3. Реле напряжения типа рн-54/320

Минимальное реле напряжения предназначены для применения в схемах защит и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на уменьшение напряжения в цепях переменного тока.

Напряжением срабатывания этих реле принято называть напряжением, при котором происходит отпускание реле и замыкание размыкающих контактов, напряжением возврата – напряжение, при котором якорь реле притягивается к полюсам электромагнита и происходит заиыкание замыкающих контактов. Коэффициент возврата, равный отношениию напряжения возврата к напряжению срабатывания, в данном случае больше единицы. Среди реле, к которым подводится одна электрическая величина, наибольшее распространение получили электромагнитные (реле тока, напряжения, промежуточные реле, реле времени). Схема, поясняющая работу электромагнитного реле, изображена на рисунке 2. Электромагнитные реле имеют разомкнутый магнитопровод 1 , на котором размещена обмотка 2 с числом витков w_р и подвижной стальной якорь 3, удерживаемый в крайнем положении противодействующей пружиной 4.

Рисунок 2 – Схема, поясняющая работу электромагнитного реле.

1 - магнитопровод; 2-обмотка; 3-стальной подвижный якорь; 4-пружина; 5-изоляционная колодка; 6-подвижные контакты; 7-неподвижные контакты.

На якоре имеется изоляционная колодка 5. На ней установлены подвижные контакты 6, которые при перемещении якоря замыкаются с неподвижными контактами 7. Ток I_р в обмотке реле создает намагничивающую силу I_pw_p, под действием которой в магнитопроводе возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через магнитопровод 1, якорь 3, воздушный зазор δ. Этот магнитный поток создает электромагнитную силу F_э, которая стремится притянуть якорь к магнитопроводу, чему препятствует пружина 4, тормозное усилие F_т которой суммируется с силой трения в осях.

Электромагнитная сила определяется по формуле

F_э=кФ²=к'·I_р², (1)

где к и к' – коэффициенты пропорциональности;

Ф – магнитный поток;

I_р – ток в обмотке реле.

В процессе притяжения якоря уменьшается зазор, увеличивается поток Ф и электромагнитная сила F_э , создающая вращающий момент

М_в= F_э·l_э, (2)

где l_э – плечо силы F_э.

Тормозное усилие F_т создает тормозной момент

М_т= F_т·l_т, (3)

где l_т – плечо силы F_т.

Для срабатывания реле необходимо соблюдение условия

М_в≥М_т. (4)

Регулирование тока срабатывания можно осуществлять путем изменения момента М_т, регулируя натяжение пружины или момента М_в, изменяя число витков обмотки 2 с помощью отпаек.

Если по обмотке реле проходит переменный ток, то мгновенное значение вращающего момента имеет постоянную составляющую и переменную составляющую, изменяющуюся с двойной частотой. Их сумма образует результирующий вращающий момент, который является пульсирующим. Тормозной момент М_т пружины имеет неизменное значение. В моменты, когда М_э > M_т якорь стремится притянуться, а в моменты, когдаМ_э < М_т-отпасть.

Рисунок 3 - Общий вид электромагнита реле напряжения

1 – П-образный шихтованный сердечник; 2 – Г-образный якорь; 3 – упорный винт; 4 – противодействующая спиральная пружина; 5 – указатель уставки; 6 – шкала реле; 7 – полый барабанчик с радиальными перегородками внутри; 8 – бронзовая пластинка; 9 – вкладыш; 10 – рамка-основание

.

Магнитная система реле состоит из П-образного шихтованного сердечника 1 и Г-образного якоря 2. В сердечнике электромагнита под катушками имеются вырезы, предназначенные для снижения вибрации подвижной системы при больших и несинусоидальных токах. Катушки реле напряжения выполнены проводом диаметром 0,1 – 0,25 мм с числом витков от 2 до 14 тысяч и рассчитаны на длительное подключение к цепям, напряжение которых соответствует номинальному напряжению реле. Положение якоря фиксируется упорными винтами 3, закреплёнными контргайками или пружинными пластинками для предохранения от самоотвинчивания. Якорь реле удерживается в начальном положении с помощью противодействующей спиральной пружины 4, один конец которой связан с якорем, а другой – с указателем уставки 5. Необходимое положение указателя определяется по делениям, нанесённым на шкале реле 6. К якорю приклёпаны опорная скоба и пластмассовая колодка с двумя подвижными мостиковыми контактами из серебра. К верхней части скобы приклёпан полый барабанчик 7 с радиальными перегородками внутри, полость барабанчика заполнена просушенным кварцевым песком. Между барабанчиком и опорной скобой помещается шайба с узким центральным отверстием и бронзовая пластинка 8, служащая опорной плоскостью для подвески подвижной системы реле. Подвижная система в верхней части опирается бронзовой пластинкой на штифт из нержавеющей стали со сферическим концом, укреплённый во вкладыше 9 на рамке-основании 10 и проходящий через отверстия в опорной скобе и шайбе.

Рисунок 4 – Схема внутренних соединений реле.

С целью снижения потребляемой мощности и вибрации подвижной системы обмотка реле из двух последовательно соединенных катушек подключается к контролируемой цепи через выпрямительный мост ВМ и добавочные резисторы R₁ и R₂. Включение обмотки реле через выпрямитель позволило более полно использовать железо электромагнита и поставить более сильную противодействующую пружину. Реле имеет два диапазона уставок. В диапазоне меньших уставок обмотка реле подключается к контролируемой цепи через добавочный резистор R₁, в диапазоне больших уставок - через последовательно соединенные добавочные резисторы R₁ и R₂. Размещение добавочных резисторов в цепи переменного тока позволило снизить обратное напряжение на диодах выпрямительного моста до нескольких вольт. При включении реле на напряжение индуктивность обмотки тормозит нарастание тока в первый момент после включения сопротивление обмотки очень велико и к диодам выпрямительного моста прикладывается обратное напряжение, подаваемое на реле. У реле на номинальное напряжение 400 В это амплитудное значение превышает допустимое для диодов значение. Для устранения опасности пробоя диодов обмотка реле на номинальное напряжение 400 В шунтируется конденсатором небольшой емкости. Сопротивление незаряженного конденсатора в первый момент после включения очень мало, вследствие чего обратное напряжение на диодах снижается до безопасной для них величины.

Таблица 1 – Технические данные реле РН-54/320

Реле	Первый диапазон		Второй диапазон
	Uсраб, В	Uном, В	Uсраб, В	Uном, В
РН-54/320	80-160	200	160-320	400

Коэффициент возврата реле 1,25. Время замыкания замыкающего контакта не более 0,15 с при снижении напряжения до 0,8 U_р.сраб и не более 0,1 с при снижении напряжения до 0,5 U_р.сраб. Время размыкания размыкающего контакта при сбросе напряжения от 1,1 U_ном до 0,8 U_р.сраб не более 0,05 с.