Принцип действия индукционного реле тока кратко

Обновлено: 02.07.2024

В индукционных токовых реле подвижная система выполняется в виде диска, что дает увеличенное значение момента инерции системы и , следовательно, способствует увеличению выдержки времени. Вращающий момент реле, в индукционном реле достигается путем сдвига по фазе и в пространстве потоков электромагнита, причем каждый из потоков взаимодействует с током в диске, наведенными другим потоком. Для получения потоков, сдвинутых по фазе и в пространстве, как правило, используется короткозамкнутый виток,. Охватывающий часть полюсного наконечника электромагнита.

Для увеличения противодействующего момента в индукционных токовых реле широко используются конструкции с постоянными магнитами, в магнитном поле которых происходит вращение диска. При вращении в диске наводятся так называемые токи резания, которые, взаимодействуя с создавшим их потоком, вызывают тормозной момент, пропорциональный частоте вращения диска.

В начальный момент, когда диск начинает разгоняться, основное тормозное влияние оказывает индукция диска, а при равномерном вращении – только токи резания.

Увеличение выдержки времени в индукционном токовом реле серии РТ-80 достигается за счет применения червячной передачи, связывающей вращающийся диск и контактную систему реле .Время срабатывания реле РТ-80 непосредственно зависит от частоты вращения диска, а также от потока постоянного магнита. Чем меньше поле магнита, тем меньше время срабатывания. Если в реле РТ-80 снять постоянный магнит, то реле работатьне будет.Направление вращения диска реле РТ-80 ни какими параметрами не изменяется. При небольших токах время действия реле РТ-80 приблизительно обратно пропорционально квадрату тока, а при больших остается неизменным. Ток срабатывания реле, а также время его действия регулируется:

Числом витков обмотки электромагнита; начальным положением рамки, сектора, дополнительного якоря.

На индукционном принципе могут выполняться только реле переменного тока. Это объясняется тем, что токи в диске или цилиндре индуктируются при условии, что электромагниты питаются переменным током.[7].

Чем устраняется вибрация якоря отсечки реле серии РТ-80?

Вибрация якоря отсечки в притянутом состоянии, вызванная пульсацией магнитного потока, может привести к неустойчивому замыканию контактов. Для устранения этого нежелательного явления на правый конец якоря насажен КЗ виток, охватывающий часть его торцевой стороны. Магнитный поток расщепляется на две составляющие, сдвинутые по фазе , что приводит к сглаживанию пульсации. Для предотвращения залипания якорь снабжен немагнитной заклепкой.[14]

Назвать назначение типов реле серии РТ-80, РТ-90.

В обозначении индукционных реле цифра за дробной чертой указывает на диапазон уставок по току: 1- диапазон уставок 4-10 А, со ступенью 1 А; 2- диапазон уставок 2-5 А со ступенью 0,5 А. Реле типов РТ-81-84 предназначены для объектов, имеющих источник постоянного или выпрямленного оперативного напряжения.

Реле типов РТ-81/ 1 и РТ-81/2 предназначены для защиты питающих и распределительных линий в сетях 6-35 кВ, а также для защиты трансформаторов.

Реле типов РТ-82/1 и РТ-82/2 предназначены для защиты электродвигателей от междуфазных и витковых замыканий с действием без выдержки времени на отключение (отсечка) и для защиты от перегрузки,. С выдержкой времени.

Реле типов РТ-83/1 и РТ-83/2 предназначены для защиты линий и трансформаторов. Конструктивная особенность этих реле заключается в отсутствии механической связи между индукционным и электромагнитным элементами, т.е. в отсутствии толкателя.

Аналогичная конструкция у реле типов РТ-84/1 и РТ-84/2 . С их помощью выполняется защита электродвигателей от КЗ и перегруза.

Реле типов РТ-85,РТ-86 используются в устройствах защиты на переменном оперативном токе с дешунтированием управляющей цепи.

