Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Краткие сведения из теории.



Цель работы.

Изучить принцип действия, конструктивные особенности и методику испытания индукционного реле серии РТ–80.

Краткие сведения из теории.

Индукционное максимальное реле тока РТ–80 применяется для защиты электрических установок при перегрузках и коротких замыканиях. Реле является комбинированным и состоит из трёх элементов: электромагнитного мгновенного действия (отсечка), индукционного с зависящей от тока выдержкой времени и сигнализирующего о срабатывании указательного элемента.

Магнитопровод реле имеет сложную конфигурацию с двумя параллельными ветвями и делит создаваемый обмоткой реле магнитный поток Ф на две составляющие. Одна составляющая Фэ подводится к электромагнитному элементу, другая – Фи – к индукционному.

Якорь отсечки представляет собой неуравновешенное коромысло, ось которого укреплена на ответвлении магнитопровода. Под действием противодействующего момента Мя, вызванного неуравновешенностью якоря, последний стремится повернуться против часовой стрелки и прижаться к регулировочному винту. Поток Фэ разветвляется в якоре по обоим плечам и создаёт на якоре направленные в противоположные стороны вращающие моменты Мэ1 и Мэ2, равные К*Ф2. Условие срабатывание отсечки определяется выражением:

 

(1)

 

При достаточно большом токе якорь реле поворачивается по часовой стрелке. При этом левый зазор увеличивается (Фэ2 уменьшается), а правый уменьшается (Фэ1 растёт). Это ускоряет работу отсечки. Несмотря на большой момент инерции якоря, время срабатывания отсечки невелико.

Силы электромагнитного притяжения якоря Fэм1 и Fэм2, направленные в одну сторону, дают приложенную к оси якоря значительную равнодействующую силу, вследствие чего при токах, близких к току срабатывания, якорь подвержен вибрации, что является причиной разброса срабатывания отсечки.

На левом плече якоря укреплён фигурный рычаг и изолирующая текстолитовая пластинка. Фигурный рычаг опрокидывает сигнальный элемент и обеспечивает взаимодействие якоря отсечки с индукционным элементом через выступ сектора. Текстолитовая пластина служит для передачи воздействия якоря на контакты. На правом плече якоря помещается короткозамкнутый виток для уменьшения вибрации якоря в притянутом положении и диамагнитная заклёпка для предотвращения замыкания якоря. Регулировочный винт позволяет изменять соотношение воздушных зазоров у плеч якоря и тем самым регулировать ток срабатывания отсечки.

Подвижная система индукционного элемента выполнена в виде диска, изготовленного из алюминия, расположенного в зазорах магнитной системы реле. Проходящий по системе магнитный поток пересекает диск и наводит в нём э.д.с., отстающую по фазе от потока на 900. Наведённая э.д.с. вызывает в диске вихревые токи, совпадающие по фазе с э.д.с. и отстающие от потока тоже на 900. Так как момент зависит от косинуса угла между током и потоком, видно, что одного магнитного потока для создания вращающего момента недостаточно.

Для создания двух магнитных потоков, сдвинутых в пространстве и по фазе, в токовых реле РТ-80 применяется расщепление полюсов на две равные части и экранирование одной из них короткозамкнутыми витками-экранами.

Схематический вид электромагнита показан на рисунке 1. Индукционный элемент состоит из электромагнита с короткозамкнутыми витками, алюминиевого диска, насажанного на ось, укреплённую в подшипниках на рамке, которая может поворачиваться в подшипниках на небольшой угол.

 

       
   
 
 

Схема потоков в магнитопроводе и векторная диаграмма.

 

Рисунок 1.

 

При протекании переменного тока Iр по обмотке электромагнита создаётся магнитный поток Ф, который расщепляется на два потока Ф1 и Ф2. Поток Ф1 проходит через часть полюса с короткозамкнутыми кольцами, поток Ф2 – через часть полюса без колец. Переменный магнитный поток индуцирует в короткозамкнутых витках э.д.с., под действием которой в них протекает ток Iк, образующий в свою очередь магнитный поток Фк.

Для определения фазового сдвига между потоками в обеих частях магнитопровода Ф и Ф’’ построим векторную диаграмму (рисунок 1).

Построение начнём с результирующего потока в части магнитопровода с короткозамкнутыми витками Ф. Его откладываем горизонтально. Поток Ф индуцирует в короткозамкнутых витках э.д.с. Ек, отстающую на 900 от Ф. Под действием э.д.с. Ек в короткозамкнутых витках протекает ток Iк, отстающий от неё на угол φк. Этот ток в свою очередь создаёт магнитный поток Фк. Зная Ф и Фк, находим Ф1 как разность этих потоков. Ф2 по фазе совпадает с Ф1. Вычитая из него Фк, получаем вектор результирующего потока Ф во второй части магнитопровода. Из векторной диаграммы видно, что с помощью короткозамкнутых витков, расположенных на части полюса, получено два смежных потока, сдвинутых относительно друг друга на угол ψ. Кроме того, они сдвинуты в пространстве.

