контактами без разрыва управляемой цепи. Применяются также демпферы (механические успокоители), поглощающие кинетическую энергию подвижной системы. Контакты выполняются из тугоплавкого и менее подверженного окислению материала. Применяется серебро, металлокерамика и др. В цепях переменного тока искрогасительных контуров обычно не требуется.[9]. 3.21. В чем заключаются особенности применение автоматических выключателей в схеме постоянного оперативного тока управления высоковольтных выключателей? При использовании для защиты оперативных цепей управления высоковольтных выключателей на постоянном токе максимальных автоматов тепловые элементы на них должны быть демонтированы. Для надежного действия расцепителей автоматов в случае КЗ отношение тока КЗ к току срабатывания расцепителя должно быть 2-3. Надо отметить, что плавкие вставки, а также автоматы не обеспечивают защиты электромагнитов управления выключателей от повреждений, вызванных длительным протеканием по ним тока.. 3.22. Как изменяется величина тока в электромагнитах включения выключателей? Величина тока через катушку электромагнита включения масляных выключателей во 63 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru время включения не является постоянной. За счет индуктивности катушки электромагнита включения ток в ней нарастает не скачком, а плавно, достигая своего наибольшего значения равного установившегося, только в конце операции. 3.23. Чем достигается улучшение дугогасительного свойства блокконтактов в цепи электромагнитов воздушных выключателей? Для улучшения дугогасящего свойства блокконтактов воздушных выключателей применяется магнитное дутье. Под одним из неподвижных контактов в специальное гнездо вставляется небольшой, но сильный, постоянный магнит. При взаимодействии магнитного поля этого магнита и дуги последняя сильно вытягивается, что способствует ее погасанию. Для успешной работы магнитного дутья необходимо при включении электромагнита в схему управления строго соблюдать полярность соединений, обозначенную на клеммах электромагнита. При правильном включении электромагнита выдувание дуги происходит в сторону от контактов. При этом длина ее резко увеличивается. Если же при подключении электромагнита полярность будет перепутана, то дуга будет выдуваться под контакты, где условия ее гашения ухудшаются.. 3.24.Для чего в реле времени серии РВМ установлены конденсатор и резистор? Для ограничения амплитудных значений напряжений на вторичных обмотках промежуточных насыщающихся трансформаторов тока реле серии РВМ параллельно им включается конденсатор и резистор. Они фильтруют гармонические составляющие в кривых напряжения и тока подаваемых на обмотку микродвигателя.7 . 3.25.Для чего в реле серии РВМ применяется насыщающий трансформатор и короткозамкнутые витки? Благодаря применению насыщающегося трансформатора обеспечивается практически неизменное напряжение на обмотке микродвигателя, не смотря на то что в нормальном режиме и при КЗ первичный ток и ток во вторичной токовой меняются в широком диапазоне. Обмотка микродвигателя получает питание от вторичной обмотки трансформатора. Полюсы магнитопровода моторчика разрезаны, а половина каждого полюса охвачена короткозамкнутым витком .При прохождении в обмотке микродвигателя тока, в воздушном зазоре из-за расщепления магнитного потока создается бегущее магнитное поле, что обеспечивает вращение ротора. 16 . 3.26. Зависит ли выдержка времени реле серии РВМ от частоты? Ротор имеет 12 зубцов, чему при номинальной частоте 50 Гц соответствует синхронной скорости вращения ротора 500 об мин. В зазорах между полюсами заложена медная пусковая клетка для асинхронного пуска моторчика. При изменении частоты тока в сети скорость вращения моторчика изменяется, а значит, изменяется и выдержка времени реле РВМ. При снижении частоты выдержка увеличивается, при повышении частоты уменьшается.16 . 3.27.Будет ли работать реле времени серии РВМ при подаче тока в обе обмотки одновременно? Реле РВМ имеет два насыщающихся трансформатора, что позволяет включить одно реле в две фазы токовых цепей защиты. Однако одновременное подключение моторчика к двум фазам токовых цепей защищаемого присоединения недопустимо, т.