ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЛЕ



В схемах релейной защиты и электрической автоматики применяются электромеханические реле, реле на полупроводниковых приборах (диодах и транзисторах) и реле с использованием насы­щающихся магнитных систем. Значительное распространение пока имеют электромеханические реле.

Однако наличие таких недостатков электромеханических реле, как большие размеры, значительное потребление мощности от трансформаторов тока и напряжения, трудности в обеспечении надежной работы контактов побудили к поискам более совершен­ных принципов выполнения реле. Новые принципы исполнения реле с помощью полупроводниковых приборов позволяют сущест­венно улучшить параметры и характеристики реле и перейти полностью или частично на бесконтактные схемы защит. Посте­пенно новые принципы выполнения реле находят все большее практическое применение.

Помимо реле, реагирующих на электрические величины, для защиты электрических машин и аппаратов применяются реле, реагирующие на неэлектрические величины, косвенным образом характеризующие появления повреждений или ненормальных режимов в них. Например, имеются реле, реагирующие на появ­ления газов или повышение давления в кожухах маслонаполненных трансформаторов и реакторов; реле, реагирующие на повыше­ние температуры трансформаторов и электрических машин и т. д.

Реле, реагирующие на электрические величины, можно подраз­делить на три группы:

реле, реагирующие на одну электрическую величину: ток или напряжение;

реле, реагирующие на две электрические величины: ток и напря­жение сети или два напряжения U 1 и U 2 , каждое из которых является линейной функцией тока и напряжения сети;

реле, реагирующие на три или больше электрические величины, например: три тока и три напряжения сети, или несколько напря­жений, представляющих линейные функции токов и напряже­ния сети.

К первой группе относятся реле тока и реле напряжения. Ко второй принадлежат однофазные реле: мощности, сопротивления и некоторые другие. К третьей относятся трехфазные реле мощности, многофазные реле сопротивления и другие устройства.

В данной главе рассматриваются наиболее распространенные принципы устройства основных типов электромеханических реле и реле на полупроводниковых приборах, применяемые во всех видах защит.

Принципы действия и устройство реле, предназначенных для отдельных защит: дифференциальных, дистанционных и других — рассматриваются в главах, посвященных этим защитам.

2-2. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ  РЕЛЕ                  

Электромеханические реле могут выполняться на электромагнитном, индукционном, электродинамическом, индукционно-динамическом и магнитоэлектрическом принципах. Отечественная промышленность изготовляет электромеханические реле в основ ном на электромагнитном ииндукционном принципах, которые позволяют создать все требующиеся в эксплуатации разновидно­сти реле.

Переходя к рассмотрению электромеханических конструкций, следует отметить некоторые наиболее важные и общие требования, предъявляемые к основным элементам этих реле: контактам и обмоткам.

Контакты реле являются очень ответственным элемен­том в схемах защит. Они должны обеспечить надежное замыкание иразмыкание тока в управляемых ими цепях и быть рассчитаны на многократное действие.

Коммутационная способность контактов условно характери­зуется мощностью, при которой они обеспечивают замыкание и раз­мыкание цепей.

Значение этой мощности SК выражается как произведение на­пряжения источника оперативного тока U на наибольший ток Iк, прохождение которого допускается через контакт, т. е. SК =  UI к .

Обмотки реле должны обладать термической стой­костью, характеризуемой в зависимости от типа реле значени­ями тока или напряжения, допускаемыми длительно и кратковре­менно, и иметь приемлемую потребляемую мощность Sp, характе­ризуемую произведением тока Iр, проходящего по обмотке, на напряжение U Р на зажимах этой обмотки.

Потребляемая мощность Sp зависит от усилий, которые должны создать намагничивающие силы обмоток для приведения в действие подвижной системы реле и надежного замыкания контактов реле.

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

 

А) Принцип действия

На рис. 2-1представлены три основные разновидности конструк­ций электромагнитных реле.

Каждая конструкция содержит электромагнит 1, состоящий из стального сердечника и обмотки, стальной подвижный якорь 2, несущий подвижный контакт 3, неподвижные контакты 4 и противо­действующую пружину 5.

Проходящий по обмотке электромагнита ток Iр создает намаг­ничивающую силу (н. с.) Ipwp , под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромаг­нита 1, воздушный зазор d и якорь 2. Якорь намагничивается и в результате этого притягивается к полюсу электромагнита. Переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом 3 замыкает неподвижные контакты реле 4. Начальное положение якоря ограничивается упором 6.

