2. Токовое индукционное реле серии рт-80

Индукционные максимальные реле серий РТ-80, РТ-90 применяются для защиты электрических установок при перегрузках и КЗ. Реле являются комбинированными и состоят из трех элементов:

• индукционного с ограниченно зависимой от тока выдержкой времени;

• электромагнитного реле мгновенного действия (токовой отсечки);

• сигнализирующего о срабатывании реле указательного элемента.

Магнитопровод реле имеет сложную конфигурацию с двумя параллельными ветвями (Рисунок 7.3 и 7.4). Магнитный поток, создаваемый обмоткой с током, делится в магнитопроводе на две составляющие. Одна часть потока Ф_и расщепляется надвое (в нужной пропорции, 1:1,5), и полупотоки Ф_и1 и Ф_и2 сдвигаются один относительно другого на необходимый угол  с помощью короткозамкнутых витков.

Другая часть общего потока Ф_отс. Подводится к электромагниту токовой отсечки.

Рисунок 7.4 Кинематическая схема реле РТ – 80.

1. Основной магнитопровод индукционной системы.

2. Магнитопровод ТО.

3. Регулировочный винт «Уставка тока срабатывания ТО».

4. Коромысло (якорь ТО).

5, 6. Подшипники оси вращения диска.

7. Рама.

8, 9. Подшипники оси поворота рамы.

10. Пружина.

11. Упор рамы.

12. Червяк.

13. Зубчатый сегмент.

14. Стальная пластина.

15. Хвостовик.

16. Упор с регулировочным винтом.

17. Фигурный рычаг якоря ТО.

18. Обмотка реле.

19. Постоянный магнит.

20. Диск.

21, 22. Основные контакты реле.

23. Сигнальные контакты некоторых исполнений реле.

24. Короткозамкнутый виток якоря ТО.

25. Короткозамкнутый виток индукционного элемента.

Рассмотрение принципа работы реле РТ-80 начнем с токовой отсечки. Якорь отсечки представляет собой неуравновешенное коромысло 4 (Рисунки 7.3 и 7.4), ось которого укреплена на ответвлении магнитопровода 2. Под действием противодействующего М_я, вызванного неуравновешенностью якоря, якорь стремится повернуться против часовой стрелки и прижимается к регулировочному винту 3. Поток Ф_отс. В якоре разветвляется по обоим плечам и создает вращающие моменты М_э1 и М_э2, направленные в разные стороны.

Рисунок 7.3 Электромагнитный элемент реле серии РТ – 80.

Моменты М_э1 и М_э2 пропорциональны потокам Ф_э1 и Ф_э2 :

7.1

Суммарный момент , действующий на якорь отсечки равен :

7.2

Конструктивно электромагнитный элемент отсечки выполнен так, что при увеличении тока реле произведение К2Ф2э2 растет быстрее, чем К₁Ф²_э1 . При достаточно большом токе I_p, когда суммарный электромагнитный момент (К₂Ф²_э2 - К₁Ф²_э1 ) становится больше противодействующего момента М_я, якорь отсечки поворачивается по часовой стрелке.

Условие срабатывания отсечки можно записать в следующем виде:

К₂Ф²_э2 - К₁Ф²_э1  М_я 7.3

При повороте якоря по часовой стрелке (при срабатывании отсечки) зазор слева увеличивается, растет магнитное сопротивление левого плеча, в результате поток Ф_э1 резко уменьшается. Справа картина противоположно иная. Теперь

К₂ Ф²_э2 –К₁ Ф²_э1 >> М_я

В связи с этим время срабатывания ТО невелико.

На левом плече якоря укреплены фигурный рычаг 17 и изолирующая пластина. Фигурный рычаг 17 выполняет две функции:

1. опрокидывает сигнальный флажок, что указывает на факт срабатывания реле;

2. обеспечивает взаимодействие якоря отсечки с механизмом индукционного элемента.

На правом плече якоря установлен короткозамкнутый виток для уменьшения вибрации якоря.

Регулировочный винт 3 (рисунок 7.3) позволяет изменять соотношения начальных зазоров у правого и левого плеч якоря и тем самым регулировать ток срабатывания отсечки. Для этого на регулировочном винте 3 нанесена шкала установок краткости тока срабатывания отсечки к току срабатывания индукционного элемента.

Рассмотрим принцип работы индукционного элемента реле серии РТ-80.

