21

2. Вторичные реле тока и напряжения косвенного действия.

1. Общие сведения.

2. Реле максимального тока серии РТ-40.

3. Общие сведения о реле напряжения серий РН-50.

4. Максимальное реле напряжения РН-53.

5. Минимальное реле напряжения РН-54.

Вторичные реле тока и напряжения косвенного действия

Вторичные реле тока и напряжения косвенного действия получили большое распространение благодаря следующим достоинствам:

• эти реле получают питание от первичных преобразователей тока и напряжения, поэтому их параметры не зависят от параметров защищаемых объектов (в отличие от первичных реле);

• вторичные реле косвенного действия могут быть выполнены достаточно чувствительными, с малыми погрешностями и относительно малым потреблением мощности от измерительных ТА и ТV;

• вторичные реле можно настраивать без отключения их от защищаемого объекта;

• эти реле можно устанавливать в любом удобном для эксплуатации месте;

• с помощью вторичных реле косвенного действия можно создать логическую часть защиты любой сложности.

Вместе с тем этим реле присущи и недостатки:

• все-таки значительные потребляемые мощности;

• сравнительно большие размеры и вес;

• недостаточная надежность из-за наличия подвижной системы и контактов;

• в отличие от реле прямого действия реле косвенного действия можно использовать только при наличии источников оперативного тока (ОТ).

Реле максимального тока серии РТ – 40

Реле максимального тока РТ-40 применяется в устройствах РЗиА в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.

Магнитная система реле состоит из П-образного шихтованного сердечника 1 и Г- образного якоря 2. На полюсах магнитопровода расположены две обмотки 3, которые можно соединять между собой последовательно и параллельно.

Положение якоря в начальном и конечном положении фиксируется упорными винтами 4 (правым и левым). Якорь удерживается в начальном положении с помощью спиральной противодействующей пружины 5. Один конец пружины связан с якорем, второй – с указателем уставки 6.

При повороте указателя уставки плавно изменяется противодействующий момент пружины. При перемещении указателя 6 из начального (левого) в конечное положение ток срабатывания реле (I_ср) увеличивается в два раза (плавная регулировка I_ср). Переключение обмоток реле с последовательного на параллельное соединение увеличивает ток срабатывания, указанный на шкале 7, в два раза. Цифры на шкале – ток срабатывания реле при последовательном соединении обмоток.

Рисунок 1. Общий вид электромагнитного реле РТ- 40.

К якорю приклёпана опорная скоба и пластмассовая колодка с двумя подвижными контактами 8 (Ag).

В верхней части якоря закреплен белый барабан (наполненный песком) – механический гаситель вибрации якоря 9.

Реле имеет один замыкающий и один размыкающий контакты.

В сердечнике электромагнита под катушками имеются вырезы, изменяющие магнитное сопротивление магнитопровода, чем достигается уменьшение вибрации подвижной системы при больших и несинусоидальных токах. При пиках несинусоидального тока участки сердечника с уменьшением сечения насыщаются и ограничивают величину магнитного потока.

Механизм реле смонтирован на цоколе 10, на котором размещены контактные зажимы для подключения к вторичной обмотке ТА, а также к управляемым цепям.

Реле РТ-40 имеет вертикальное исполнение (т. е. цоколь реле крепится на вертикальной плоскости)

Условное обозначение и электропитание указаны на рисунке 1.

Рисунок 2

Как было отмечено выше, обмотки реле могут соединяться между собой последовательно и параллельно.

Последовательное Параллельное

соединение соединение

I_ср=I_уст. х 1 I_ср=I_уст. х 2

Рисунок 3

При последовательном соединении обмоток витки обеих обмоток обтекаются током I₂, МДС F_посл.= I₂ ·n. При параллельном соединении витки каждой обмотки обтекаются током I₂/2. Следовательно ,

где n – количество витков обеих обмоток.

Принцип действия реле

При протекании тока по обмоткам реле электромагнитная сила F_э стремиться притянуть якорь к полюсам электромагнита. Этому препятствует противодействующая сила F_п (F_п = F_пр + F_тр + F_u), обусловленная силой пружины F_пр, силой трения F_тр и инерцией якоря F_u.