к. при двухполюсном КЗ на фазах, к которым подключено реле РВМ , суммарное напряжение на микродвигателе оказалось бы равным нулю. Поэтому схема защиты строится так, чтобы микродвигатель мог подключаться ко вторичной обмотке только одной из двух 64 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru насыщающихся трансформаторов. Нормально вторичные обмотки насыщающихся трансформаторов разомкнуты, несмотря на то, что по их первичным обмоткам проходит ток нагрузочного режима. Режим работы насыщающегося трансформатора с разомкнутой вторичной обмоткой возможен благодаря тому, что насыщение его магнитопровода происходит при малых токах. Можно ли на контактах реле времени серии РВМ устанавливать одинаковые уставки по времени? На контактах реле РВМ не следует устанавливать две, а тем более три одинаковые выдержки времени. Объясняется это тем, что при установке в одной плоскости двух или трех подвижных контактов возвратная спиральная пружина не способна преодолеть усилия неподвижных контактов при попытке рамки вернуться в исходное положение. Не допускается также установка двух проскальзывающих контактов в крайнее левое положение (проскальзывающие контакты замкнуты), так как мощьность микродвигателя (при токе срабатывания) недостаточна для преодоления с места механического момента сопротивления двух контактов.. 3.29.Почему якорь реле РТМ выполняется полым и имеет прорезь? Для ограничения вихревых токов в якоре токового реле прямого действия РТМ , якорь выполняется полым и имеет прорезь по образующей.9 3.30. Как создается независимая и зависимая характеристики реле РТВ? При небольших токах пружина реле РТВ практически не сжимается и действие часового механизма происходит под влиянием электромагнитного усилия якоря. Чем это усилие больше, тем быстрее ход часового механизма. После того как выдержка времени часового механизма заканчивается, противодействующее усилие на тягу прекращается, якорь с бойком освобождается и с силой ударяет по рычагу на отключающем валике привода. В этом диапазоне токов время-токовая характеристика реле РТВ является зависимой. При больших кратностях тока якорь прижимается к упору, а пружина полностью сжимается. Действие часового механизма определяется только сжатием пружины, и выдержка времени не зависит от тока (независимая часть характеристики)7 . 3.31. Назовите наиболее часто встречающие неисправности реле прямого действия (РТВ,РТМ)? Из наиболее часто встречающихся неисправностей следует отметить следующие: погнутые и помятые гильзы, погнутые бойки, винты и шпильки для крепления, сорванная резьба винтов и гаек; отсутствие шайб; поломанные шайбы; заусенцы, разбитые детали из пластмасс. При сборке реле не допускается применение каких-либо видов смазки, т.к. смазка всех видов изменяет вязкость в зависимости от окружающей температуры, втягивает в себя пыль и загустевает настолько, что может вызвать отказ в работе12 . 3.32. Изменяется ли сопротивление токовых реле прямого действия при подъеме сердечника? Сопротивление токовых реле прямого действия (РТМ,РТВ) и электромагнитов значительно (в 3-4 раза) увеличивается при подъеме их сердечника. Увеличение сопротивления реле приводит к уменьшению тока в его обмотке и, следовательно, тягового усилия сердечника, которое примерно пропорционально квадрату тока.. 3.33. Назвать некоторые особенности настройки реле прямого действия (РТМ,РТВ)? Проверка электромагнитных реле реагирующих на действующее значение 65 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru переменного тока, может производиться с использованием выпрямленного тока. При использовании выпрямленного тока сопротивление реле мало зависит от положения его сердечника и ток в реле остается практически неизменным в течение процесса срабатывания реле. При настройке реле РТМ,РТВ необходимо учитывать погрешность трансформаторов тока (ТТ). Расчет ТТ по кривым 10%- ных погрешностей для реле РТМ и РТВ затруднен из-за зависимости сопротивления реле от многих факторов; результаты его недостаточно точны.Поэтому настройку уставок реле независимо от результатов расчетов следует вести так, чтобы автоматически учитывать погрешности ТТ. В большей мере это относится к реле РТВ, имеющим значительное сопротивление обмоток и зависимую от тока выдержку времени. Настройка реле от постороннего источника без учета погрешностей ТТ может привести к тому, что при действительном КЗ выдержка времени его значительно увеличится по сравнению с расчетной. Для полного учета погрешности ТТ настройку реле необходимо выполнять по схеме:

