У реле рп-221 и рп-225 при отпущенном якоре между пружи­ной подвижного замыкающего контакта и рамкой толкателя должен быть зазор 0,3—0,5 мм;

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 137Следующая ⇒

на замыкание                                                                      —

на размыкание                                                               —-q^g-J

на замыканне и размыкание

Контакт с гашением:                                                          —I fb—

"замыкающий

Ц^р—

___ PJ—

—-Л——

7i

размыкающии

'     Тип контакта

Контакт остающийся, с ручным возвратом: замыкающий

размыкающий

~1Г

Контакт импульсный (временно замыкающий!

В зависимости от значения коммутируемой мощности различают следующие категории контактов: понижен­ной, средней, нормальной и повышенной мощности. Кро­ме того, выпускаются реле с контактами, предназначен­ными для шунтирования и дешунтирования обмоток вы­ключателей во вторичных цепях трансформаторов тока. Коммутационная способность контактов реле при напря­жении не выше 250 В в цепях постоянного тока с индук­тивной нагрузкой, постоянная времени которой не пре­вышает 0,005 с, а также в цепи переменного тока при коэффициенте мощности этой цепи не менее 0,5 регла­ментируется ГОСТ 711-62, 11152-65, 8159-69 и техниче­скими условиями на отдельно взятые реле.

В зависимости от того, какое количество срабатыва­ний может выдержать механизм, измерительные реле делятся на следующие две группы:

>    Группы                                    Количество срабатывании

реле с нагрузкой в цепи                                     без нагрузки

контактов                       в цепи контактов

I                     50                              500

II                    500                            5000

1-5, ДЛИТЕЛЬНАЯ И ОДНОСЕКУНДНАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Все части реле и устройств защиты при продолжи­тельном режиме работы выдерживают:

Обозначение электрических

110% номинального тока в цепях переменного и по­стоянного тока, причем указательные реле с обмотками тока длительно выдерживают без повреждения трех­кратный номинальный ток;

110% номинального напряжения в цепях переменного и постоянного тока.

2—505

Цепи переменного напряжения реле, разработанных после 1972 г., длительно выдерживают 115% U_soм в це­пях переменного тока.

Односекундная термическая стойкость токовых це­пей реле, подверженных действию тока к. з., составляет не менее 30-кратного номинального тока для номиналь­ного тока, не превышающего 5 А. При номинальном токе выше 5 А ток кратковременной термической стой­кости принимается не более 250 А.

Электродинамическая стойкость реле и устройств защиты, имеющих токовые цепи, подверженные дей­ствию тока к. з., примерно равна 30-кратному номи­нальному току (но не более 250 А) в течение 0,1—1 с.

При прохождении по реле тока кратковременной тер­мической или электродинамической стойкости не долж­но произойти механических повреждений и изменения характеристик, препятствующих дальнейшей работе реле.

1-6. ОБМОТКИ РЕЛЕ

Основными требованиями, предъявляемыми к об­моткам реле и устройств защиты, являются электриче­ская и механическая прочность и термическая стойкость обмоток. Изоляция обмоток и других частей реле или устройства 'должна выдерживать коммутационные пере­напряжения, которые могут возникнуть в сети, где они работают. Более подробно требования к электрической прочности реле и устройств будут приведены ниже. Об­мотки должны иметь высокую механическую прочность, т. е. должны отсутствовать деформации и повреждения при эксплуатации реле и устройств защиты. Повышен­ная температура, возникающая в обмотках и других частях устройств при нормальной работе и к. з., не долж­на приводить изоляцию обмоток и других частей уст­ройств к тепловому разрушению. Практически электри­ческая прочность изоляции обмоток достигается рацио­нальной ее конструкцией, правильным выбором изоляци­онных материалов и марки намоточного провода.

Механическая прочность обмоток обеспечивается вы­бором правильного расположения их витков, выбором конструкции катушки, а также выбором диаметра, обес­печивающего надежность намотки при существующей технологии ее выполнения.

Для обеспечения необходимой нагревостойкости большое значение имеют выбор расположения обмоток в катушке, класс нагревостойкости намоточного провода и диаметра его, который выбирается по условию токовых нагрузок, но не менее диаметра, обеспечивающего меха­ническую прочность провода при намотке.

В качестве намоточных проводов катушек реле и устройств защиты применяются провода медные, круг­лого сечения. Марки и классы нагревостойкости этих проводов приводятся ниже.

ПЭВ-1—провод, покрытый механически прочным слоем эмали (лаком ВЛ-931), с изоляцией нормальной толщины, классом нагревостойкости А и допустимой температурой нагрева провода до 105° С;

ПЭВ-2 — провод, покрытый механически прочным слоем эмали (лаком ВЛ-991), с изоляцией повышенной толщины с классом нагревостойкости А и допустимой температурой нагрева провода до 105° С. Технические данные проводов марок ПЭВ-1 и ПЭВ-2 регламентиру­ются ГОСТ 7262-70 [16];

ПЭТВ — провод с эмалевой высокопрочной нагрево-^ стойкой изоляцией на основе полиэфиров, с классом на­гревостойкости В, и допустимой температурой нагрева 130° С. Технические данные провода регламентируются ОСТ 16.505.001-70;

ПБД — провод, изолированный двумя опоями нити из хлопчатобумажной пряжи, с классом нагревостойкости А в пропитанном состоянии (допустимая температура нагрева оговорена выше). Технические данные провода регламентируются ГОСТ 16513-70 [17];

ПСД — провод, изолированный бесщелочным стекло­волокном, наложенным двумя слоями с подклейкой и пропиткой нагревостойким лаком, с классом нагрево­стойкости F, с допустимой температурой нагрева 155° С. Технические данные провода регламентируются ГОСТ 7019-71 [18].

Ниже приведены данные во пробивному напряжению проводов различных марок.

Выводы обмоток в катушках реле и устройств защи­ты, намотанных проводом диаметром до 0,8 мм, изго­тавливаются из металлических пластин (флажков) или гибкого многопроволочного медного провода сечением не менее 0,14 мм² для проводов диаметром до 0,35 мм и 0,5 мм² для проводов диаметром свыше 0,35 (до

2*

0,8 мм). Выводы обмоток в катушках, намотанных про­водом диаметром 0,8 и выше, изготовляются из этого провода.

Пробивное.

Марка             номинальный               напряжение

провода диаметр провода, изоляции им про тода,В

ПЭВ-1                          0,05                                    350

0,06—0,07                                 400

0,08—0,09                                 500

0,1—0,14                                   600

0,15—0,2                                   700

0,21—0,41                                 900

0,44—0,53                              1000

' 0,55—0,83                                      1100

0,86—1,35                              1300

1,45—2,62                              1500

ПЭВ-2 0,06—0,07      500

0,08—0,09                                 700

0,1—0.14                                   800

0,15—0,2                                   900

0,21—0,41                              1250

0,44—0,53                              1350

0,55—0,83                              1500

0,86—1,35                              1800

1,45—2,02                              2000

ГОТВ 0,07                    650

0,08—0,09                                 800

0,1—0,14                                   900

0,15—0,2                                 1000

0,21—0,41                              1600

0,44—0,51                              1800

0,55—0,83                              2000

0,86—1,35                              2400

1,4—1,62                                 2800

ПСД 0,64—0,9            850

1,0—2,1                                      900

2,26—4,1                                 1100

Примечание. Пробивное напряжение на провод марки ПБД не регламентируется.

Соединения в цепях катушек, намотанных проводом диаметром 0,8 мм и выше производятся из проводов сече­нием, не меньшим, чем сечение провода этих катушек.

Сечение провода, применяемого для остальных сое­динений внутри реле, выбирается по условию токовых нагрузок, но не менее 0,2 мм².

В качестве провода для выполнения выводов обмоток применяется провод марки ПМВГ с медными многопро­волочными жилами в обмотке хлопчатобумажной пряжи

или стекловолокна и поливинилхлоридной изоляцией.

Технические данные провода марки ПМВГ регла­ментируются техническими условиями ТУ 017.153-65.

Для выполнения монтажа внутри реле и устройств защиты применяются медные провода следующих марок:

ПВ — провод с однопроволочной жилой, негибкий, с поливинилхлоридной изоляцией;

ПГВ — провод с медной гибкой многопроволочной жилой и поливинилхлоридной изоляцией. Параметры проводов марок ПВ и ПГВ регламентируются ГОСТ 6323-71.

ПМОВ — провод с однопроволочной жилой в обмот­ке хлопчатобумажной пряжи или стекловолокном и по­ливинилхлоридной изоляцией. Параметры провода рег­ламентируются ТУ 017.153-65;

ПСВЛ — провод с многопроволочной жилой с поли­винилхлоридной изоляцией в лакированной хлопчатобу­мажной оплетке. Параметры провода ПСВЛ регламен­тируются техническими условиями ТУ 16-06.305-68.

1-7. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ И СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ

Электрическая изоляция реле и устройств защиты определяется их конструктивным выполнением.

Воздушные зазоры между отдельными токоведущи- ми частями и между ними и корпусом (или выступаю­щими наружу металлическими частями корпуса) выпол­няются равными не менее 4 мм, а расстояния между токоведущими частями по поверхности изоляции — не менее 6 мм. Изоляция между токоведущими частями, а также между ними и корпусом (или выступающими наружу металлическими частями корпуса) выдерживает без пробоя или перекрытия испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин: 2000 В для реле; 1700 В для комплектов защиты; 1500 В для панелей защиты.

Разобщающиеся в процессе работы контактные части реле и устройств защиты, а также изоляция между раз­ными обмотками одной и той же катушки, если они не относятся к различным электрически не связанным це­пям, выдерживают испытательное напряжение 500 В переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин.

Изоляция между разными обмотками одной и той же катушки, включаемыми в разные фазы измерительных трансформаторов тока, выдерживает испытательное на­пряжение переменного тока частотой 50 Гц:

1000 В в течение 1 мин для реле и устройств защиты на номинальный ток 5 А;

1200 В в течение 1 с для реле и устройств защиты на номинальный ток 1 А.

Если реле или устройство защиты имеет элементы с испытательными напряжениями изоляции ниже ука­занных, то при испытании эти элементы изымаются. Так, реле и устройства защиты, содержащие поляризованные и магнитоэлектрические реле, при испытании изоляции токоведущих цепей повышенным напряжением или измерении сопротивления изоляции проверяются без по­ляризованных и магнитоэлектрических реле.

Сопротивление изоляции между токоведущими элект­рически не связанными частями, а также между ними и корпусом (или выступающими наружу металлически­ми частями корпуса) реле или устройств защиты в обес­точенном состоянии при температуре окружающего воз­духа 20° С и относительной влажности до 80% принима­ется равным не менее: 50 МОм для реле; 10 МОм для комплектов защит; 5 МОм для панелей защиты.

1-8. МАГНИТОПРОВОДЫ

По назначению и области применения различают два основных вида магнитопроводов: магнитопроводы реле постоянного тока и магнитопроводы трансформаторов, дросселей и реле переменного тока.

По конструктивному выполнению магнитопроводы делятся на сплошные и шихтованные.

Для реле постоянного тока применяются в основном сплошные магнитопроводы, изготовленные из стали марок Э11, Э12 круглого или листового исполнений. Для дрос­селей, трансформаторов и реле переменного тока при­меняются шихтованные магнитопроводы, изготовляемые из листовой стали марок Э310, Э320, ЭЗЗО толщиной 0,5 мм.

Для быстродействующих реле постоянного тока иног­да применяются шихтованные магнитопроводы (напри­мер, реле серии РП-220).

Стали марок Э11, Э12, Э310, Э320, ЭЗЗО представ­ляют собой низкоуглеродистые электротехнические ста­ли, легированные кремнием. Наличие кремния в стали приводит к повышению удельного электрического сопро­тивления, снижению потерь на вихревые токи, повыше­нию магнитной проницаемости в слабых и средних по­лях: характеристики сталей зависят от содержания кремния. Стали марок Э11, Э12 являются слаболегиро- ванными с пониженными удельными потерями при пере- магничивании с частотой 50 Гц, стали марок Э310, Э320, ЭЗЗО — повышенно-легированные холоднокатаные, име­ющие повышенную магнитную проницаемость и мень­шую коэрцитивную силу вдоль направления проката.

Магнитопроводы промежуточных трансформаторов тока и напряжения выполняются из Ш-образных или П-образных пластин, и набор пакета осуществляется шихтовкой пластин внахлестку с целью уменьшения па­разитных зазоров.

Магнитопроводы дросселей и трансреакторов выпол­няются в основном из Ш-образных пластин, имеющих зазоры в среднем и крайних сердечниках или выполня­ются разборными с зазорами в трех сердечниках.

Регулировка зазора выполняется при помощи специ­альных пластин (магнитных шунтов), вводящихся внутрь зазора, при выполнении его у края среднего сердечника или изменением зазора при выполнении маг- нитопроводов разборными.

Применяемые типы пластин шихтованных магнито- проводов трансформаторов, трансреакторов и дросселей приведены в приложении 2 на рис. П2-1—П2-5.

В процессе изготовления пластин и деталей магнито- проводов в них возникают местные изменения структуры, приводящие к ухудшению магнитных свойств. Поэтому в большинстве случаев пластины и детали магнитопрово- дов подвергаются после механической обработки терми­ческой обработке.

1-9. УПАКОВКА И МАРКИРОВКА

По своим защитным функциям упаковка разделяется на внут­реннюю и транспортную.

Внутренняя упаковка предназначена для предотвращения или замедления доступа к изделию паров, атмосферных осадков, агрес­сивных газов.

Транспортная упаковка должна защищать изделия и их внут­реннюю упаковку от механических повреждений, прямого попадания атмосферных осадков при транспортировании.

В зависимости от требований, которые предъявляются к защи­те изделий, регламентируются следующие типы внутренней упаковки:

ВУ-0 — изделие может не защищаться внутренней упаковкой; ВУ-1 — негерметичная упаковка, применяющаяся для частичной за­щиты изделия от проникновения пыли, песка, дождя;

ВУ-П — негерметичная упаковка, применяющаяся для защиты изделий от механических повреждений и от частичного, а при необ­ходимости, полного проникновения пыли, песка, дождя;

ВУ-Ш—герметичная упаковка в металлические ящики, короб­ки, пленочные чехлы. Внутренняя упаковка ВУ-Ш делится по степе­ням защиты на следующие группы:

ВУ-ША — герметичная упаковка с влагопоглотителем, частично паропроницаемая;

ВУ-ШБ — герметичная упаковка с влагопоглотителем усилен­ная, частично паропроницаемая;

ВУ-ШВ — герметичная, паропроницаемая упаковка с влагопо­глотителем, с заполнением сухим воздухом или газом.

Транспортная упаковка в зависимости от конструкции тары под­разделяется на следующие типы: легкая (Л), средняя (С), усилен­ная (У).

Выбор сочетаний внутренней и транспортной упаковки изделий осуществляется в зависимости от категории, а также от срока хра­нения изделий.

Таблица 1-2

Устройства

Исполнение

Знаки

Комплекты и реле

Общепромышленное и экспортное для поста­вок в районы с уме­ренным климатом

«Осторожно, хрупкое» «Верх, не кантовать» «Боится сырости»

Экспортное для поставок в районы с тропиче­ским климатом

То же и «Герметичная

тара»

Панели

Общепромышленное и экспортное для поста­вок в районы с уме­ренным климатом

«Осторожно, хрупкое» «Верх, не кантовать» «Место строповки» «Центр тяжести» «Боится сырости»

Экспортное для поставок в районы с тропиче­ским климатом

То же и «Герметичная тара»

Для реле н устройства защиты приняты следующие формулиров­ки сочетания внутренней и транспортной упаковки:

для изделий общепромышленного исполнения и для изделий' экспортного исполнения для поставок в районы с умеренным клима­том — С/ВУ-1;

для изделий экспортного исполнения для поставок в районы о тропическим климатом — У/ВУ-ША.

В числителе приведено обозначение транспортной упаковки, в знаменателе — внутренней упаковки.

Все упакованные изделия, предназначенные для перевозки, мар­кируются в соответствии с требованиями ГОСТ 14192-69 [19].

Маркировка транспортной тары изделий содержит: основные, дополнительные и предупредительные надписи и знаки.

В основных надписях указывается получатель н место назначе­ния; в дополнительных надписях — масса грузового места (брутто и нетто, кг) размеры, отправитель и место отправления.

Предупредительные надписи н зиаки указывают правильный способ обращения с грузом.

В табл. 1-2 для реле и устройств защиты приведены предупре­дительные знаки, принятые в настоящее время.

---- ГЛАВА ВТОРАЯ-

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

1-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

К электромагнитным относятся реле, работа которых основана на воздействии магнитного поля обтекаемой током обмотки на ферромагнитный якорь. Обмотка раз­мещается на ферромагнитном сердечнике, образующем вместе с якорем магнитопровод реле. Наличие магнито- провода позволяет направить магнитный поток по заданному пути и значительно повысить его значение за счет увеличения магнитной проводимости его пути. Часть магнитного потока ответвляется от магнитопровода и за­мыкается в окружающем пространстве, образуя потоки рассеяния. Возможность перемещения якоря обеспечи­вается воздушными зазорами между ним и сердечником. Зазоры, в которых возникают перемещающие якорь уси­лия, называют рабочими (б_р на рис. 2-1) в отличие ат нерабочих зазоров б_п, усилия в которых на перемещение якоря практически не влияют. Различают также началь­ный рабочий зазор при отпущенном якоре и конечный рабочий зазор при притянутом якоре.

Электромагниты постоянного тока. Основные соотно­шения, характеризующие работу ненасыщенного электро­магнита постоянного тока при условии, что потоки рассеяния и нерабочие зазоры пренебрежимо малы, а маг­нитное поле в рабочем зазоре однородно, можно опреде­лить из выражения для энергии магнитного поля

катушки:

' = 0,5PL, (2-1)

где L — индуктивность об­мотки; I — ток в ней.

Силу F_3M, создаваемую электромагнитом, можно оп­ределить по приращению энергии магнитного поля при изменении воздушного зазора на бесконечно малую величи­ну db. Энергия магнитного по­ля определяется работой, ко­торую способно выполнить поле. Работа определяется произведением силы на путь, следовательно,

F_3U = dWJclb = 0,5/ЧШ.                                (2-2)

Рис. 2-1. Электромагнит с поворотным якорем.

Индуктивность обмотки связана с магйитной прово­димостью магвитопровода и воздушного зазора G_m и с числом витков обмотки да соотношением

(2-3)

(2-4)

L = w~G_m. После подстановки в (2-2) получим: F_bK = 0,5Pw4GJdd.

Тяговая сила электромагнита пропорциональна квад­рату магнитодвижущей силы катушки F=lw, скорости изменения магнитной проводимости при перемещении якоря и направлена в сторону увеличения магнитной про­водимости.

При близко расположенных и параллельных полюсах для определения тяговой силы электромагнита пользу­ются формулой Максвелла

B²S₆ 2м-о

Ф^а

(2-5)

F =

¹ эм

2(х₀5_б 2р_в$₆

где Ss—площадь сечения рабочего зазора; |io=l,26X XIО'⁶ Г/м — магнитная постоянная.

Зависимость тяговой силы электромагнита от поло­жения якоря в статическом режиме при неизменном зна­чении тока / или напряжения U на катушке изобража­ется тяговыми характеристиками F_au=f(b), показанны­ми на рис. 2-2,г (кривые 2' и 3').

Рис. 2-2. Тяговые (2, 3)" и противодействующая (/) харак­теристики электромагнита.

Движению якоря электромагнита противодействует возвратная пружина, усилия, возникающие при прогибе замыкающих контактов, и иногда масса якоря.

Рассмотрим характер изменения противодействующих сил f_np при движении якоря (механическую характери­стику электромагнита) на примере контактной системы, аналогичной системе промежуточного реле РП-23 (см. рис. 2-13).

В начальном положении, при отсутствии напря­жения на обмотке электромагнита, подвижная систе­ма поднята вверх цилиндрической возвратной пружи­ной 1 (рис. 2-2, а) и прижата к упору 2. Размыкающие кон­такты замкнуты, плоская пружина подвижного контак­та 3 выгнута под действием возвратной пружины. Давление на упор, если пренебречь массой подвижной -системы, равно разности усилий возвратной пружины ^пруж и пружины подвижного контакта F_K и изображено отрезком бначо, механической характеристики (кривая/', рис. 2-2, г). При перемещении подвижной системы якорем электромагнита вниз возвратная пружина сжимается, а

прогиб пружины подвижного контакта уменьшается. Про­тиводействующее усилие круто нарастает (отрезок аб). После размыкания размыкающего контакта (рис. 2-2,6) на подвижную систему действует только возврат­ная пружина, кривая нарастания противодействующего

усилия более пологая (отре­зок бв). После замыкания за­мыкающих контактов (рис. 2-2,в) к усилию возвратной пружины добавляется усилие, необходимое для прогиба пру­жины подвижного контакта, суммарное противодействую­щее усилие вновь круто нара­стает (отрезок вг). В точке г электромагнит приходит в ко­нечное положение, якорь каса­ется сердечника и дальнейшее нарастание усилий к переме­щению подвижной системы не приводит (вертикальный учас­ток механической характери­стики) .

Рис. 2-3. Кривые намагни­чивания магнитопровода при притянутом якоре.

Реле, находящееся в начальном положении, срабо­тает, если взятая с обратным знаком тяговая характе­ристика электромагнита (кривая 2' при /=const) пере­сечет механическую характеристику в точке а или будет располагаться выше ее и нигде больше не пересечет уча­сток абвг. Реле, находящееся в конечном положении, вер­нется в начальное положение, если тяговая характери­стика (кривая 3' при /=const) пересечет механическую в точке г или будет располагаться ниже ее и нигде боль­ше не пересечет участок абвг. При повторном пересече­нии участка подвижная система остановится в промежу­точном положении. Если тяговая характеристика на не- " котором участке совпадает с механической, то подвижная система может занимать любое положение в пределах этого участка. Чем больше разница в наклонах тяговой и механической характеристик, тем больше будут отли­чаться напряжения срабатывания и возврата, тем ниже будет коэффициент возврата к_в. Коэффициент возврата повышается с уменьшением хода якоря, в этом случае тяговая и механическая характеристики разойдутся на меньшую величину..

Коэффициент возврата зависит от предшествующего магнитного состояния стали магнитопровода. Рассмотрим кривые намагничивания магнитопровода при притяну­том якоре, приведенные на рис. 2-3. Пусть сердечник намагничен до Некоторой индукции В', соответствующей точке а' на оснс_Шной кривой намагничивания 1. При уменьшении м. д. _с. обмотки индукция будет изменяться по нисходящей кривой петли гистеризиса 2, в точке в'при м. д. с. F'_B индукция снизится до значения, соответствую­щего возврату. Е;_Сли сердечник намагнитить до большей индукции В" (то'_1ка а"), то уменьшение ее будет происхо­дить уже по кривой 3, индукция, соответствующая возвра­ту, будет достигнута в точке в" при м. д. с. F"_B. При отпу­щенном якоре ц магнитной цепи преобладает линейное сопротивление воздушного зазора, явление гистерезиса выражено слабс,₍ поэтому м. д. с. в условиях срабатыва­ния значительна меньше зависит от предшествующего магнитного состояния стали. Отсюда следует, что коэф­фициент возврата

k_B — FJ F _сраб

величина непос_ТОЯ1Шая и зависит от намагниченности магнитопровода. с этим явлением необходимо считаться, например, у ре/_1е минимального напряжения РН-54, ра­ботающего на выпрямленном токе, особенно на малых уставках. У ост%_льных реле постоянного тока (за исклю­чением реле нацряжения постоянного тока РН-51) магни- топровод при номинальном напряжении обычно насыщен и изменение иц_ду_Кц_ИИ происходит по предельной или близким к ней петлям гистерезиса, поэтому зависимость коэффициента возврата от намагниченности стали выра­жена слабо.

В табл. 2-1 п[_ШВедены способы, позволяющие схемным путем увеличить коэффи1_5иент возврата к_в до требуемого значения к_в. При использовании пер_{вых ДВ}у_Х схем для четкой работы реле необходи­мо, чтобы замыка1_ше замыкающих н размыкание размыкающих кон­тактов происходило возможно позже, в конце хода якоря.

На рис. 2-4 приведены тяговые и механические ха­рактеристики реле тока РТ-40/0,2, построенные, в отличие от рис. 2-2, длй моментов и угла поворота якоря. Тяго­вые характеристики при максимальной уставке вследст­вие квадратичной зависимости их от тока, идут значи-

тельно круче, чем при минимальной уставке. Этим объ­ясняется уменьшение коэффициента возврата по мере увеличения уставки с помощью закручивания возвратной пружины.

При работе реле площадь иг б_н бнач на рис. 2-2 зрактеризует полезно затраченную энергию; площадь,

Рис. 2-4. Тяговые характеристики реле тока РТ-40/0,2.

заключенная между тяговой и механической характери­стиками, соответствует кинетической энергии якоря

W_K - тг%2,                                        ₍2-б)

где v_K — скорость якоря _в конце хода; т — масса якоря.

От этой энергии зависит скорость движения якоря, а следовательно, и быстрота срабатывания реле.

При ударе якоря об упор часть кинетической энергии рассеивается в виде тепла, часть затрачивается на воз­никновение упругих колебаний при отбросах якоря и кон­
тактной системы, возникает вибрация контактов [23]. Вибрация контактов приводит к увеличению износа кон­тактов вследствие электрической эрозии и к задержке срабатывания аппаратов в управляемой цепи. Ввиду от­носительно небольшого числа срабатываний реле защиты

электрическая эрозия особой опасности не представляет. Вибра­ция устраняется у бы­стродействующих реле введением дополни­тельных элементов, расходующих кинети­ческую энергию на тре­ние, и подбором дав­ления и взаимного рас­положения контактов таким образом, чтобы колебания подвижных и неподвижных кон­тактов происходили синхронно, без разры­ва цепи.

При подключении обмотки электромагни­та к источнику напряжения и неподвижном якоре ток в обмотке нарастает по экспоненциальному закону

* = /_у( \-e~^RtlL),                                   (2-7)

где /у — установившееся значение тока в обмотке.

На рис. 2-5 кривая 1 соответствует нарастанию тока при начальном положении якоря, кривая 2— при конеч­ном положении якоря, кривая 3— при движущемся яко­ре. В первый момент времени ток в обмотке нарастает по кривой 1, соответствующей уравнению (2-7). При не­котором значении тока /рсраб тяговая сила электромаг­нита превысит противодействующую силу и якорь нач­нет двигаться (точка а).

Уравнение электрического равновесия при движения якоря имеет вид:

Рис. 2-5. Кривые нарастания тока в электромагните.

U = iR + L*L + i^d±-.                                       (2-8)

Последний член этого уравнения есть противо-э. д. е., возникающая в результате увеличения индуктивности об­мотки при втягивании якоря и замедляющая нарастание тока в обмотке. Изменение тока идет по участку аб кри­вой 3. После касания якоря о конечный упор (точка б) движение якоря и нарастание индуктивности прекраща­ются, ток нарастает по участку кривой 3, эквивалентно­му кривой 2.

Время срабатывания реле складывается из времени трогания ^тр.сраб и времени движения ^_ДЕ._сраб. Под временем трогания понимается время от момента замы­кания цепи обмотки до начала движения якоря. В этот период времени изменения индуктивности от движения якоря не происходит, последний член уравнения (2-8) равен нулю. Время трогания якоря соответствует времени нарастания тока до уровня срабатывания (рис. 2-5) и из (2-7) равно:

j-^-r-¹!—•                                                                <²"⁹⁾

*< ^Jy—'р.сраб

Время движения якоря при срабатывании является сложной функцией тяговой и противодействующей сил, зазора, массы подвижной системы, индуктивности обмот­ки и тока в ней. Приближенно время движения якоря описывается формулой [25]

*дв.сра_б = V^M^np)-                                    (2-Ю)

где т — масса подвижных частей. Для уменьшения вре­мени движения при срабатывании электромагнита у быстродействующих реле масса подвижных частей и на­чальный воздушный зазор делаются минимально возмож­ными, постоянная времени цепи обмотки электромагнита и коэффициент запаса подбираются оптимальными. Для снижения вихревых токов, тормозящих движение якоря, сердечник делается шихтованным.

Время возврата реле также состоит из времени тро­гания при возврате ^_тр._в и времени движения при возвра­те в. Для большей стабильности напряжения и време­ни возврата магнитная система у многих реле выполня­ется так, чтобы при притянутом якоре и номинальном напряжении сердечник был насыщен. В этих условиях для уравнений времени трогания при возврате справед­ливее пользоваться установившимся значением магнитно-

3—505
го потока в воздушном зазоре Ф_у и тем же потоком в условиях возврата Ф_в, помня, что в любом случае мгно­венное значение магнитного потока равно:

где магнитная проводимость. G_m является функцией за­зора 6.

Время трогания при возврате определяется вихре­выми токами, возникающими в магнитопроводе при спа­дании магнитного потока. Время движения якоря при возврате приближенно описывается формулой

(2-11)

Область применения реле постоянного тока можио значительно расширить, изменяя время срабатывания или возврата схемным пу­тем [20, 25]. Соответствующие схемы и поясняющие их расчетные соотношения приведеныв табл. 2-2 (уменьшение времени срабатыва­ния), 2-3 (увеличение времени срабатывания), 2-4 (увеличение вре­мени возврата), 2-5 (уменьшение времени возврата).

В схеме на рисункеа (табл. 2-2) введением добавочного рези­стора уменьшается постоянная времени цепи обмотки электромаг­нита.

В схеме на рисунке б уменьшение времени срабатывания дости­гается подачей на обмотку напряжения, значительно превышающего напряжение срабатывания (форсировкой реле). После трогания яко­ря размыкающий контакт реле вводит в цепь обмотки добавочный резистор, ограничивающий ток через обмотку до значения, достаточ­ного для удержания якоря. Для четкой работы реле совместный ход размыкающих контактов реле должен быть максимально возможным.

В схеме на рисунке в незаряженный конденсатор в первый мо­мент шунтирует добавочный резистор, нарастание тока в обмотке ускоряется током заряда конденсатора. Оптимальное соотношение параметров схемы соответствует периодическому переходному про­цессу, когда время срабатывания соизмеримо с четвертью периода свободных колебаний.

В схеме на рисункег (табл. 2-2) по обмотке дросселя проходит установившийся ток. В момент ратмыкания управляющего контакта сопротивление обмотки очень велико. Однако ток через дроссель не может измениться скачком, возникающая на нем э. д. с. складыва­ется с подаваемым на схему напряжением и ускоряет нарастрние тока в обмотке реле.

В схеме на рисункеа (табл. 2-3) нарастание магнитного потока в магнитопроводе реле вызывает появление на обмотке реле э. д е., направленной навстречу напряжению сети. Наведенная э. д. с. в свою очередь вьпывает встречный ток, замыкающийся через шунтирую­щий резистор и замедляющий нарастание тока в обмотке реле.

В схеме на рисунке б катушка реле в момент включения зако­рочена незаряженным конденсатором. Падение напряжения на со­противлении добавочного резистора от зарядного тока конденсатора

снижает напряжение на обмотке до тех пор, пока конденсатор не зарядятся полностью. Параметры элементов должны быть подобра­ны так, чтобы переходный процесс был апериодическим.

3*

В схеме на рисункев нарастание магнитного потока в магнито- провсде реле вызывает появление э. д. с. и соответствующего токавкороткозамкнутой обмотке реле. Последний размагничивает магни- топровод и тормозит нарастание потока. Расчетное соотношение да-

но в предположении, что весь поток, наведенный обмоткой ал, сцеплен с короткозамкнутой обмоткой а>г.

Схема на рисунке г объединяет первуюи третью схемы.

В схеме на рисункеа (табл 2-4) э. д. е., возникающая при спа­дании магнитного потока после закорачивания обмотки, созаает че­рез шунтирующие контакт и резистор ток, препятствующий спгда- нию потока Изменение сопротивления шунтирующего резистора поз­воляет регулировать замедление.

В схеме на рисунке б при замкнутом управляющем контакте Диод закрыт напряжением сети, ток через шунтирующий резистор не

Схема

Расчетные соотношения

Фу

Ф»

^тр.в—■

■ 1п ■

Rv + Rв

б)

1---- -0 U

Lvo—*

\Л ffu ¹—М—dЗ-*

Фу

^тр.в—' . — Ifl

R_P Я _ш Ф_в

и

-0 V &

у

R_p + Rm>2

: 0,368-

г)

CLL33

Ф„

Ь2У

'^{ТР В} - /?_я - Ф

2 ®В

¹-- g*To ouo—*

проходит. При размыкании управляющего контакта ток переходного процесса проходит через диод Наличие диода не обязательно, одна­ко при его отсутствии будет бесполезно расходоваться энергиявшунтирующем резисторе, а замедление возврата будет незначитель­ным, так как сопротивление должно выбираться исходя из термиче­ской стойкости резистора.

В схеме на рисункев энергия, накопленная в конденсаторе и магнитном попе обмотки, некоторое время после отключения поддер­живает в обмотке ток, удерживающий якорь в притянутом положе­нии Параметры элементов должны быть подобраны так, чтобы пе­реходный процесс был апериодическим

В схеме на рисункег энергия магнитного поля после отключе­ния вызывает в короткозамкнутой обмотке затухающий свободный ток, замедляющий спадание магнитного потока [21].

В схеме на рис>нкеа (табл 2-5) емкость конденсатора для Ускорения возврата подбирается такой, чтобы при размыкании уа-

Схема

Расчетные соотношения

а)

j——0 U 0----------------

R_p + R_m<2V~h/C

^С Кш

Чн=э-1

б)

1 j* **1

«"Mi:-¹)

равляющего контакта в контуре обмотка — конденсатор возникали быстрозатухающие высокочастотные колебания. Быстрое затухание колебаний обусловлено значительными потерями в меди обмотки и на вихревые токи в сердечнике реле.

В схеме на рисунке б при включении реле последовательно с обмоткой автоматически вводится добавочный резистор. Магнитный лоток уменьшается и спадание его до значения, соответствующего возврату, происходит быстрее.

-0 и оп­

я О

?f>

-0 и 0-

ffpip

Рис. 2-6. Схемы для полу­чения кратковременного од­нократного срабатывания реле.

В некоторых случаях тре­буется кратковременное од­нократное срабатывание ре­ле. В этом случае можно использовать ток заряда или разряда конденсатора (рис. 2-6). Резистор R пред­назначен для разряда или заряда конденсатора после замыкания управляющего контакта. Если сопротивле­ние обмотки пренебрежимо мало по сравнению с сопро­тивлением разрядного или зарядного резистора, то тре­буемое значение емкости конденсатора можно приб­лиженно определить, исходя из энергии, которая, накап­
ливается в конденсаторе и которая должна быть боль­ше требуемой для срабатывания реле энергии:

CU²/2 -Рр.сраб^р.сраб»

откуда

С ">' ^^Р-сРаб ^Р-сраб                        (2-13)

us

Ток в обмотке реле должен изменяться по апериоди­ческому закону, т. е.

C>4L_p/R²_p.                                        (2-14)

Повторное срабатывание реле может произойти только после разряда или заряда конденсатора до опре­деленного напряжения. Время, необходимое для этого, можно определить из выражения:

t = — In------------- -------- ,                        (2-15)

^RC u-u_{v сраб}

где fp_cpa6 —минимальное напряжение заряда конден­сатора, необходимое для срабатывания реле (определя­ется экспериментально).

Электромагниты переменного тока. Значение тяговой силы электромагнита переменного тока можно найти из формулы Максвелла (2-5), подставив туда мгновенное значение переменного магнитного потока

ф_{0 =<Dsinco/. ~                                (2-16)

В результате получим уравнение мгновенного значе­ния тяговой силы:

Ф^ sin²at Ф^ (I — cos2<ot)

^Fmt> ⁼ 2_Mos_e ⁼ ад • <²"¹⁷⁾

Величина 1—cos 2cot всегда положительна и может изменяться от 0 до 2. Отсюда следует, что тяговая сила электромагнита переменного тока всегда направлена в одну сторону и пульсирует с удвоенной частотой сети. Выразив в (2-17) максимальное значение потока через действующее значение Ф_т— V2 ф, получим:

F — ^{ф2 ф2 cos 2(ut}                                                   /9 1

Первый член правой части не зависит от времени и представляет собой постоянную составляющую или среднее значение тяговой силы электромагнита пере* менного тока

"--йг- • <²"¹⁹⁾

Второй член правой части — переменная составляю* щая тяговой силы.

По способу питания обмотки электромагнита реле защиты разделяются на реле тока и реле напряжения. В первом случае обмотка подключается к источнику тока. Магнитодвижущую силу обмотки можно считать постоянной. Следовательно, реле тока имеют независи­мую от рабочего зазора м. д. с. обмотки и зависимый магнитный поток. Тяговые характеристики таких реле аналогичны характеристикам реле постоянного тока, среднее значение тяговой силы определяется из уравне­ния

р^)²/2^₀5_б>                                 (2-20)

Если проводимость G_m примерно обратно пропорцио­нальна воздушному зазору, то тяговая сила обратно про­порциональна квадрату значения длины зазора.

Во втором случае обмотка реле подключается к ис­точнику переменного напряжения неизменной величины. Ток в обмотке реле определяется уравнением

/_г= ^Up ------------ =------- ^Up (2-21)

/К + (^ш1_Р)^а V 4 + Н^{2 G}'nf

Индуктивное сопротивление обмотки ю£_р обычно значительно больше активного сопротивления i?_p, поэто­му последним можно пренебречь. Уравнение для тока в обмогке примет вид:

/_р = UJvw²G_m.                                    (2-22)

Подставив полученное значение тока в уравнение магнитного потока, получим:

0 = I_vwG_m = U_v/(m,                                   (2-23)

т. е. магнитный поток не зависит от воздушного зазора, хотя ток в обмотке пропорционален последнему. Объяс­
нение этому можно найти, составив уравнение электри­ческой цепи

(2-24)

или

u_B = i_vR_p + ®d<b/dt

"р = ^г'_Р + h w4GJdt..

Как указывалось выше, активное "сопротивление ма­ло и падением напряжения на нем можно пренебречь. Тогда напряжение источ­ника должно уравновеши­ваться вторым членом уравнения (2-24), что воз­можно только при неиз­менном действующем зна­чении магнитного потока. Из уравнения "(2-23) сле­дует, что для того, чтобы второй член уравнения (2-24) был неизменным, увеличение проводимости вследствие уменьшения зазора должно быть ском­пенсировано соответству- щим изменением тока в обмотке. Подставив (2-22) в (2-20), получим выра­жение для среднего значения тяговой силы:

= UJ2\i_aawS₆.

эм.ср

Тяговые характеристики реле тока и напряжения изображены пунктирными линиями на рис. 2-7. Однако потоки рассеяния и влияние активного сопротивления, относительно небольшие при притянутом якоре, доста­точно велики при отпущенном якоре, поэтому в действи­тельности характеристики имеют несколько другой ха­рактер и изображены на рис. 2-7 сплошными линиями.

f=const

Рис. 2-7. Сравнение тяговых характеристик реле тока и на­пряжения.

(2-25)

Переменная составляющая тяговой силы вызывает вибрацию якоря и связанных с ним подвижных частей, приводящую к ускоренному износу поверхности полю­сов и трущихся деталей, подгоранию контактов и повы­шенному шуму. Устранение вибрации производится рас­щеплением магнитного потока на две сдвинутые по фазе
составляющие. Для этого полюс электромагнита разде­ляется на две части, на одну из них надевается медный короткозамкнутый виток — экран (рис. 2-8, а) [24]. От­ветвляющийся в экранированную часть полюса магнит­ный поток Фг наводит в витке э. д. с.

£экр = -/®Ф_а,                                      (2-26)

отстающую по фазе на 90° от потока. Ток в короткозамк- нутом витке и его размагничивающая сила определяют-

Рис. 2-8. Экранированный полюс электромагнита (а), его схема за­мещения (б) и векторная диаграмма (в).

i

'Ч^зир

Ufo

¹ Ежр

hup

в)

б)

в)

ся в основном его активным сопротивлением /?_Эцр и равны:

/_ЭКР = К кр = — / Ф₂-                                    (2-27)

Кэкр

Множитель — /ю/Яэкр представляет собой реактивную составляющую комплексного сопротивления магнитной цепи; магнитное сопротивление воздушного зазора — ак­тивную составляющую. Магнитодвижущая сила обмотки электромагнита F создает магнитный поток Ф. Часть этого потока Ф_ь проходящая через неэкранированный полюс, совпадает по фазе с м. д. с. обмотки. Другая часть —проходящий через экранированный полюс поток Ф₂ благодаря наличию реактивной составляющей в маг­
нитном сопротивлении отстает по фазе от Ф] на некото­рый угол Овкр- Электродвижущая сила, действующая в короткозамкнутом витке, ток через него и его м. д. с. ^экр отстают от Фг на 90°. Геометрическая сумма м. д. с. сил обмотки и экрана равна магнитному напряжению на воздушном зазоре у экранированного полюса U^. Из векторной диаграммы угол сдвига фаз потоков Ф1 и Ф₂ равен:

⁰_ЭКР = arctg F₃JU₆₂ = arctg <оЩ_жр R_M82> (2-28-) отсюда мгновенные значения потоков равны:

^фчп = ^фш^sinerf;                        =                                        (2-29)

Определив тяговые силы для каждого потока по фор­муле Максвелла (2-5), найдем постоянную составляю­щую Р'_эм и переменную составляющую F"_aa суммарной тяговой силы аналогично (2-19):

р" ¹

^эм 2_Ио

1 /Ф? \

^Ф1 cos Ш + cos (2at — 20_экр) J . (2-31)

,Si                   s,

Из уравнения (2-31) видно, что при соблюдении ус­ловий:

Ф?/5, = Ф1/5₂; 0_экр = 45°,                              (2-32)

переменная составляющая тяговой силы уменьшится в 2 раза, а при 9_Экр=90° будет равна нулю. Для обеспече­ния указанного равенства экранированный полюс де­лают несколько большего сечения. В существующих конструкциях потоки обычно сдвинуты по фазе на угол 50—80°.

Наличие переменной составляющей позволяет полу­чить у электромагнитов переменного тока с относитель­но легким якорем и крутой тяговой характеристикой (r=const) более высокий коэффициент возврата, так как начало срабатывания происходит в момент прохож­дения пульсирующей тяговой силы через максимум, а возврат — при прохождении ее через минимум, что соот­ветствует более низкому току срабатывания и более вы­сокому току возврата.

Возможности изменения схемным путем параметров срабатыва­ния и возврата у электромагнитов переменного тока ограничены, так как трудно использовать переходные процессы при включении и отключении обмотки для изменения времени трогания.

Увеличение коэффициента возврата может быть произведено то схемам, приведенным в табл. 2-1 (рисункиа, б). Возможно увеличе­ние коэффициента возврата включением последовательно с обмоткой электромагнита двух кремниевых стабилитронов по схеме на рис.2-9.

-0 U JZ5—

Рис. 2-9. Схема для уве­личения коэффициента возврата реле перемен­ного тока.

Для изменения времени срабатывания или возврата можно ис­пользовать некоторые схемы, приведенные в табл. 2-1 (рисунки а и б) и табл. 2-5 (рисунок б).

Для снижения потребляемой электромагнитом мощности может быть применено включение последовательно или параллельно с об­моткой конденсатора, компенсирующего индуктивность обмотки. Конденсатор может быть подключен также к вспомогательной об- ' мотке, намотанной на том же сердечнике. В связи с тем, что при перемещении якоря потребляемая мощность изменяется и приводит к нечеткой работе реле (из-за изменения индуктивности и взаимоин­дукции при движении якоря), этот способ применяется редко. Под­ключением конденсатора можно также корректировать тяговые ха­рактеристики электромагнита

По сравнению с электромагнитами постоянного тока электромагниты переменного тока имеют ряд существен­ных недостатков. Постоянная составляющая тягового усилия электромагнита переменного тока в 2 раза мень­ше его максимального значения, поэтому, при одинако­вой площади полюсов у рабочего зазора предельное тя­говое усилие электромагнита переменного тока, опреде­ляемое насыщением сердечника, в 2 раза меньше, чем у электромагнита постоянного тока. Отсюда при задан­ных силе тяги и ходе якоря электромагнит переменного тока имеет значительно большую массу. При одинаковых производимой работе и времени срабатывания электро- магнит переменного тока имеет большее потребление. Малое изменение тягового усилия при движении якоря у электромагнитов переменного тока, подключаемых к источнику напряжения, во многих случаях затрудняет

согласование тяговых характеристик электромагнита с противодействующими механическими усилиями. Нали­чие переменной составляющей в тяговой силе, вызываю­щей вибрацию подвижных частей, требует принятия спе­циальных мер для ее устранения. Потери на вихревые токи в магнитопроводе могут привести к чрезмерному по­треблению и нагреву магнитопровода, поэтому магнито­проводы приходится выполнять шихтованными. Послед­нее значительно увеличивает трудоемкость изготовления и стоимость электромагнита.

Ьыпр

Рис. 2-10. Способы подключения обмотки электромагнита к цепи пе­ременного тока через выпрямитель.

о, бив — однополупериодное выпрямление; гид — двухполупериодное.

О)

-и-

6)

-0

f+J ^wyj

г)

Перечисленные недостатки в значительной мере уст­раняются при питании обмотки электромагнита выпрям­ленным переменным током.

Электромагниты на выпрямленном токе. Возможные способы подключения обмотки электромагнита к сети переменного тока через выпрямители показаны на рис. 2-10. Наибольшее распространение получил рассмотрен­ный ниже способ подключения обмотки электромагнита к сети переменного тока через двухполупериодный вы­прямительный мост (рис. 2-10,с?).

Как и для электромагнитов переменного тока, следу­ет различать режим работы электромагнита при неиз­менном напряжении и при неизменном токе на входе вы­прямителя.

При синусоидальном напряжении на входе выпрями­тельного моста, работающего на активно-индуктивную нагрузку (обмотка электромагнита), и идеальных вы­прямителях (обратное сопротивление которых бесконеч­но велико, а прямое — равно нулю) мгновенные значе­ния напряжений и токов на входе и выходе выпрямителя равны между собой. Соответственно равны и средние значения токов и напряжений на входе и выходе выпря­мителя. Диоды выпрямительного моста попарно откры­ты или закрыты (режим N). Линейные диаграммы токов и напряжений для этого случая приведены на рис. 2-11, а.

Рис. 2-11. Линейные диаграммы токов и напряжений на входе моста.

0,9U/R.

р>

а — при синусоидальном напряжении на входе моста; б — при синусоидальном токе на входе моста.

Современные полупроводниковые выпрямительные диоды имеют достаточно высокие параметры, чтобы без особых погрешностей принять их за идеальные. В этом случае среднее значение (постоянная составляющая) напряжения на обмотке электромагнита С/_ср=0,9 U, среднее значение тока через обмотку

(2-33)

(2-34)

максимальное значение обратного напряжения на каж­дом из диодов

■ср

^обр.макс = V2U.

Эти величины не зависят от индуктивности обмотки и частоты напряжения на входе выпрямителя. Пульса­ции тока в обмотке электромагнита с увеличением ин­дуктивности и частоты уменьшаются. Достаточно хоро­шее сглаживание пульсаций тока в обмотке электромаг­нита наступает, если й1_р/7?_р>2; максимальное значение пульсаций выпрямленного тока в этом случае не превы­шает 16% среднего значения его.

Нарастание среднего значения тока в обмотке элек­тромагнита при его включении происходит по тем же законам, что и на постоянном токе, но следует учитывать наложение на него переменной составляющей. При от­ключении выпрямителя от источника напряжения по об­мотке электромагнита проходит ток, наведенный э. д. с. самоиндукции и замыкающийся через диоды выпрями­тельного моста в прямом направлении. Этот ток замед­ляет возврат реле аналогично схеме, приведенной в табл. 2-4 на рис. 2.

Электромагнит начинает срабатывать в момент, ког­да сумма мгновенных значений постоянной и переменной составляющих максимальна, возвращается — когда ми­нимальна. Таким образом, срабатывание электромагни­та на выпрямленном токе происходит при меньшем сред­нем значении напряжения, чем на постоянном токе, а воз­врат— при большем. Этим объясняется увеличение коэффициента возврата электромагнитов при питании их выпрямленным током.

При синусоидальном токе на входе выпрямительного моста, работающего на активно-индуктивную нагрузку, значения мгновенных токов и напряжений на входе и выходе выпрямительного моста не равны между собой. При изменении направления синусоидального тока ток на входе выпрямителя снижается до нуля. Выпрямлен­ный ток из-за наличия наводимой в обмотке электромаг­нита э. д. с. самоиндукции до нуля снизиться не может. Поэтому в отдельные доли периода значение мгновенно­го выпрямленного тока становится больше значения мгно­венного тока на входе выпрямителя. Избыточный ток, вызванный э. д. с. самоиндукции, замыкается только че­рез диоды выпрямительного моста, которые из-за этого не запираются. Так как падение напряжения на отпер­тых диодах близко к нулю в обоих направлениях, то дио­ды фактически замыкают цепь переменного и цепь вы­прямленного тока накоротко и эти цепи полностью ра­ботают раздельно. Режим, когда через все диоды выпря­мительного моста проходит прямой ток, принято назы­вать режимом А.

На рис. 2-11,6 показаны линейные диаграммы токов и напряжений при синусоидальном токе на входе выпря­мителя [22]. Режим А имеет место в интервале углов от 02 до я+бь После того как значение мгновенного то­ка на входе выпрямителя достигнет значения тока на его выходе, половина диодов моста запирается и выпря-

Л

г*

eaLt/Яр

Рис. 2-12. График для опреде­ления среднего значения вы­прямленного тока при сину­соидальном токе на входе мо­ста.

митель начинает работать в режиме N в интервале уг­лов от 6i до 0₂ (рис. 2-11,6).

Среднее значение выпрямленного тока зависит от со­отношение реактивного и активного сопротивлений об­мотки электромагнита и определяется из соотношения

/_Ср.выпр = РЛ                                       (2-35)

где I — действующий ток на входе выпрямителя; р — безразмерный коэффициент, определяемый по графику на рис. 2-12.

Постоянная слагающая напряжения на выходе вы­прямителя равна:

^ср.выпр ⁼ ^р ^ср.выпр-                                   (2-36)

Максимально возможное значение обратного напря­жения на диодах моста равно:

^обр.макс = I 1/2                                                     (2-37)

Если участок работы диодов в режиме N меньше 90° (0₂—0i<90°), то максимальное обратное напряжение на диодах моста равно:

^обр.макс =         (Я²_р +®²L²)sin (9,-0!). (2-38)

При случайном обрыве в цепи выпрямленного тока обратное напряжение на диодах резко повышается до значения э. д. с. источника тока и может произойти про­бой диодов. В момент включения переменного тока со­противление обмотки электромагнита также вследствие появления э. д. с. самоиндукции очень велико, что прак­тически равносильно обрыву цепи выпрямленного тока. Поэтому в тех случаях, когда значение э. д. с. источника тока может представлять опасность для диодов, обмотку электромагнита полезно шунтировать конденсатором не­большой емкости.

Искрогашение. При размыкании цепи обмотки элек­тромагнита электромагнитная энергия расходуется на искрообразование в зазоре отключающих контактов. Возникновение искры в межконтактном зазоре приводит к усиленному износу отключающих контактов и к неко­торому увеличению времени возврата электромагнита. При включении электромагнита у замыкающих его цепь контактов обычно наблюдаются кратковременные разры­вы цепи вследствие вибрации контактов при соударении, также сопровождающейся искрообразованием. В этом случае искрообразование может привести к нарушению чистоты поверхности контактов и в особо неблагоприят­ных случаях свариванию их. Нарушение чистоты поверх­ности контактов нежелательно для контактов, имеющих проскальзывание при замыкании и размыкании.

Для устранения искрообразования при размыкании контактов в цепях постоянного тока применяются искро- гасительные контуры. Принцип работы этих контуров заключается в создании дополнительного пути для токов, вызываемых э. д. с. самоиндукции, вследствие чего элек­тромагнитная энергия расходуется не на искрообразова­ние в зазоре между контактами, а выделяется в виде тепла в резисторах искрогасительного контура. Как пра­вило, введение искрогасительных контуров затягивает переходный процесс при отключении электромагнита и приводит к некоторому увеличению времени трогания электромагнита при возврате. Практически все схемы, применяемые для увеличения времени срабатывания или "возврата (табл. 2-3 и 2-4), обладают искрогасящим свой­ством, но наибольшее распространение получили схемы, приведенные в табл. 2-4 на рис. б, е. Широко применяется также шунтирование отключающих контактов цепочкой из последовательно соединенных конденсатора и рези-

4—505

стора, в этом случае ток, вызванный э. д. с. самоиндук­ции, замыкается через источник напряжения. Емкость конденсатора [25] обычно берется примерно равной 0,5— 2 мкФ. Добавочный резистор необходим для ограниче­ния тока заряда или разряда конденсатора через кон­такты во избежание их сваривания. Исходя из этого ми­нимально допустимое значение сопротивления добавоч­ного резистора для серебряных контактов определяют из формулы

Я_д — С²/140.                                  (2-39)

Окончательное значение сопротивления добавочного резистора подбирают экспериментально, учитывая эф­фективность искрогашения и степень изменения времени возврата электромагнита.

В цепях переменного тока искрогасительных конту­ров обычно не требуется.

Аналогичное явление наблюдается при бесконтакт­ном управлении, когда роль контакта выполняет какой- либо полупроводниковый прибор (например,транзистор). При внезапном прекращении тока через обмотку элект­ромагнита электромагнитная энергия расходуется на за­ряд емкости управляющего перехода полупроводниково­го прибора. Напряжение на емкости перехода может достигнуть значительной величины и привести к разруше­нию перехода. В этом случае управляющий переход, так же как и контакты, защищают шунтированием обмотки электромагнита цепью из последовательно соединенных резистора и конденсатора или диода. Выбор параметров элементов цепи производится исходя из допустимого за­медления возврата электромагнита.

2-2. РЕЛЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЕ РП-23

Промежуточные реле РП-23 применяются в схемах защиты и автоматики на постоянном оперативном токе в случаях, когда требуется размножать контакты каких- либо реле или коммутировать цепи с большим потреб­лением. Общий вид реле и схема внутренних соединений приведены на рис. 2-13.

Реле выполнено на магнитной системе клапанного ти­па, включающей в себя скобу 16, якорь 12 и сердечник* с полюсным наконечником 13, расположенный внутри катушки 15. Перемещение якоря ограничивается ско-

бой 14. Свободный конец якоря при втягивании воздей­ствует на упорную колодку 6 и перемещает траверсу 5 с четырьмя подвижными мостиковыми контактами 4. Траверса собрана из нескольких пластмассовых коло­док, стянутых шпилькой 19. Верхняя часть траверсы вы­ступами с прорезью 8 скользит по направляющей скобе 11, укрепленной винтом 10 на верхнем упоре 9. К этому упору в начальном состоянии прижата верхняя часть шпильки 19. Нижняя часть шпильки, не имеющая резь­бы, проходит через отверстие в пластине 1, ограничива­ющей перемещение подвижной системы в горизонталь­ном направлении и вниз и удерживающей возвратную пружину 3. Пластина укреплена на скобе магнитопрово- да винтом 18. Неподвижные контакты 7 укреплены не- посредствено на втулках зажимов. Реле смонтировано на цоколе 2 и закрыто полистироловым кожухом 17.

Реле выпускаются с четырьмя замыкающими и од- ⁴ ним размыкающим контактами. Перестановкой (поворо­том на 180°) угольников неподвижных контактов можно получить еще несколько комбинаций замыкающих и раз­мыкающих контактов:

два размыкающих и три замыкающих;

три размыкающих и два замыкающих;

четыре размыкающих и один замыкающий.

Реле имеет четыре исполнения, отличающихся по но­минальному напряжению.

Технические данные

Реле выпускается на номинальное напряжение 24, 48, 110, 220 В.

Диапазон рабочих температур находится в пределах —20-s- +40° С.

Напряжение срабатывания в холодном состоянии при темпера­туре 20±5° С не более 70% <Люм-

Напряжение возврата реле не менее 3% U_ncm.

Время срабатывания при номинальном напряжении не превыша­ет 0,06 с.

При изменении температуры от —20 до +40° С отклонение напряжения срабатывания может находиться в пределах от —20 до +30%, напряжение возврата — в пределах ±35%, а время срабаты­вания— в пределах ±20% величины, измеренной при 20±5°С.

Мощность, потребляемая реле, не превышает 6 Вт.

Реле длительно выдерживает напряжение 110%U_B0м

Реле имеет контакты средней мощности.

Механизм реле выдерживает без отказов в работе 100 000 сра батываний. Контакты реле выдерживают 10 000 срабатываний с предельной электрической нагрузкой.

Габариты реяе и их установочные размеры приведены на рис. П1-1.

Масса реле не более 0,7 кг.

Катушки реле наматываются проводом ПЭВ-2. Обмоточные дан­ные катушек приведены в табл. 2-6.

Таблица 2-6

Номинальное напряжение, В

Число витков

Диаметр провода, мм

Сопротивле­ние, Ом

3 400

0,23

7 100

0,17

0,11

30 000

0,08

Регулировка реле и корректировка электрических параметров выполняются следующим образом:

вершины подвижных контактов должны совпадать с серединой плоскости неподвижных контактов. Регулировка производится пере­мещением пластинки 1 и направляющей скобы 11;

при притянутом якоре подвижная система реле должна иметь свободный ход 0,5—1,5 мм. Регулировка производится подгибанием хвостовика на свободном конце якоря;

при отпущенном якоре подвижная система должна упираться в верхний упор, а хвостовик якоря должен иметь свободный ход над упорной колодкой 0,5—2 мм Регулировка производится отгибанием скобы14;

при зазоре около 0,4 мм между выступом на якоре и полюсным наконечником13 все замыкающие контакты должны замыкаться. При зазоре около 0,7 мм между верхним концом шпильки, стягиваю­щей подвижную систему, и верхним упором9 размыкающие контак­ты должны быть замкнутыми. Межконтактный зазор должен быть не менее 2,5 мм. Регулировка производится подгибанием контактных угольников и верхнего упора9. Такая регулировка обеспечивает контактное давление в пределах 0,12—0,22 Н;

проверяются напряжения срабатывания и возврата при питании обмотки реле от источника напряжения постоянного тока с плавной регулировкой.

2-3. РЕЛЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЕРП-25

Промежуточное реле РП-25 применяется в схемах за­щиты и автоматики на переменном оперативном токе. Общий вид реле приведен на рис. 2-14; схема внутрен­них соединений аналогична реле РП-23.

Электромагнит клапанного типа состоит из шихто­ванного сердечника 1 с катушкой 2 и якоря 4, смонти­рованных на скобе 7. Для снижения вибраций якоря по­люс сердечника у рабочего зазора расщеплен и снабжен короткозамкнутым витком 3. Сердечник крепится к ско-

при отпущенном якоре подвижная контактная система должна упираться в верхний упор; между хвостовиком якоря и плоскостью выступа упорной колодки должен быть зазор 0,5—0,8 мм Регули­ровка производится подгибанием специального язычка на хвостовике якоря;

при притянутом якоре подвижная контактная система должна иметь свободный ход 0,5—1,5 мм Регулировка производится подгиба­нием хвостовика якоря,

при зазоре 0,7 мм между нижнеи кромкой экранированной части полюса сердечника и якорем все замыкающие контакты должны за­мыкаться

В остальном регулировка реле РП-25 аналогична регулировке реле РП-23.

2-4. РЕЛЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СЕРИИ РП-220

Промежуточные реле серии РП-220 являются быст­родействующими и предназначены для использования в цепях постоянного тока различных схем защиты в тех

случаях, когда требуется с минимальным замедлением усилить или размножить действие контактов основных реле защиты. Общий вид реле приведен на рис. 2-15. Электромагнит реле состоит из сердечника 4 с ка­
тушкой 5 и якоря 10. Для исключения замедляющего действия вихревых токов сердечник реле выполнен ших­тованным (как у реле РП-25), якорь — облегченным, пластинчатым. В вырезе на полюсе электромагнита у рабочего зазора запрессована немагнитная пластинка 6, выступающая над плоскостью якоря и предотвращаю-

nHD ©-?

О ©-

i ^ ьимим

?г-0 Он

(10) о ©—

1Г®

iV Win pKD ©-in ргШ Q ф---------------- 1 I-------- 0 (з)--------------- 1 I--------- @

о

рГ©

пгф ^#®-irj I,      0

©HZTH^^-Ki)                                                                                '(ну^У*^*^-®

6>

d)

о;

mn pr-© 0-vi pHD

0-1

0-—J                            0—I I—0

о ©—

О

pr©

'■■■-■-(g)

©-

W-iri

pr-©" Ghn 0—>

щая залипание якоря от остаточного намагничивания. У некоторых исполнений реле, помимо основной (рабо­чей) обмотки, подключаемой к источнику напряжения, имеются две или три удерживающие токовые обмотки, включенные последовательно с замыкающими контакта­ми. При отсутствии напряжения якорь реле может удер­живаться в притянутом положении при прохождении то­ка по любой из удерживающих обмоток. Якорь вращает­ся на двух полуосях 14, ввинченных в скобу 11\ на этой

Рис. 2-16. Схемы внутренних соединений реле РП-220. О —реле рп-221; б —рп-222; а — рп-223; г —рп-224; а —рп-225.

щая залипание якоря от остаточного намагничивания. У некоторых исполнений реле, помимо основной (рабо­чей) обмотки, подключаемой к источнику напряжения, имеются две или три удерживающие токовые обмотки, включенные последовательно с замыкающими контакта­ми. При отсутствии напряжения якорь реле может удер­живаться в притянутом положении при прохождении то­ка по любой из удерживающих обмоток. Якорь вращает­ся на двух полуосях 14, ввинченных в скобу 11\ на этой же скобе крепятся сердечник с катушкой и контактная система. На переднем конце якоря приклепана легкая пластмассовая рамка-толкатель 3, передающая усилие
бе болтами 5, отверстия для болтов имеют увеличенный диаметр, что обеспечивает возможность регулировки вза­имного положения сердечника и якоря. К якорю прикле­пан хвостовик 8, передающий усилие электромагнита на колодку 9 подвижной контактной системы. Якорь вра­щается на оси, проходящей через скобу 7 и хвостовик 8.

1 г зч

Рис. 2-14. Общий вид промежуточного реле РП-25.

Ось удерживается от выпадания П-образной пружиной 6 с выдавленными углублениями, фиксирующими ее поло­жение. Подвижная контактная система такая же, как у реле РП-23.

Технические данные

Реле выпускается на номинальное напряжение 100, 127 или 220 В, номинальная частота 50 Гц.

Диапазон рабочих температур составляет —2flf--|-40^oC.

Напряжение срабатывания реле не превышает 85% £/_вом, напря­жение возврата — не менее 3% Уном.

Время срабатывания реле при номинальном напряжении не бо­лее 0,06 с.

При изменении частоты на ±3 Гц от номинального значения на­пряжение срабатывания изменяется не более чем на ±10%, а напря­жение возврата не более чем на ±15% значения, измеренного при частоте 50 Гц.

При изменении температуры окружающего воздуха в диапазоне —20-=-+40° С отклонение напряжения срабатывания может нахо­диться в пределах ±15%, напряжение возврата — в пределах ±60%, а время срабатывания — в пределах ±70% значения, измеренного нри температуре +20° С.

Мощность, потребляемая катушкой реле при номинальном на­пряжении и притянутом якоре, не более 8 В-А.

Реле длительно выдерживает напряжение 110% и_я(ш при при­тянутом якоре.

Механизм реле выдерживает без отказа в работе 100 000 сраба­тываний, контакты реле— 10 000 срабатываний с предельной элект­рической нагрузкой.

Габаритные и установочные размеры реле приведены на рис. П1-1.

Масса реле не более 0,7 кг.

Все катушки реле намотаны проводом ПЭВ-2. Обмоточные дан­ные катушек приведены в табл. 2-7.

Таблица 2-7

Номинальное

Число

Диаметр

напряжение, В

витков

проводэ, мм

0,21

0,18

0,14

Электромагнит переменного тока сообщает подвиж­ной контактной системе значительно большее ускорение, чем электромагнит постоянного тока реле РП-23. При переделке замыкающих контактов на размыкающие и от­сутствии ограничения прогиба контактной пружины сни­зу пружины подвижных контактов при срабатывании ре­ле из-за большого прогиба при ударе о нижний упор работают в очень тяжелых условиях. Поэтому не реко­мендуется применение реле с числом размыкающих кон­тактов, большим двух. Переделка в этом случае произ­водится поворотом на 180° контактных угольников на за­жимах 5 и 6 и удалением второго сверху контактного мостика.

Регулировка реле РП-25 выполняется следующим образом:

при притянутом якоре зазоры между плоскостями полюсов элект­ромагнита и якоря должны отсутствовать. Устранение зазоров про­изводится перемещением сердечника при ослабленных болтах его крепления;

электромагнита на контакты реле. На заднем конце яко­ря укреплен уравновешивающий груз 13, повышающий вибростойкость реле, и присоединена цилиндрическая противодействующая пружина 12. Контакты реле вы­полнены в виде плоских бронзовых пружин 1 и 2. На сво­бодном конце каждой пружины приклепаны по два серебряных контакта. Свободные концы пружин подвиж­ных контактов 1 разрезаны вдоль, что повышает надеж­ность их работы и несколько снижает вибрацию контак­тов при замыкании. Реле смонтировано на пластмассо­вом цоколе и закрыто полистирольным прозрачным ко­жухом.

Реле выпускаются пяти исполнений, отличающихся сочетанием контактов и наличием удерживающих токо­вых обмоток. Схемы внутренних соединений всех испол­нений приведены на рис. 2-16. Характерные особенности отдельных исполнений реле видны из рисунка.

Технические данные

Номинальное напряжение реле 110 или 220 В, номинальный ток удерживающих обмоток 1, 2 или 4 А.

Диапазон рабочих температур составляет —20-^+40° С.

Напряжение срабатывания реле при отсутствии тока в удержи­вающих обмотках находится в пределах от 25 до 60% £/ном, напря­жение возврата — не менее 4% £Аюм.

При отсутствии напряжения на рабочей обмотке якорь реле должен удерживаться в притянутом положении при токе в одной из удерживающих обмоток не менее 80% /_Но_м

Время срабатывания реле при номинальном напряжении не пре­вышает 0,011 с.

При изменении температуры окружающего воздуха от —20 до +40°С отклонение напряжения и времени срабатывания может на­ходиться в пределах ±15%, а напряжение возврата —в пределах ±50% значения, измеренного при температуре +20°С.

Мощность, потребляемая цепью рабочей обмотки при номиналь­ном напряжении, не более 6 Вт у реле РП-221, РП-222 и РП-225, у остальных реле — не более 8 Вт.

Мощность, потребляемая каждой токовой обмоткой при номи- ₍ нальном токе, не более 1,2 Вт у реле РП-223 н не более 2 Вт V се­ле РП 224.                                                                                                              ^{у Р}

Цепь рабочей обмотки длительно выдерживает напряжение 110% Uаов, при этом удерживающие обмотки допускают протекание тока 2 /ном в течение 10 с.

®^ткл очающая способность контактов при напряжении от 24 до 250 В и токах до 2 Л в цепях постоянного тока с постоянной времени нагрузки не более 0,05 с равна 50 Вт, в цепях переменного тока при коэффициенте мощности не менее 0,5 равна 300 В-А. Контакты могут замыкать цепь и пропускать ток до 3 А длительно и до 12 А кратко­временно (в течение 10 с).

Механизм реле выдерживает без отказа в работе 5000 срабаты­ваний, контакты реле— 1000 срабатываний при предельной электри­ческой нагрузке.

Реле выдерживают воздействие вибрации в диапазоне частот от 10 до 100 Гц при ускорении не более 2g.

Габариты реле и нх установочные размеры приведены на рис, П1-1.

Масса реле не более 0,7 кг.

Все обмотки реле намотаны проводом ПЭВ-2. Обмоточные дан­ные катушек и значение сопротивлений добавочных резисторов MJIT-2 (7) приведены в табл. 2-8 для обмоток напряжения и в табл. 2-9 для обмоток тока.

Таблица 2-S

Реле

Номинальное напряжение, В

Число витков

Диаметр про­вода, мм

Сопротивле. ние, Ом

Сопротивле­ние добавочно­го резистора, Ом

РП-221, РП-222 г

0,17

РП-225

0,12

РП-223 , РП-224

0,14

0,10

Таблица 2-9

- Реле

Номинальный ток, А

Число витков

Диаметр провода, мм

0,38

' РП-223

0,55

0,80

РП-224

2 4

72 36 18

0,31 0,44 0,80

Регулировка реле и корректировка электрических параметров выполняется следующим образом;

осевой люфт якоря в горизонтальном направлении должен быть около 0,5 мм;

вершины неподвижных контактов не должны сползать с плоско­сти подвижных контактов. Концы подвижных контактных пружин должны выступать за рамку толкателя примерно на 2 мм. Для ре­гулировки положения контактов необходимо отпустить винт8(рнс. 2-15), крепящий контактную систему, и переместить требуемую контактную пружину;

Мощность, потребляемая обмотками напряжения при номиналь­ном напряжении, не более 4 Вт у реле РП-232 и не более 20 Вт у ре­ле РП-233.

Мощность, потребляемая токовыми обмотками при номинальном токе, ие более 6 Вт у реле РП-232 и не более 4 Вт у реле РП-233.

При изменении температуры окружающей среды от —20 до +40° С отклонение напряжения срабатывания может находиться в пределах от —20 до +30%, тока и напряжения возврата в пределах ¹ ±60%, тока и напряжения удерживания в пределах ±25% и вре­мени срабатывания в пределах ±50% значения, измеренного при температуре 20 °С.

Обмотка напряжения у реле РП-232 выдерживает длительно, а у реле РП-233 —в течение 20 с напряжение 110% U_Ном.

Обмотки тока допускают протекание у реле РП-232 в течение 3 с, а у реле РП-233 в течение 10 с тока 3 /ном.

Механизм реле выдерживает без отказа в работе 15 000 сраба­тываний, контакты — 5000 срабатываний с предельной электрической Нагрузкой.

Изоляция между обмотками катушек выдерживает напряжение 1000 В, 50 Гц в течение 1 мин.

Таблица 2-10

Реле

Номиналь­ное напряже­ние. В

Число витков

Диаметр провода, мм

Сопротивле­ние, Ом

РП-232

24 48 110 220

3 100 6 000 11 550 25 000

0,16 0,11 0,07 0,05

255 950 4 960 21 500

РП-233

24 48 110 220

1 600 3200 6 400 11500

0,27 0,19 0,13 0,09

50 200 800 3250

Таблица 2-11

Реле

Номинальный ток, А

Число витков

Диаметр провода, мм

Сопротивление, Ом

РП-232

1 2 4 8

485 243 120 452

0,41 0,59 0,86 1,16

4,8 1,16 0,29 0,076

РП-233

1 2 4 8

270 135 68 33

0,41 0,59 0,9 1,16

2,5—2,9 0,66—0,75 0,146—0,169 0,0385—0,043

Все обмотки реле намотаны проводом ПЭВ-2; обмоточные дан­ные приведены в табл. 2-10 для обмоток напряжения и табл. 2-11 для обмоток тока.

Во всем остальном реле РП-232 и РП-233 аналогичны реле РП-23.

2-6. РЕЛЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЕ РП-2Я

S 6 7 а 9 10

Промежуточное реле РП-251 предназначено для при­менения в цепях постоянного тока схем защиты и авто­матики в тех случаях, когда требуется замедление при

16 19 18                                                        19 17

Рис. 2-18. Общий вид промежуточного реле РП-250.

при отпущенном якоре зазор между якорем и плоскостью зад­него полюса сердечника должен быть около 0,05 мм, зазор между якорем н немагнитной прокладкой переднего полюса — около 1 мм. В первом случае регулировка производится перемещением сердеч­ника прн ослабленных винтах 9, крепящих сердечник к скобе 11. Во втором случае регулировка производится упорным виитом 15, ниж­ний конец которого должен касаться якоря, От этого зазора в зна­чительной мере зависит время срабатывания реле;

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте