_методички / Релейная защита / Кондратьев-21.49

УДК 621.331:621.311(075.8) ББК 39.217.102 я73

К64

Конструкции и характеристики электромеханических реле. Максимальная токовая направленная защита: Методические указания к выполне-

нию лабораторных работ по дисциплине «Релейная защита» / Ю. В. Кондратьев, А. М. Сапельченко; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. 36 с.

В методических указаниях рассмотрены конструкция и характеристики электромеханических реле, а также защиты (максимальной токовой направленной защиты), выполненной на релейно-контактных элементах. Представлена методика экспериментального определения характеристик реле и системы защиты при помощи новейшего оборудования – испытательной системы «Ретом-41М».

Методические указания предназначены для студентов 4-го и 5-го курсов очной и заочной форм обучения специальности 190401 (101800) − «Электроснабжение железных дорог», могут быть полезны слушателям Института повышения квалификации и переподготовки.

Библиогр.: 3 назв. Табл. 4. Рис. 17.

Рецензенты: канд. техн. наук, доцент В. А. Ощепков; канд. техн. наук, доцент С. А. Лунев.

________________________

© Омский гос. университет путей сообщения, 2006

2

Лабораторная работа 1

ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Цель работы: изучить конструкцию и характеристики электромагнитных реле.

1.1. Принцип действия электромагнитных реле

На вход большого числа реле подается только одна электрическая величина – напряжение или ток, которая сравнивается как правило с некоторым эталоном, например с механическим моментом пружины или со стабилизированным напряжением. Для сравнения подводимая электрическая величина должна быть преобразована в величину, однородную эталону, в приведенном случае – в механический момент или напряжение постоянного тока.

Среди реле, к которым подводится одна электрическая величина, наибольшее распространение получили электромагнитные (реле тока, напряжения, промежуточное, времени).

Принцип действия электромагнитных реле (рис. 1) основан на притяжении стального подвижного якоря 3 к электромагниту 1, по обмотке 2 которого протекает ток Iр. Контактная система реле состоит из подвижной 5 и непо-

движной 7 частей. Подвижная часть связана с якорем реле. По конструкции магнитной системы и характеру движения якоря электромагнитные реле делятся на реле с поворотным и с втяжным якорем. В свою очередь реле с поворотным якорем делятся на реле с притягиваемым якорем (см. рис. 1) и вращающимся (рис. 2).

Ток в обмотке реле Iр создает намагничивающую силу Iрwр ( wр – число

витков обмотки реле), под ее действием в магнитопроводе возникает магнитный поток, создающий в зазоре δ между якорем и магнитопроводом электро-

6

где Мт – тормозной момент от сил сопротивления пружины 4, трения в осях и веса якоря.

Из анализа выражений (1) – (4) ясно, что сила притяжения, действующая на якорь электромагнитных реле, или ее момент пропорциональны квадрату тока Iр в обмотке реле и имеют постоянное направление, не зависящее от направ-

ления этого тока. Следовательно, электромагнитные конструкции пригодны для изготовления реле как постоянного, так и переменного тока. Электромагнитный

7

Ιср за счет изменения

1)числа витков обмотки реле wр ;

2)силы противодействующей пружины Fпр ;

3)воздушного зазора δ , вызывающего изменение R м .

Регулирование пружиной позволяет изменить ток срабатывания плавно, а изменением числа витков – дискретно. Возврат притянутого якоря в исходное положение происходит под действием пружины 4 (см. рис. 1). Для возврата необходимо, чтобы сила Fпр преодолела сопротивление электромагнитной си-

лы Fэ и трения якоря Fтр .

Наибольший ток в реле, при котором якорь реле возвращается в начальное положение, называется током возврата реле Iв .

Отношение Ιв называется коэффициентом возврата kв .

Ιср

8

У реле, реагирующих на возрастание тока, Ιср > Ιв и kв < 1.

Исходя из требований чувствительности реле желательно, чтобы значение коэффициента возврата kв было близким к единице у пусковых органов защиты.

В связи с неодинаковым изменением электромагнитной и механической характеристик на подвижную систему в притянутом состоянии реле действует избыточная сила Fизб, поэтому для возврата реле в начальное положение необ-

ходимо снизить ток в обмотке реле от Ιср до Iв . Значение kв тем ниже, чем больше избыточная сила Fизб . С другой стороны, с ростом избыточной силы

повышается надежность работы контактов реле. Следовательно, избыточная сила должна быть достаточной для надежной работы контактов, но не слишком большой, чтобы не уменьшить излишне коэффициент возврата.

В работе реле переменного тока имеются некоторые особенности, связанные с изменением тока во времени. Для синусоидального тока магнитный поток изменяется по закону:

Мгновенное значение электромагнитной силы притяжения якоря Fэ пропорционально квадрату магнитного потока:

Таким образом, мгновенное значение электромагнитной силы состоит из двух частей: постоянной (0,5k′Φ2 ) и переменной (0,5k′Φ2cos2ωt) , изменяю-

щейся во времени с двойной частотой.

Результирующая электромагнитная сила Fэ изменяется во времени с

двойной частотой от нуля до величины k′Φ2 . Реле сработает и будет находиться в этом состоянии в том случае, если для любого момента времени выполняется условие: Fэ > Fср , но поскольку электромагнитная сила Fэ изменяется от

нуля, то в некоторый момент времени она становится меньше противодейству-

9