А) Назначение и основные требования

Реле времени служит для искусственного замедления действия устройств релейной защиты и электроавтоматики.

На схеме рис. 2-22 показано применение реле времени в за­щите. При замыкании контактов токового реле 1 плюс оператив­ного тока подводится к обмотке реле времени 2, которое спустя определенный интервал времени замы­кает контакты и производит отключение выключателя. Время, проходящее с мо­мента подачи напряжения на обмотку реле времени до замыкания его кон­тактов, называется выдержкой времени реле.

Основным требованием, предъявляе­мым к реле времени, применяемым в схемах релейной защиты, является точность. Погрешность во времени действия реле не должна превосходить ±0,25 с, а в ряде случаев ±0,06 с. В схемах сигнализации и некоторых устройствах автоматики допускается меньшая точность работы реле времени.

 

Реле времени должно надежно срабатывать начиная с 80% номинального напряжения, и его выдержка времени не должна зависеть от возможных в эксплуатации колебаний оперативного напряжения. Потребление обмотки современных реле времени колеблется от 20 до 30 Вт.

Для быстрой готовности к повторному действию реле времени должно иметь мгновенный возврат после отключения его катушки от источника оперативного тока.

Б) Конструкции реле времени

Реле времени имеют много конструктивных разновидностей, но принципы их устройства однородны и могут быть рассмотрены на примере конструкции, изображенной на рис. 2-23.

При появлении тока в обмотке 1 якорь 2 мгновенно втяги­вается, освобождая рычаг 4 с зубчатым сегментом 5. Под дейст­вием ведущей пружины 6 рычаг 4 приходит в движение, которое однако, не является свободным, так как оно замедляется спе­циальным устройством выдержки времени 7. Через некоторое время t _р, зависящее от расстояния l (или угла a; и скорости движения w_р рычага 4, последний переместится на угол a  и замкнет контакты реле 8. Таким образом реле сработает с выдержкой времени t _р = a/w_р.

Устройство выдержки времени может выполняться различ­ными способами; в современных отечественных конструкциях оно осуществляется с помощью часового

механизма, основным элементом которо­го является анкерное уст­ройство.

При исчезновении тока в реле якорь и рычаг 4 должны мгновенно возвратиться в на­чальное положение под дей­ствием возвратной пружи­ны 3. Это обеспечивается с помощью храпового механизма или фрикционного устройства, обладающих свободным расцеплением при обратном ходе сегмента 5.

Регулирование выдержки времени осуществляется изменением угла a путем перемещения контактов реле 8. В некоторых конст­рукциях предусматривается мгновенный контакт 9, позволяющий замыкать цепь с малой, обычно нерегулируемой выдержкой вре­мени (около 0,15—0,2 с).

Для уменьшения размеров реле катушка реле времени не рас­считывается на  длительное прохождение тока. Поэтому реле, предназначаемые для длительного включения под напряжение, выпол­няются с добавочным сопротивлени­ем r_д, включаемым последовательно с обмоткой реле, как показано на рис. 2-24. Нормально сопротивле­ние r_д зашунтировано размыкающим­ся мгновенным контактом реле. После срабатывания реле этот  контакт раз­мыкается и сопротивление r_д вводится в цепь реле, ограничивая проходящий в ней ток до ве­личины, допустимой по условиям нагрева и достаточной для удержания реле в сработанном состоянии.

Отечественные заводы выпускают реле постоянного тока типов ЭВ-110, ЭВ-120, ЭВ-130,

ЭВ-140 и переменного тока ЭВ-210, ЭВ-220, ЭВ-230, ЭВ-240 [Л. 10, ЮН. Устройство этих реле пока­зано на рис. 2-25, а.

  В этой конструкции роль рычага 4 (рис. 2-23) выполняет сек­тор 10, приводимый в движение ведущей пружиной 11. Сектор М через ведущее зубчатое колесо 13 приводит в движение подвижный контакт реле 22 и фрикционное сцепление 14, показанное отдельно на рис. 2-25, б и в. Фрикционное сцепление связывает подвиж­ную систему реле с часовым механизмом. Через зубчатые колеса 15, 16, 17 и 18 движение передается на анкерное колесо 19. Ско­рость вращения последнего ограничивается колебательным дви­жением анкерной скобы 20, которое зависит от ее момента инер­ции, определяемого грузиками 21. Выдержка времени изменяется положением неподвижного контакта 23.

Реле времени ЭВ-133 выполняются термически стойкими по схеме на рис. 2-24.

