Электротепловые и токовые реле
Цель работы: Ознакомиться с конструкцией и принципом действия электротепловых и токовых реле.
Программа работы:
Изучить конструкцию и принцип действия:
а) индукционного токового реле РТ-80.
б) электротепловых реле РТТ, РТЛ, РТИ.
в) электромагнитного реле тока РТ-40
г) максимального реле тока РЭВ-211.
Общие сведения
Токовые индукционные реле с ограниченно – зависимыми характеристиками применяются для защиты электрических машин, трансформаторов и линий электропередач при перегрузках и к.з.
Индукционные реле серии РТ всех типов являются комбинированными и состоят из двух элементов: индукционного с диском, действующего с выдержкой времени, зависимой от тока, и электромагнитного мгновенного действия, создающего “отсечку” при больших значениях тока к.з.
Конструкция реле РТ-80 показана на рисунке 18а. Индукционный элемент реле состоит из: электромагнита 1 с двумя короткозамкнутыми кольцами 2 на его полюсах, расположенными по обе стороны от диска, подвижной рамки 4, которая может поворачиваться на небольшой угол вокруг своей оси в подпятниках, алюминиевого диска 3, укрепленного вместе с червяком на оси, вращающейся в подпятниках, расположенных в телерамки, стальной скобы 11, укрепленной на рамке, зубчатого сектора 7, тормозного постоянного магнита 6, устройства регулировки выдержки времени состоящего из головки и винта 13, движка 20, пружины 5, удерживающей рамку в начальном положении; регулировочногофасонного винта 17 с гайкой для регулировки угла поворота рамки.
|
|
|
Электромагнитный элемент реле состоит из: шихтованного стального якоря 10, имеющего на левом конце коромысло 9 для замыкания контактов 12, а на правом конце короткозамкнутый виток для устранения вибрации, вызывающей не устойчивое замыкание контактов 12, замыкающего стержня 12 являющегося продолжением якоря магнитопровода и регулировочного винта 16 со шкалой уставок отсечки.
| ис.1 |
Рисунок 18 - Конструкция реле РТ-80
Общими частями для обоих элементов являются: обмотка 19 с ответвлениями, выведенными на устройство регулирования тока срабатывания индукционного элемента 15 с двумя контактными винтами 21, контакты реле 12 с изоляционным упором и механическим указателем срабатывания.
При прохождении тока по обмотке реле в зазоре между полюсами создаются магнитные потоки, сдвинутые в пространстве и по фазе,которые пронизывают находящийся в зазоре диск и создают на нем вращающий момент.
При токе равном 20-30% тока срабатывания реле, диск начинает вращаться вместе с осью и укрепленным на нем червяком, который не входит в зацепление с зубчатым сектором, так как рамка оттянута в крайнее левое положение пружиной 5.
|
|
|
С момента, когда диск начал вращаться на него кроме силы электромагнита F1 начинает действовать сила FП тормозного постоянного магнита 6, магнитный поток которого пересекает вращающийся диск (рисунок 18.б). Чем больше ток в обмотке реле, тем больше F1, вращающий момент на диске и скорость его вращения. В результате чего возрастает сила FПпостоянного магнита, препятствующая движению диска.
При определенной величине тока, а именно при токе срабатывания, под действием двух сил F1 и FП преодолевается натяжение пружины 5, рамка с диском поворачивается и червяк, входя в зацепление с зубчатым сектором, начинает его поднимать. По истечении некоторого времени зубчатый сектор, вращающийся вокруг оси, закрепленной скобой подвижной рамки, упирается своим рычагом в коромысло 9 и начинает поднимать его вверх, а вместе с ним и левый конец якоря опускается, уменьшая зазор между якорем и магнитопроводом. В определенный момент правый конец якоря притягивается к магнитопроводу, а коромысло замыкает или размыкает контакты реле.
С того момента как рычаг зубчатого сектора соприкасается с коромыслом, на него начинает действовать сила тяжести последнего. В результате чего уменьшается скорость вращения диска и сила FП постоянного магнита и появляется опасность расцепления червяка с зубчатым сектором для предотвращения этого на подвижной рамкеустановлена стальная скоба 11, которая, притягиваясь к электромагниту, усиливает зацепление червяка с зубчатым сектором.
|
|
|
Выдержка времени, т.е. время, проходящее с того момента, когда ток в обмотке реле превышает его уставку срабатывания до замыкания контактов реле, зависит от начального положения зубчатого сектора и скорости вращения диска.
Начальное положение зубчатого сектора можно изменить перемещением вдоль шкалы уставок выдержки движка 20, на котором лежит рычаг зубчатого сектора и скорости вращения диска.
Реле может срабатывать и без выдержки времени, в том случае, если через его обмотку проходит большой ток, достаточный для притяжения якоря электромагнитного элемента к магнитопроводу при большом начальном зазоре. Таким образом, электромагнитный элемент действует или совместно с индукционным, или самостоятельно, отсекая часть характеристики при большом значении тока. Электромагнитный элемент называется, поэтому отсечкой. Ток срабатывания отсечки, который регулируется винтом 16, может устанавливаться в пределах от 2 до 8 – кратного по отношению к току срабатывания индукционного элемента. Наименьший ток, при котором происходит зацепление червяка с зубчатым сектором и обеспечивается надежное замыкание, называется током срабатывания индукционного элемента реле – ICP .
|
|
|
Наибольший ток в реле, при котором происходит расцепление сектора с червяком диска называется током возврата реле – IВ.
К достоинствам реле РТ-80 следует отнести: малую инерционную погрешность и быстрый возврат части реле в первоначальное положение после ликвидации аварийного режима, возможность контроля исправного состояния реле благодаря вращению диска в нормальном режиме,постоянство временной характеристики реле при регулировании уставки потоку срабатывания, возможность широкой регулировки тока срабатывания отсечки, а также возможность вывода ее из действия.
К недостаткам реле РТ-80 следует отнести значительный разброс тока срабатывания отсечки при уставках 2-8 кратной величины (до 10-15% к уставке). Необходимость замены шарика в подпятнике реле в случае его износа или повреждения. Медленный возврат реле в начальное положение при остаточном токе, близком к току возврата.
Тепловое реле
Электротепловые реле выполняются на следующих принципах:
- на преобразовании тепловых воздействий в механические перемещения, которые и используются для приведения в действие исполнительных элементов (биметаллические реле);
- на непосредственном пробразовании тепловых воздействий в изменение электрических или магнитных характеристик (термомагнитные реле).
Электротепловые реле, выполненные на базе биметаллической пластины, иногда называют биметаллическими реле. Они нашли широкое применение в автоматических выключателях и магнитных пускателях и предназначены для защиты электрических цепей от токов перегрузки.
Конструктивно биметаллическая пластина состоит из слоев двух металлов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Слой биметаллической пластины с меньшим значением коэффициента линейного расширения, а называется инертным (пассивным) и изготавливается из инвара (36% никеля и 64% железа) или других сплавов. Для пассивных слоев 
. Слой пластины сбольшим значением коэффициента линейного расширения, а называется активным и изготавливается из константана, латуни, немагнитной стали. Для активных слоев обычно 
К примеру, для латуни коэффициент линейного расширения почти в 20 раз больше, чем для инвара. Поэтому при увеличении температуры слой латуни удлиняется значительно больше, чем слой инвара. Эти слои соединены жестко (сваркой или пайкой). Вся биметаллическая пластина при нагреве изгибается в сторону инвара (рисунок 2). Поскольку один конец биметаллической пластины закреплен, то механическое усилие, развиваемое пластиной при изгибании, используется для приведения в действие исполнительного элемента реле - контактов.
Рисунок 19– Принцип работы биметаллического электротеплового реле.
Максимальный прогиб биметаллической пластины
(8)
где α1 - активный коэффициент линейного расширения;
α2 - пассивный коэффициент линейного расширения;
δ - суммарная толщина биметаллической пластины;
l- длина биметаллической пластины;
τ - превышение температуры биметаллической пластины относительноокружающей среды. Незакрепленный конец элемента развивает усилие
(9)
где b - ширина биметаллической пластины;
Е = (Е1+Е2)/2 - средний модуль упругости биметаллической пластины.
Из (1) и (2) видно, что значение прогиба и усилия тем больше, чем больше разность α1 – α2.
Для получения большого прогиба необходима пластина большой длины и малой толщины. В то же время при необходимости получения большого усилия целесообразно иметь широкую пластину с малой длиной и большой толщиной.
Конструктивные формы биметаллических пластин разнообразны. Нагрев биметаллической пластины может осуществляться током цепи (ток протекает непосредственно через пластину) – прямой нагрев. При косвенном нагреве ток цепи протекает по нагревательному элементу и теплота от нагревательного элемента передается пластине. При комбинированном способе нагрева ток цепи протекает по пластине и нагревательному элементу соответственно.
Непосредственное воздействие биметаллической пластины на контакты нерационально, поскольку расхождение или замыкание контактов при изменении температуры происходит медленно, и они будут подгорать. Поэтому применяются различные механизмы ускорения.
Система по рисунку 20(а) лишена указанного недостатка. В замкнутом положении контакта контактное нажатие создается небольшим магнитом 1, притягивающим связанный с биметаллической пластиной якорь 2. При нагревании биметаллическая пластина стремится оторвать якорь от магнита. Когда температура пластины достигнет некоторого значения,соответствующего уставке срабатывания, усилие пластины преодолеет притяжение магнита и пластина скачком перейдет в нижнее положение, размыкая одни контакты и замыкая другие. Возврат реле происходит автоматически после остывания пластины.
а) б)
Рисунок 20 – Некоторые схемы устройства биметаллических электротепловых реле
В системе по рисунку 20(б) биметаллическая пластина служит защелкой. Она же создает контактное нажатие за счет пружинящих свойств контактного рычага. При нагреве конец пластины изогнется вверх и освободит контактный рычаг. Под действием пружины 3 контакты разомкнутся. Движение контакта ограничивается упором 4. Эта система не имеет самовозврата, так как после остывания пластина не может вернуть контакты в исходное положение. Возврат реле здесь принудительный – обычно ручной.
Устройство электротеплового реле показано на рисунке 21. Теплота, выделяемая нагревателем 2, включенным последовательно в защищаемую цепь через клеммные контакты 1, воздействует на биметаллическую пластинку 3. При токе перегрузки биметаллическая пластинка нагревается и деформируется.
Рисунок21 – Устройство электротеплового реле
Изгибаясь, пластинка через траверсу 4 отводит защелку 5 и освобождает рычаг 6, который под действием пружины 7поворачивается на оси и размыкает контакты 9 и 10, разрывая защищаемую цепь. Остывшую пластинку возвращают в исходное положение, нажав кнопку 8 возврата. Некоторые реле имеют механизм самовозврата. Нагреватели тепловых реле выбирают по каталогу в зависимости от номинального тока электродвигателя.
Данный механизм обеспечивает четкую, надежную и долгосрочную работу контактов, так как контактное давление, обусловленное усилием рычага 6, остается практически постоянным до момента срабатывания, также размыкание контактов происходит с большой скоростью, что резко уменьшает искрение.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1134; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!