Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические и электронные аппараты. Учебное пособие.pdf
предохранители. Поэтому они используются в основном в электроприво-
КМ
КМ
FA1
QS
М
+
–
б
+
–
ОВМ
FA2
М
QS
FA2
КМ
а
FA1
КМ
+
–
в
FU
SB1
FA2
SB2
KM
FA1
KM
дах средней и большой мощности. Это особенно важно в случае применения двигателей постоянного тока, которые способны развивать очень
большие перегрузочные моменты, опасные для механизмов и электродвигателя.
Катушки реле тока FA1 и FA2 включаются в две фазы трехфазных
двигателей переменного тока и в один или два полюса ДПТ между вы-
ключателем QS и контактами линейного контактора КМ (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Схема включения максимального реле тока в цепи АД (а), ДПТ (б)
и управления (в)
Размыкающие контакты этих реле включены в цепь катушки КМ ли-
нейного контактора (рис. 2.6, в). При возникновении сверхтоков в контролируемых цепях, превышающих уставки реле FA1 и FA2, эти контакты
размыкаются и контакты линейного контактора КМ отключают двигатель
от питающей сети. Уставки реле максимального тока должны выбираться
таким образом, чтобы не происходило отключение двигателей при их пуске или других переходных процессах, когда токи в силовых цепях в несколько раз превышают номинальный уровень.
Реле тока весьма различны по конструкции. Простейшее электромагнитное реле переменного тока показано на рис. 2.7.
51
Когда через катушки 2 и 3, намотанные на магнитопровод l, протекает
переменный ток достаточной силы, стальной якорь 4 поворачивается.
Преодолевая противодействие пружинам 6, он поворачивает ось 5 и размыкает контакт 7. Поворачивая стрелку 8, можно изменять степень противодействия пружины 6, а следовательно, и силу тока, при которой будет
срабатывать реле. Подобные реле выпускают как с замыкающими, так
и размыкающими контактами. Шкала реле указывает ток срабатывания
при последовательном соединении катушек. При параллельном соединении катушек токи срабатывания удваиваются.
Рис. 2.7. Электромагнитное реле тока
В качестве реле максимального тока в электроприводах применяются
реле мгновенного действия типов РЭБ-570 для использования в силовых
цепях постоянного тока от 0,6 до 1200 А и РЭВ-571Т для использования
в силовых цепях переменного тока с уровнем oт 0,6 до 630 А и имеют
время срабатывания 0,05 с.
Иногда реле тока могут использоваться для автоматизации пуска, реверса и торможения электродвигателя при питании его от сети. Реле срабатывает при определенном токе электродвигателя. Информация о срабатывании реле поступает в схему управления двигателем.
52
В схемах управления применяют реле тока типов РЭ-70, РЭВ-830
1,2
ср ПЭД
II≥
ПЭД
I
+
–
SB1
SB2
KM
КF
KM
ОВМ
VD
КF
и ряд других. Реле тока серии РТГ предназначены для работы в схемах автоматики с напряжением питания постоянным током.
Условие определения тока срабатывания реле максимального тока,
предназначенного для защиты электродвигателя от токов короткого замы-
кания:
, (2.4)
где
– пусковой ток электродвигателя.
Пусковой ток электродвигателя определяется по паспортным данным.
2.3. РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО ТОКА
Минимальная токовая защита применяется в электроприводах с ДПТ
и СД для защиты их от обрыва цепей возбуждения [1, 6, 7]. Исчезновение
тока возбуждения опасно тем, что оно вызывает исчезновение противо-
ЭДС в ДПТ и приводит тем самым к значительному возрастанию тока в их
силовых цепях и скорости, что недопустимо.
I
в
R
овм
R
p
Рис. 2.8. Схема защиты ДПТ
53
Эта защита осуществляется с помощью реле минимального тока KF
(используется реле типа РЭВ-830), катушка которого включается в цепь об-
мотки возбуждения двигателя, как показано на рис. 2.8. Замыкающий кон-
такт реле KF включается в цепь катушки контактора КМ, что позволяет
включать двигатель только при наличии тока возбуждения в ОВМ. При работе электропривода в случае исчезновения или резкого снижения тока возбуждения контакт реле KF разомкнется и контактор КМ, потеряв питание,
отключит двигатель от сети.
