- •Пояснительная записка
- •Тематический план
- •Раздел 1. Общие сведения Тема 1.1 Классификация, требования, основные характеристики
- •Тема 1.2 Основные физические процессы в контактной аппаратуре
- •Электромагнитные системы
- •Электромагниты переменного тока
- •Замедление и ускорение действия электромагнита
- •Поляризованные электромагнитные механизмы
- •Электрическая дуга и ее гашение
- •Электрическая дуга постоянного тока
- •Условия гашения дуги постоянного тока
- •Горение и гашение электрической дуги переменного тока
- •Способы гашения электрической дуги
- •Контактные системы аппаратов
- •Переходное сопротивление контакта
- •Основные типы контактных соединений
- •Эрозия и износ контактов
- •Вибрация контактов
- •Материалы для контактов
- •Раздел 2. Коммутационные аппараты ручного действия Тема 2.1 Рубильники и пакетные выключатели
- •Рубильники и рубящие переключатели
- •Пакетные выключатели и переключатели
- •Тема 2.2 Универсальные переключатели
- •Раздел 3. Контакторы Тема 3.1 Общие сведения
- •Тема 3.2 Контакторы постоянного тока
- •Тема 3.3 Контакторы переменного тока
- •Раздел 4. Плавкие предохранители и автоматические воздушные выключатели Тема 4.1 Трубчатые и пробочные предохранители
- •Тема 4.2 Устройство и принципиальные схемы автоматов
- •Тема 4.3 Основные серии судовых автоматов
- •Раздел 5. Реле защиты и управления Тема 5.1 Назначение, классификация и основные характеристики реле
- •Электромагнитные реле напряжения и тока
- •Тема 5.2 Реле времени
- •Тема 5.3 Реле защиты
- •Тепловые реле
- •Реле, контролирующие неэлектрические параметры
- •Реле обратной мощности
- •Реле обратного тока
- •Раздел 6 Аппаратура управления электроприводом Тема 6.1 Сопротивления и реостаты
- •Резисторы
- •Реостаты
- •Тема 6.2 Контроллеры
- •Тема 6.3 Магнитные пускатели
- •Магнитные пускатели
- •Комплектные устройства управления
- •Тормозные электромагниты
- •Электрогидравлические толкатели
- •Раздел 7. Командоаппараты Тема 7.1 Общие сведения
- •Кнопки управления
- •Путевые и конечные выключатели
- •Тема 7.2 Командоконтроллеры
- •Раздел 8 Выбор и эксплуатация аппаратуры Тема 8.1 Применение и выбор аппаратов
- •Выбор электрических аппаратов
- •Тема 8.2 Правила эксплуатации судовой аппаратуры
- •Литература Основная:
- •Дополнительная:
- •Контрольные задания
- •Раздел 1. Общие сведения 5
- •Тема 1.1 Классификация, требования, основные характеристики 5
- •Тема 1.2 Основные физические процессы в контактной аппаратуре 7
Тема 5.3 Реле защиты
Студент должен:
Знать:
-
классификацию реле защиты;
-
применение реле защиты в электрических схемах;
уметь:
-
определять схему подключения реле защиты в зависимости от вида реле;
-
выбирать по каталогу необходимое реле защиты.
Виды реле защиты, применение их в схемах электропривода, автоматики и контроля. Способы подключения и особенности работы реле тока, напряжения. Специальные реле: грузовые, реле обратного тока и обратной мощности, реле перегрузки, тепловые реле. Основные типы, маркировка, применение. Условные обозначения на схемах. Промежуточные реле.
Материал для изучения
Тепловые реле
Для защиты двигателей от перегрузок наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластинкой. Принцип действия биметаллических тепловых реле основан на разности линейного удлинения двух пластин, выполненных из различных материалов.
Рис. 5.3.1. Биметаллическая пластинка
|
Рис. 5.3.2. Времятоковые характеристики реле
|
В тепловых реле применяются биметаллы, у которых в качестве материала, обладающего низким коэффициентом линейного расширения, используется железоникелевый сплав — инвар, а в качестве материала, имеющего высокий коэффициент линейного расширения, — хромоникелевые, молибдено-никелевые и немагнитные стали.
Нагрев биметаллического элемента может происходить либо за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки, либо от специального нагревателя, охватывающего биметалл. Ток нагрузки в этом случае протекает по нагревателю. В некоторых реле используется комбинированный способ нагрева биметалла, когда ток нагрузки проходит по пластинке и нагревательному элементу.
Основной характеристикой теплового реле является времятоковая характеристика, представляющая собой зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (рис. 5.3.2, кривая 1). Некоторые реле при коротких замыканиях имеют время срабатывания больше времени термической устойчивости. Поэтому в этих случаях цепь реле необходимо защищать предохранителями.
При защите электрических двигателей от перегрузок времятоковая характеристика реле должна удовлетворять следующим условиям:
-
отключение двигателя должно происходить при перегреве, не превышающем допустимых значений;
-
время срабатывания реле должно быть таким, чтобы можно было полнее использовать перегрузочную способность двигателя и позволять осуществлять прямой пуск асинхронных двигателей от сети.