 


 

где l Р — плечо силы F э .

Коэффициенты к' и к" в выражениях (2-3) и [(2-4) зависят от R м и поэтому сохраняют постоянное значение только при отсутствии насыщения.

Из (2-3) и (2-4) следует, что сила притяжения F э или ее момент Мэ пропорциональны квадрату тока Iр в обмотке реле и имеют, следовательно, постоянное направление, не зависящее от направ­ления (знака) этого тока. Поэтому электромагнитный принцип пригоден для выполнения реле как постоянного, так и перемен-

1 При питании обмотки реле переменным током под Ф подразумевается мгновенное значение потока Фt = Фm sinwt


 

снизив ток Iр до значения, при котором момент Мэ2 уменьшится до М ¢ э2. Тогда момент пружины МП2 преодолеет электромагнит­ный момент М'э2 и трения Мт и заставит якорь вернуться из поло­жения d2 в начальное положение d1. Условия возврата опреде­ляются уравнением (см. рис.    2-3)

где М¢э2 является наибольшим значением Мэ, при котором начи­нается возврат реле; его называют моментом возврата Мэ.воз. Соответствующий ему ток Iр обозначается Iвоз, при этом токе обеспечивается условие возврата (2-9).

Таким образом, током возврата реле Iвоз называется наибольший ток  в   реле, при  котором якорь реле возвращается в  начальное положен и е.

У реле, реагирующих на возрастание тока, Iс.р. > Iвоз и квоз < 1. Величина квоз у различных конструкций колеблется в довольно широких пределах, от 0,1 до 0,98. Из (2-10) следует, что кв03 зависит от соотношения Мэ.с.р и Мэ.воз.

Для выяснения условий срабатывания и возврата реле и способов изме­нения kвоз рассмотрим диаграмму моментов, действующих на якорь реле в функции от величины воздушного зазора d (рис.2-3).

Предположим, что в обмотку электромагнитного реле (например, с по­воротным якорем — рис. 2-1, б) подан ток, равный току срабатывания. Возникающий при этом электромагнитный момент Мэ1 преодолевает сопро­тивление пружины и трение П1 и МТ) и приводит в движение якорь. Началу движения якоря соответствует соотношение моментов: Мэ1 = МП1 + Мт.

По мере перемещения якоря воздушный зазор d уменьшается от началь­ного значения d1 до конечного d2 (рис. 2-3), противодействующая пружина растягивается и ее момент МП (прямая 2) при этом нарастает по линейному закону (обратно пропорционально изменению d). Электромагнитный момент Мэ (кривая 1) также увеличивается, но по нелинейной зависимости (2-5), имеющей для реле с поворотным якорем вид параболы. Когда якорь достигает конечного положения d2, то благодаря более быстрому нарастанию Мэ по сравнению с МП образуется избыточный момент = Мэ2 МП2. Для возврата якоря необходимо уменьшить ток в обмотке реле от Iс.р до значения Iв.с, при котором электромагнитный момент Мэ снизится от

При этом условии момент пружины МП2 преодолевает электромагнитный момент М'э2 и момент трения МТ, и якорь реле возвращается в начальное положение d1.

Приведенная диаграмма моментов позволяет сделать вывод, что различив в значении Iвоз и Iс.р вызывается различием (неидентичностью) характера изменения моментов Мэ и Мп при перемещении якоря из начального положе­ния в конечное.

Из диаграммы (рис. 2-3) следует, что чем больше избыточный момент DМ и трение МТ, тем больше разница между Iвоз и Iс.р и, следовательно, меньше квоз.

Для улучшения  коэффициента  возврата необходимо обеспечить:

а) совпадение или наибольшее сближение характеристик изме­нения моментов Мэ и Мп (прямая 2 и кривая 7), что достигается подбором такого участка кривой Мэ = f(d), где имеется лучшее совпадение с характеристикой пружины МП = f(d). На диаграмме рис. 2-2, б  таким участком является отрезок АВ, которому соответ­ствует угол поворота якоря от a1 до a2.

Улучшения kвоз можно достигнуть также за счет сокращения хода подвижной системы изменением конечного положения якоря d2, что приводит к уменьшению D М (рис. 2-3);

б) уменьшение трения в осях подвижной системы (якоря) реле. Некоторое ухудшающее влияние на квоз оказывает гистерезис.


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 571; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!