Q
ИУ
TA	kA

ТА-трансформатор тока КА-реле РТВ (РТМ) Q-высоковольтный выключтель ИУ-испытательная устаноака В этой схеме ток подается на обмотку реле, включенную параллельно вторичной обмотке ТТ. Проверка по данной схеме дает очень небольшую (несколько процентов) ошибку, потому что сопротивление вторичной обмотки применяемых ТТ (десятые доли Ома) значительно меньше, сопротивления реле (2-5 Ом) и ветви намагничивания (десятки Ом) поэтому им можно пренебречь. Проверка тока срабатывания реле РТВ выполнять при полностью выведенной выдержке времени (поводок поднят вверх до упора). Ток срабатывания определять при плавном увеличении тока в обмотке до отключения привода или срабатывании отключающего механизма. Ток срабатывания на уставке следует измерять трижды. Для всех реле РТМ и РТВ разброс тока срабатывания по отношению к среднему значению не должен превышать 4%. Погрешность тока срабатывания относительно тока уставки по шкале не должно превышать 10%. Одновременно с проверкой тока срабатывания целесообразно измерять полное сопротивление реле при отпущенном и подтянутом сердечнике при профилактическом восстановлении и наладке. Для этого параллельно обмотке реле следует подключать вольтметр и измерить два значения напряжения на реле: при токе близком к току срабатывания, когда сердечник подтянут. По полученным значениям напряжения и тока определить полное сопротивление реле для соответствующего положения сердечника. Важным параметром реле РТВ является его коэффициент возврата, конструкция реле не предусматривает регулировки коэффициента возврата, но значение его не является постоянным и зависит от уставки по времени, от кратности тока в реле и продолжительности его протекания. Коэффициент возврата реле РТВ минимален после срабатывания (около 1,3) , когда сердечник подтянут к контрполюсу, а боек поднят. Коэффициент возврата минимален, при максимальной уставке по времени 4с. При работе реле в зависимой части характеристики пружина сердечника не сжимается и реле возвращается только под действием массы сердечника и бойка. Коэффициент возврата в этом случае около 0,6. При работе реле в независимой части характеристики отключение привода производится пружиной. Поэтому важно знать статическую характеристику пружины. 66 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru Отключение должно происходить в начале хода бойка, когда усилие пружины максимальное. При работе реле в зависимой части характеристики отключение привода происходит за счет тягового усилия сердечника и отключение должно происходить как можно позднее, в конце хода бойка, т.к. тяговое усилие сердечника увеличивается с уменьшением расстояния между сердечником и контрполюсом. При совместной регулировке реле и привода должно выполняться правило: часовой механизм всегда должен расцепляться раньше чем боек коснется отключающей планки.. 3.34. Что является важным условием правильной работы реле прямого действия РТВ? Важным условием правильной работы реле является установка начального угла между рычагом и горизонтальной осью часового механизма. По данным заводов, этот угол должен составлять: для РТВ завода «Электроаппарат» ─ 50º для РТВ Рижского опытного завода «Электроавтоматика» ─ 48º±1º для РТВ «Ровенского завода В/B аппаратуры» ─ 55º Расцепление часового механизма происходит при повороте рычага примерно на 60º (при максимальной уставке выдержке времени). Полный угол поворота рычага составляет 85º.[12] 3.35.Какую роль играет пружина сердечника реле РТВ ? Пружина сердечника имеет двойное назначение: она ограничивает усилие, передающееся от сердечника на часовой механизм и обеспечивает ограниченно зависимую от тока временную характеристику реле. Изменением упругости пружины можно передвинуть начало независимой части характеристики реле. В настоящее время для привода ПП-67 выпускаются два варианта реле: у одного независимая часть характеристики наступает при токе, кратность которого к току срабатывания составляет 1,2-1,7, у другогопри кратности 2,5-3,5. Отключение происходит за счет энергии пружины, сжатой сердечником при притягивании к контрполюсу. Если ток в обмотке мал, то сердечник не может сжать пружину и она является жесткой связью сердечника с часовым механизмом. Сила тяги сердечника в этом случае определяется величиной тока в обмотке реле; скорость шестерен часового механизма определяется силой тяги и , следовательно, выдержка времени определяется величиной тока в обмотке реле. Отсюда вытекают и основные правила совместной регулировки реле с приводом. Так как тягового усилия недостаточно, чтобы одновременно вести часовой механизм и отключить привод, то необходимо, чтобы расцепление сердечника с часовым механизмом происходило раньше, чем боек коснется лапки релейного валика. Реле разных приводов имеют свою конструкцию самостоятельную магнитную систему для каждого реле, в виде стальной скобы или магнитопроводом является корпус привода. Поэтому реле не могут заменять друг друга установленные на разных типах приводов.