При токе I_p, равном току срабатывания I_ср, сила F_э становится равной противодействующей силе F_п, и реле приводится в действие. Якорь поворачивается вокруг своей оси и притягивается к полюсам сердечника, а связанный с ним подвижной контакт замыкает замыкающий контакт и размыкает размыкающий контакт.

При уменьшении I_p в обмотках реле до величины тока возврата I_в якорь возвращается в начальное положение. Коэффициент возврата реле .

Реле серии РТ-40 выпускаются девяти исполнений с различными диапазонами уставок.

Технические данные токового реле серии РТ-40

1. Диапазон уставок, токи длительной и односекундной термической стойкости и потребляемая мощность приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Исполнение реле	Диапазон уставок А	Соединение катушек						Потребляемая мощность при токе мин.уст.
		Последовательное			параллельное
		Ток ср. А	Термическая стойкость, А		Ток ср. А	Термическая стойкость, А
			длительно	в течении 1 сек		длительно	в течении 1 сек
РТ-40/0,2	0,05-0,2	0,05-0,1	0,55	15	0,1-0,2	1,1	30	0,2 ВА
РТ-40/0,6	0,15-0,6	0,15-0,3	1,75	50	0,3-0,6	3,5	100	0,2
РТ-40/2	0,5-2,0	0,5-1,0	4,15	100	1,0-2,0	8,3	200	0,2
РТ-40/6	1,5-6,0	1,5-3,0	11	300	3,0-6,0	22	600	0,5
РТ-40/10	2,5-10	2,5-5,0	17	400	5,0-10	34	800	0,5
РТ-40/20	5,0-20	5,0-10	19	400	10-20	38	800	0,5
РТ-40/50	12,5-50	12,5-25	27	500	25-50	54	1000	0,8
РТ-40/100	25-100	25-50	27	500	50-100	54	1000	1,8
РТ-40/200	50-200	50-100	27	500	100-200	54	1000	8

2. К_в не ниже 0,85 на первой уставке и не ниже 0,8 на остальных (за исключением РТ-40/50 и РТ-40/100, для них К_в =07).

3. Время срабатывания реле не более 0,1 с при токе, равном 1,2 I_сраб. и не более 0,03 с при I_р = 3 I_ср

4. Время возврата реле при уменьшении тока от 20 I_ср до 0,7 I_ср не более 0,035 с.

5. Реле имеет контакты средней мощности.

6. Погрешность тока срабатывания по отношению к уставке не превышает ±5%.

7. Диапазон рабочих температур от -20º до +40º С

Дополнительные сведения.

Реле предназначено для крепления к вертикальной плоскости. Отклонение от вертикальной плоскости приводит к дополнительной погрешности вследствие неуравновешенности якоря.

Подвеска подвижной системы не рассчитана на длительное пребывание под током, превышающем I_ср. и вызывающем вибрацию якоря. Поэтому использование реле РТ-40 в качестве минимального не рекомендуется.

Зависимость полного сопротивления обмотки реле от тока, определенная при втянутом якоре по действующим токам и напряжениям на реле РТ-40/0,6 для первого диапазона уставок имеет вид:

При синусоидальном токе I_р и частоте

50 Гц реле имеет Cos 0,8

R

Рисунок 4.

От правильной установки зазора (между якорем и полюсами сердечника) зависят все параметры реле. Для изменения зазора необходимо ослабить три витка, крепящие магнитопровод, переместить магнитопровод в нужное положение и затянуть винты. Величина зазора лежит в пределах от 0,8 ÷ 1 мм (РТ-40/02) до 0,7 – 0,9 (РТ- 40/200).

Реле напряжения серии РН-50

В устройствах РЗиА используются следующие реле напряжения серий РН-50:

• максимальное реле напряжения РН-51, применяемое в схемах защиты и автоматики в качестве органа, реагирующего на появление или превышение напряжения в цепях постоянного тока;

• максимальное реле напряжения РН-53, применяемое в схемах защиты и автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение напряжения в цепях переменного тока;

• максимальное реле напряжения РН-53/60Д, применяемое в устройствах защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение напряжения в цепях переменного тока в тех случаях, когда в контролируемой цепи может возникнуть напряжение значительно превышающее напряжение срабатывания реле;

• минимальное реле напряжения РН-54, применяемое в схемах РЗ и А в качестве органа, реагирующего на уменьшение напряжения в цепи переменного токаю

По конструктивному выполнению указанные выше реле аналогичны токовому реле РТ-40, отличаются от последнего обмоточными данными, схемами внутренних соединений, техническими данными и назначением.

Рассмотрим максимальное реле напряжения РН-53 и минимальное РН-54.

Максимальное реле напряжения РН-53

Реле РН-53 предназначено для применения в схемах РЗ и А в качестве органа, реагирующего на повышение напряжения в цепях переменного тока.

Конструкция реле РН-53 аналогична конструкции реле тока РТ-40. Отличия:

• у реле напряжения отсутствует механический гаситель вибрации;

• применены обмотки напряжения;

• обмотки реле получают питание через выпрямительный мост.

На рисунке 5 приведена схема внутренних соединений реле напряжений реле напряжения РН-53.

Рисунок 5. Схема внутренних соединений реле РН-53

Обмотка реле, состоящая из двух секций, соединенных между собой последовательно, подключается к контролируемой цепи через выпрямительный мост и добавочные резисторы R1 и R2.

Включение обмотки реле через выпрямитель позволило более полно использовать железо электромагнита и применить более жесткую противодействующую пружину – это во первых. Во вторых, благодаря двухполупериодному выпрямлению уменьшилась переменная составляющая электромагнитной силы, действующая на якорь реле и увеличилась её частота до 4ω. Оба этих обстоятельства обеспечивают четкость срабатывания и надежность возврата реле при относительно малой потребляемой мощности.

Благодаря выпрямителю через обмотку реле протекает пульсирующий ток. Его можно разложить на переменную и постоянную составляющие:

. Переменная составляющая электромагнитной силы определяется выражением . Она значительно меньше, чем у реле РТ-40 . Кроме того, многовитковая обмотка реле РН-53 представляет собой большое сопротивление для токов с частотой 4ω, что снижает амплитуду знакопеременной силы.

Реле РН-53 имеет два диапазона уставок. В диапазоне меньших уставок (они указаны на шкале) реле подключается к контролируемой цепи зажимами 8 и 12, т.е. через один резистор R1. При подключении реле к трансформатору напряжения зажимами 6 и 12 (т.е. через R1 + R2) U_ср увеличивается в два раза.

Для защиты диодов моста от большого обратного напряжения обмотка реле РН-50 (у отдельных исполнений: РН-53/400, РН-54/320) зашунтирована ёмкостью. В первый момент времени после подачи напряжения незаряженная емкость имеет малое сопротивление, вследствие чего обратное напряжение на диодах невелико.

Технические данные максимального реле РН-53

1. Реле РН-53 имеет три исполнения

Таблица 2

Исполнение реле РН - 53	Диапазон уставок
	I (R1)		II (R1 + R2)
	Ucp , B	Uном , B	Ucp , B	Uном , B
Рн – 53 / 60 Рн – 53 / 200 Рн – 53 / 400	13 – 30 50 – 100 100 - 200	30 100 200	30 – 60 100 – 200 200 - 400	60 200 400

2. К_в не менее 0,8.

3. Погрешность U_ср по отношению к уставке не более .

4. Время замыкания замыкающего контакта не более 0,1с при U_p = 1,2 U_cp и не более 0,03 при U_p = 2U_cp.

5. Потребляемая мощность при напряжении минимальной установки не более 1 В А.

6. Реле длительное время выдерживает напряжение, равное 1,1 U_ном.

7. Диапазон рабочих температур .

8. Реле имеет контакты средней мощности.

Остальные технические данные приведены в справочной литературе.

Минимальное реле напряжения РН – 54

Минимальное реле напряжения РН – 54 предназначено для применения в схемах защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на уменьшение напряжения в цепи переменного тока.

Напряжение срабатывания U_cp этих реле принято называть напряжение, при котором происходит отпускание реле и замыкание размыкающих контактов.

Напряжение возврата реле называют минимальное напряжение, при котором якорь реле притягивается к полюсам электромагнита и происходит размыкание размыкающих контактов.

>1.

Схема внутренних соединений и конструкция реле такие же, как у реле РН-53. Отличие заключается лишь в регулировке реле и градуировке шкалы. Цифры, нанесенные на шкале реле, соответствуют напряжению срабатывания на первом диапазоне уставок.

Минимальное реле серии РН-54 имеет три исполнения.

Технические данные реле РН-54