книги / Электрические аппараты

Ря,рез = Pet ~ Pb2 = т -Ц - ЦФм! - ФК)2 - (Фм2 + Ф .П ^ГО *->п

(9.6)

где Sn= Sfii = Sô>— площадь рабочего зазора. Срабатывание реле происходит при

Для определения потока срабатывания Фк,ср, создавае­ мого катушкой, воспользуемся предельным случаем, когда перед изменением знака усилие проходит через нулевое значение. Из (9.6) и (9.7)

Если значения ôi и бг близки, то МДС срабатывания очень мала. Благодаря этому мощность срабатывания поляризованных реле снижается до Ю-^Вт. Следует отме­ тить, что сила контактного нажатия Рк определяется раз­ ностью значений ôi и бг.

Из рис. 9.9 следует

РК

Чем ближе значения ôi и ô2, тем ближе значения ФМ1 и ФМ2 и тем меньше контактное нажатие, которое обычно не превышает (14-5) 10-2 Н.

Контактные системы могут иметь различные исполнения (рис. 9.10). При подаче в обмотку реле тока такого направ­ ления, что поляризующий поток и поток катушки склады­ ваются у правого рабочего зазора (рис. 9.10,а), происхо­ дит размыкание левого контакта и замыкание правого.

При отключении тока снова замыкается левый контакт (однопозиционная настройка с преобладанием). На рис.

Рис. 9.10. Исполнения контактных систем поляризованного реле

сит от полярности предыдущего импульса тока. Якорь, укрепленный на плоской пружине (рис. 9.10, в), при обес­ точенной обмотке находится в нейтральном (среднем) по­ ложении. В зависимости от полярности тока катушки замыкается левый или правый контакт. После отключения тока якорь возвращается в нейтральное положение.

В практике наиболее широко распространены реле ти­ па РП, допускающие частоту переключений до 200 в се­ кунду при МДС срабатывания 1,5—2 А. Контактное на­ жатие при отсутствии тока в обмотке составляет (1-^-5) X ХЮ_2Н, длительный ток контактов 0,2 А, напряжение ком­ мутируемой цепи 24 В.

Поляризованные электромагнитные реле имеют сле­ дующие преимущества перед нейтральными:

1.Выходной параметр (состояние контактной системы) зависит от полярности управляющего импульса, что рас­ ширяет функциональные возможности реле.

2.Реле могут управляться кратковременными импуль­

сами тока.

3. Замкнутое состояние контактов сохраняется после окончания управляющего импульса, что позволяет исполь­ зовать реле как элемент памяти.

4.После срабатывания не потребляется мощность для удержания якоря в притянутом положении.

5.Высокая чувствительность и высокий коэффициент усиления по мощности.

6.За счет положения упоров можно осуществлять од­ нопозиционную, нейтральную и двухпозиционную настрой­

ку реле.

Развитие конструкции электромагнитных и поляризо­ ванных реле идет в направлении уменьшения массы, раз­ меров, увеличения надежности и удобства монтажа на пла­ тах. Микроминиатюризация элементов автоматики привела к созданию электромагнитных реле с улучшенными мас-

стоит из двух пластин с различным коэффициентом линей­ ного расширения а. В месте прилегания друг к другу пла­ стины жестко скреплены за счет проката в горячем состоя­ нии, либо сваркой. Если такой элемент закрепить неподвиж­ но и нагреть, то произойдет его изгиб в сторону материала с меньшим а. Максимальный прогиб элемента [3.1]

вышение температуры биметаллического элемента относи­ тельно окружающей среды.

Незакрепленный конец элемента развивает усилие

большой длины и малой толщины. В то же время при необ­ ходимости получения большого усилия целесообразно иметь широкий элемент с малой длиной и большой толщиной.

При работе в компонентах биметаллической пластины возникают напряжения сжатия и растяжения, которые не должны превышать допустимых значений.

Нагрев биметаллического элемента может производить­ ся за счет тепла, выделяемого током нагрузки в самой пла­ стине или в специальном нагревателе. Лучшие характе­ ристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет проходящего через нее то­ ка, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревате­ лем, обтекаемым тем же током нагрузки.

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). До начала перегрузки через

биметаллическую пластину протекает ток /о, который на­ гревает ее до температуры 0 О. Зависимость времени сраба­ тывания от тока для этого случая имеет вид

На рис. 9.14 изображены зависимости tCp=f{x) для слу­ чая е = 0 (кривая 1) и е=5^0 (кривая 2).

При КЗ нагрев биметаллического элемента идет без отдачи тепла и время срабатывания

/ср — TXqxJср/ X

Из-за инерционности теплового процесса тепловые реле, имеющие такой биметаллический элемент, непригодны для защиты цепей от КЗ. Нагревательные элементы в данном случае могут перегореть до срабатывания реле. Поэтому защита с помощью таких реле должна быть дополнена электро- с магнитными реле, предохранитеср> пями или автоматическими вы­ ключателями.

Для оценки эффективности защиты строятся времятоковые характеристики защищаемого объекта и биметаллического эле-

мента теплового реле. Для построения этих характери­

(1,2-т-1,3) /ном- Защитные характеристики биметаллическо­

объекта. Тогда при предварительном подогреве номиналь­ ным током реле обеспечивает надежную защиту. На рис. 9.13 представлены времятоковые характеристики двигателя (кривая /) и двух тепловых реле с различными токами срабатывания. У одного реле (кривая 2) ток срабатывания равен номинальному току двигателя, у другого на 20 % больше (кривая 3). Лучшее согласование характеристик реле и двигателя во втором случае.

Необходимо отметить, что постоянная времени нагрева защищаемого объекта (например, двигателя) зависит от длительности перегрузки. При кратковременных перегруз­ ках в нагреве участвует только обмотка двигателя и по­ стоянная времени невелика (5— 10 мин) ввиду относитель­ но малой массы обмотки. При длительной перегрузке в на­ греве участвует вся масса двигателя. Постоянная времени нагрева для мощных двигателей — 40—60 мин. Для совер­ шенной защиты необходимо, чтобы постоянная времени на­ грева реле была такой же, как и у защищаемого объек­ та. Это удается в том случае, если реле разрабатывается для защиты конкретного двигателя. На практике разработ­ ка теплового реле для каждого типа двигателя нецелесооб­ разна и одно и то же реле используется для защиты 'двига­ телей различной конструкции. При этом обеспечить надеж­ ную защиту во всем диапазоне перегрузок не удается.

Для быстродействующей защиты объекта и реле целе­ сообразно биметаллический элемент объединять с элект­ ромагнитным, имеющим большой ток срабатывания при малом времени срабатывания.

Номинальный ток реле выбирается равным номиналь­ ному току защищаемого объекта. Срабатывание реле про­ исходит при (1,2ч-1,3) / ном. Время срабатывания 20 мин.

Температура биметаллического элемента зависит от тем­ пературы окружающей среды, с ростом которой ток сра­ батывания реле уменьшается. Для номинальной темпера­

где / срном — ток срабатывания реле при номинальной тем­ пературе 0ноМ; а — конструктивный параметр, зависящий or размеров, материала и коэффициента теплоотдачи биме­ таллического элемента; 0 ср— температура биметаллическо­ го элемента, при которой срабатывает реле

При температуре, отличной от номинальной,

При температуре окружающей среды 0, сильно отли­ чающейся от номинальной, необходимы либо дополнитель­ ная (плавная) регулировка реле, либо подбор нагреватель­ ного элемента с учетом этой температуры. Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток сра­

ния не относятся к реле с температурной компенсацией

б) Конструкция тепловых реле. Любые тепловые воздействия инер­ ционны по своей природе, и прогиб биметаллической пластины проис­ ходит медленно Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения не обеспечивает гашение дуги при отключении цепи Поэтому воздействие пластины на контакт пере­ дается, как правило, через ускоряющие устройства, наиболее совершен­ ным из которых является «прыгающий» контакт (рис 9 15) В холодном состоянии биметаллическая пластина 3 занимает крайнее левое поло­ жение Пружина 1 создает силу Р, которая замыкает контакты 2 При «агреве пластины 3 она изгибается вправо (по стрелке) В момент, ког- ,да пластина 3 направлена на центр 0, пружина 1 развивает макси­ мальную силу При дальнейшем нагреве пружина 1 быстро переходит р крайнее правое положение и контакты 2 размыкаются с большой ско­ ростью, обеспечивая надежное гашение дуги

Современные контакторы и магнитные пускатели комплектуются с однофазными (ТРП) или двухфазными (ТРИ) тепловыми реле Реле дипа ТРП (рис. 9 16) имеет комбинированную систему нагрева Биме­ таллическая пластина 1 нагревается как за счет прохождения через нее тока, так и за счет нагревателя 5 При прогибе конец биметаллической

пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3 Реле до­ пускает плавную ручную регулировку тока срабатывания в пределах ±25 % номинального тока уставки. Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию биметаллической пла­ стины. Возврат реле в исходное положение после срабатывания произ­ водится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после ос­ тывания биметалла. Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей сре­ ды. Уставка меняется на 5 % при изменении температуры окружающей среды на 10°С. Реле обладает высокой ударо- и вибростойкостыо.

Рис. 9.15. Прыгающий контакт теплового реле

9.6. ПОЗИСТОРНАЯ ЗАЩИТА ДВИГАТЕЛЕЙ

Сложность конструкции тепловых реле, трудности при согласовании характеристик реле и защищаемого объекта, недостаточно высокая надежность систем защиты на их основе привели к созданию тепловой защиты, реагирую­ щей непосредственно на температуру защищаемого объек­ та. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя. В качестве датчиков температуры по­ лучили применение термисторы и позисторы. Термисторы представляют собой резисторы с довольно большим отри­ цательным ТКС. При увеличении температуры сопротив­ ление термистора уменьшается, что используется для схе­ мы отключения двигателя. Для увеличения крутизны за­