[34] 3.36. От чего зависит коэффициент возврата реле РТВ? Весьма важным параметром реле РТВ является его коэффициент возврата. В реле нет приспособлений для изменения коэффициента возврата, и сам коэффициент возврата является величиной переменной, зависящей от кратности тока в реле по отношению к току срабатывания и от времени протекания тока КЗ. Если ток КЗ прекратится раньше, чем реле доработает, то пружина будет отталкивать сердечник с разной силой, зависящей от времени протекания тока. В эксплуатации коэффициент возврата этих реле следует определять для момента времени, соответствующего отключению КЗ нижестоящей защитой.[34] 3.37. Как правильно измерить время срабатывания реле РТВ? 67 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru Важным является вопрос о способе измерения выдержки времени при настройке реле РТВ. Во многих организациях применяют способ, в котором электросекундомер останавливается контактами самого выключателя или блк-контактами КСА, управляемыми валом выключателя. При таком способе измерения электросекундомер показывает суммарное время работы самого теле и механизма привода и выключателя до начала размыкания его контактов. Поэтому в данном случае выдержку времени на реле РТВ менее 0,7 сек. Нежелательно. Рекомендуется останавливать секундомер с помощью специальных контактов, устанавливаемых временно, на время проверки реле, в привод. Эти контакты останавливают электросекундомер в начале падения серповидного рычага привода. Таким образом, практически измеряется только время работы самого реле. При таком способе измерения реле РТВ дает достаточно устойчивую выдержку времени в независимой части характеристики примерно 0,5 с. Следует отметить, что при расчете защит выдержка времени защиты определяется на выходе самой защиты, а время отключения выключателя учитывается в ступени выдержки времени. Поэтому измерение выдержки времени реле РТВ на контактах выключателя противоречит общепринятому методу расчета защит.[34]. 3.38. Каков принцип работы индукционных токовых реле? В индукционных токовых реле подвижная система выполняется в виде диска, что дает увеличенное значение момента инерции системы и , следовательно, способствует увеличению выдержки времени. Вращающий момент реле, в индукционном реле достигается путем сдвига по фазе и в пространстве потоков электромагнита, причем каждый из потоков взаимодействует с током в диске, наведенными другим потоком. Для получения потоков, сдвинутых по фазе и в пространстве, как правило, используется короткозамкнутый виток,. Охватывающий часть полюсного наконечника электромагнита. Для увеличения противодействующего момента в индукционных токовых реле широко используются конструкции с постоянными магнитами, в магнитном поле которых происходит вращение диска. При вращении в диске наводятся так называемые токи резания, которые, взаимодействуя с создавшим их потоком, вызывают тормозной момент, пропорциональный частоте вращения диска. В начальный момент, когда диск начинает разгоняться, основное тормозное влияние оказывает индукция диска, а при равномерном вращении – только токи резания. Увеличение выдержки времени в индукционном токовом реле серии РТ-80 достигается за счет применения червячной передачи, связывающей вращающийся диск и контактную систему реле .Время срабатывания реле РТ-80 непосредственно зависит от частоты вращения диска, а также от потока постоянного магнита. Чем меньше поле магнита, тем меньше время срабатывания. Если в реле РТ-80 снять постоянный магнит, то реле работатьне будет.Направление вращения диска реле РТ-80 ни какими параметрами не изменяется. При небольших токах время действия реле РТ-80 приблизительно обратно пропорционально квадрату тока, а при больших остается неизменным. Ток срабатывания реле, а также время его действия регулируется: Числом витков обмотки электромагнита; начальным положением рамки, сектора, дополнительного якоря. На индукционном принципе могут выполняться только реле переменного тока. Это объясняется тем, что токи в диске или цилиндре индуктируются при условии, что электромагниты питаются переменным током.[7]. 3.39. Чем устраняется вибрация якоря отсечки реле серии РТ-80? Вибрация якоря отсечки в притянутом состоянии, вызванная пульсацией магнитного потока, может привести к неустойчивому замыканию контактов. Для устранения этого нежелательного явления на правый конец якоря насажен КЗ виток, охватывающий часть его торцевой стороны. Магнитный поток расщепляется на две составляющие, сдвинутые по фазе , что приводит к сглаживанию пульсации. Для предотвращения залипания якорь снабжен немагнитной заклепкой.[14] 3.40. Назвать назначение типов реле серии РТ-80, РТ-90. 68 Электротехническая библиотека Elec.ru

