Вторичные реле тока и напряжения косвенного действия.
Общие сведения.
Реле максимального тока серии РТ-40.
Общие сведения о реле напряжения серий РН-50.
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 (Iср) увеличивается в два раза (плавная регулировка Iср). 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
Iср=Iуст. х 1 Iср=Iуст. х 2
Рисунок 3
При последовательном соединении обмоток витки обеих обмоток обтекаются током I2, МДС Fпосл.= 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 Fэ стремиться притянуть якорь к полюсам электромагнита. Этому препятствует противодействующая сила Fп (Fп = Fпр + Fтр + Fu), обусловленная силой пружины Fпр, силой трения Fтр и инерцией якоря Fu.
При токе Ip, равном току срабатывания Iср, сила Fэ становится равной противодействующей силе Fп, 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 Ip в обмотках реле до величины тока возврата Iв 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
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 |
Кв 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 Кв =07).
Время срабатывания реле не более 0,1 с при токе, равном 1,2 Iсраб. и не более 0,03 с при Iр = 3 Iср
Время возврата реле при уменьшении тока от 20 Iср до 0,7 Iср не более 0,035 с.
Реле имеет контакты средней мощности.
Погрешность тока срабатывания по отношению к уставке не превышает ±5%.
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 Iср. 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 Iр 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) Uср 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
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 |
Кв не менее 0,8.
Погрешность Uср по отношению к уставке не более .
Время замыкания замыкающего контакта не более 0,1с при Up = 1,2 Ucp и не более 0,03 при Up = 2Ucp.
Потребляемая мощность при напряжении минимальной установки не более 1 В А.
Реле длительное время выдерживает напряжение, равное 1,1 Uном.
Диапазон рабочих температур .
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 Ucp 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