Реле контролю та захисту

Реле зазвичай складається з трьох основних функціональних елементів: сприймаючого, проміжного і виконавчого. Сприймаючий елемент сприймає контрольо­вану величину і перетворює її в іншу фізичну величину. Проміжний елемент порівнює значення цієї величини із заданим значенням і при його перевищенні формує керуючий вплив на виконавчий елемент. Виконавчий елемент здійснює комутацію керованих кіл. Всі ці елементи можуть бути явно вираженими або об'єднаними один з іншим.

Електромагнітні реле струму і напруги Електромагнітні реле завдяки простоті конструкції і високій надійності широко використовуються в схемах електропривода та захисту енергосистем. Електромагнітні реле приводяться в дію за допомогою електромагнітів постійного чи змінного струму. Реле постійного струму діляться на нейтральні і поляризовані. Нейтральні реле однаково реагують на постійний струм, що протікає по його обмотці в обох напрямках, а поляризовані реле реагують на полярність керуючого сигналу.	Рис. 14.3. Вигляд елек­тромаг­нітного реле
Рис. 14.4. Будова реле	Робота електромагнітних реле (рис. 14.4) базується на вико­рис­танні електромагнітних сил, що виникають в метале­вому осерді 1 при проходженні струму по витках його котушки 2. Деталі реле вмонтовуються на підставці. Під дією сих сил відбувається рух якоря електромагніта 3. У початковому положенні якір утримується пружиною 4. При подачі напруги електромагніт притягає якір, долаючи зусилля протидіючої пружини, і замикає або розмикає контакти 5 залежно від конструкції реле. Після відключення напруги пружина 4 повертає якір 3 в початкове положення.

Узгодження тягових і протидіючих характеристик.

Рис. 14.5. Тягова і проти­діюча характеристики реле

Розглянемо роботу реле постійного струму з найпростішою магнітною системою клапанного типу. На рис. 14.5 зображені тягова і протидіюча механічна характеристики реле. Протиді­ючі зусилля створюються поворотною Р1 таконтактними Р2 пружинами. Зусилля контактних пружин створює попередній натиск в момент зіткнення контактів. У результаті зменшується вібрація контактів при спрацюванні і забезпечується не обхід­ний контактний натиск. З урахуванням лінійної залежності зміни сили пружини від її деформації і невеликого переміщення якоря протидіюче зусилля пружин, приведене до якоря, міняється лінійно зі зміною зазору. Для спрацьовування реле необхідно, щоб тягова характеристика Ре1у всіх точках перемі­щення якоря йшла вище сумарної протидіючої характеристики Рп = Р1 + Р2.

При ненасиченій магнітній системі тягова сила Р_еі пропорційна квадрату струму. Найменше значення струму, при якому крива Р_еі починає проходити вище залежності Р_п визначає струм зрушення І_зр реле. Спрацювання реле визначається точкою в (повітряний про­міжок d=d_н), при якій Р_еі йде вище Р_п. Для надійного включення в обмотку реле зви­чай­но подається струм І_р>І_зр. Коефіцієнт запасу при цьому к_з=І_р/І_зр і звичайно складає к_з= 1,4.

З ростом к_з тягова характеристика піднімається, збільшується тягове електромагнітне зусилля, що діє на якір, збільшується прискорення якоря, скорочується повний час включення. Однак при цьому зростають удари в механізмі і вібрація контактів. Для того щоб усунути залипання якоря, у магнітній системі завжди створюється кінцевий зазор d_к. При цьому зазорі стискуюче зусилля значно перевищує протидіюче.

Для відключення реле тягова характеристика Р_е2 у всіх точках повинна бути нижче характеристики Р_п. При цьому зусилля, що розвивається протидіючими пружинами, більше електромагнітного зусилля і якір повертається в початкове положення. Струм при такому положенні характеристики називається струмом відпускання чи струмом повернення. При відпусканні реле визначальною точкою є точка б, у якій характеристика Р_е йде нижче характеристики Р_п.

Для реле захисту енергосистем і електропривода, що контролюють значення струму у вузьких межах, коефіцієнт повернення к_в=І_відп/І_спр повинний бути якомога ближче до одиниці. Якщо реле застосовується для захисту установки від надмірного зниження напруги мережі, то воно також повинне мати високий к_в. Для збільшення к_в необхідно максимально зблизити тягову і протидіючу характеристики з метою зменшення Р_надл. У реле, як правило, основне протидіюче зусилля створюється поворотною пружиною. Зусилля контактної пружини невелике, і при розгляді коефіцієнта повернення ним можна знехтувати. Для одержання високого к_в протидіюча характеристика повинна бути такою ж нелінійної, як і тягова. Для максимального зближення тягової і протидіючої характеристик останній можна додати нелінійний характер. Домогтися цього вдається ціною складних конструктивних рішень, що знижують надійність реле (протидіюче зусилля створюється декількома пружинами). Такі рішення застосовуються рідко.

У найпростішому випадку і при одній пружині рекомендується вибирати її з найбільшою можливою жорсткістю, щоб протидіюча характеристика збігалася з дотичною, проведеної до тягової характеристики при d=dн. У цьому випадку значення Р_над буде мінімальним, a к_в максимальним.

Коефіцієнт повернення може легко мінятися за рахунок зміни кінцевого робочого зазору. Оскільки початковий зазор не міняється, то і струм спрацювання І_спр залишається без зміни. При зміні кінцевого зазору сила поворотної пружини залишається практично незмінною, тому що її деформація невелика, а зміна довжини на частку міліметра не змінює істотно зусилля. Нехай d_к1 > d_к2 тоді:

Таким чином, чим більше dк, тим вище к_в. Якщо вибрати досить велике значення d_к і малий робочий хід якоря, рівний d_н-d_к, то характеристика протидіючої пружини досить близько підійде до тягової і коефіцієнт повернення може бути приблизно 0,7—0,8.

Якщо змінювати початковий зазор dн при dк=соnst, то при тих ж допущеннях одержимо

.

З ростом початкового зазору dн коефіцієнт повернення k_в зменшується.

Крім зазначених факторів на коефіцієнт повернення реле впливають тертя деталей електромагніта, які переміщуються, і гістерезис матеріалу магнітопроводу. Тертя є додатковим зусиллям опору і викликає збільшення струму зрушення. Тертя перешкоджає і відпусканню. Для того щоб тертя менше позначалося на коефіцієнті повернення, зусилля протидіючої пружини повинне значно перевищувати силу тертя.

Тягова характеристика електромагнітів змінного струму більш полога, ніж електро­магнітів постійного струму, і її легше узгодити з протидіючою. Тому високий коефіцієнт повернення в реле змінного струму досягається легше, ніж у реле постійного струму.

У ряді випадків струм чи напруга відпускання реле в схемах автоматики повинні бути значно менше струму чи напруги спрацювання. У цих схемах застосовуються реле з низьким коефіцієнтом повернення. При необхідно контролювати зменшення вхідного параметра використовуються мінімальні реле. Параметром спрацювання таких реле називається значення параметру, при якому відбувається відпускання якоря, а параметром повернення U_пов — значення, при якому якір притягається до полюсів електромагніта. Тоді коефіцієнт поверненя таких реле к_в>1.

Дата добавления: 2017-02-01