Электротехническая библиотека Elec.ru В обозначении индукционных реле цифра за дробной чертой указывает на диапазон уставок по току: 1- диапазон уставок 4-10 А, со ступенью 1 А; 2- диапазон уставок 2-5 А со ступенью 0,5 А. Реле типов РТ-81-84 предназначены для объектов, имеющих источник постоянного или выпрямленного оперативного напряжения. Реле типов РТ-81/ 1 и РТ-81/2 предназначены для защиты питающих и распределительных линий в сетях 6-35 кВ, а также для защиты трансформаторов. Реле типов РТ-82/1 и РТ-82/2 предназначены для защиты электродвигателей от междуфазных и витковых замыканий с действием без выдержки времени на отключение (отсечка) и для защиты от перегрузки,. С выдержкой времени. Реле типов РТ-83/1 и РТ-83/2 предназначены для защиты линий и трансформаторов. Конструктивная особенность этих реле заключается в отсутствии механической связи между индукционным и электромагнитным элементами, т.е. в отсутствии толкателя. Аналогичная конструкция у реле типов РТ-84/1 и РТ-84/2 . С их помощью выполняется защита электродвигателей от КЗ и перегруза. Реле типов РТ-85,РТ-86 используются в устройствах защиты на переменном оперативном токе с дешунтированием управляющей цепи. Реле типов РТ-86/1 и РТ-86/2, предназначены для защиты электродвигателей Реле серии РТ-90 служат для защиты асинхронных электродвигателей большой мощности с тяжелым пуском.[14]. 3.41. Какие меры принимаются для устранения ложной работы индукционных реле? Чтобы не допустить ложной работы индукционных реле, необходимо придерживаться следующих рекомендаций: После монтажа проверяют жесткость закрепления ячеек; дверцы ячеек должны быть заперты; в приборных отсеках ячеек реле устанавливают на резиновых амортизаторах. Все эти мероприятия против ложной работы токовой отсечки в реле серии РТ-80 из-за сотрясения. Конструктивным недостатком реле является недостаточная жесткость цоколя. Затягивая чрезмерно крепежные винты при установке реле, можно изогнуть цоколь, что может привести к нарушению зацепления или к заклинивания диска. Поэтому необходимо применение резиновых прокладок между панелью и цоколем при монтаже реле на щитах или стенках распределительного устройства и не допускать чрезмерную затяжку крепежных гаек.[14] 3.42. Каким методом можно расширить верхний предел шкалы уставок индукционных реле серии РТ-80? Для расширения верхнего предела шкалы уставок по току, нужно использовать витки между двумя отпайками. Для этого конец обмотки отсоединяют от контактной колодки и изолируют. На его место подсоединяют один из отпаечных проводов, отсоединенный от штепсельного мостика. М.Д.С. (ампер-витки) срабатывания является постоянной величиной. Так реле РТ-80/1 имеет 60 витков. При всех задействованых витках ток срабатывания равен 4 А. Следовательно, на любой уставке м.д.с. составляет 240 Ампервитков, а число витков W = 240/Jуст Найдя затем число витков между различными отпайками, мы можем определить токи срабатывания, для всех вариантов включения промежуточных витков. [14]. 3.43.В чем заключается отличие реле РТ-90 и РТ-80? Назначение и конструкция реле РТ-90 такие же, как и реле РТ-80 . Основное отличие их заключается в более раннем наступлении независимой части характеристики времени срабатывания при кратности тока срабатывания индукционного элемента, в 2-2,5 раза меньше, чем у реле РТ-80. Так как независимая часть характеристики обусловлена насыщением магнитопровода реле, то очевидно, что для сдвига ее влево необходимо увеличить м.д.с. обмотки при неизменном токе. Это было достигнуто увеличением числа витков обмотки реле в 1,75 раза. Для обеспечения необходимого значения коэффициента успокоения и соответствия токов срабатывания индукционного элемента уставкам 69 Электротехническая библиотека Elec.ru

