2. Исполнение реле тока и напряжения. Реле максимального и минимального действия

Включение обмоток токовых реле последовательно в фазы сети (или во вторичные токовые цепи) не может повлиять на значение тока сети, поскольку сопротивление обмоток реле мало по сравнению с общим сопротивлением тех цепей, в которые они включены.

Термическая стойкость обмоток рассчитана на длительное прохождение токов нагрузки и на кратковременное прохождение тока короткого замыкания (в заводских параметрах дается односекундный ток, допустимый по термической стойкости).

Принципиальное отличие реле напряжения от токовых реле заключается в выполнении обмоток, которые у реле напряжения включаются не последовательно в цепь, а на междуфазное или фазное напряжение сети (параллельное включение). Сопротивление обмотки должно быть значительно больше общего сопротивления сети, в которую реле включается. Обмотки реле напряжения имеют большое число витков из провода значительно меньшего диаметра по сравнению с обмотками токовых реле.

Ток в обмотке реле зависит от напряжения Uр и сопротивления обмотки Zp:

Ip = Up / Zp,

где Zp – полное сопротивление обмотки реле, состоящее из индуктивной Хр и активной Rp частей.

При подведении переменного напряжения в сопротивлении катушки Zр с большим числом витков преобладает индуктивное сопротивление

Xр= ω L,

где ω = 2πf – угловая частота переменного тока сети; L – индуктивность катушки.

Если бы у реле напряжения цепь обмотки состояла только из многовитковых катушек, насаженных на полюса сердечника, то его поведение в условиях срабатывания характеризовалось бы следующими явлениями. В момент срабатывания из-за уменьшения воздушного зазора и соответствующего уменьшения магнитного сопротивления реле увеличивалось бы индуктивное сопротивление обмотки Хр. Это приводило бы к снижению тока Iр при неизменном напряжении Uр и, как следствие, к уменьшению Мэл.

В результате при втягивании якоря не получалось бы достаточного для надежного замыкания контактов избыточного момента, вследствие чего в условиях срабатывания и возврата подвижная система реле начала бы «плавать». Поэтому для получения необходимого избыточного момента в реле напряжения последовательно с обмоткой включается добавочное активное сопротивление Rд величина которого в несколько раз больше сопротивления обмотки. При этом изменение индуктивного сопротивления Хр уже не оказывает заметного влияния на Iр в момент срабатывания или возврата реле. Кроме обеспечения нарастания Мэл при ходе якоря Rд исключает влияние на уставку реле изменений температуры обмотки и частоты ω.

Применительно к реле напряжения можно записать:

M_эл=k₅I²_p,

где k5 – коэффициент пропорциональности.

Но так как Zр при наличии Rд мало изменяется при движении якоря, то электромагнитный момент зависит только от подведенного к зажимам реле напряжения Uр. При снижении Up уменьшается Iр, и наоборот, так что изменение Мэл у реле напряжения аналогично изменению Мэл у токовых реле (см. рис. 3).

Конструктивно Рд выполняется в виде отдельного резистора, установленного внутри реле.

Рассмотренные реле действуют при возрастании тока в их обмотке и поэтому называются максимальными реле.

В практике используются также минимальные реле, действующие при уменьшении тока в обмотке. В нормальных условиях якорь минимального реле находится в притянутом положении. Условием срабатывания минимальных реле принято считать отпадание якоря при уменьшении тока в обмотке.

Поэтому током срабатывания минимального реле Iс.р называют наибольший ток, при котором якорь возвращается в положение, соответствующее обесточенным обмоткам реле, а током возврата Iв – наименьший ток, при котором якорь реле притягивается к полюсам.

Как и у максимальных реле, коэффициент возврата минимальных реле равен отношению Iв / Ic.p. У максимальных реле Iв меньше Iс.р, поэтому k_в меньше единицы, у минимальных реле Iв больше Iс.р, поэтому kв больше единицы.