Электромеханические элементы (стр. 6 из 8)

Анализ выражения показывает, что индукционные системы позволяют выполнить как быстродействующие, так и медленнодействующие реле. Подвижная часть быстродействующих реле за время срабатывания не успевает развить больших окружных скоростей, поэтому можно принять = 0; тогда

, откуда

Из выражения следует, что для уменьшения времени срабатывания реле необходимо: угол поворота а принять минимальным; иметь минимальный момент инерции / подвижной части; получить максимальный избыточный момент.

Для реле замедленного действия влияние момента инерции А/_ин на общее время срабатывания незначительно, поэтому можно принять М_ин= 0; тогда

откуда

Таким образом, для получения реле замедленного действия необходимо иметь максимальные значения а и к_а. В существующих конструкциях реле это достигается тем, что их снабжают постоянными магнитами, а подвижную часть выполняют в виде диска. При вращении диск пересекает поле постоянного магнита, в результате чего возникает дополнительный тормозной момент. Такие реле имеют ограниченно зависимую от тока характеристику выдержки времени. В ее независимой части удается получить выдержки времени /_ср > 10 с.

6. Индукционные измерительные реле

Реле тока серии РТ-80 и РТ-90. Эти реле являются комбинированными и состоят из двух элементов: индукционного с диском, создающего ограниченно зависимую выдержку времени, и электромагнитного мгновенного действия, срабатывающего при больших кратно-стях тока в обмотке реле. Оба элемента используют одну общую магнитную систему. Реле предназначены для защиты электрических машин, трансформаторов и линий электропередачи при перегрузке и коротких замыканиях.

Индукционный элемент реле состоит из электромагнита / с короткозамкнутыми витками 2 на полюсах. Обмотка 3 электромагнита имеет ответвления для изменения тока срабатывания. Ответвления подведены к гнездам штепсельного мостика 4 и переключаются винтами 5. Между полюсами электромагнита расположен алюминиевый диск 16, ось которого укреплена на подвижной рамке 13, которая имеет неподвижную ось вращения 14. При токах в обмотках реле, меньших тока срабатывания индукционного элемента, рамка 13 оттянута пружиной 18 в крайнее положение, при этом червяк //, насаженный на ось диска, не сцеплен с зубчатым сегментом 12, имеющим неподвижную ось вращения и способным свободно перемещаться вверх и вниз. Нижнее положение сегмента фиксируется устройством, с помощью которого устанавливается выдержка времени. Это устройство состоит из регулировочного винта 8 и движка 19. При перемещении вверх сегмент 12 рычагом поднимает коромысло 10.

Диск вращается при токе /_р = /_ср срабатывания индукционного элемента. При этом вращение диска не приводит к замыканию контактов. На вращающийся диск действуют сила F_K, вызывающая вращение диска, и противодействующая F^, препятствующая его вращению. Противодействующая сила возникает в связи с пересечением вращающимся диском магнитного потока постоянного магнита 75 и пропорциональна частоте вращения диска. Поэтому при увеличении тока в обмотке реле наряду с ростом силы F„ возрастает сила F^. Установившаяся частота вращения диска определяется равновесием этих сил. Их равнодействующая сила F' стремится повернуть диск вместе с рамкой 13 вокруг оси рамки. Этому препятствует сила пружины F„.

Током срабатывания индукционного элемента называется такой минимальный ток, при котором сила F' преодолеет силу пружины F„ и рамка 13 вместе с диском поворачивается, произведя сцепление червяка 11 с зубчатым сегментом 12. При этом благодаря вращению диска червяк /] поднимает зубчатый сегмент 12. Его рычаг в конце пути соприкасается с коромыслом 10 якоря 6, поднимая его вверх, и якорь 6 поворачивается на оси так, что воздушный зазор между электромагнитом 1 и правым концом якоря 6 уменьшается. Якорь быстро притягивается к электромагниту, замыкая контакты 9 с помощью «оромысла 10. Реле позволяет установить ток срабатывания не более 10 А.

В процессе работы индукционного элемента при наличии сцепления между червяком и сегментом на вращающийся диск кроме сил F_Kи F^ действует также сила, обусловленная трением в червячной передаче и собственной массой сегмента. Эта сила возникает при зацеплении червяка с сегментом. При этом частота вращения диска и результирующая сила F' уменьшаются, что может привести к расцеплению червячной передачи. Для предотвращения этого служит стальная скоба 17, которая за счет потоков рассеяния обеспечивает дополнительное усилие, удерживающее подвижную рамку в притянутом положении.