Реле типов РТ-86/1 и РТ-86/2, предназначены для защиты электродвигателей

Реле серии РТ-90 служат для защиты асинхронных электродвигателей большой мощности с тяжелым пуском.[14].

Какие меры принимаются для устранения ложной работы индукционных реле?

Чтобы не допустить ложной работы индукционных реле, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

После монтажа проверяют жесткость закрепления ячеек; дверцы ячеек должны быть заперты; в приборных отсеках ячеек реле устанавливают на резиновых амортизаторах. Все эти мероприятия против ложной работы токовой отсечки в реле серии РТ-80 из-за сотрясения. Конструктивным недостатком реле является недостаточная жесткость цоколя. Затягивая чрезмерно крепежные винты при установке реле, можно изогнуть цоколь, что может привести к нарушению зацепления или к заклинивания диска. Поэтому необходимо применение резиновых прокладок между панелью и цоколем при монтаже реле на щитах или стенках распределительного устройства и не допускать чрезмерную затяжку крепежных гаек.[14]

В чем заключается отличие реле РТ-90 и РТ-80?

Назначение и конструкция реле РТ-90 такие же, как и реле РТ-80 . Основное отличие их заключается в более раннем наступлении независимой части характеристики времени срабатывания при кратности тока срабатывания индукционного элемента, в 2-2,5 раза меньше, чем у реле РТ-80. Так как независимая часть характеристики обусловлена насыщением магнитопровода реле, то очевидно, что для сдвига ее влево необходимо увеличить м.д.с. обмотки при неизменном токе. Это было достигнуто увеличением числа витков обмотки реле в 1,75 раза. Для обеспечения необходимого значения коэффициента успокоения и соответствия токов срабатывания индукционного элемента уставкам потребовалось уменьшение намагниченности постоянного магнита (по сравнению с РТ-80 в 2,3 раза) и уменьшение напряжения возвратной пружины.

Таким образом, более раннее наступление независимой части характеристики времени срабатывания повлекло за собой следующее изменение параметров:

- мощность потребляемая реле при номинальном токе, увеличилась в 3 раза;

- увеличился нагрев обмотки реле;

- затруднилось получение нужного коэффициента возврата вследствие уменьшения усилия, выталкивающего диск из зазоров постоянного магнита и магнитопровода реле, и большего приближения стальной пластинки на рамке реле для сохранения надежности сцепления сектора с червяком;

- уменьшилась ширина шкалы отсечки, а следовательно, и точности ее;

- увеличилась инерционная ошибка реле.[3].

3.54. Назовите назначение и отличия реле мощности РБМ-177 и РБМ-178.

Реле направления мощности РБМ-177 и РБМ-178 применяются в схемах направленных защит от замыканий на землю в сети с большими токами КЗ на землю. Реле РБМ-178 отличается от реле РБМ-177 в три раза большей чувствительностью за счет увеличения потребляемой цепями напряжения реле мощности и не могут длительно находиться под напряжением, равным номинальному, из-за опасности повреждения изоляции от перегрева. Это следует учитывать при проверках и наладке реле данной серии. Конструктивно отличаются только числом витков (у РБМ-177 больше), резистором у РБМ-178 он регулируется в пределах 0 – 180 Ом (у РБМ-177 0 – 390 Ом), конденсаторм у РБМ- 178 16 мкФ (у РБМ-177 8 мкФ).[3]

Индукционные реле основаны на взаимодействии между индуцированным в каком-то проводнике током и переменным магнитным потоком. Поэтому они применяются только на переменном токе как реле защиты энергосистем. Как правило, это вторичные реле косвенного действия.

Существующие типы индукционных реле можно разделить на три группы: 1) реле с рамкой; 2) реле с диском; 3) реле со стаканом.

В индукционных реле с рамкой (рис. 6.5, а) один из потоков (F₂) индуцирует ток в короткозамкнутой обмотке, помещенной в виде рамки в поле второго потока (Ф₁), сдвинутого по фазе. Реле имеют высокую чувствительность и наибольшее быстродействие по сравнению с другими индукционными реле. Недостатком их является малый вращающий момент.