9. Электромагнитные реле тока и напряжения Принцип действия

Существуют три основные разновидности конструкций электромагнитных реле:

1) с втягивающимся якорем;

2) с поворотным якорем;

3) с поперечным движением якоря.

Каждая конструкция содержит: электромагнит, состоящий из стального сердечника и обмотки, стальной подвижный якорь, несущий подвижный контакт, неподвижные контакты и противодействующую пружину.

Проходящий по обмотке ток I_р создает намагничивающую силу I_р_р, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь. Якорь намагничивается и притягивается к полюсу электромагнита, переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом замыкает неподвижные контакты реле.

Ток срабатывания I_ср – наименьший ток, при котором реле срабатывает, I_ср – это ток, при котором электромагнитная сила превосходит силу сопротивления пружины, трения и массы.

Ток срабатывания регулируют: изменяя количество витков обмотки реле, I_ср меняется ступенчато; регулируя пружину, I_ср меняется плавно.

Ток возврата – при уменьшении тока в обмотках реле происходит возврат притянутого якоря в исходное положение под действием пружины.

I_воз – наибольший ток в реле, при котором возвращается в начальное положение.

. (3.1)У реле, реагирующих на возрастание тока (максимальных реле), I_ср>I_воз  k_воз

По мере перемещения якоря воздушный зазор уменьшается, магнитное сопротивление уменьшается. Электромагнитный момент увеличивается, а сила противодействующей пружины остается постоянной, возникает избыточный момент. Для возврата якоря необходимо уменьшить ток.

Р еле минимального действия – реле, действующее при уменьшении тока.

Для срабатывания необходимо уменьшить ток до значения, при котором момент пружины превзойдет электромагнитный момент.

I_ср – наибольший ток, при котором отпадает якорь реле.

I_воз – наименьший ток, при котором втягивается якорь реле,

I_воз>I_ср  k_воз>1.

Работа электромагнитного реле на переменном токе

Электромагнитная сила F_Э имеет пульсирующий характер. Притянутый якорь реле непрерывно вибрирует. Это вызывает дребезг контактов при срабатывании, что приводит к их подгоранию, изнашиваются оси. При большом моменте инерции якоря он не успевает следовать за быстрыми изменениями знака результирующей силы. Если же момент инерции якоря недостаточен, то для устранения вибрации применяют расщепление магнитного потока обмотки на две составляющие, сдвинутые по фазе.

Расщепление магнитного потока производится либо с помощью короткозамкнутого витка (рис. 3.1.4), либо обмотка реле выполняется двумя параллельными секциями с разным угловым сдвигом (рис. 3.1.5).

Разновидности электромагнитных реле

Токовые реле

Токовые реле – электромагнитные реле, включенные на ток сети (непосредственно или через трансформаторы тока).Для уменьшения нагрузки на трансформатор тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное – токов КЗ. k_воз должен приближаться к единице.

Реле РТ–40. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путём параллельного и последовательного включений изменять пределы регулирования тока срабатывания. При последовательном соединении число витков возрастает, увеличивается точность, диапазон уменьшается в 2 раза.

Обозначение реле РТ–40/0,2 – диапазон токов срабатывания – 0,05. 0,2 А;

10. Индукционные реле тока РТ-80, ранее именовавшиеся ИТ-80, существуют почти 60 лет. За эти годы их конструкция не подвергалась существенным изменениям. Реле применяются в сетях 6-35 кВ для защиты питающих и распределительных линий, а также для защиты трансформаторов. Защита двигателей напряжением выше 1 кВ до недавнего времени в большинстве случаев выполнялась с помощью индукционных реле. Несмотря на начавшееся внедрение статических реле, индукционным реле предстоит еще немало времени находиться в эксплуатации.

Что же обусловило столь длительное и широкое применение реле этого типа? Прежде всего — обратная зависимость времени срабатывания от тока. Такой же характер зависимости существует у предохранителей и расцепителей автоматических выключателей, которые обычно являются предыдущими защитами, т.е. расположенными дальше от источника питания. Это позволяет выполнить селективную защиту, имеющую достаточную чувствительность. В дополнение к индукционному элементу реле снабжено электромагнитным элементом — мгновенно действующей отсечкой.

Реле имеют типоисполнения, предназначенные для применения в устройствах защит как на постоянном, так и на переменном оперативном токе, причем его контакты непосредственно управляют электромагнитом отключения.

Таким образом, в реле объединены: измерительный орган, логическая часть, включающая элемент времени, исполнительный орган и сигнальный элемент. Можно считать, что оно представляет полукомплект либо полный комплект двухступенчатой максимальной токовой защиты.

Постоянное вращение диска при наличии нагрузки позволяет контролировать исправность реле и токовых цепей защиты. В то же время этот фактор вызывает ускоренный износ опорных узлов, что является определенным недостатком. К числу недостатков следует отнести также отсутствие контактного выхода у сигнального элемента (флажка).

Некоторые затруднения в эксплуатации вызывают сложная кинематика реле, необходимость согласования характеристик и проведения дополнительных расчетов, регулировка сравнительно большого числа электрических параметров. Часто персонал, не умеющий преодолеть эти затруднения, прибегает к выводу из работы индукционного элемента, используя только отсечку. Это совершенно недопустимо. Надо помнить, что в распределительных сетях последствием неправильной работы защиты, будь то отказ или излишнее срабатывание, является длительное (исчисляемое часами) нарушение электроснабжения.

Прежде чем приступить к описанию реле серий РТ-80 и РТ-90, целесообразно вспомнить принципы действия электромагнитных и индукционных реле тока, так как в рассматриваемых реле сочетаются оба принципа.

