7. Проверка и регулировка при различных режимах работы

При испытании электромагнитных реле, имеющих заданное напряжение (или ток) втягивания, необходимо убедиться, что включение якоря происходит однотактно, без постепенного подтягивания по мере увеличения намагничивающей силы. В противном случае соблюдение отрегулированной уставки будет неточным. Для получения однотактного включения наклон характеристики тягового момента реле в пределах рабочего зазора должен быть круче характеристики момента приводной (возвращающей) пружины. Это поясняется графическим построением, приведенным на рис. 75.

Р ис. 75. Характеристики моментов

Кривая М_э представляет собой характеристику электромагнитного момента, соответствующую заданному напряжению (току) втягивания. Параллельныелинии 1,2,3 являются характеристиками моментов пружины при разном усилении ее сжатия.

Допустим, у реле установлен зазор δ₁ и сжатие пружины соответствует характеристике 3. Якорь начнет втягиваться, когда электромагнитный момент превысит момент сопротивления на величину момента трения М_Т. Однако после трогания с места якорь не втянется до упора, а застрянет в промежуточном положении — в данном случае при зазоре δ’. При дальнейшем плавном возрастании напряжения на катушке реле якорь будет постепенно подтягиваться до зазора δ” (в пределах которого наклон характеристики электро магнитного момента М”_э меньше наклона характеристики пружины), а затем резко включится.

Реле, обладающее характеристиками, приведенными на рис. 75, во время наладки должно быть отрегулировано таким образом, чтобы его зазор не превышал величины δ". При зазоре δ" заданная уставка М_э будет получена в том случае, когда характеристика 4 пружины пройдет через точку т. У однотипных реле приемлемый рабочий зазор δ" будет тем больше, чем эластичнее приводная пружина (длиннее или имеет большее число витков).

Собственные времена срабатывания t_в максимальных токовых реле защиты резко сокращаются с увеличением кратности аварийного отключающего тока. Данная зависимость иллюстрируется кривой на рис. 76.

Р ис. 76. Зависимость собственного времени включения

максимальных токовых реле от кратности

аварийного отключающего тока (реле типа РЭ-70):

1 — аварийный ток

8. Электромагнитные реле времени

Для получения выдержки времени применяется ряд реле: электромагнитные, маятниковые, реле с воздушными и гидравлическими демпферами, а также электронные. Ниже рассмотрены только электромагнитные реле типа РЭ, так как они имеют наибольшее распространение.

Типовые электромагнитные реле РЭ-100 или РЭ-500 весьма просты по устройству (см. рис. 68) и часто используются как промежуточные. При отсутствии демпферных гильз собственное время включения и отключения реле не превышает 0,1 сек.

Выдержка времени в реле с демпферной гильзой создается при отключении намагничивающей катушки, а в реле без гильзы — при замыкании катушки накоротко. Для пояснения физических явлений, происходящих в реле, рассмотрим осциллограммы (рис. 77), иллюстрирующие процессы включения и отключения реле типа РЭ-100.

Рис. 77. Осциллограммы включения и отключения реле РЭ-100

Кривая 1 (рис. 77, а) показывает нарастание тока і_к в катушке реле без гильзы при включении на номинальное напряжение 220 в. Из-за большой индуктивности катушки ее ток нарастает сравнительно медленно, но магнитный поток в своем изменении почти не отстает от роста тока і_к и уже примерно через 0,015 сек (точка А) с момента подачи импульса начинается движение якоря. Ток втягивания і_вт составляет 35—40% установившегося тока і_у.

Собственное время действия реле играет существенную роль в тех случаях, когда реле предохраняют от аварийных режимов; связанных с работой импульсных быстродействующих регуляторов, или когда в схеме управления одновременно подается импульс на несколько аппаратов и важно, какой аппарат включится раньше. В каталогах обычно даны собственные времена срабатывания типовых реле. Приводимыми в каталогах значениями можно пользоваться, когда реле применяют как промежуточные, т. е. когда импульсом подается или снимается номинальное напряжение. Собственные времена могут значительно отличаться от приведенных средних данных, если отсчет вести от момента появления избыточного втягивающего усилия при плавном повышении намагничивающей силы.