Кроме рассмотренных электромагнитных реле времени при­меняются реле времени, выполняемые с помощью синхронных микродвигателей, и реле с контуром из емкости и активного со­противления (см. § 4-8 и 11-17, в).

 

 

 

ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ РЕЛЕ

Поляризованные реле являются разновидностью электромаг­нитных конструкций. В отличие от рассмотренных выше электро­магнитных реле якорь поляризованного реле находится под воз­действием двух магнитных потоков, из которых один создается током, питающим обмотку реле, а второй — постоянным магни­том. Магнитный поток обмотки называется рабочим, а по­стоянного магнита — поляризующим. Поляризованные реле выполняются в двух вариантах: с дифференциальной маг­нитной системой и мостовой.

Обе конструкции состоят из сердечника 1, обмотки 2, постоян­ного магнита 3, якоря 4 и контактной системы 5 (рис. 2-26).

Рассмотрим принцип действия реле на примере более простой дифференциальной системы (рис. 2-26). Поляризующий магнит­ный поток Ф_п постоянного магнита выходит из северного полюса N и разветвляется на две части Ф_Па и Ф_Пб, замыкающиеся через воздушные зазоры d_а и d_б и соответствующие половины сердеч­ника 1. Обмотка 2, обтекаемая током I_р, создает рабочий магнит­ный поток Ф_р, который замыкается по сердечнику 1 и по воздуш­ным зазорам d_а и d_б.

Для простоты рассмотрения часть магнитного потока, ответв­ляющаяся через якорь, не учитывается. В воздушном зазоре d_а магнитные потоки Ф_п и Ф_р суммируются, а в d_б вычитаются, образуя  результирующие магнитные потоки:

                                                

Под воздействием магнитного потока Ф_а якорь притягивается к левому полюсу a с силой F_a=kФ²_а. Силе F_а противодействует сила стремящаяся притянуть якорь к правому полюсу d.

При определенном токе I_р ≥ I _с.р магнитный поток Ф_а стано­вится больше магнитного потока Ф_б, сила Ф_а>Ф_ди якорь откло­няется влево, к полюсу a, замыкая контакты 5.

При изменении направления тока I_р поток Ф_р также меняет свое направление, вследствие чего в зазоре d_а возникает разность в магнитных потоков, а в зазоре d _б их сумма. Тогда при I_р ≥I _с.р поток Ф_б > Ф_а, сила F _б ~> F _а иякорь отклоняется вправо. Таким  образом, благодаря наличию поляризующего потока реле стано­вится направленным и реагирует не только на значение тока, но и на его направление (полярность).

Аналогичным образом работает реле и с мостовой магнитной системой, приведенное на рис. 2-26, б.

При питании реле переменным током якорь реле вибрирует, следуя за изменением направления тока. По этой причине поляризованные реле не пригодны для работы на перемен­ном токе.

Поляризованные реле могут выполняться с односторонним и двусто­ронним действием, с фиксацией и без фиксации начального положения якоря. Реле одностороннего действия с фиксацией начального положения якоря показано на рис. 2-26, а, б. У этого реле упоры 6, ограничивающие ход якоря, устанавливаются так, чтобы при любом положении якоря преобла­дало влияние одного из полюсов, например правого б. Для этой цели зазор d_а взят больше d_б, Тогда при отсутствии тока I_р поляризующий магнитный поток Ф_Пб > Ф_па, соответственно сила F_б > F_а иякорь реле прижимается к правому упору под действием преобладающей силы F_б. При появлении I_р >I_с._р якорь отклоняется влево, замыкая контакты реле. После исчезновения тока I_р якорь возвращается под действием поляризую­щего поля в начальное положение.

Такая регулировка называется настройкой с «преобладанием». Реле подобного типа наиболее часто применяется в схемах защиты.

Если упоры 6 расположить симметрично по отношению к среднему по­ложению якоря в зазоре (рис. 2-26, в), то такая регулировка называется нейтральной. В зависимости от направления I_р якорь отклоняется вправо или влево, замыкая соответствующие контакты реле. При исчезно­вении I_р якорь остается в том положении, в каком он находился при дей­ствии I_р. Следовательно, такое реле работает как реле двустороннего дей­ствия, но не имеет фиксированного начального положения якоря.

Поляризованные реле обладают важными преимуществами, к которым следует отнести: 1) высокую чувствительность и малое потребление, достигающее при минимальном токе срабатывания и зазоре между контактами около 0,5 мм, примерно 0,005 Вт;      2) высокую кратность тока термической стойкости, равную (20 ÷ 50) I _с.рмин, у обычных электромагнитных реле термическая кратность не превышает 1,5 I _{с.р мин}; 3) быстроту действия, которая достигает 0,005 с.

