Лабораторная работа 7 исследование максимально-токовых реле

Цель работа: ознакомиться с конструкцией и исследовать параметры электромагнитного и индукционного максимально-токовых реле.

1. Общие положения

Максимально-токовые реле используются для токовой защиты и срабатывают пр1Г увеличении тока защищаемых установок свыше допустимых.

Максимально-токовая защита должна работать селективно (избирательно). Это осуществляется за счет выбора выдержек времени реле и токов трогания. Выдержка времени выбирается так, чтобы в направлении от источника к потребителю всякое последующее реле имело выдержку времени, меньшую, чем выдержка предыдущего реле.

В индукционном максимально-токовом реле типа ИГ-20 выдержка времени осуществляется самим реле. Для селективной работы максимальных реле важно, чтобы коэффициент возврата был высок, т.е. приближался к единице.

1.1. Электромагнитное максимально-токовое реле

Основными элементами электромагнитных реле являются: катушка, ферромагнитный магнитопровод и контактная группа. Реле состоит (рис. 1) из магнитопровода 1 с выступающими полюсами, на которых расположена обмотка 2. На оси 5 жестко укреплен стальной якорь 3, спиральная пружина и подвижные контакты 4. Второй конец спиральной пружины закреплен на поводке 6 указателя 7. Начальное и конечное положения якоря можно установить штифтами.

При протекании тока в катушках якорь притягивается, но этому препятствует спиральная пружина. Величина действующего на якорь электромагнитного момента пропорциональна квадрату числа витков обмотки и тока в ней, а величина противодействующего момента стиральной пружины пропорциональна углу ее закручивания, который можно определить с помощью указателя. При отсутствии тока в обмотке спиральная пружина удерживает якорь в крайнем левом положении и контакты реле разомкнуты. Если ток в обмотке реле достигает величины, при которой магнитный момент превысит противодействующий момент спиральной пружины, якорь притянется и контакты замкнутся (реле срабатывает) [1, 2].

1.2. Индукционное максимально-токовое реле

Принцип действия этих реле тот же, что и одноименных измерительных приборов: в них используется сила взаимодействия индуктированного в проводнике переменного тока с переменным магнитным потоком.

Индукционные реле получили широкое распространение, как реле автоматической защиты в цепях переменного тока: реле тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления.

Индукционные реле состоят из двух основных частей: статора и ротора. Статор имеет одну или две обмотки переменного тока. Создаваемые им магнитные потоки индуктируют переменный ток в роторе. Взаимодействие наводимого в роторе тока с магнитным полем статора создает необходимое тяговое усилие.

Конструктивно индукционные реле бывают трех типов: 1) ротор в виде короткозамкнутой рамки; 2) ротор в виде диска; 3) ротор в виде стакана.

Рис. 1. Электромагнитное максимально-токовое реле

Рис. 2. Схема потоков и векторная диаграмма индукционного реле

Рассмотрим простейшее индукционное реле с диском.

Оно имеет всего одну входную обмотку и поэтому может быть использовано только как реле тока или напряжения. В реле имеется коротко-замкнутый виток (экран), охватывающий часть сечения полюса. Как и в электромагнитах переменного тока, он служит для создания в воздушном зазоре двух магнитных потоков, сдвинутых по фазе, и (рис. 2).

Ротором, в котором наводятся токи, здесь является алюминиевый диск.

Каждый из двух потоков создает в нем переменный ток, замыкающийся, как показано на нижней проекции рис. 2. Здесь для наглядности на плоскость диска спроектированы обе половины верхнего полюса, крестиками указаны на них мгновенные направления потоков и . В участках диска, пронизываемых каждым из потоков, проходит ток, наводимый другим потоком. Поэтому на эти части диска действуют тяговые усилия и .

Среднее значение результирующего тягового момента

Направление тягового момента - в сторону запаздывающего потока. Для увеличения тягового момента реле необходимо обеспечить угол как можно ближе к а к 0, т.е. угол между потоками и приблизить к . Устройство реле показано на рис. 3.

Рис. 3. Индукционное максимально-токовое реле

Магнитная система 1 с короткозамкнутым витком 2 создает два магнитных потока, сдвинутых по фазе, которые обусловливают вращение диска 3. Ось диска укреплена на раме 4, имеющей неподвижную ось вращения. Пружина 5 препятствует самопроизвольному повороту рамы 4. При токе в обмотке реле, равном току срабатывания, результирующая сила, действующая на диск от магнитной системы 1 и от постоянного магнита 6, преодолевает силу сопротивления пружины 5 и поворачивает рамку 4, так что происходит сцепление червяка 7 с зубчатым сегментом 8. Последний поднимается и, упираясь в левую часть коромысла 10, приподнимает его. При этом уменьшается правый воздушный зазор между якорем 11 и магнитной системой. Вследствие этого якорь электромагнита быстро притягивается к магнитопроводу 1 и замыкает контакты 12 и 13. Регулировка выдержки времени осуществляется изменением положения зубчатого сегмента 8; регулировка тока срабатывания - изменением числа витков обмотки посредством штепсельного устройства 15. Ток, при котором якорь 11 притягивается мгновенно, зависит от положения сегмента 8 и называется током "отсечки" реле. Его величина регулируется изменением воздушного зазора между якорем 11 и магнитопроводом 1 посредством регулировочного винта 16.