Между магнитными потоками Ф и Ф и индуцированными ими токами в диске Ig и Ig возникают электромагнитные силы взаимодействия Fэ, вращающие диск реле.

 

(2)

 

Магнитные потоки Ф и Ф пропорциональны току, проходящему в обмотке реле Iр (до тех пор, пока не наступит магнитное насыщение магнитопровода), следовательно

 

(3)

 

Кроме электромагнита, на диск действует постоянный магнит. При движении диска в нём индуцируются токи, вызванные полем постоянного магнита, которые взаимодействуют с потоками постоянного магнита и создают момент сопротивления. Этот момент пропорционален скорости вращения диска, которая, в свою очередь, определяется током в катушке реле. При протекании через обмотку реле тока, составляющего 20-30% от тока срабатывания реле, диск приходит во вращение, преодолевая силы трения. При этом на диск действуют две силы, создаваемые электромагнитом и постоянным магнитом. Эти силы стремятся повернуть диск вместе с рамкой вокруг оси. Этому противодействует пружина. При достаточной скорости диска равнодействующая сила преодолевает сопротивление пружины и двигает диск вместе с рамкой вперёд, до сцепления червяка с зубчатым сектором. Ток в обмотке, при котором происходит сцепление диска с зубчатым сектором является током срабатывания индукционного элемента. Регулировка тока срабатывания ступенчатая и производится изменением числа витков катушки реле на специальной контактной колодке.

Надёжное сцепление червячной передачи обеспечивается стальной пластиной, притягивающейся к магнитной системе под действием потоков рассеивания. Подгибанием этой пластины регулируется коэффициент возврата реле.

Вращающийся вместе с диском червяк поднимает зубчатый сектор вверх. Хвостовик сектора, в начальном положении лежащий на упоре устройства регулировки уставок времени срабатывания индукционного элемента, доходит до рычага якоря отсечки и поворачивает его до тех пор, пока не сработает отсечка. Якорь через текстолитовую пластину замыкает контакты и приводит в движение сигнальный элемент. Чем ниже опущен упор, тем больший путь нужно пройти зубчатому сектору, тем больше время срабатывания.

В момент сцепления сектора и червяка взаимное положение их может быть любым. При совпадении вершины зуба сектора с вершиной зуба червяка соскальзывание зуба сектора может относительно червяка может произойти как вверх так и вниз. Возможность этого является фактором определяющим разброс времени срабатывания. Точное совпадение вершины зуба с впадиной при сцеплении соответствует среднему значению времени срабатывания. Характеристика реле ограниченно зависимая и представлена на рисунке 2.

 


Границы временных характеристик реле.

 

Рисунок 2.

 

В целях уменьшения трения нижний подпятник оси диска выполнен в виде конической цапфы из нержавеющей стали и миниатюрного радиально-упорного подшипника с тремя шариками. Остальные подшипники представляют собой сочетание нержавеющей стальной цапфы и бронзовой втулки.

Реле РТ-80 выпускаются на разные пределы уставок тока срабатывания, времени срабатывания и различной контактной системой. Ток срабатывания индукционного элемента реле РТ-80 регулируется изменением числа витков обмотки реле при помощи штекера, переставляемого в гнёздах планки. Время действия индукционного элемента реле регулируется изменением начального положения сегмента при помощи винта и планки. Ток срабатывания отсечки регулируется винтом за счёт изменения величины правого воздушного зазора между якорем и электромагнитным элементом реле. На шкале регулировочного винта указываются кратности (2-8) Iср отсечки по отношению к Iср индукционного элемента.

Главные контакты реле имеют два исполнения: нормальное и усиленное. Контакты нормального исполнения изготавливаются замыкающими, но, при необходимости, простой перестановкой подвижного и неподвижного контактов могут быть переделаны на размыкающие. Усиленные контакты выполнены переключающими (рисунок 3).

Переключающий контакт усиленной мощности выполнен таким образом, что сначала замыкается замыкающий контакт и подготавливает цепь отключающей катушки, а затем размыкается размыкающий контакт, закорачивающий вторичную обмотку трансформатора тока, после чего по отключающей катушке начинает протекать ток и происходит отключение. Схема включения контакта совместно с отключающей катушкой выключателя приведены на рисунке 4.

 

       
   
 
 

Кинематическая схема контакта усиленного исполнения

Схема включения контактов реле РТ-85

 

  Рисунок 4

 

К достоинствам реле РТ-80 относят: малая инерционная погрешность; возможность контроля исправного состояния реле благодаря вращению диска в нормальном режиме; постоянство временной характеристики при регулировании уставки по току срабатывания; возможность широкой регулировки тока срабатывания отсечки, а также возможность вывода её из действия.

К недостаткам реле РТ-80 следует отнести: значительный разброс тока срабатывания отсечки (при восьмикратном токе уставки до 100%); медленный возврат реле в первоначальное состояние при остаточном токе близком к току возврата реле; значительно большая мощность потребления по сравнению с токовым реле РТ-40; влияние металлического кожуха (для реле старого исполнения) на характеристики реле.