Недостатками поляризованных реле являются: малая мощ­ность контактов; небольшой зазор между ними, от 0,1 до 0,5 мм, и относительно невысокий коэффициент возврата.

Поляризованные реле применяются в схемах релейной защиты как вспомогательные реле постоянного тока при необходимости быстродействия и высокой чувствительности, а также в качестве реагирующих (исполнительных) органов в схемах реле на вы­прямленном токе.

ИНДУКЦИОННЫЕ РЕЛЕ

А) Принцип действия

На рис. 2-27 показан принцип выполнения индукционных реле. Реле состоит из подвижной системы 3, расположенной в поле двух магнитных потоков Ф₁ и Ф_II. Магнитные потоки создаются токами, проходящими по обмоткам неподвижных электромагни­тов 1 и 2. Подвижная система выполняется в виде медного илиалюминиевог о диска или цилинд­ра

 (барабанчика), закрепленного на оси, которая может вращаться. При вращении против часовой стрелки подвижная система пре­одолевает момент пружины 5 и замыкает контакты 4.

Обмотки реле 1 и 2 питаются переменными (синусоидальными) токами I₁ и I₂, которые создают переменные магнитные потоки Ф₁ и Ф_II, показанные на рис. 2-27. Пренебрегая потерями на намаг­ничивание, считают, что потоки Ф₁ и Ф_II совпадают по фазе с создающим их током, как изо­бражено на векторной диаграмме (рис. 2-28).

Пронизывая подвижную си­стему 3, магнитный поток Ф₁  наводит в ней э. д. с. Е_Д1 = , аналогично поток Ф_II создает э.д.с. Е_Д2 = . Согласно закону индукции наведенные э. д. с. отстают по фазе на 90° от вызвавших их магнитных пото­ков (рис. 2-28). Под действием э. д. с. Е_Д1 и Е_Д2 в подвижной системе возникают вихревые токи I _Д1 и I _Д2, замыкающиеся вокруг оси индуктирующего их магнитного потока. Положитель­ные направления I _Д1 и I _Д2, определенные с помощью правила «буравчика» по п о л о ж и т е л ь н о м у  направлению пото­ков Ф₁ и Ф_II, показаны на рис. 2-27. Вследствие малой величины индуктивного сопротивления контура вихревых токов они при­нимаются совпадающими по фазе с соответствующей э. д. с. (рис. 2-28).

Из теории электротехники известно, что между магнитным потоком и током, находящимся в его поле, возникают электро­магнитные силы взаимодействия. В рассматриваемой конструкции возникают две силы: F _э1 , обусловленная взаимодействием магнитного потока Ф₁ и тока I _Д2, и F _э2 , вызванная взаимодействием Ф _II с I _Д1 (рис. 2-27).

Как известно, сила взаимодействия между магнитным потоком и контуром тока, индук­тированного этим потоком, равна нулю, при условии, что магнитный поток создает равно­мерное магнитное поле. В индукционных реле это условие выполняется, и поэтому силы вза­имодействия между Ф₁ и I _Д1 и Ф _II и I _Д2 отсутствуют. Направление сил F _Э1 и F _Э2 для положительного значения потоков и токов оп­ределяется по правилу «левой руки» и пока­зано на рис. 2-27. Можно доказать, что мгно­венное значение сил F _Э1 и F _Э2 меняет свой знак в течение периода Т = 1/f  4 раза, поэтому по­ведение реле (вращение подвижной системы) зависит от знака среднего значения сил F _Э1 , и F _Э2 . Знак и направление каждой силы определяется углом сдвига фаз между магнитным потоком и взаимодействующим с ним то­ком I_д. Силы F _Э1 и F _Э2 образуют результирующую электромаг­нитную силу F _э , равную их алгебраической сумме F _э = F _Э1 + F _Э2 - Результирующая сила F _э создает вращающий момент М_э = F _э d , где d — плечо силы F _э . Электромагнитная сила и момент ( F _э и М_э) приводят в движение подвижную систему 3, которая в зависимости от знака М_э замыкает или размыкает контакты реле 4.

Из сказанного следует, что принцип работы индукционных реле основан на взаимодействии двух магнитных потоков с вихре­ выми токами, индуктируемыми в подвижной системе реле.

---

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 306; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!