В электромагнитных реле переключение контактов происходит под действием электромеханической силы притяжения ферромагнитного якоря к электромагниту.

На рис. 1 показано схематическое устройство электромагнитного реле тока. На магнитопровод 1 насажена катушка 2. Ток Ip, протекающий по ней, создает магнитный поток Фм, который замыкается по контуру: магнитопровод, воздушные зазоры, якорь 3. Направление магнитных силовых линий определяется по известному правилу буравчика. Нетрудно видеть, что при любом направлении тока магнитопровод и якорь представляют два магнита, обращенные друг к другу разноименными полюсами. Так, на рисунке магнитные силовые линии направлены в магнитопроводе от правого полюса к левому, а в якоре — от левого к правому. Поэтому между якорем и магнитопроводом возникает сила притяжения. При определенном токе, называемом током срабатывания, эта сила преодолевает силу притяжения возвратной пружины 4. Тогда якорь притянется к магнитопроводу, замкнув контакт 5. Размыкание контакта и возврат реле в исходное положение происходит при снижении тока до тока возврата. При этом токе сила притяжения становится меньше силы пружины.

Магнитный поток определяется соотношением, которое иногда называют законом Ома для магнитной цепи:

Здесь произведение тока Ip на число витков w называют намагничивающей силой по аналогии с ЭДС в электрической цепи; Rm — магнитное сопротивление контура, по которому замыкается поток. В данном случае оно складывается из магнитного сопротивления железа Rж и магнитного сопротивления воздушных зазоров R , причем R составляет всего несколько процентов общего сопротивления. Совершенно очевидно, что сопротивление воздушных зазоров пропорционально их суммарному значению дельта. Таким образом,

Электромагнитная сила притяжения F3 пропорциональна квадрату магнитного потока

Рис. 1. Устройство электромагнитного реле

Срабатывание и возврат происходят при равенстве электромагнитной силы притяжения противодействующей силе. Анализируя (3), можно сделать следующие выводы.

1. Если увеличить число витков, то во столько же раз уменьшится ток срабатывания и наоборот.

2. Сила притяжения обратно пропорциональна квадрату размера воздушного зазора б. Поэтому в начале движения якоря с уменьшением зазора эта сила резко возрастает, и якорь движется с большим ускорением. Процесс срабатывания протекает сотые доли секунды, т. е. изменение состояния реле происходит скачком. По этой же причине ток возврата реле меньше его тока срабатывания. Отношение тока возврата к току срабатывания реле называется коэффициентом возврата

В индукционных реле подвижной частью служит алюминиевый диск или барабанчик, укрепленный на оси и поворачивающийся под действием вращающего момента. Вращающий момент является результатом взаимодействия магнитных потоков с наведенными ими в диске или барабанчике вихревыми токами.

Рис. 2. Принцип действия индукционного реле

Поместим диск в зазорах двух электромагнитов, по катушкам которых протекают переменные токи I1 и I2 (рис. 2). Каждый ток создает магнитный поток, пронизывающий диск. Если известны положительные направления токов (обозначены стрелками), то по правилу «буравчика» легко определить направления потоков. При вращении рукоятки по направлению тока движение буравчика совпадает с направлением силовых линий. Если смотреть на диск сверху, то поток Фх, создаваемый током I1, направлен от наблюдателя (крестик — хвост летящей стрелы); поток Ф2, создаваемый током I2, направлен к наблюдателю (точка — острие летящей стрелы).

Если изменения токов происходят синусоидально, то таким же образом изменяются магнитные потоки. Но тогда согласно закону электромагнитной индукции в диске должны наводиться ЭДС и циркулировать вихревые токи (токи трансформации). Вокруг следа полюсов первого электромагнита образуется контур с током I1д , вокруг следа полюсов второго электромагнита I2д- Направления этих токов определяются опять по правилу буравчика: если буравчик движется по направлению потока, рукоятка вращается по направлению тока.

Как известно, между магнитным потоком и током, находящимся в его поле, возникают электромеханические силы взаимодействия. Так как здесь мы имеем два потока и два контура с током, то необходимо рассмотреть четыре силы. Направления этих сил определяются по правилу «левой руки». Результирующая сила взаимодействия потока Ф, с током I1д при симметрии магнитного потока равно нулю, потому что она представляет сумму взаимно уравновешенных сил левой и правой половины контура. Точно так же равна нулю и сила взаимодействия потока Ф2 со «своим» током i2d, (На рис. 2 эти силы не показаны.) Отсюда следует, что в индукционных реле и приборах должно быть не менее двух потоков.

