9.3. Конструкция электромагнитных реле тока и напряжения

а) Реле защиты энергосистем. В схемах защиты энергосистем и крупных силовых установок (мощных электродвигателей, трансфор­маторов) широко применяются реле серии РТ-40 (рис. 9.5). Магнитопровод 1 шихтуется из листов электротехнической стали. Обмотка 2 ре­ле разбита на две секции, которые при необходимости могут быть сое­динены параллельно или последовательно. Якорь 3 Г-образной формы выполнен из тонкого листа электротехнической стали. С осью якоря связаны два мостиковых контакта (замыкающий и размыкающий) с се­ребряными накладками. Ток срабатывания регулируется изменением натяга спиральной противодействующей пружиной 4. Натяг пружины и значение тока срабатывания (уставка) фиксируются указателем 5 по шкале 6. За счет изменения натяга пружины устазка по току срабаты­вания изменяется в 4 раза. При переключении последовательного сое­динения секций на параллельное ток срабатывания увеличивается в 2 раза.

С осью якоря связан демпфер 7 в виде тороида, заполненного кварцевым песком. При любом ускорении якоря и связанной с ним подвиж­ном системы часть кинетической энергии тратится на преодоление сил трения между песчинками. С помощью демпфера уменьшаются вибра­ции как всей подвижной системы, так и контактов при их включении.

Реле выпускаются на токи от 0,2 до 200 А. Время срабатывания составляет 0,03 с при I=3I_СР. Коэффициент возврата k_B 0,7 и умень­шатся по мере увеличения силы противодействующей пружины. По-Гребляемая мощность при номинальной уставке от 0,2 до 8 ВА. Мощ­ность коммутируемой цепи около 50 Вт постоянного тока при напряжении 220 В.

Па базе реле серии РТ-40 выпускаются реле максимального напряжения РН-51, РН-53 и минимальные реле напряжения РН-54.

б) Реле тока и напряжения для управления и защиты электропри­вода. В качестве таких реле часто применяются реле постоянного тока серии РЭВ-300 с высоким k_B. Реле этой серия выпускаются и как реле напряжения, и как реле тока. На рис. 9.6 изображено токовое реле Серии РЭВ-300. Магнитопровод 1 U-образной формы выполнен из прутка круглого сечения. Плоский якорь 2 вращается на призме, что обеспечивает высокую механическую износостойкость реле. Обмотка 3 вы­полняется из медной шины. Регулирование усилия пружины 5 осуществляется гайкой 6. Изоляционная пластина 7 связывает якорь с подвижным контактом 8. Реле имеет два неподвижных контакта 9 и 10. Подвижный контакт 8 соединяется с выводом 11 с помощью гиб­кий связи 12. С помощью шпилек 4 реле устанавливается на сборной панели. Высокий коэффициент возврата достигается благодаря доста­точно большому (до 5-10^-3 м) конечному зазору и малому ходу якоря (единицы миллиметра). Уставка по току срабатывания регулируется н пределах 30—65 % U_ном изменением начального сжатия пружины 5. Уставка срабатывания реле напряжения меняется в пределах 30— 50 % U_ном. При увеличении сжатия пружины растет напряжение тро-гания U_тр и увеличивается время трогания согласно уравнению

t_тр = ln ,

где L_p — индуктивность и R_р— сопротивление цепи обмотки реле; U — напряжение сети, приложенное к обмотке.

С увеличением напряжения трогания U_тp изменяется коэффициент возврата.

Увеличение быстродействия реле напряжения достигается низким номинальным напряжением обмотки (24, 48 В) и последовательным включением добавочного резистора из константана. Добавочный резистор позволяет увеличить напряжение срабатывания реле. Сопротивле­ние его выбирается так, чтобы ток срабатывания лежал в пределах 0,3 I_ном<I_ср<0,5 I_ном. Чем больше отношение I_ср/I_ном, тем больше время срабатывания.

Включение добавочного резистора из константана уменьшает зави­симость напряжения срабатывания от температуры.

Коэффициент возврата реле регулируется изменением конечного за­зора (рис. 9.6, б). Регулировка конечного зазора δ_к и хода якоря осу­ществляется изменением положения неподвижных контактов 10, 9. При подъеме контакта 10 зазор δ_к увеличивается. При опускании контакта 9 уменьшается ход якоря. Минимальное значение зазора δ₂=1,5 мм.

в) Реле защиты электропривода. На рис. 9.7 представлена упро­щенная схема защиты двигателя постоянного тока с помощью реле мак­симального тока. Рубильники Q1 и Q2 подключают цепь якоря к пита­ющей сети, а рубильники Q3 и Q4 подают напряжение на цепь управ­ления (контактора КМ). При коротком замыкании в обмотке якоря двигателя М срабатывает максимальное реле КА и размыкает свои кон­такты в цепи катушки контактора КМ. При этом обесточивается цепь яко­ря двигателя. Так как ток в якоре стал равным нулю, реле КА отпус­кает, контакты его замыкаются и цепь катушки контактора подготавли­вается к следующему включению.

При отключении контактора его блок-контакт КМ размыкается, поэтому при замыкании контактов КА контактор КМ не включится вновь. Характерным для схемы является полное обесточивание реле КА за счет отпускания контактора. Поэтому kB реле может быть невысоким.

В ряде схем управления вместо кнопок используется командоконтроллер К_контр. В этом случае после обесточивания якоря и реле КА его контакты снова включают катушку контактора КМ. Произойдет пов­торное включение, двигателя при КЗ якоря, после чего снова последует отключение двигателя, и т. д. В результате поврежденный двигатель будет многократно включаться в сеть. В связи с этим реле снабжа­ются специальным устройством, предотвращающим возврат реле в ис­ходное состояние после прекращения тока в катушке (рис. 9.8). Воз­врат реле в исходное положение после срабатывания возможен либо вручную, либо с помощью специального электромагнита (дистанцион­ный возврат). Такие реле, называемые реле без самовозврата, рассмот­рены ниже.

Основными требованиями, предъявляемыми к реле защиты электро­привода являются высокое быстродействие (t_ср 0,05 с), широкая регулировка тока срабатывания, вибро- и ударостойкость.

На рис. 9.8 показано токовое реле серии РЭВ, предназначенное работы в электроприводах переменного тока. Эти реле используются для зашиты от токов КЗ, а в совокупности с реле времени — для защити т токовых перегрузок. Реле могут использоваться как промежуточные. Токовые реле в исходном положении работают с разомкнутой магнитной системой без короткозамкнутого витка на полюсе. Реле напряжения, правило, реагируют на исчезновение напряжения питания. Поэтому в исходном положении реле якорь длительно находится в притянутом положении. Для устранения вибрации якоря на полюсный наконечник устанавливается короткозамкнутый виток.

Катушки токовых реле выполняются на номинальные токи от 2,5 до 600 А. Регулирование уставки по току срабатывания производится и изменением натяжения возвратной пружины и находится в пределах от 110 до 700 % I_ном. Реле напряжения допускают регулировку уставки по напряжению срабатывания от 70 до 85% номинального. Коэффициент возврата токовых реле лежит в пределах 0,2—0,4. Реле имеют как замыкающие, так и размыкающие контакты и выпускаются с самовозвратом и без самовозврата с ручным приводом защелки. Реле без самовозврата имеет неуравновешенную защелку, левая часть которой тяжелее правой. При притяжении якоря защелка 1 под действием силы тяжести поворачивается против часовой стрелки и запирает якорь 2 в притянутом положении. Для возврата якоря вручную необходимо нажать на головку защелки.

Время срабатывания реле серии РЭВ 0,06, время отпускания 0,07 с.