Время от момента сцепления червяка с зубчатым сегментом до момента замыкания контактов является временем срабатывания реле — выдержкой времени. Это время при заданной уставке зависит только от скорости подъема сегмента. Скорость подъема сегмента определяется частотой вращения диска, т. е. зависит от тока. Чем больше ток, тем больше частота вращения диска и скорость подъема сегмента и тем меньше выдержка времени реле.

Магнитная система реле РТ-80 выполнена так, что примерно при семикратном токе срабатывания она насыщается. Дальнейшее увеличение тока не приводит к росту магнитного потока, поэтому остаются постоянными вращающий момент, частота вращения диска и выдержка времени. Таким образом, реле РТ-80 имеет ограниченно зависимую характеристику выдержки времени.

Выдержка времени реле зависит также от длины перемещения сегмента 12, определяемой его начальным положением, которое может изменяться при перемещении движка 19 по винту 8. Благодаря этому можно получить серию характеристик выдержек времени. Необходимо иметь в виду, что на шкале 20 указаны пределы установки выдержки времени в независимой части характеристики. Так, у реле РТ-81 минимальная уставка равна 0,5 с, а максимальная — 4 с. Реле РТ-82 имеет иные пределы регулирования уставок: минимальная уставка равна 2 с, а максимальная — 16 с.

Наряду с реле РТ-80 отечественная промышленность выпускает реле РТ-90. У них диапазон регулирования уставки такой же, как у реле РТ-81, но сами характеристики мало зависят от кратности тока в обмотке реле.

Электромагнитный элемент реле использует электромагнит / индукционной системы. Подвижной частью является якорь 6 с коромыслом 10. Ток срабатывания электромагнитного элемента устанавливается винтом 7 путем изменения воздушного зазора между электромагнитом / и правым концом якоря 6. На головке винта имеются метки с цифрами 2—8. Они соответствуют кратностям тока срабатывания отсечки, т. е. отношению тока срабатывания отсечки к току срабатывания индукционного элемента. Таким образом, с помощью винта устанавливается не ток срабатывания отсечки, а его кратность по отношению к установленному на реле току срабатывания индукционного элемента. При срабатывании электромагнитного элемента реле действует без выдержки времени. Поэтому реле РТ-80 имеет комбинированную характеристику выдержки времени. Для уменьшения вибрации якоря при срабатывании на часть его правого конца насажен короткозамкнутый виток. Реле РТ-80 выполняют на разные пределы тока срабатывания, с различной контактной системой. Например, реле РТ-85, предназначенное для защиты на оперативном переменном токе, имеет усиленный переходный контакт, который способен коммутировать ток до 150 А. Реле РТ-83, РТ-84 имеют два контакта: один для индукционного элемента, действующего на сигнал и один для электромагнитного элемента, действующего на отключение.

Использование в одном реле индукционного и электромагнитного принципов, а также применение в индукционном элементе сцепления червяка с сегментом и постоянного магнита для создания противодействующей силы позволяют выполнить реле с надежной контактной системой, с коэффициентом возврата индукционного элемента не менее А:_в = 0,8 и с малой инерционной ошибкой. К достоинствам реле относится то, что с помощью одного реле можно выполнить быстродействующую защиту от коротких замыканий и защиту с выдержкой времени, действующую при перегрузке. Недостатком реле является его сложность, а также значительная потребляемая мошность при срабатывании. При токе, равном току уставки, потребляемая мощность реле РТ-80 около 10 В • А, а реле РТ-90 достигает 30 В • А и более. При срабатывании реле потребляемая мощность увеличивается на 15%.

Реле направления мощности РБМ. Реле направления мощности является измерительным органом с двумя воздействующими электрическими величинами, сравниваемыми по фазе. Реле выполнено на основе четырехполюсной магнитной системы /.

Для уменьшения магнитного сопротивления системы между полюсами магнитопровода помещают неподвижный цилиндрический сердечник 2. Подвижным элементом системы является выполненный из алюминия полый цилиндрический ротор 3, боковые стенки которого расположены в зазоре между стальным сердечником 2 и полюсами магнитной системы. Ротор укреплен на оси, связанной с подвижным контактом 4. Начальное положение ротора зафиксировано пружиной.

Реле имеет две обмотки — тока и напряжения. Обмотка тока размещается на двух противоположных полюсах, а обмотка напряжения — на двух других полюсах или непосредственно на магнитопроводе. При этом магнитный поток Ф,, созданный током /_р, проходящим по обмотке тока, и магнитный поток Фц, обусловленный напряжением U_pна зажимах обмотки напряжения, сдвинуты между собой в пространстве на угол тс/2.