При обрыве цепи возбуждения в СД или при значительном уменьшении тока возбуждения двигатель выпадает из синхронизма, ток в статоре
увеличивается. Такой режим работы двигателя недопустим. В этом случае
минимальная токовая защита подает сигнал на отключение двигателя либо на увеличение его тока возбуждения.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.2
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛЕ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА
Цель работы: ознакомиться с конструкциями электромагнитного реле максимального тока; произвести проверку и снятие основных характеристик реле максимального тока.
Основные теоретические сведения
Плавкие предохранители – простые, но не совершенные аппараты защиты. Изменение уставки срабатывания возможно только ступенчатое,
путем замены патронов, а регулирование времени срабатывания вообще
невозможно. В этом отношении более совершенными аппаратами токовой
защиты электрических приемников и цепей являются максимальные токовые реле.
Максимальным токовым реле называют реле, реагирующее на увеличение тока в защищаемой цепи. С помощью таких реле осуществляются
54
максимальные токовые защиты, отключающие электроустановки при
н
I
сверхтоках, возникающих при перегрузках и коротких замыканиях.
Устройство одного из видов реле максимального тока представлено
на рис. 2.9.
Рис. 2.9. Устройство реле максимального тока
Катушку 1 включают последовательно в контролируемую цепь с то-
ком нагрузки
. Когда этот ток достигает величины заданного тока сра-
батывания, при котором электромагнитная сила в зазоре становится выше
противодействующей силы пружины 12, якорь 3 притягивается к полюсному наконечнику 2. Происходит размыкание контактов 10–11 и замыкание контактов 6–7. Подвижные контакты 7 и 10 закреплены на якоре 3
с помощью пластмассовых колодок 9. Сила нажатия в контактах создается
пружинами 8.
Ток срабатывания электромагнитного реле можно регулировать изменением числа витков катушки 1. Силу натяжения возвратной пружины 12
изменяют с помощью гайки 5 и рабочего воздушного зазора, который
устанавливают с помощью винта 4. Диапазон регулирования тока срабатывания таких реле достигает четырех и настраивается бесступенчато, что
весьма важно для достижения высокой точности работы. Время срабаты-
55
вания электромагнитного токового реле обычно не превышает 0,03 с при
2,0
н уст
II=
1,3
н уст
II=
ср
I
в
I
в
в
ср
I
KI=
в
K
0,01
ср
t =
1,2срI
3
ср
I
ср
I
и 0,1 с при
. По такому принципу работают и реле
минимального тока, а также реле минимального и максимального напряжения. Максимальные токовые реле электромагнитного принципа действия могут работать в цепях как переменного, так и постоянного тока.
Минимальный ток, при котором срабатывает реле, называют током
срабатывания
.
Максимальный ток, при котором якорь реле возвращается в исходное
положение, называют током возврата
.
Отношение тока возврата к току срабатывания реле называют коэф-
фициентом возврата:
.
Коэффициент возврата всегда меньше единицы: чем ближе
к еди-
нице, тем выше чувствительность максимальной токовой защиты.
К группе электромагнитных токовых реле относится токовое реле типа РТ-40. Все реле РТ-40 имеют один замыкающий и один размыкающий
контакты. У реле серии РТ-40 коэффициент возврата не менее 0,85 на первой уставке (минимальной) и не менее 0,8 на остальных уставках шкалы.
Время срабатывания
и 0,03 с при
и выше.
c при токе в катушках реле
Контакты реле способны коммутировать в цепи постоянного тока индуктивную нагрузку мощностью 60 Вт, а в цепи переменного тока –
нагрузку мощностью 300 ВА при напряжении 220 В и токе до 2 А.
Потребляемая мощность при токе
находится в пределах 0,2–0,8 ВА.
Причем меньшую величину имеют реле с уставкой до 2 А, большую величину – реле с уставкой до 200 А.
56
При защите асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
уст
I
(1,3 1,5)
уст пуск.дв
II
≥−
(2,25 2,5)
уст ном.дв
II≥−
уст
I
А В С
QF SB1 SB2 KM
KA3
KA2
KA1KM
KA1
KA3
KA2
ток уставки
реле максимального тока выбирается по пусковому току
двигателя:
.
При защите асинхронных двигателей с фазовым ротором от коротко-
го замыкания ток уставки реле определяется:
.
Схема включения токовых электромагнитных реле приведена на
рис. 2.10.
Рис. 2.10. Схема включения токовых электромагнитных реле
1. Собрать схему для исследования реле максимального тока типа РТ-40
(рис. 2.11). Установить требуемую величину тока уставки
регулятор реле. Включить стенд, затем включить источник питания 24 В од-
ноименным тумблером. Включить ЛАТР и увеличивать ток нагрузки до мо-
План работы
, перемещая
57
мента срабатывания реле максимального тока (индикатор погаснет), зафик-
ср
I
возвр
I
уст
I
ср
I
ср.ср
I
возвр
I
возвр.ср
I
в
K
1 2 3 1 2 3
ср.ср
I
123
3
, А;
ср ср ср
ср.ср
III
I
++
=
РТ40-1Д
сировать величину тока срабатывания
. Затем уменьшить величину тока
до момента отпускания реле (индикатор вновь загорится). Зафиксировать
показания амперметра
.
Рис. 2.11. Схема испытания реле максимального тока
Повторить опыт несколько раз при одном значении тока уставки и за-
тем так же при других величинах тока уставки. Данные занести в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Результаты опыта
%
– средняя по трем измерениям величина тока срабатывания:
58
возвр.ср
I
– средняя по трем измерениям величина тока возврата:
123
,
А.
3
возвр возвр возвр
возвр.ср
II I
I
++
=
Контрольные вопросы
1. Для чего предназначены максимальные токовые реле?
2. Каким образом регулируется ток срабатывания у электромагнитных
максимальных токовых реле?
3. Почему коэффициент возврата у реле меньше единицы?
4. Рассказать принцип действия реле максимального тока.
5. Рассказать принцип действия схемы включения реле максимального
тока для защиты асинхронного двигателя от токов короткого замыкания.
2.4. ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ
Для защиты электродвигателя от недопустимого перегрева при не-
больших, но длительных перегрузках применяют электротепловое реле
[1, 6, 7]. Причиной перегрева может быть появление на валу электродвигателя момента сопротивления больше номинального. Перегрев может
возникнуть и при обрыве одной фазы питающего напряжения трехфазного
асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
Устройство биметаллического реле представлено на рис. 2.12.
Рис. 2.12. Биметаллическое тепловое реле
59
Ток защищаемого электродвигателя пропускают через нагреватель-
М
B А С
FU
KM
KK
FU
KM
KK
+
–
KM
M
FU
KK
а
б
в
ТА
ный элемент 1, выполненный из нихромовой проволоки или ленты. Этот
элемент нагревает пластину, состоящую из двух наложенных друг на друга и сваренных между собой полос 2 и 3 из металлов с различными коэф-
фициентами линейного расширения (например, инвар и латунь). При нагре-
ве полоса 3 расширяется больше полосы 2, и поэтому биметаллическая пластина будет изгибаться кверху. Рычаг 4, находящийся под действием пружины 5, соскочит с подымающегося вверх конца биметаллической пластины
и повернется против часовой стрелки. Контакт 6 при этом разомкнется. После остывания биметаллической пластины рычаг 4 может быть возвращен
в прежнее положение путем нажатия на кнопку 7 возврата. Реле после этого
будет готово к действию.
Рис. 2.13. Схема включения тепловых реле в цепи АД (а, б) и ДПТ (в)
Нагревательные элементы тепловых реле КК обычно включаются в две
фазы (реже в три) трехфазного двигателя непосредственно (рис. 2.13, а) или
через трансформаторы тока ТА (рис. 2.13, б), если ток двигателя значительно
превышает номинальный ток реле. Для защиты ДПТ реле (нагреватель)
включается в один или два полюса цепи их питания (рис. 2.13, в).
Размыкающий контакт теплового реле включается в цепь управления
контактора (или магнитного пускателя), отключающего электродвигатель.
Биметаллическая пластина теплового реле нагревается относительно
медленно, поэтому при больших перегрузках тепловое реле отключает элек-
60