8.2 Конструкция измерительных реле тока и напряжения

Реле минимального напряжения серии типа РН – 51

Реле минимального напряжения предназначено для измерения и контроля напряжения в электрической сети. При понижении напряжения до заданного значения реле отключает свои контакты и тем самым подает сигнал обслуживающему персоналу. Конструктивная схема реле минимального напряжения приведена на рис. 45.

Две одинаковые катушки 2, намотанные тонким обмоточным проводом расположены на сердечнике 1. Катушки соединены между собой последовательно и подключаются к сети переменного тока через выпрямительный мост 9 и либо через два резистора R1, R2, либо через один резистор R1.

Под действием электромагнитного поля в сердечнике созданного постоянным током, протекающим по катушкам якорь 3 устанавливается в вертикальное положение, при напряжении в сети выше заданного (установленного),

его ось в подшипниках 6 поворачивается по часовой стрелке, затягивая спиральную пружину 7.В результате размыкаются электрические контакты 10 и замыкаются контакты 5 с помощью металлической пластины 4.

При понижении напряжения в сети ниже заданной величины уменьшается электромагнитное поле и сила притяжения якоря к сердечнику.

Под воздействием энергии сжатой спиральной пружины 7 якорь 3 наклоняется против хода часовой стрелки, электрические контакты 5 размыкаются, а контакты 10 замыкаются.

Замыкание и размыкание контактов 5 и 10 используется в схемах релейной защиты, например для подключения резервного источника питания или переключения отпаек силового трансформатора предприятия.

Поворотом стрелки – указателя 8 можно изменять натяжение спиральной пружины 7 и тем самым изменять настройку реле на другое заданное напряжение. На шкале нанесены значения напряжения «уставки» реле U_У.

При понижении напряжения и размыкании контактов 5 регистрируется напряжение «срабатывания» U_СР – это наибольшее значение при котором реле отключает контакты 5. При восстановлении напряжения в сети реле должно замкнуть контакты 5 и разомкнуть контакты 10. Наименьшее напряжение, при котором контакты 5 замыкаются принято считать напряжением «возврата» реле U_ВЗ. Если реле подключено через оба резистора R1 и R2, то величина напряжения «срабатывания» и «возврата» примерно в два раза больше по сравнению с тем, когда реле подключено только через резистор R1. Этим дополнительно можно изменять пределы контролируемого напряжения в зависимости от напряжения в сети.

Реле минимального напряжения изготавливается с легким поворотным якорем, сердечник из магнитомягкой электротехнической стали, воздушный зазор при срабатывании реле изменяется незначительно, реле имеет качественную спиральную пружину, отсутствует прилипание. Благодаря этому коэффициент возврата близок к единице.

Реле максимального тока серии РТ – 80

Оно представляет собой устройство, в котором объединены два токовых реле, которые могли бы работать независимо. Однако совместная работа индукционной и электромагнитной систем позволяет получить наилучшие защитные характеристики. Индукционная система позволяет получить зависимую от тока время–токовую характеристику: чем больше сила тока, тем меньше время срабатывания. Электромагнитная система позволяет получить мгновенное срабатывание (отсечку).

Конструктивная схема реле максимального тока показана на рис. 46. Общими для обеих систем являются: токовая обмотка реле 5 с отпайками, выведенными на контактную колодку 4 с двумя контактными винтами 3, электрические контакты реле 16 и механический указатель срабатывания – блинкер (который на рис. 45 не показан). По обмотке 5 проходит ток потребителя или кратный ему.

Индукционная система состоит из следующих частей: электромагнита 7 с двумя короткозамкнутыми витками 8 на его полюсах сверху и снизу, охватывающими часть магнитопровода, подвижной рамки 9, которая может поворачиваться вокруг

своей оси 0 – 0 на небольшой угол, алюминиевого диска 11, укрепленного вместе с червяком на оси 0′ – 0′, вращающейся в подпятниках, расположенных в теле рамки 9, зубчатого сектора 14, свободно лежащего на движке в форме площадки 10, перемещающегося вертикально по винту 17 вдоль шкалы устройства регулировки выдержки времени (на рис. 46 не показана), и пружины 15, удерживающей рамку в начальном положении.

Электромагнитная система состоит из стального якоря 2, имеющего на левом конце коромысло 13 для замыкания электрических контактов 16, стального стержня 6, который вместе с

якорем образует магнитопровод, и регулировочного винта 1, изменяющего величину воздушного зазора между якорем 2 и сердечником и тем самым величину тока срабатывания системы (кратность отсечки).

Работа индукционной системы. При протекании по обмотке реле тока создается магнитный поток, который, замыкаясь по магнитопроводу 7 и зазору между полюсами, пронизывает находящийся в зазоре диск. В короткозамкнутых витках 8 возникает ЭДС, ток и свой магнитный поток, который стремится препятствовать изменению основного потока. В результате такого действия короткозамкнутых витков магнитный поток появляется вначале в той части зазора, где короткозамкнутых витков нет, а затем в части, охватываемой этими витками. Таким образом, в зазоре создается движущееся («бегущее») магнитное поле, которое, взаимодействуя с вихревыми токами в диске, увлекает его за собой. Последний начинает вращаться в направлении движения бегущего магнитного поля при токе 20...30% от тока срабатывания и вращать укрепленный с ним на одной оси червяк. Но, так как рамка 9 оттянута пружиной 15 в крайнее положение, то сцепления червяка с зубчатым сектором 14 не происходит. Постоянный магнит 12 за счет своего постоянного магнитного поля несколько подтормаживает диск. Сила торможения пропорциональна частоте вращения диска.

При определенной величине тока в обмотке реле суммарный момент, воздействующий на диск, превысит силу пружины 15, рамка, с диском повернется, и червяк войдет в зацепление с зубчатым сектором. Наименьший ток, при котором происходит зацепление червяка с зубчатым сектором, принято считать током «срабатывания» индукционной системы реле.

С момента зацепления зубчатый сектор начинает подниматься и по истечении некоторого времени, упираясь своим рычагом в коромысло 13, поворачивает его вверх (вместе с ним поднимается и левый конец якоря 2 электромагнитной системы). При этом правый конец якоря опускается, зазор между якорем и сердечником уменьшается, вследствие чего правый конец якоря притягивается к сердечнику, а коромысло 13 замыкает (или размыкает) электрические контакты реле 16.

Время t, через которое происходит замыкание контактов реле, зависит от начального положения зубчатого сектора 14 (т. е. от места положения движка 10 по вертикали) и от частоты вращения диска 11 (т.е. от степени перегрузки по току).

Начальное положение зубчатого сектора 14 можно изменять перемещением движка 10 за счет винта 17, таким путем изменяется уставка времени – t_У.

Р абота электромагнитной системы. При большой кратности перегрузки по току якорь 2 может притянуться к сердечнику правым концом практически без выдержки времени ,замыкая контакты реле 16. Ток отсечки регулируется винтом 1 изменяющим воздушный зазор электромагнита. Кроме того величина тока отсечки зависит от положения винта 3 изменяющего ток «уставки» индукционной системы.

Времятоковая характеристика реле (рис. 47) должна соответствовать времятоковой характеристике защищаемого объекта. Напротив отверстий контактной колодки 4 имеется ряд цифр (4…10), которые соответствуют значениям кратностей токов «уставки» индукционного элемента .

Для каждого положения штифта (винта) 3 и соответствующих экспериментально определяются токи срабатывания и возврата индукционного элемента. После определения требуемого значения регулировкой винта 1 настраивается экспериментально ток срабатывания ( отсечки ) электромагнитного элемента .

Выдержка времени срабатывания индукционного элемента при заданном токе нагрузки настраивается изменением начального положения зубчатого сектора 14, где отмечено время (0,5…4 с). Если в сети ток превышает реле срабатывает практически мгновенно. Если в сети ток превышает , а затем снизится до значения меньшего пока реле не замкнуло свои контакты, то реле будет находиться в исходном состоянии.