Во время движения якоря из-за уменьшения немагнитного зазора резко возрастает магнитный поток и в катушке наводится э. д. с, направленная навстречу приложенному напряжению. Под действием указанной э. д. с. рост тока і_к задерживается (ток і_к может временно даже снизиться) до момента упора якоря в сердечник (точка Б), после чего уже при втянутом якоре ток постепенно достигает установившегося значения (точка В). При отсутствии гильзы размыкающие контакты (релейная характеристика которых изображена кривой 3) размыкаются примерно через 0,02 сек, а спустя еще 0,012 сек замыкаются замыкающие контакты (кривая 4), и общее время включения реле не превышает 0,035—0,04 сек.

У реле с гильзой индуктивность намагничивающей катушки резко снижена и с момента включения ее ток і_к (кривая 2) нарастает до установившегося значения всего за 0,01 сек. Однако одновременно резко нарастает размагничивающий ток і_г в демпферной гильзе (см. кривую 7, ток і_е достигает сотен ампер и показан в относительных единицах) и рост магнитного потока задерживается. Движение якоря (точка А') начинается не ранее чем через 0,06 сек. Вскоре после трогания якоря по прошествии 0,07 сек с момента включения катушки размыкаются размыкающие контакты (кривая 5), а затем спустя еще 0,018 сек закрываются замыкающие контакты (кривая 6). Таким образом, полное время включения реле с гильзой составляет порядка 0,09 сек.

Процесс отключения реле иллюстрируется осциллограммами, приведенными на рис. 77, б. Кривая 1 показывает спадание тока в катушке, замыкаемой накоротко.

Вначале (момент замыкания катушки — точка А) ток і_к спадает резко, но затем после уменьшения насыщения магнитопровода переходит в область плавного снижения. В момент достижения потоком величины, при которой усилие притяжения якоря становится меньше усилия возвращающей пружины (точка Б), якорь отрывается от сердечника. Время спадания потока от момента замыкания накоротко (или отключения при наличии гильзы) катушки до момента отпадания якоря является выдержкой времени реле.

Благодаря малому магнитному сопротивлению замкнутого магнитопровода индуктивность катушки оказывается значительно выше, чем при включении реле, и удерживание якоря для реле типа РЭ-100 может продлиться до 1 сек (см. кривую 4 — размыкание замыкающих контактов). В реле больших размеров и иной конструкции (РЭ-500) выдержка времени достигает 4—10 сек.

В реле с гильзой процесс отключения протекает так же, как при замыкании накоротко катушки в реле без гильзы: разница заключается только в том, что ток в гильзе і_г (кривая 7) сначала резко возрастает, а затем медленно спадает.

Для сопоставления интересно отметить (рис. 77, в), что если у реле без гильзы разомкнуть катушку, то якорь отпадает всего за 0,04 сек. Некоторое демпфирование все же создают токи і_с (кривая 8), проходящие в толще стали магнитопровода. Момент отпадания якоря на осциллограммах отмечен буквами а, а' и а".

Выдержка времени реле будет тем больше, чем больше первоначальный поток и индуктивность катушки (или гильзы) и чем меньше активное сопротивление катушки (гильзы) и сжатие приводной пружины.

Индуктивность зависит от магнитного сопротивления на пути потока и может быть изменена в широких пределах за счет немагнитного зазора. Этим свойством пользуются для регулировки выдержки времени. При наладке так же, как при регулировании тока отпадания, заданная выдержка времени предварительно настраивается путем подбора немагнитной прокладки, а затем дополнительно регулируется изменением сжатия возвращающей пружины. В большинстве случаев опытные наладчики оценивают выдержки времени до 1 сек на глаз, а выдержки в несколько секунд — с помощью часового секундомера.

Во время наладки, ориентируясь на данные проекта автоматического устройства, первоначально устанавливают завышенные выдержки времени и затем; их снижают в зависимости от величин толчков тока, а не от показаний секундомера.

Точное определение выдержки времени может быть осуществлено с помощью электрического секундомера по одной из схем, приведенных на рис. 78.

Рис. 78. Схема определения выдержек времени реле при помощи электрического секундомера: а — реле с гильзой и размыкающим контактом; б — с гильзой и замыкающим контактом; в — без гильзы с размыкающим контактом; г — без гильзы с замыкающим контактом; РВ — реле времени; — обмотка вибратора электрического секундомера; СД_Г СД₂ — добавочные сопротивления, установленные внутри секундомера (с выводами на доску зажимов)

Настройка реле времени, имея много общего с регулировкой тока отпадания, характеризуется рядом особенностей. В первую очередь по экспериментальным данным или таблицам расчетных величин проверяется, соответствует ли толщина латунной прокладки заданной выдержке времени. Чем больше выдержка времени, тем тоньше должна быть немагнитная прокладка. Самые тонкие стандартные прокладки имеют толщину 0,15—0,1 мм. Более тонкие прокладки недопустимы, так как они быстро деформируются во время эксплуатации, отчего изменяется выдержка времени и может даже произойти залипание якоря.

Залипанием принято называть удерживание якоря остаточным магнитным потоком, который при отсутствии или при слишком тонкой немагнитной прокладке становится достаточным для преодоления усилия пружины.

Можно отметить также, что в реле типа РЭ-100, РЭ-180 и др. имеются составляющие немагнитного зазора от неплотного прилегания поверхностей якоря, ярма и сердечника и наличия неровностей коррозионностойкого покрытия. Указанные составляющие зазора достигают обычно 0,05—0,1 мм и в ходе эксплуатации значительно меняются. При очень тонких немагнитных прокладках изменение добавочных зазоров становится соизмеримым с толщиной прокладки и сильно влияет на величину выдержки времени. В реле типа РЭ-500 и РЭВ-180 якорь и ярмо для устранения добавочных зазоров изготовляются из одного куска металла, а в некоторых моделях тонкая немагнитная прокладка во избежание расклепывания прикрывается стальной пластинкой.

При регулировке реле важно помнить, что с нагревом катушки и гильзы выдержка реле будет уменьшаться. Поэтому, если проектом не учтен нагрев катушки, следует регулировать реле (при холодной катушке) на выдержку, большую, чем заданная уставка. Какой запас следует брать при настройке, надо решать в каждом конкретном случае в зависимости от возможного нагрева катушки реле при максимальной интенсивности работы привода.

В схемах электропроводов применяются электромагнитные реле с залипанием (рис. 79), магнитопровод которых обладает большим остаточным магнетизмом.

Р ис. 79. Электромагнитное реле с залипанием:

а — схема; б — конструкция;

1 — намагничивающая катушка; 2 — отключающая катушка;

н — начало катушки; к — конец катушки

Реле с залипанием имеют две катушки: включающую — намагничивающую и отключающую, намагничивающие силы которых направлены навстречу друг другу. Немагнитная прокладка отсутствует, и якорь плотно прилегает к сердечнику. При наладке плотность прилегания должна проверяться по отпечатку на бумаге, закладываемой между якорем и сердечником. Грубая настройка времени отпадания реле осуществляется путем подбора величины добавочного сопротивления к отключающей катушке; дополнительная регулировка уставки выполняется изменением сжатия пружины. Натяжение втягивания регулируется изменением раствора якоря независимо от отключающей катушки и при неизменном сжатии пружины, что позволяет сохранить настроенную ранее выдержку времени.

В процессе эксплуатации выдержки времени электромагнитных реле, как правило, постепенно увеличиваются. Это происходит из-за уменьшения немагнитных зазоров и ослабления пружин.

Результаты повторных наладочных работ показывают, что выдержки времени за год нередко возрастают на 20—100%. В отдельных случаях из-за коррозии поверхности сердечника и якоря, а также при выпучивании немагнитной прокладки выдержки времени, наоборот, уменьшаются. Приведенные замечания показывают, что реле времени необходимо периодически подрегулировать; такую дополнительную регулировку первый раз рекомендуется провести через 3 месяца после пуска объекта, а затем повторять ее через каждый год.