Для осуществления надежной защиты необходимо согласовать времятоковые характеристики реле с перегрузочной (тепловой) характеристикой двигателя. При правильно выбранном реле его характеристика (рис. 5.3.2, кривая 1) должна располагаться ниже и вблизи характеристики нагрева двигателя (кривая 2). Для защиты необходимо, чтобы постоянные времени реле и защищаемого объекта были одинаковыми. В эксплуатационных условиях согласование характеристик реле и двигателя достигается выбором реле с номинальным током, равным номинальному току двигателя. В этом случае обычно обеспечивается срабатывание реле при 1,35—1,4Iном в течение 5—20 мин.
На величину тока срабатывания реле оказывает влияние температура окружающей среды. С ее ростом время срабатывания уменьшается. Для уменьшения влияния окружающей температуры на время срабатывания при разработке реле необходимо выбирать рабочую температуру биметалла как можно более высокую. Кроме того, для компенсации прогиба биметаллической пластинки, возникающего при действии температуры окружающей среды, иногда применяют вторую, компенсационную пластинку, с помощью которой происходит температурная компенсация.
Рис. 5.3.3. Тепловые реле типа ТРТ
|
Левый конец термобиметаллической пластины соединен с механизмом уставки 2, позволяющим регулировать ток уставки путем изменения первоначальной деформации биметаллической пластины.
При токах перегрузки, равных или больших уставки, пластина поворачивает изоляционную колодку 7, которая, опрокидываясь, отключает размыкающий контакт реле.
Самовозврат реле в исходное положение происходит автоматически в течение не более 3 мин, а ручной возврат при нажатии кнопки 3 — в течение не более 1 мин после срабатывания. Значение тока уставки реле указывается на его щитке. При нагреве током, равным 1,1 Iном тока уставки, реле не срабатывает в длительном режиме.
Тепловые реле ТРТ обеспечивают защиту двигателей в следующих условиях: при длительной (свыше 20 мин) перегрузке двигателя током свыше 135% Iном; при затяжном пуске; при обрыве одной фазы, если двигатель имеет номинальную нагрузку.
Регулятор позволяет изменять номинальный ток уставки реле в пределах ±15% номинального тока теплового элемента. Контакты реле коммутируют переменный ток до 10А при cos = 0,4 и напряжении 380В или постоянный ток 0,5А — в индуктивной цепи с постоянной времени 0,05с напряжением 220В. Электродинамическая устойчивость 18 Iном. Электрическая износоустойчивость 10 000 срабатываний.
Электродвигатели, работающие при частоте 400 Гц, имеют относительно большое время разгона. В этом случае применение реле серии ТРТ для их защиты не всегда возможно, так как они в нагретом состоянии при пуске могут срабатывать за 0,5—1с.
Тепловое реле серии ТРМТ применяется для защиты электроприводов переменного тока при частоте 400 Гц. Они выпускаются четырех габаритов на номинальные токи тепловых элементов от 0,5 до 220 А.
По конструкции реле ТРМТ аналогично реле ТРТ, но имеет насыщающийся трансформатор тока, который создает нелинейную зависимость потребляемой мощности нагревателем при различных токах перегрузки.
При токе, равном 1,1 Iном тока уставки, реле не срабатывает в длительном режиме, а при токе 1,35 Iном реле срабатывает за 4— 10 мин. Регулятор позволяет изменять номинальный ток уставки в пределах ± 25% номинального тока теплового элемента. Время самовозврата реле 1—3 мин.
Реле имеет один размыкающий контакт с коммутационной способностью, аналогичной реле ТРТ. Электродинамическая и односекундная термическая устойчивость составляет 20 Iном.
Температурное реле Т4 применяется для защиты электродвигателей или комплектных устройств управления от превышения температуры выше заданного уровня и располагается в корпусе защищаемого, объекта. Оно состоит из вогнутого по сфере биметаллического элемента (диска), заключенного в пластмассовый корпус. В центре элемента имеется регулировочный винт и подвижные контакты. Неподвижные контакты установлены на корпусе реле.
Реле срабатывает при температуре 70—90°С и возвращается в исходное положение при температуре 50—65°С. Максимальная температура на поверхности корпуса реле 110°С.
Рис. 5.3.4. Схема термоизвещателя типа ТРВ-1
|
В настоящее время для защиты двигателей и генераторов от перегрузки начинают применяться термосопротивления из полупроводниковых материалов.
Термосопротивление располагают в лобовой части обмотки или в железе статора так, чтобы оно касалось изоляции обмотки. В этом случае температура нагрева изоляции обмотки и термосопротивления будет практически одинаковой. При повышении температуры выше предельно допустимой оно резко уменьшает свое сопротивление. В цепи, в которой оно включено, происходит скачкообразное, увеличение тока, характеризующее наличие перегрузки. При таком способе защиты контролируется непосредственно температура изоляции обмоток, поэтому он является более совершенным по сравнению с ранее рассматриваемыми способами защиты тепловыми реле.