Индукционные реле с диском широко распространены. Схема простейшего реле такого типа (с короткозамкнутым витком К и диском) приведена на рис. 6.5, б. Реле имеют сравнительно простую конструкцию и достаточно большой вращающий момент.

Недостатком является замедленное действие вследствие большой инерции подвижной части.

Индукционные реле со стаканом (рис. 6.5, в) имеют подвижную часть в виде стакана, вращающегося в магнитном поле двух потоков четырехполюсной магнитной системы. Потоки Ф₁, и Ф₂ расположены в пространстве под углом 90°, а по времени сдвинуты на угол g.

Внутри стакана 5 проходит стальной цилиндр 1 для уменьшения магнитного сопротивления. Реле со стаканом сложнее реле с диском, но позволяет получить время срабатывания до 0,02 с. Это существенное достоинство обеспечило им широкое применение.

Четырехполюсная магнитная система позволяет без существенных изменений получать разнообразные по назначению реле и унифицировать их производство. Например, если на полюсах 11 и 13 разместить токовые катушки 9, а на ярме разместить катушки напряжения 7, то они создадут соответственно потоки Ф₁, и Ф₂, пропорциональные току и напряжению. Взаимодействие этих потоков с индуцированными в стакане 5 токами создаст в последнем вращающий момент M = k₁F₁F₂sin g = k₂IUcos j, т. е. получим реле мощности.

В той же конструкции можно получить реле частоты, если на полюсах 11 и 13 расположить катушки напряжения 9 и соединить их последовательно с резистором, а катушки 7 соединить последовательно с конденсатором. Если оба контура (индуктивно-активный и индуктивно-емкостный) подключить на одно напряжение, то создаваемый в стакане 5 момент будет равен M = k₃fF₁F₂sin g, где f – частота тока.

Индуктивности катушек, емкость и сопротивление подбираются так, что при заданной уставке по частоте потоки совпадают по фазе, т. е. угол равен нулю. При изменении частоты потоки не совпадут по фазе, а знак угла их сдвига будет зависеть от характера изменения частоты. При повышении или понижении частоты происходят поворот стакана в ту или иную сторону и замыкание (размыкание) тех или иных контактов.

Аналогично различными комбинациями катушек на сердечниках можно получить и другие реле по назначению.

Сегодня Вы узнаете, что такое реле тока РТ-80, познакомитесь с его принципом действия, будете знать достоинства и недостатки. Ранее я рассказывал о реле тока РТ-40 электромагнитного действия, которое не имеет отсечку тока по времени, что является его основным недостатком.

Реле тока РТ-80 способно защитить линию, как от короткого замыкания, так и от перегрузок. По сравнению с реле тока РТ-40 это реле включает в себя не одну систему, а сразу две: электромагнитную и индукционную.

Стоит сказать, что реле тока относится к релейной защите, следовательно, реле только подаёт сигнал на отключение коммутационным аппаратам. Некоторые считают, что реле отключает повреждённые участки линии, но это не совсем так. Реле только подаёт сигнал на отключение, а отключают уже выключатели, разъединители и т.п.

Что бы реле тока начало работать его необходимо подключить к оперативной сети, напряжение которой 220 В. На подстанциях с высоким напряжением (110 кВ, 330 кВ, 35 кВ и т.п.) применяют трансформаторы тока (ТТ) для создания оперативной сети.

Шкала прибора показывает значения тока срабатывания при последовательном соединении обмоток, при параллельном соединении значения шкалы удваиваются. Тем самым расширяется предел срабатывания реле по току. Кроме уставки по току, можно регулировать и время срабатывания реле (читайте принцип действия).

Принцип действия РТ-80

В принципе действия реле я опишу его индуктивную часть, так как электромагнитную мы уже проходили (читайте реле тока РТ-40). Индукционный элемент реле состоит из электромагнита 1 с короткозамкнутыми витками 2 на полюсах. Обмотка 3 электромагнита имеет ответвления для регулирования 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. Рамка 13 имеет свою неподвижную ось вращения 14. При токах в обмотке реле, меньших тока срабатывания индукционного элемента, рамка 13 оттянута пружиной 20 в крайнее положение, при этом червяк 11, насаженный на ось диска, не сцеплен с зубчатым сегментом 12, который имеет неподвижную ось вращения и может свободно перемещаться вверх и вниз.