Индукционный элемент имеет электромагнит с расщеплением магнитного потока при помощи двух короткозамкнутых витков (рисунок 7.4). При появлении тока в обмотке реле 18, возникает электромагнитная сила F_э, действующая на диск. Диск, ось которого укреплена в подшипниках 5 и 6, начинает вращаться. Подшипники 5 и 6 установлены на подвижной раме 7, которая имеет свою ось вращения (поворота) 8,9. Подшипники оси рамы укреплены на корпусе реле. Пружина 10 притягивая раму к упору 11, удерживает ее в исходном положении. На ось диска насажен червяк 12, вращающийся вместе с диском. В отпущенном состоянии червяк и зубчатый сегмент 13 нормально расцеплены. Зубчатый сегмент управляет работой контактов реле через якорь отсечки.

Для действия реле необходимо, чтобы рама 7 с диском повернулась на необходимый угол, преодолев силу упругости пружины 10. При этом зубчатый сегмент входит в сцепление с червяком 12. Происходит это следующим образом. При некотором значении тока в обмотке реле I_p( 20…30% от I_ср), вращающий рабочий момент М_р преодолевает силы трения и инерции, и диск начинает вращаться. При вращении диска возникают тормозные моменты от взаимодействия с постоянным магнитом М_т и от токов резания М_рез.

Направление сил, действующих на диск, показано на рисунке 7.5. Часть силы F_Э, создающей вращающий момент М_р, компенсирует силу F_рез и силу трения в подшипниках. Оставшаяся часть силы F_Э ( ) вместе с силой F_т, образуют равнодействующую силу F_р, которая приложена к центру диска и приблизительно равна 2 F_т.

В начальном положении рамы с диском удерживается пружиной 10. При достаточной скорости вращения диска равнодействующая сила F_р преодолевает сопротивление пружины и рама с диском перемещается вперед, до сцепления червяка с зубчатым сегментом.

Рисунок 7.5 Силы, действующие на раму с диском реле РТ – 80.

Ток в обмотке реле, при котором происходит поворот рамы и сцепление червяка диска с зубчатым сегментом, является током срабатывания ИР.

Регулировка тока срабатывания ИР ступенчатая и обеспечивается изменением числа витков обмотки реле (при помощи штепселя или путем подключения токоведущего провода на соответствующий зажим реле).

Надежное сцепление червячной передачи обеспечивается стальной пластиной 14, укрепленной на раме и притягивающейся к магнитопроводу 1 под действием потока рассеяния. Изменяя расстояние от этой пластины до магнитопровода, регулируют коэффициент возврата реле.

Вращающийся вместе с диском червяк поднимает зубчатый сегмент вверх. Хвостовик сегмента 15, лежащий в исходном состоянии на упоре 16 устройства регулировки уставок времени срабатывания ИР, доходит до фигурного рычага якоря отсечки и оказывает на него давление (снизу вверх). Якорь опрокидывается и приводит в действие контактную группу 21, 22 и сигнальный элемент 23.

Время срабатывания реле определяется двумя факторами; во-первых, высотой упора, на котором лежит хвостовик сегмента. Чем ниже опущен упор 16, тем больший путь нужно пройти зубчатому сегменту до соприкосновения с рычагом якоря отсечки, тем, следовательно, больше выдержка времени срабатывания реле. Во-вторых, время срабатывания реле зависит от скорости вращения диска, которая в свою очередь определяется магнитодвижущей силой в сердечнике реле. Следовательно чем больший подведенный к реле ток I_p и чем больше задействовано в работе витков обмотки реле, тем меньше время срабатывания реле.

Н а рисунке 7.6 представлена характеристика времени срабатывания реле типа РТ-81, показывающая зависимость времени задержки реле от кратности тока .

Рисунок 7.6. Токозависимая характеристика времени срабатывания реле серии РТ-80.

С увеличением тока в обмотке реле рабочий момент растёт сначала пропорционально квадрату тока, а затем, по мере насыщения магнитопровода, рост его замедляется. Соответственно этому сначала (при кратностях 1; 2) время срабатывания реле уменьшается резко (зависимая часть характеристики), а затем (при кратностях 6; 8) становится почти неизменным. При кратностях тока I_р 8 и более срабатывает ТО.

При исчезновении тока в обмотке реле или уменьшении его ниже тока возврата индукционного элемента происходит остановка диска (или уменьшение скорости его вращения), рама поворачивается в исходное положение, якорь отсечки и зубчатый сегмент под действием сил тяжести возвращаются в исходное положение.