Иной результат получается при взаимодействии потока Ф2 с током i1д. Токи в левой и в правой половинах контура противоположны. Поэтому правая часть контура отталкивается от потока Ф2 с силой f1 , а левая — притягивается к нему с силой I2. Но поскольку правая половина расположена от оси магнитного потока ближе, чем левая, то Д >f2 и равнодействующая Fl =Д -— f2 направлена влево. Рассматривая аналогично взаимодействие потока Ф, с током i2d , устанавливаем, что F2 = f3 — f4 направлена вправо. Итак, мы имеем две силы, направленные противоположно: Fl — сила взаимодействия тока f1д с потоком Ф2 и F2 -сила взаимодействия тока L с потоком Ф,.

Если магнитные потоки сдвинуты по фазе, то равнодействующая сила не равна нулю. Можно доказать, что она всегда направлена от оси опережающего магнитного потока к оси отстающего. Иными словами, отстающий магнитный поток притягивает контур с током, созданным опережающим магнитным потоком.

Равнодействующая сила F = F± — F2 создает вращающий электромагнитный момент JW = Fnd, где d — плечо силы.

Вращающий момент пропорционален магнитным потокам и синусу угла сдвига между ними

Мэ = k* Ф1*Ф2*sinф. (5)

Очевидно, что наибольший вращающий момент возникнет при сдвиге потоков на 90°.

В индукционных реле тока магнитный поток, созданный протекающим по катушке током, необходимо расщепить на два потока и сдвинуть их пространственно и по фазе. Достигается это следующим образом (рис. 3). На верхний и нижний полюсы электромагнита насаживаются короткозамкнутые витки (экраны), охватывающие часть сечения магнитопровода. Через экранированную часть полюсов проходит поток Ф1> через неэкранированную часть — поток Ф2. Поток Ф1 индуктирует в короткозамкнутых витках ЭДС Ек, отстающие от него на 90°.

В короткозамкнутых витках протекают токи Iк, вызванные Ек и примерно совпадающие с ней по фазе.

Поток Ф1 вызывается током намагничивания Iнам и с некоторым допущением совпадает с ним по фазе. Ток намагничивания определится как векторная сумма части тока в катушке и тока в короткозамкнутых витках (приведенных к числу витков катушки):

Что же касается потока Ф2, выходящего из неэкранированной части полюсов, то он вызывается только током катушки Ip пропорционален ему и при том же допущении совпадает с ним по фазе.

Рассматривая векторную диаграмму (рис. 3, в), видим, что требуемый сдвиг потоков достигнут и создан вращающий момент. Его значение определяется по (5). Если поток пропорционален току, вращающий момент пропорционален квадрату тока:

Однако, как известно, вследствие насыщения магнитопровода пропорциональность магнитного потока создавшему его току сохраняется до некоторого предела. При дальнейшем возрастании тока магнитный поток не изменяется.

Рис. 4. Зависимость времени срабатывания реле от тока:

А — зависимая часть; В — независимая часть

На вращающийся диск действуют вращающий и тормозной моменты. Тормозной момент Мт вызывается рядом факторов: трением в опорах, сопротивлением воздуха, взаимодействием токов «резания», индуктированных в диске при его вращении, с магнитными потоками, и наконец, моментом, создаваемым имеющимся в реле тормозным магнитом. Вращаясь между полюсами магнита, диск пересекает его магнитные силовые линии. В результате этого в диске наводится ЭДС, пропорциональная частоте вращения со. Под ее действием возникают контуры с током. Электромеханическая сила взаимодействия этих токов с потоком создает тормозной момент, значительно превосходящий вышеперечисленные. Поэтому с достаточной точностью можно считать, что М = к’ w . При постоянной частоте

Следовательно, частота вращения пропорциональна квадрату тока.

Как только ток Ip достигнет тока срабатывания реле, ось диска свяжется червячной передачей с толкателем, воздействующим на контакты так, что их переключение происходит после определенного числа оборотов. Таким образом создается логический элемент «время» без использования часового механизма. Выдержка времени определится так

де п — число оборотов, определяемое положением толкателя.

При заданном числе оборотов выдержка времени обратно пропорциональна квадрату тока. Зависимость времени срабатывания реле от тока представлена на рис. 4. Характеристика имеет зависимую и независимую части. Переход характеристики в независимую часть при определенном токе объясняется насыщением магнитопровода. Дальнейшее увеличение тока не приводит к возрастанию магнитного потока. Поэтому частота вращения не увеличивается. Согласно принятой терминологии реле имеет ограниченно-зависимую характеристику выдержки времени.