Нижнее положение сегмента фиксируется устройством, с помощью которого регулируется выдержка времени. Это устройство состоит из регулировочного винта 8 и движка 19. При перемещении вверх сегмент 12 своим рычагом поднимает коромысло 10. Диск приходит во вращение при токе, равном 10÷20% от тока срабатывания индукционного элемента. При этом вращение диска не приводит к замыканию контактов. На вращающийся диск действуют электромагнитная сила, вызывающая вращение диска, и противодействующая сила, препятствующая его вращению. Противодействующая сила возникает в связи с пересечением вращающимся диском магнитного потока постоянного магнита 15.

Установившаяся скорость вращения диска определяется равновесием этих сил. Равнодействующая этих сил стремится повернуть диск вместе с рамкой 13 вокруг оси рамки. Этому препятствует сила пружины. Током срабатывания индукционного элемента называется такой минимальный ток, при котором равнодействующая этих сил преодолеет силу пружины и рамка 13 вместе с диском повернется, произведя сцепление червяка 11 с зубчатым сегментом 12. При этом благодаря вращению диска червяк 11 поднимет зубчатый сегмент 12. Его рычаг в конце пути соприкоснется с коромыслом 10 якоря 6, подняв его вверх, благодаря чему якорь повернется на своей оси так, что воздушный зазор между электромагнитом 1 и правым концом якоря уменьшится. Якорь быстро притянется к электромагниту, замкнув контакты 9 с помощью коромысла 10.

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

Достоинства и недостатки реле тока РТ-80

У любого устройства имеются достоинства и недостатки. Главное, что реле помогает отключать аварийные режимы работы сети, а также сохранить дорогостоящее оборудование в рабочем состоянии (трансформаторы, двигатели, автотрансформаторы и т.п.). Посмотрим их более подробно.

Достоинства реле: малая стоимость, наличие индукционной системы, возможность регулировать время срабатывания реле отдельно от тока уставки, проверка работы по вращению алюминиевого диска.

Недостатки реле: большая масса и размеры, наличие контактной системы, чувствительность к вибрациям, большое время возврата реле в исходное положение (около 0,8 с.).

В настоящее время реле тока РТ-80 и РТ-40 заменяются на реле микропроцессорного типа. Микропроцессорные реле имеют больше функций, способны заменить несколько реле в одном устройстве, а также настраиваться дистанционно.
Теперь, Вы знаете для чего предназначено реле тока РТ-80, познакомились с принципом его работы))

На индукционном принципе выполняют измерительные реле тока и реле направления мощности. В системах электроснабжения можно еще встретить реле сопротивления и реле частоты, уже снятые с производства.

Работа индукционных реле основана на взаимодействии переменных магнитных полей неподвижных обмоток, обтекаемых подведенными извне токами с токами, индуцированными этими полями в подвижном элементе. Поэтому на индукционном принципе могут выполняться лишь реле переменного тока.

Мгновенное значение силы взаимодействия между потоком Ф, и током I при расположении проводника с током длинойв плоскости, перпендикулярной оси потока,

При наличии только одного магнитного потока выполнить реле невозможно, так как известно, что силаот взаимодействия тока с потоком, благодаря которому ток возникает, равна нулю. Непременным условием получения вращающего момента на подвижном элементе индукционной системы является наличие не менее двух магнитных потоков, сдвинутых в пространстве. Возникающий при этом вращающий момент

Таким образом, для получения вращающего момента необходим также сдвиг по фазе между потоками на угол. Два магнитных потока, смещенных пространственно и по фазе, можно получить, в частности, с помощью короткозамкнутого витка /, надеваемого на часть магнитопровода. Потоки Ф1 и Ф₂ обусловлены током /_р в обмотке реле; в ненасыщенной магнитной системе они пропорциональны току. Так как уголпри изменении тока не изменяется, то вращающий момент

В неподвижном диске индуцируются только ЭДС трансформации £, и Е₂, которые и обусловливают вращающий момент М_вр. Во вращающемся диске наряду с ЭДС трансформации появляются также ЭДС резания, вызванные пересечением магнитных потоков Ф, и Ф₂ вращающимся диском. Эти ЭДС создают в диске токи, которые при взаимодействии с вызвавшими их потоками обусловливают появление тормозных моментов, где

а — угол поворота подвижной части. Тормозные моменты пропорциональны частоте вращения диска и зависят от магнитных потоков. На подвижную часть реле действуют также тормозной момент пружины М_а и момент инерции

При этом движение диска без учета момента трения определяется условием

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_K и 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_p на зажимах обмотки напряжения, сдвинуты между собой в пространстве на угол тс/2.

При построении векторной диаграммы реле за исходные величины приняты напряжение U_p и отстающий от него на угол , _c._pnii_n, при котором т. е.

С учетом этого выражение принимает вид

В соответствии с выражением на рис. 18, а построена угловая характеристика в прямоугольной системе координат. Мощность срабатывания, как указывалось, принимает минимальное значение 5_cpmin при По мере уменьшениямощность S_c_р возрастает и становится бесконечной причто наблюдается при углах

Угловую характеристику реле можно построить в полярной системе координат. При этом уголотсчитывается от положительной оси против часовой стрелки при его положительных значениях. Мощность срабатывания принимает минимальное значениепри угле С изменением угламощность срабатывания увеличивается так, что конец радиуса-вектора 5_ср скользит по прямой, перпендикулярной радиусу-векторуЭта прямая является угловой характеристикой реле в полярной системе координат или в комплексной плоскости мощностей. Реле направления мощности срабатывает, если конец вектора полной мощности S— Щ находится в пределах заштрихованной области комплексной плоскости или касается угловой характеристики. Аналогично строят угловые характеристики синусного и косинусного реле.

У идеальных реле силы трения и удерживающей пружины отсутствуют, поэтому S_cpain = 0, в связи с чем их идеальные угловые характеристики отличаются от рассмотренных тем, что проходят через начало координат.

При анализе работы реле направления мощности часто пользуются его идеальной угловой характеристикой. При этом в ряде случаев целесообразно считать фиксированным вектор напряжения U_p и относительно него производить отсчет угловсдвига фаз между U_p и /_р. Следует иметь в виду, что уголсчитается положительным при отстающем по фазе токе и отрицательным — при опережающем.

Прямая, проведенная под угломк вектору Ц_р является линией максимальной чувствительности. Зона работы реле ограничивается линией нулевой чувствительности, проведенной перпендикулярно линии максимальной чувствительности. С вектором напряжения Ц_р она образует утлыи при которыхи вращающий момент М_т = 0. Таким образом, зона работы реле ограничивается углами , отсчитанными от вектора напряжения Ц_р. При расположении вектора тока /_р в этой зоне, т. е. слева от линии нулевой чувствительности, реле мощности срабатывает.

Вольт-амперная характеристика. Для построения вольт-амперной характеристикиприиспользуется выражение. На рис. 18, ж кривая / — расчетная вольт-амперная характеристика а кривая 2 — характеристика, полученная экспериментально; она показывает, что начиная с некоторого значения тока /_р напряжение U_cp перестает уменьшаться. Это объясняется насыщением магнитной системы реле. Таким образом, экспериментальная вольт-амперная характеристика дает возможность определить минимальное напряжение необходимое для срабатывания реле. Насыщение магнитной системы снижает чувствительность реле, так как прии росте тока увеличивается

Таким образом, если при коротком замыкании к реле подводится напряжение U_p < t/_cpmin, то оно не сможет сработать. В таких случаях считают, что реле имеет мертвую зону.

Читайте также: