2.3. Реле защиты

В эту группу входят реле максимального тока и напряжения и реле обрыва фазы. Реле максимального тока и напряжения - это высокочувствительные электро- и магнитоэлектрические реле поворотного типа, включаемые последовательно в цепь нагрузки (тока) или параллельно (напряжения). С поворотным якорем связана контактная система. Они защищают потребителей при кратковременных бросках тока или напряжения: превышающих их допустимые значения в динамических режимах. Контакты этих реле не являются силовыми.

Реле обрыва фазы предназначены для защиты потребителей в случае короткого замыкания в одной из фаз или её обрыва. Это трёхобмоточное реле, включаемое параллельно плавким предохранителям (рис.2.4).

В случае короткого замыкания в одной из фаз предохранитель перегорает и ток течет по одной из катушек реле, вызывая её срабатывание. При обрыве одной из фаз возрастает ток нагрузки в других фазах, вызывая срабатывание реле.

Область применения устройств защиты применительно к двигателям постоянного тока, используемых в различного рода потребителей можно проиллюстрировать рис. 2.5. Для электроприводов с двигателями переменного тока меняется диапазон работы реле защиты в пусковых режимах, так как пусковые токи лежат в меньшем диапазоне.

2.4. Автоматические воздушные выключатели

(АВТОМАТЫ)

Предназначены для защиты потребителей (или группы потребителей) при возникновении в них аварийных режимов. Защищают потребители с =10 - 2000 А, 550 В, К ним предъявляются следующие требования:

1) минимальное время срабатывания;

2) срабатывание автомата, защищающего один участок, не должно влиять на работу других автоматов;

3)для селективной защиты должна быть регулировка параметров.

По времени срабатывания различают обычные (t ~ 0,01 с) и быстродействующие автоматы (t ~ 0,001 с).

Конструктивная схема автомата приведена на рис. 2.6, где цифрами обозначены элементы конструкции:1- размыкающие контакты; 2- компенсаторы электродинамических усилий; 3 - пружина поджатия; 4 - главные контакты; 5 - гибкий токопровод; 6 - биметаллическая пластина; 7 - нагревательный элемент; 8 - электромагнит максимального тока; 9 - электромагнит минимального напряжения; 10 - электромагнит отключения; 11 - кинематическая система рычагов; 12 - электромагнит включения; 13 - ручной привод; 14 - пружина поджатия; 15 - пружина возврата; 16 - дугогасительная камера; 17 - дуга. Замыкание контактов осуществляется ручным приводом 13 или электромагнитом 12. При включении сначала замыкаются размыкающие контакты 1, а затем главные 4. При размыкании цепи порядок их обратный. Для компенсации электродинамических усилий, возникающих при протекании тока по контактам, вызывающих отскок контактов, предназначены пружины 3, 14 и компенсаторы электродинамических усилий 2. Величина этого усилия определяется . Принцип действия их основан на взаимодействии силовых линий электрического поля, возникающих около проводника. Так как токи в них направлены в разные стороны, то силовые линии направлены согласно, и проводники (шины 2) отталкиваются друг от друга, создавая дополнительное поджатие контактов.

Узел расцепителей 6 - 11 обеспечивает следующие виды защиты:

а) от дополнительных перегрузок (тепловое реле, элементы 6,7);

б) от бросков максимального тока (электромагнит 8);

в) от падения напряжения в сети ниже допустимого (усилие пружины и электромагнита 9 направлены в разные стороны); при усилие пружины уравновешивается усилием электромагнита; при уменьшении напряжения питания пружина воздействует на кинематическую систему;

г) по команде оператора (электромагнит10).

При этом один из исполнительных элементов устройств 6,8,9,10 через кинематическую систему рычагов воздействует на рычаг с расположенными на

нем подвижными контактами. Быстрое размыкание достигается за счет срабатывания взведённой пружины возврата 15. Для быстрого гашения дуги применяется система магнитного дутья, включающая катушку (на схеме не показана) и дугогасительную камеру 16.

Быстродействующие автоматы

Коммутируют цепи постоянного тока с параметрами 10 - 500 А, 380 В, время размыкания 0,002 - 0,01 с. Различают две группы таких автоматов - на электромагнитном и электродинамическом принципах.

Быстродействующие автоматы на электромагнитном принципе основаны на использовании эффекта возникновения магнитного потока в специально вводимой в цепь нагрузки катушки при больших бросках тока. Конструктивная схема автомата приведена на рис. 2.7,а.

На магнитопроводе (типа Ш-образного) расположены три катушки: удерживающая , включающая, отключения . Для замыкания контактов подается напряжение на включающую и удерживающую обмотки, якорь перемещается против часовой стрелки, обеспечивая замыкание контактов и взводя пружину возврата. Затем напряжение с катушкиснимается. Так как магнитное сопротивление цепи при притянутой нижней части якоря и средней части значительно меньше первоначального, когда она располагается у левой части, то усилие, создаваемое потоком, превышает усилие пружины возврата, и якорь сохраняет положение, показанное на рис.2.7,а. Поток при этом разделяется на дваи, причем по отмеченной выше причине. При больших бросках токов в обмоткенаводится поток, который направлен согласно с потоком . Возникающее при этом электромагнитное усилие вызывает перемещение якоря по часовой стрелке. Высокое быстродействие достигается за счет дифференциальной схемы сложения усилий и от потокови.

Быстродействующий автомат на электродинамическом принципе (рис. 2.7,б) состоит из катушки 1, включённой в цепь тока нагрузки, подвижного алюминиевого диска 2, подвижного штока 3 и размыкающих контактов 4. В режиме замыкания цепи контакты замкнуты при помощи пружинной системы (на схеме не показано). При бросках тока нагрузки в алюминиевом диске наводятся вихревые токи, причем обратного направления по отношению к току в катушке. Вокруг этих проводников (катушки и диска) создаются силовые электрические поля, силовые линии которых в зазоре между катушкой и диском направлены согласно. В результате их взаимодействия возникает отталкивание проводников. Алюминиевый диск перемещается вправо, вызывая размыкание контактов.