Короткі теоретичні відомості. Тема: Вивчення конструкцій реле РТ 80, схем підключення та роботи

Тема: Вивчення конструкцій реле РТ 80, схем підключення та роботи.

Мета: Ознайомитись з конструкцією, технічними даними та принципом роботи та схем включення реле РТ 80.

Прилади та обладнання:

1. Лабораторний стенд для перевiрки параметрiв реле: РТ – 40, РТ – 80, РН – 50.

2. Реле струму РТ - 85.

Короткі теоретичні відомості.

Реле — це апарати, які замикають або розмикають електричні кола, або механічно ді-ють на вимикачі при заданому значені величин, на які вони реагують (струм, напруга, тиск, температура, час).

Реле, що застосовуються в релейному захисті класифікуються:

По призначенню реле поділяються на основні, допоміжні та вказівні.

До основних відносяться такі реле, які безпосередньо сприймають зміни контролює-мого параметру ( струм, напруга, потужність, опір, тиск)

Допоміжні реле виконують роль проміжкових ланок, призначених для створення не-обхідної кількості кіл від основних реле до вимикачів і пристроїв сигналізації, а також необ-хідної витримки часу на відключення вимикачів.

Вказівні реле призначені для фіксації спрацювання основних реле та створення необ-хідних кіл світловоi або звукової сигналізації. Вказівнi реле в більшості випадків викону-ються електромеханічними.

По параметру дії - струму, напруги, потужності, теплові та інші.

Електричні реле поділяються на електромеханічні та напівпровідникові.

По принципу дії електромагнітні, індукційні, електродинамічні, теплові, електронні, магнітоелектричні та інші.

По способу включення сприймаючі органи основних реле поділяються на первинні (малю-нок 1а) і вторинні (малюнок 1б, в)

Малюнок 1

На малюнку 1а обмотка 1 первинного реле включена безпосередньо в первинне коло. При збільшенні струму І₁ вище допустимої величини магнітний поток обмотки 1 втягує осердя 2, яке за допомогою системи важелів діє на за щілку 5. Защілка, розчиплюючись дозволяє пружині 6 відключити вимикач.

Недоліки: - великий переріз проводів котушок,

- необхідність застосування підсиленої ізоляції
- низька чутливість.

Через вказані недоліки застосовуються порівняно рідко.

На малюнку 1б обмотка 2 реле підключена до вторинної обмотки трансформатора струму ТА. При збільшенні струму І₁ вище допустимої величини в первинному колі викличе пропорційне збільшення струму І₂ в обмотці 2 і при якомусь значенні цього струму відбудеться втягування осердя 1. Осердя 1 вдарить по защілці 3. Звільнившись від защілки 3 пружина 4 виключить вимикач.

Недоліки вторинних реле прямої дії:

- виконуючий орган достатньо масивний через необхідність виконувати

велику механічну роботу при дії на відключаємий механізм.
- не мають високу точність,

- недостатня чутливість.

Через вказані недоліки застосовуються мало відповідальних лініях з вимикачами на 6 – 10 кВ, обладнаних приводами ПРА, ПРБА, УГП, УПГП та іншими.
По способу дії на відключаємий механізм реле поділяються на реле прямої дії (без-посередньої) ( малюнок 1б) і реле непрямої дії ( малюнок 1в)

На малюнку 1в реле непрямої дії 1 замикає своїми контактами 2 коло виконуючого електромагніта 3, Осердя електромагніта 3 вдаряє по защілці 4, яка звільняє пружину. Пружина виключає вимикач. Так як контакти 2 реле 1 малопотужні, вони можуть перегоріти при розмиканні кола котушки електромагніта 3. Для попередження перегорання контактів 2 передбачено живлення кола відключення блоку – контактами 5 – 6, які позмикаються раніше контактів 2.

Виконавчим органом вторинного реле непрямої дії є контакти, для переключення яких потрібна невелика потужність.

Перевага: - невеликі розміри,

- більша точність,

- висока чутливість,

- простота конструкції,

- легко регулюються,

- невелика вартість,

Тому система захисту з вторинним реле непрямої дії набули найбільшого розповсюдження.

Комбіноване реле РТ – 80.
Індукційне струмове реле призначене для захисту ліній, трансформаторів, двигунів і інших елементів електроустановок від перевантажень і коротких замикань. По способу включення в коло струму, реле РТ-80 є вторинним, а по способу дії на привод вимикача – ре-ле непрямої дії. Наявність двох елементів індукційного і електромагнітного реле виконує од-ночасно функції теплового реле, реле часу, проміжкового і вказівного реле. Це дозволяє зна-чно спростити схему захисту. Наприклад: можна виконати максимально - струмовий захист з витримкою часу і струмову відсічку за допомогою тільки одного реле РТ-80, включивши йо-го через трансформатори струму на різницю струмів двох фаз. Будова реле показана на ма-люнку 2. (Прохорский А. А. "Электрические станции и подстанции". Москва, "Транспорт" 1972 стор 263-266).

Принцип роботи індукційної частини реле показаний на малюнку 2а, взаємодія магнітних потоків показана на малюнку 2б, конструкція реле показана на малюнку 2в, умовне графічне позначення показано на малюнку 2г.

При нормальному режимі роботи захищаємого елементу диск реле починає оберта-тись, коли струм досягне 20 – 30 % струму установки реле. При цьому струмі реле не спра-цює через недостатню швидкість обертання диску. Положення якоря 6 буде таким , як зо-бражено на малюнку 4в , тому що ліва частина якоря важче правої.

Малюнок 2. Будова реле РТ-80

1- скоба; 2 – виконуючи контакти; 3 – замикач; 4 – клеми приєднання обмотки реле до трансформатора струму; 5 – гвинт; 6 – якір; 7 – секційна обмотка, виводи якої приєднанні до штепсельної стойки; 8 – контактна на стойка; 9 – електромагніт; 10 – сталева планка; 11 – важиль; 12 – пружина; 13 – диск; 14 – постійного магніту; 15 – сегмент; 16 – черв’як; 17 – рамка; 18 – палець; 19 – осі рамки; 20 – гвинт регулювання часу спрацювання. К – короткозамкнені витки, У – вказівник.

Коли по обмотці реле буде протікати струм, який дорівнюватиме струму спрацюван-ня реле або більше , виникає обертовий момент такої величини, при якому дотична сила на ободі алюмінієвого диска зможе повернути рамку 17 за годинниковою стрілкою (до нас), подолавши натяг пружини 12. Через це черв´як 16 і сегмент 15 ввійдуть в зчеплення. Сегмент почне пересуватись вгору і через деякий час , визначений положенням важиля 11, своїм пальцем 18 надавить на скобу 1, замикач 3 замкне контакти 2 подачі живлення на ви-конавчий елемент. Контакти 2 будуть в замкненому стані до тих пір, доки не припиниться протікання струму спрацювання по обмотці реле. Одночасно з замиканням контактів 2 скоба 1 повертає механічний вказівник спрацювання, вмонтований в реле ( на малюнку не пока-зан). Щоб усунути розчеплення черв´яка 16 з сегментом 15 через зменшення швидкості обер-тання диску внаслідок тертя між ними, в реле передбачена сталева планка 10, яка притягу-ється потоками розсіювання до електромагніта 9 і створює додаткове зусилля для утримання черв´яка і сегмента в стані зчеплення.

Після того як струм Ір<Ісп.р або зменшення Ір до величини струму повернення індук-ційної системи пружина 12 відтягує рамку 17 з диском 13, черв’як 16 виходить із зчеплення з сегментом 15. Сегмент 15 опускається донизу на важіль 11. Весь механізм реле разом з яко-рем 6 повертається у вихідий стан.

Струмом спрацювання реле називається мінімальний струм, при якому замикаються контакти 2, подачі живлення на виконавчий елемент, і спрацьовує механічний вказівник спрацювання реле. Струм спрацювання реле регулюється зміною кількості секцій 7 на кон-тактній стойці 8 в межах Ісп.р = 2 – 10 А (чим більша кількість секцій включена, тим мен-ший струм спрацювання).

Затримка часу спрацювання регулюється зміною відстані між пальцем 18 і скобою 1 регулюючим гвинтом 20, а значення затримки показує вказівник У. Час спрацювання реле 0,5 – 16 секунд.

Електромагнітна частина реле, спрацьовуючи миттєво як реле струму, складається з електромагніта 9 і якоря 6. При протіканні по обмотці реле струму в межах гранично залеж-ної характеристики, ця частина реле не працює (вона починає працювати тільки тоді, коли повітряний прошарок між правою частиною якоря 6 і електромагнітом 9 значно зменшуєть-ся через піднімання лівої частини якоря). При величині струму, значно більшої струму гра-нично обмеженої характеристики, відбудеться миттевє притягування якоря 6 до електро-магніта 9. Контакти 2, подачі живлення на виконавчий елемент, замкнуться значно раніше, ніж палець 18 досягне скоби 1. Таке спрацювання реле називають відсічкою. Тому характе-ристику реле РТ – 80 називають гранично залежною. Характеристики спрацювання реле на-ведені на малюнку 5б. Таким чином електромагнітна частина реле може працювати або з індукційним елементом або самостійно, якби відсікаючи частину характеристики реле при великих струмах. Тому електромагнітний елемент діє з відсічкою. При цьому Івідс = (2 – 8) І сп.р. Час спрацювання складає 0,05 – 0,1 секунди.

Реле РТ – 80 допускають кратність струму відсічки відносно до струму спрацювання реле в межах від 2 до 15.

Струм спрацювання відсічки регулюється зміною повітряного прошарку між електромагні-том 9 і правою частиною якоря 6 за допомогою гвинта 5.
Переваги реле:

- поєднання в одному реле незалежної витримки часу та миттєвого спрацювання (відсічки);

- вбудований вказівник спрацювання;

- наявність потужних виконуючих контактів, що дозволяє виконувати захист без застосування додаткових реле;

- незначний час інерційного вибігу ( не більше 0,06 секунд).

- достатньо високий коефіцієнт повернення індукційної системи (К_п = 0,85).

Недоліки реле:

- недостатня чіткість роботи через складність взаємодії механічних частин;

- похибки в струмі спрацювання відсічки та можливість спрацювання відсічки від короткочасних імпульсів струмів;

- низький коефіцієнт повернення електромагнітної системи ( К_п ≤0,4).

Реле випускаються декількох видів, відрізняються виконанням контактної схеми. Коефі-цієнт зворотньої дії (повернення) реле РТ - 80 знаходиться в межах 0,82 - 0,85.

Налагодження індукційних реле РТ - 80 складне і потребує високої кваліфікації.

В останній час застосування цих реле на проектуємих електроустановках скорочуєть-ся.

Будова релеРТ – 80 на малюнку 6. (А. И. Буздко «Практикум по электроснабжению сельского хазяйства», Москва " Колос" 1974 стр 194.

Малюнок 3. а – конструкція реле: 1 – електромагніт; 2 – короткозамкнені витки; 3 – рамка упорного гвинта для регулювання повороту рамки; 4 – упорний гвинт; 5 – сталева скоба; 6 – пружина; 7 – ось рамки; 8 – регулювальний гвинт пружини; 9 – диск; 10 – постійний магніт; 11 – сегмент з контактним важелем; 12 - черв´як на осі диску; 13 – рухома рамка; 14 – дви-жок шкали встановлення часу; 15 – скоба якоря; 16 – гвинт регулювання встановлення часу; 17 - контакти живлення виконавчого механізму; 18 – регулювальний гвинт відсічки; 19 –

якорь; 20 – контактна колодка; 21 – контактні гвинти; 22 – обмотка реле.

б – сили, що діють на диск: Fе – електромагнітна сила; F' – притягуюча сила сталевої скоби; Fм – сила постійного магніту; Fп – протидіюча сила пружини.

Струмове реле серії РТ – 80 є комбінованим і складається з двох елементів :індукцій-ного з обертовим диском з притягуємим якорем та електромагнітного. Обидва елементи ма-ють загальний магнітопровід (малюнок 3а).

При протіканні струму по обмотці реле в прошарку між полюсами виникають магніт-ні потоки. Ці магнітні потоки мають зсув в просторі та по фазі (через наявність на частині полюсу короткозамкненого витка). Вони пронизують обертовий диск, який знаходиться в прошарку полюсів, і викликають обертовий момент (малюнок 3б).

При нормальному режимі роботи захищаємого елементу диск реле починає обертатись коли струм досягне 20 – 30 % струму спрацювання реле та починає обертати закріплений на одній осі з диском черв’як. Так як рамка відтягнута пружиною в крайнє положення (на малюнку від нас) черв’як не входить в зачеплення з зубчатим сектором. При цьому струмі реле не спрацює через недостатню швидкість обертання диску. Положення яко-

ря 6 буде таким , як зображено на малюнку 3а, тому що ліва частина якоря важче правої

Коли по обмотці реле буде протікати струм, який дорівнюватиме струму спра-цювання реле або більше , виникає обертовий момент такої величини, при якому дотична сила на ободі алюмінієвого диска зможе повернути рамку 13 за годинниковою стрілкою (до нас), подолав натяжіння пружини 6. Через це черв’як 12 і сегмент 11 ввійдуть в зачеплення. Сегмент почне пересуватись вгору і через деякий час , визначений положенням движка шкали встановлення часу 14, своїм пальцем надавить на скобу якоря 15, яка замкне контакти 17, Контакти 17 будуть в замкненому стані до тих пір доки не припиниться протікання струму спрацювання по обмотці реле. Щоб усунути розчеплення черв’яка 12 з сегментом 15 через зменшення швидкості обертання диску внаслідок тертя між ними, в реле передбачена сталева планка 10, яка притягується потоками розсіювання до електромагніта 1 і створює додаткове зусилля для утримання черв’яка і сегмента в стані зачеплення.

Після того як струм Ір<Ісп.р або зменшення Ір до величини струму повернення індукційної системи пружина 6 відтягує рамку 13 з диском 9, черв'як 12 виходить із зачеплення з сегментом 11. Сегмент 11 опускається донизу на важіль 14. Весь механізм реле разом з якорем 19 повертається у вихідий стан.

Електромагнітна частина реле, спрацьовуючи миттєво як реле струму, складається з електромагніта 1 і якоря 19. При протіканні по обмотці реле струму в межах гранічно залежної характеристики, ця частина реле не працює (вона починає працювати тільки тоді, коли повітряний прошарок між правою частиною якоря 19 і електромагнітом 1 значно зменшується через піднімання лівої частини якоря). При величині струму, значно більшої струму гранично обмеженої характеристики, відбудеться миттевє притягування якоря 19 до електромагніта 1. Контакти 17, подачі живлення на виконавчий елемент, замкнуться значно раніше, ніж сегмент 11 з контактним важелем 18 досягне скоби якоря 19. Таке спрацювання реле називають відсічкою. Тому характеристику реле РТ – 80 називають гранично залежною. Характеристики спрацювання реле наведені на малюнку 5б. Таким чином електромагнітна частина реле може працювати або з індукційним елементом або самостійно, якби відсікаючи частину характеристики реле при великих струмах. Тому електромагнітний елемент діє з відсічкою. При цьому І_відс = (2 – 8) І_сп.р. Час спрацювання складає 0,05 – 0,1 секунди.

Особливістю будови реле є зчеплення черв´яка з сегментом. Завдяки цьому зачеплен-ню реле має невеликий час інерційного вибігу, тому що після зменшення струму або зник-нення струму черв´як швидко розчіплюється з сегментом. Обертання диску за інерцією не може привести до замикання контактів реле. Поєднання роботи індукційного та електромаг-нітного елементів в момент замикання контактів обумовлює великий надлишковий момент і добрий натиск контактів за рахунок зменшення повітряного прошарку. Реле типу РТ – 85, Р Т– 86 виконуються з потужними контактами, які дозволяють розмикати струми до 150 А.

Реле має три регулюючі установки:

Установку струму спрацювання Івст р регулюють зміною кількості витків котушки електромагніту, переставляючи контактний гвинт 21 в гніздах контактної колодки 20. На контактній колодці проти отворів нанесені цифри значення струму спрацювання в амперах. Для запобігання розмикання вторинної кола трансформатора струму до якого підключена обмотка реле 22, зміна кількості витків котушки реле виконується в такому порядку: за допомогою вільного гвинт (розташований в нижньому гнізді контактної колодки) новий встановлюють струм спрацювання, вставивши гвинт в потрібне гніздо. Потім переміщюють гвинт з старої установки в запасне гніздо.

При зміні Івст р змінюється струм спрацювання електромагнітної відсічки.

Установку кратності відсічки k_від = регулюють в межах від 2 до 8, зміною повітряного прошарку між якорем і електромагнітом за допомогою регулювального гвинта 18.

Установку затримки часу t _вст, виконують за допомогою гвинта встановлення зат-римки часу 16, змінюючи величину переміщення сегменту з важелем. Гвинт розташований на передній панелі реле. Для встановлення часу затримки необхідно відкрутити гвинт, перемістити гвинт по прорізі, встановити покажчик на потрібну позначку та закрутити гвинт.

Реле РТ – 80 виконується в декількох виконаннях на різні межі встановлення струму:

2 – 5 А через 0,5 А, 4 – 10 А через 1 А; установок витримки часу; з різним виконанням кон-тактів. У реле РТ – 83, РТ – 84 індукційний та електромагнітний елементи мають окремі контакти. У реле РТ – 85, РТ – 86 мають розмикаючий та замикаючий контакти з загальною точкою, так званий контакт безвідривного спрацювання. (дивись малюнок 4)

Малюнок 4.

Принцип роботи контактів безвідривного переключення: а – вихідний стан до спрацювання реле; б – проміжкове положення після замикання першого контакту; в – розмикання другого контакту.