Электромагнитные промежуточные реле

а) Назначение реле и требования к ним

Промежуточные реле являются вспомогательными и приме­няются, когда необходимо одновременно замыкать или размыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощ­ными контактами для замыкания и размыкания цепи с большим током.

Простейший пример использования промежуточного реле всхемах защиты приведен на рис. 2-13, а — в.

Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного (рис. 2-13, а) и последова­тельного (рис. 2-13, б) включения.

Обмотки первых включаются на полное напряжение источника питания, а вторых — последовательно с катушкой отключения выключателя или какого-либо другого аппарата или реле на ток цепи.

Кроме того, выпускаются реле с дополнительными удержива­ющими катушками, например реле параллельного включения с удерживающей обмоткой, включаемой последовательно в управля­емую контактами реле цепь (рис. 2-13, в). Такое реле, подействовав от кратковременного импульса, поданного в параллельно вклю­ченную обмотку, остается в сработанном состоянии под действием тока удержания, пока не завершится операция.

Для одновременного замыкания нескольких не связанных друг с другом цепей промежуточные реле имеют несколько контактов. Мощность контактов должна быть достаточной для замы­кания и размыкания цепей защиты (обычно потребляющих 50— 200 Вт) или цепей управления выключателей (1500—2000 Вт).

Потребление обмоток реле параллельного включения стремятся ограничить до 3—6 Вт, с тем чтобы их цепь могли замыкать реле с маломощными контактами.

Потребление обмоток реле последовательного включения выбирается из условия минимального падения напряжения в сопротивлении обмотки этого реле, которое допускается не более 5—10% нормального напряжения источника оперативного тока.

Промежуточные реле должны надежно действовать не только при нор­мальном напряжении, но и при возможном в условиях эксплуатации его понижении, достигающем 15—20%.

С учетом запаса напряжение срабатывания реле параллельного вклю­чения принимается 60—70% номинального значения.

К коэффициенту возврата промежуточных реле не предъявляется ка­ких-либо требований, так как их возврат происходит при отсутствии тока в обмотке реле.

В схемах защиты промежуточные реле вносят нежелательное замедление, поэтому, за исключением особых случаев, их время должно быть очень малым, особенно когда они применяются в быстродействующих защитах.

Быстродействующие промежуточные реле должны работать со временем не более 0,01—0,02 с. Время срабатывания обычных промежуточных реле колеблется в зависимости от конструкции от 0,02 до 0,1 с.

б) Конструкции промежуточных реле постоянного тока [Л. 10]

Большинство промежуточных реле выполняется при помощи системы с поворотным якорем, позволяющей создавать большую электромагнитную силу при относительно малом потреблении и Удобной для изготовления многоконтактных реле. Применяются также системы с втягивающимся якорем. На рис. 2-14 показаны образцы промежуточных реле. Реле типа РП-210 (рис. 2-14, а) имеют четыре контакта. Время их срабатывания равно 0,01 с, потребление 5—8 Вт, разрывная мощность контактов 50 Вт. Широкое распространение получили кодовые реле (КДР) (рис. 2-14,б). Время срабатывания этих реле равно 0,01-0,02 с, потребление обмотки не более 3 Вт.

Реле последовательного включения отличаются от реле парал­лельного включения лишь обмоточными данными.

в) Время действия промежуточных реле

Таким образом, полное время действия реле t_р складывается из времени нарастания тока в обмотке якоря t_Н до значения I_с.р и времени движения якоря t_Д:

t_р = t_Н + t_Д (2-14)

Из диаграммы на рис. 2-15 следует, что t_Н зависит от скорости нарастания тока I_р, которая определяется постоянной времени Т; величины тока I_с.р, определяемой силой противодействующей пружины реле; величины установившегося тока I_{р у}.

Составляющая t_Д зависит от величины хода якоря и скорости его перемещения.

Абсолютное значение t_Д невелико (составляет тысячные доли секунды), поэтому у реле постоянного тока время действия прак­тически определяется t_Н.

Для получения быстродействующих промежуточных реле нужно уменьшать Т, ослаблять противодействующую пружину реле и увеличивать кратность тока к = I_{р .у}/ I_с.р.

При включении реле в его сердечнике появляются вихревые токи, замедляющие нарастание магнитного потока и увеличиваю­щие, таким образом, время t_Н. Поэтому у быстродействующих реле магнитная система выполняется из шихтованной стали.

Уменьшение t_Д в быстродействующих реле достигается в ос­новном путем облегчения подвижной системы и уменьшения трения.

К числу быстродействующих реле, применяемых в отечествен­ных защитах, относятся реле типа РП-210—РП-215, кодовые роле КДР-1 и реле МКУ [Л. 101]; их время действия t_р = 0,01 с.

г) Промежуточные реле постоянного тока замедленного дей­ствия

В ряде случаев в схемах защиты и автоматики требуются про­межуточные реле, замыкающие или размыкающие свои контакты с некоторым замедлением. Замедление в таких реле получается за счет повышения составляющей t_Н в (2-14) путем увеличения постоянной времени Т обмотки.

Замедленное действие реле при втягивании якоря достигается размещением на магнитопроводе 3 короткозамкнутой обмотки 2, выполняемой в виде медной цилиндрической гильзы, или медных шайб, поверх которых наматывается основная обмотка 1 (рис.2-16).

При включении обмотки 1 на напряжение U_р магнитный по­ток Ф₁ в магнитопроводе реле устанавливается не сразу..

В момент включения в обмотке 2 возникает ток I₂, создающий магнитный поток Ф₂, который противодействует нарастанию тока в обмотке 1. В результате этого скорость нарастания тока в об­мотке реле уменьшается (рис. 2-17), а время нарастания тока t_Н увеличивается.

Для увеличения времени действия реле необходимо располагать об­мотки 1 и 2 концентрически так, чтобы весь магнитный поток Ф₂ обмотки 2 пронизывал обмотку 1, и увеличивать магнитный поток обмотки 2. Для этого следует увеличивать сечение медной гильзы (отчего возрастает ток I₂) и уменьшать сопротивление магнитопровода реле.

Практически выдержка времени на втягивание якоря в про­межуточных реле с короткозамкнутой обмоткой относительно невелика и не превосходит 0,5 с.

Замедленное действие при отпадании якоря также может быть получено при помощи короткозамкнутой обмотки 2 (рис. 2-16).

В момент отключения тока в обмотке 1 магнитный поток Ф₁ начинает затухать (рис. 2-18).

При этом в обмотке 2 возникает ток I₂, создающий магнитный по­ток Ф₂, который противодействует исчезновению потока Ф₁ и поэтому совпадает с ним по направлению ¹. Таким образом, несмотря на пре­кращение тока I₁ в магнитопроводе реле продолжает существовать сум­марный поток _р = ₁ + ₂ поддерживаемый в основном током I₂. Ток I₂, а вместе с ним поток Ф₂ и, следовательно, поток Ф_р посте­пенно затухают (рис. 2-18).

При отсутствии обмотки 2 (рис. 2-16) затухание потока Ф_р в маг­нитопроводе происходило бы значи­ тельно быстрее, так как в этом слу­чае он поддерживался бы только вихревыми токами, возникаю­щими в стали магнитопровода, влияние которых незначительно.

¹ В этом случае ток I₂ и поток Ф₂ направлены противоположно показан­ному на рис. 2-16.

Чем больше постоянная времени короткозамкнутой обмотки Т₂ = L₂/r₂, тем медленнее будет спадать магнитный поток Ф₂. Через время t'_Н магнитный поток Ф_р снизится до величины Ф_воз; при этом сила пружины превзойдет электромагнитную силу и якорь реле начнет отходить. Спустя время t'_Д он переместится в конечное положение. Таким образом, полное время отпадания реле равно t'_Н + t'_Д, при этом t'_Д «t'_Н.

Увеличение t'_Н достигается уменьшением Ф_воз, увеличением на­чального значения Ф₁ = Ф_р._у (рис. 2-18) и снижением скорости затухания Ф₂; для последнего необходимо повышать постоянную времени короткозамкнутой обмотки Т₂.

Практически для увеличения времени замедления на отпада­ние якоря реле следует уменьшать зазор (при втянутом якоре), увеличивать размеры гильз, намагничивающую силу обмотки 1 и ослаблять противодействующую пружину 4 (рис. 2-16).

Отечественные заводы изготовляют реле типов РП-250, КДР-3 РЭВ-81, РЭВ-810, РЭВ-880, имеющие замедленный возврат [Л. 101].

Замедление с помощью контура С и r. Замедление при раз­мыкании цепи промежуточных реле может достигаться при помощи схем, состоящих из резистора r (активного сопротивления) и кон­денсатора С, как показано на рис. 2-19, а, б. В схеме.на рис. 2-19, а конденсатор С разряжается на обмотку П при размыкании контактов К₁, благодаря чему время отхода якоря увеличивается. Резистор r ограничивает ток через конденсатор в момент вклю­чения реле П. При замыкании контактов К₁ на обмотку реле П подается полное напряжение, и поэтому нарастание тока в ней определяется только ее параметрами.

В схеме на рис. 2-19, б действие реле замедляется как при замыкании, так и при размыкании цепи обмотки реле П. В момент замыкания контактов К₁ происходит заряд конденсатора С. В нем появляется ток I_С, создающий повышенное падение напряжения на сопротивлении r. Вследствие этого напряжение на зажимах обмотки реле II уменьшается: U_П = U — (I_С + I_П) r, где U — напряжение источника питания; U_П — напряжение на обмотке реле П; I_С и I_п — токи в конденсаторе и обмотке реле. Пропор­ционально этому уменьшается и ток в обмотке П.

По окончании заряда конденсатора прохождение тока Iс пре­кратится и на обмотке реле II установится нормальное напряже­ние U_П = U — I_Пr. При размыкании контактов К₁ конденса­тор С разряжается на обмотку реле П, удерживая реле в сра­ботанном состоянии до тех пор, пока ток в обмотке не снизится до значения I_{воз .} Чем больше емкость С, тем больше замедлится действие реле.

Недостатком замедленных реле является значительный разброс их времени действия, в частности за счет колебания уровня на­пряжения источника оперативного тока.

Дата добавления: 2014-12-23