39 Независимый расцепитель

Предназначен для дистанционного отключения выключателя оператором.

Иначе говоря, отключение выключателя с таким расцепителем не зависит от элект

рических параметров, например, тока или напряжения цепи, отсюда название – «незави-

симый» ( от электрических параметров цепи ) расцепитель.

Рис. 4.19. Принципиальная схема независимого расцепителя:

1 – рукоятка включения; 2 – удерживающий рычаг; 3 – отключающий рычаг; 4 – регулировочная пружина; 5 – отключающая пружина; 6 – катушка; 7 – якорь; 8 – подвижный контакт; 9 – неподвижный контакт

Принципиальная схема независимого расцепителя устроена так же, как минимального ( рис. 4.18 ), за единственным исключением – в цепи катушки напряжения кнопка SB

«Отключение» имеет замыкающий контакт ( на рис. 4.18 – размыкающий ).

В исходном состоянии ток через катушку напряжения 6 не протекает, отключающий рычаг 3 находится в зацеплении с удерживающим рычагом 2. Контакты замкнуты, выключатель включен.

При необходимости отключить выключатель нажимают кнопку SB, через катушку6 протекает ток, якорь реле 7, преодолевая противодействие пружины 4, перемещается вниз и разобщает рычаги 3 и 2. Контакты размыкаются, выключатель отключается.

Рис. 4.20. Кинематическая схема независимого расцепителя:

1 – сердечник; 2 – катушка; 3 – якорь; 4 – защелка; 5 – промежуточный валик механизма свободного расцепления

Кинематическая схема независимого расцепителя устроена так же, как минимально

го, за исключением: в исходном состоянии якорь реле 3 не притянут к сердечнику 1.

При подаче питания на катушку реле якорь 3 притягивается к сердечнику 1 и ударяет по нижней части защелки 4. Защелка поворачивается вокруг оси О в направлении про

тив часовой стрелки и освободит промежуточный валик 10 механизма свободного расцепления В результате рукоятка выключателя повернется и установится в среднее положение “Автоматическое отключение”.

В отличие от минимального расцепителя, в независимом расцепителе напряжение срабатывания не регулируется.

40 Характеристики автоматических выключателей

Основной характеристикой автоматических выключателей является защитная или время-токовая ( рис. 4.21 ).

Защитной называется зависимость времени отключения выключателя от тока, т.е. t ( I ).

Защитные характеристики выключателей зависят от типа расцепителя или, если их несколько, расцепителей выключателя.

Рассмотрим 3 вида характеристик выключателя:

1. с электромагнитным ( максимальным ) расцепителем ( рис. 4.21, а );

2. с тепловым расцепителем ( рис. 4.21, б );

3. с комбинированным расцепителем ( рис. 4.21, в ).

Рис. 4.21. Защитная характеристика автоматического выключателя с разными видами расцепителей: а – электромагнитным; б – тепловым; в - комбинированным

Если автомат снабжен только максимальным расцепителем, то он не отключается до тех пор, пока ток контролируемой цепи не возрастет до значения I ≥ 1,5 I( рис. 4.21, а ). Например, если кратность тока I / I= 1, т.е. ток цепи – номинальный, время срабатывания выключателя t = ∞ ( т.е выключатель не сработает ).

При токе I ≥ 1,5 Iвыключатель отключается, причем время срабатывания t = = 0,03 с. Это время в зоне токов короткого замыкания ( т.е. при I > 1,5 I) не зависит от величины тока к.з., т.е. оно одинаково при I = 2, 3, 4 I, и т.д. Малое время срабатывания является весьма ценным свойством автоматических выключателей, т.к. сводит к минимуму последствия протекания тока к.з. , например, нагрев обмотки статора асинхронного двигателя при межвитковом замыкании в ней и т.п.Это время определяется механической инерционностью всех движущихся частей выключателя.

Если автомат снабжен только тепловым расцепителем, то он не отключается при токах, меньших или равных номинальному ( рис. 4.21, б ), но в зоне перегрузок, т.е. при токе I > I, отключается с выдержкой времени, обратно пропорциональной квадрату тока. Например, при кратности тока I / I= 2, время срабатывания выключателя t = = 200 с, а при кратности I / I= 4 это время составляет t = 50 с. Иначе говоря, ток увеличился в 2 раза, а время срабатывания уменьшилось в 4 раза.

Примечание: промышленность не выпускает автоматические выключатели с одним только тепловым расцепителем, поэтому предыдущий абзац имеет условный характер .Если автомат снабжен комбинированным расцепителем, то его защитная характеристика ( рис. 4.21, в ) представляет собой сочетание рассмотренных выше двух характеристик на рис. 4.21, а и 4.21, б.

Работе теплового расцепителя соответствует кривая abc, электромагнитного – a'b'c', комбинированного – abb'c'.

При токах нагрузки, меньших 1,5 I, работает только тепловой расцепитель, т.к. уставка электромагнитного расцепителя больше уставки теплового расцепителя. При токах нагрузки, превышающих уставку электромагшнитного расцепителя, работает только электромагнитный расцепитель, т.к. тепловой расцепитель имеет при этих токах большее время срабатывания.номинальный.

41 Автоматические выключатели генераторов

Автоматические выключатели этой группы предназначены для коммутации и защи

ты генераторов СЭС.

Рассмотрим устройство и принцип действия генераторного автоматического выклю

чателя серии АМ.

Автоматические выключатели серии АМ ( рис. 4.22 ) выпускают 2- и 3-полюсными на токи 800…5500 А.

Номинальные токи максимальных расцепителей могут отличаться от номинальных токов АВ. Так, в АВ типа АМ8 с I= 800 А могут устанавливаться максимальные расце

пители на номинальные токи 130, 190, 260, ..., 800 А.

Автоматический выключатель состоит из отдельных устройств:

1. контактной системы;

2. привода;

3. механизма свободного расцепления;

4. расцепителей;

5. коммутатора.

Рис. 4.22. Автоматический выключатель серии АМ

Контактная система АВ каждого полюса состоит из комплек­та главных и дугогасительных контактов.

Главные неподвижные контакты 5 и 20 в местах касания с подвижными имеют вставки из серебряных пластин. Подвижный контакт-ролик 6, окантованный серебром, при повороте вала 19 с помощью выдвижного рычага вкаты­вается между неподвижными контактами, образуя надежный контакт. Несколько раньше кулачок, насаженный на вал 19, через ролик повора­чивает дугогасительный контакт 17, который замыкается со вторым контактом 12.

При включении АВ первыми замыкаются дугогасительные контакты 17, 12, а за-

тем - главные. При отключении АВ размыка­ние контактов происходит в обратной последовательности: роликом 18 последними размыкаются дугогасительные контакты. Этим исключает­ся появление электрической дуги на главных контактах.

При замыкании контактов 17, 12 возникает дуга, создающая силы электродинамического отталкивания. Для гашения этих сил дугогаси­тельные контакты снабжены компенсационным устройством.

Контакт 12 сможет поворачиваться относительно оси 13 на небольшой угол, и его положение в разомкнутом состоянии фиксируется пружиной 11. Стойка 9 имеет прорезь 10, заполненную изоляционной прокладкой, и ток дугогасительных контактов направляется по наружной кромке стойки 9 через ось 13, контакт 12 и далее через контакты 17 и 20 (путь тока на рис. 5.4 показан стрелками).

Между стойкой 9 и контактом 12 возникают силы электродинамического отталкивания.

Сила давления тем больше, чем больше протекающий ток через контакты. Так обеспе­чивается надежное соприкосновение дугогасительных контактов даже во время появления дуги.

Возникающая дуга удлиняется, движется по дугогасительным рогам 14, 16 и попадает в асбоцементную дугогасительную камеру 15 с прорезями. Здесь дуга охлаждается и гаснет.

Должны выдерживаться указанные на чертеже зазоры между рогом 14, контактом 12 и укрепленной на нем контактной медно-графитовой пластиной. При отсутствии этих зазоров ухудшаются условия гашения дуги.

Привод АВ может быть ручным (выполнен с помощью рукоятки) или электромеханическим (с помощью электродвигателя, работающе­го через редуктор). В первом случае для включения АВ рукоятку опускают вниз (до отказа), затем быстрым движением переводят ее вверх (до отказа). При выключении рукоятку резко перево

дят в нижнее положение.

Электродвигательным приводом управляют с помощью выносных кнопок.

Механизм свободного расцепления - это система рыча­гов, валиков и пружин, через которые момент, приложенный к рукоятке, или момент ЭД передается на вал 19.

При включении АВ взводятся пружины механизма свободного расцепления. Если какие-либо из защит будут в это время воздействовать на отключающий валик 21, то механизм свободного расцепления не даст возможности АВ включиться.

Отключение АВ происходит под действием отпущенных пружин.

Остальные устройства АВ называются пристройками. Их число и виды определяются вариантом исполнения АВ. К пристройкам относятся максимальные расцепители ( защита от токов КЗ или перегрузок), замедлители (реле времени), независимый и минимальный расцепители, коммутатор.

Автоматические выключатели серии АМ имеют максимальный расцепитель для отключения токов КЗ. Магнитопровод 8 расцепителя находится на токоведущей части контакта 5 и изолирован от него изоляционной втулкой 7.

У АВ типа АМ8 магнитопровод заменен токовой катушкой. При возникновении тока КЗ магнитный поток в магнитопроводе становится достаточным для преодоления усилий противодействующих пружин и притяжения подвижного якоря 4 магнитопровода.

Якорь 4 через кронштейн и ролик воздействует на рычаг. Возникает момент вращения селективного вала 21. Начинает действовать замедлитель (расположен с другой стороны АВ и на рис. 5.4 не показан).

Замедлитель бывает часовым или анкерным. Только после истечения его выдержки времени валик 21 повернется так, что его кронштейн с роликом нажмет на пластину 3.При этом поворачи­вается отключающий валик 2, который через механизм свободного расцепления отключит АВ.

В схемах судовых генераторов обычно устанавливают 2 токовые защиты:

1. от токов КЗ;

2. от токов перегрузки.

АВ всегда имеют защиту от токов КЗ, а защита от перегрузок может выполняться другими устройствами, работающими не на отключение генератора, а на отключение ма-

лоответственных потребителей ( камбуз, бытовая вентиляция и пр. ).

Только по специальному заказу могут изготовляться АВ с дополнительными макси

мальными расцепителями, работающими в зоне перегрузок (на рис. 4.23 : I - зона перегру-

зок; II - зона КЗ, начинается при I = 2 I ).

Рис. 4.23. Время-токовая ( ампер-секундная ) характеристика защит АВ серии АМ:

I – зона перегрузок; II – зона коротких замыканий

Винтом I (см. рис. 4.22 ), изменяя натяжение противодействующей пружины, можно изменять границу зоны КЗ.

Замедлитель АВ может быть настроен на различные уставки срабатывания: 0,18, 0,38, 0,63 с (см. рис. 4.23). При возникновении любого тока больше 2I валик 21 через валик 2 отключит АВ с выдержкой времени, на которую настроен замедлитель.

Время срабатывания не зависит от значения тока: достаточно, чтобы он был более 2I.

Наличие трех уставок по времени позволяет называть АВ селективным (избиратель

ным). Уставка по времени данного АВ согла­суется с уставками других АВ электроэнергетической системы с таким расчетом, чтобы при возникновении КЗ в определенной точке первым отключился ближайший АВ, сохраняя работоспособность остальной части системы.При изготовлении АВ с защитой в зоне перегрузок применяют термобиметаллические расцепители. Они позволяют получить характе­ристику СD (см. рис.4.23). Время изги

бания биметаллического элемента и отключения АВ зависит от тока перегрузки.

Независимый расцепитель АВ служит для мгновенного отключения генератора. При нажатии на кнопку отключения подается питание на катушку 23 расцепителя (см. рис. 4.22 ). Подвижный якорь расцепителя преодолевает усилие пружины 22 и освобождает рычаг 24, который под действием пружины 25 ударяет по рычагу с роликом отключающего вала 2, в результате АВ отключается.

При включении АВ вместе с валом поворачивается включающий вал 26 и насаженный на него кулачок через отводку с роликом возвращает рычаг 24 в исходное состояние. Собачка якоря расцепителя вновь удерживает рычаг 24.

Минимальный расцепитель (на рис. 4.22 не показан) служит для отключения АВ при снижении напряжения ниже допустимого. Кроме того, если генератор возбудился до напряжения ниже 0,8 U , то минимальный расцепитель при попытке включить АВ вновь его отклю­чит. Катушка 23 минимального расцепителя находится под напряже­нием генератора и якорь расцепителя притянут. При U < Uрас­цепитель отпускает якорь, освобождается рычаг, воздействующий на отключающий валик 2, и АВ отключается.

Коммутатор представляет собой набор вспомогательных кон­тактов, переключае

мых рычагами вместе с валами 19 и 26. Контакты коммутатора переключают цепи сигнализации и управления СЭС (например, лампы "Г1 включен", "Г2 выключен").

42 Электродвигательный привод автоматического выключателя серии АМ Этот привод изображен на рис.

Рис. 4.24. Схема управления автоматическим выключателем серии АМ

В состав привода входят:

1. коллекторный электро­двигатель М переменного тока;

2. электромагнитная муфта УС, соединяющая двигатель с редук­тором, через который взводятся пружины механизма свободного расцепления;

1. электромагнита YА включения;

2. независимого (мини­мального) расцепителя КV1;

3. путе­вых (конечных) выключателей SQ1 и SQ2, работающих одновременно с

главными контактами АВ;

6. контактов SF1-SF4, управляемых механизмом взвода пружин.

На cхеме также изображены:

1. QF - - контактная система АВ;

2. FА – максимальные расцепители;

3. КV2- минимальный расцепитель.

Каждое включение или отключение АВ происходит за счет энергии взведенных пружин. После срабатывания АВ собирается цепь пуска двигателя М, взводятся пружины для следующего включения (отключения) АВ и двигатель отключается.

На рис. 4.24 состояние схемы соответствует положению АВ со взведенными пружинами. При нажатии на кнопку "Пуск" электромагнит YА освобождает взведенные пружины, АВ включается и контакт SQ1 размыкается, а контакт SQ2 переключается в положение 1, обеспечивая пуск двигателя М.

В конце взвода пружин контакты SF1, SF2 размыкаются, а SF3, SF4 замыкаются:

- электродвигатель М отключается.

При нажатии на кнопку "Стоп" поступает питание на минимальный расцепитель КV1, АВ выключается: контакт SQ1 замыкается, а SQ2 переключается в положение 2 и через замкнутый контакт SF3 включается двигатель М взвода пружины.

В конце взвода контакты SF1-SF4 возвращаются в состояние, показанyое на схеме, и двигатель отключается.

Собственное время отключения АВ не превышает 0,08 с, взвод цружин - примерно 10 с. При снижении напряжения на 20-30 % номи­нального с выдержкой времени 2 с (создается цепью С-R2-RЗ) расцепитель КV2 прямым воздействием на отключающий вал 19 (см. рис. 4.24 ) отключит АВ.

Допускается 10 включений АВ подряд, затем требуется 30-минут­ный перерыв. Ручной резервный взвод механизма АВ осуществляется вращением съемной рукоятки. После взвода поворотом рукоятки включения АВ можно включить (выключить).При техническом обслуживании АВ следует обращать внимание на состояние контактных поверхностей. Наплавления металла на контак­тах удаляют бархатным напильником. Со всех деталей удаляют пыль и нагар. Проверяют чистоту дугогасительных камер, правильность их установки, плавность работы механизма свободного расцепления. При обслуживании АВ с частичной разборкой проверяют усилия нажатия контактов, их провалы, испытывают в работе все защиты.

1. 43 Автоматические выключатели приемников электроэнергии

Основные сведения

АВ приемников электроэнергии устроены проще по сравнению с АВ генераторов,что объясняется более простыми условиями их работы.

Большая часть серий АВ приемников имеет максимальные ( от токов к.з. ) либо комбинированные ( от токов к.з. и токов перегрузки ) расцепители.

Все без исключения типы АВ приемников не имеют замедлителей, т.е. при коротком замыкании отключаются мгновенно. Напомним, что генераторные АВ имеют замедлитель, который называют селективной приставкой. Иначе говоря, селективная приставка – это реле времени ( электромеханическое, электронное и др. ). Задержка отключения АВ генераторов ( не более 1 с ) необходима для того, чтобы генераторы не отключались пусковыми токами мощных электродвигателей.

Стремление соединить в одном АВ все три вида защит, необходимые приемникам электроэнергии – максимальную ( от токов к.з. ), тепловую ( от токов перегрузки ) и по снижению напряжения ( нулевую ) привело к созданию автоматических выключателей серии АКЗ290М4. В этих АВ встроены: 3 максимальных электромагнитных расцепителя к.з. ), тепловой расцепитель с тремя тепловыми элементами ( от токов перегрузки ) и минимальный расцепитель ( отключает АВ при снижении напряжения питающей сети до 25% номинального ).

В качестве примера рассмотрим устройство автоматических выключателей серий А3300 ( рис. 4.25 ) и АК50 ( рис. 4.26 ).

44 Предохранители

Основные сведения

Плавкие предохранители применяют для защиты электрических цепей и элементов электроустановок от токов короткого замыкания или токов перегрузок.Плавким предохранителем называют электрический апарат, предназначенный для размыкания электрической цепи путем расплавления металлической вставки. Плавкая вставка включается последовательно в контролируемую цепь и при достижении током определенного значения плавкая вставка плавится и разрывает цепь.Наиболее распостраненные материалы для плавких вставок - цинка и ( реже ) серебро.

В большинстве случаев предохранители применяют для защиты от токов короткого замыкания неответственных цепей. К таким цепям относятся сети освещения, нагревательные и осветительные приборы, а также, в соответствии с Правилами Регистра, электродвигатели мощностью менее 0,5 кВт.

Предохранители крайне нежелательно применять для защиты от токов короткого замыкания 3-фазных асинхронных двигателей. Это объясняется тем, что при коротком замыкании в обмотке статора может сгореть только один предохранитель, а двигатель продолжит работу на двух фазах.При этом скорость двигателя уменьшится, а ток обмотки статора увеличится, двигатель может сгореть.Любой предохранитель состоит из корпуса и патрона. Внутри патрона находится плавкая вставка.При этом в один и тот же корпус можно поместить от 3 до 6 патронов на разные токи.На судах применяются предохранители типов ПР, ПДС ( ПД ), ПН и ПК.

Устройство и принцип действия предохранителей

Трубчатые предохранители типа ПР-2 ( рис. 4.27 ) выпускаются на номинальные токи от 15 до 1000 А двух габаритов: с коротким патроном для напряжений до 220 В постоянного тока и с длинным патроном для напряжений до 500 В. При переменном токе 380 В могут применяться предохранители обоих габаритов.

В этом случае первые будут обеспечивать пониженню, а вторые – повышенную разрывную способность.

Рис. 4.27. Трубчатые предохранители типа ПР-2:

а – патрон на номинальные токи 15...60 А: 1 – фибровая трубка; 2 – плавкая вставка; 3 – латунная втулка; 4 – латунный колпачок

б – патрон на номинальные токи 100...160 А: 1 – фибровая трубка; 2 – плавкая вставка; 3 – латунная втулка; 4 – латунный колпачок; 5 – подкладная шайба; 6 – медные ножи в – формы плавких вставок

Патроны предохранителей изготовляются из фибровой трубки 1, к концам которой крепятся латунные втулки – наконечники 3. На наконечники на резьбе навинчиваются латунные колпачки 4. В предохранителях до 60 А ( рис. 4.27, а ) колпачки служат цилиндрическими контактами и одновременно обеспечивают зажатие отогнутых концов плавкой вставки 2.Предохранители на токи более 60 А ( рис. 4.27, б ) имеют медные контактные ножи 6. К ним с помощью болта и гайки крепятся концы плавкой вставки. Чтобы исключить проворачивание ножей, предусмотрена подкладная шайба 5 с пазами.Плавкая вставка вставка представляет собой цинковую пластинку, суженную в одном или нескольких местах ( рис. 4.27, в ). Такая конструкція обеспечивает перегорание вставки при коротких замыканиях в суженных местах, т.е. деление дуги на части, что способствует гашению дуги. Кроме того, электрическая дуга нагревает фибру, вызывая ин-

тенсивное выделение газов из ее поверхности. Давление внутри патрона повышается, и дуга быстро гаснет.

Пробочные предохранители типа ПДС на токи от 6 до 350 А и ПД на ток 600 А применяют в цепах постоянного тока напряженим до 350 В и переменного тока частотой 50 Гц до 380 В.

Предохранители типа ПДС имеют корпуса из стеатита ( стеатит – спрессованный тальк ), типа ПД – из фарфора.

Рис. 4.28. Предохранители типа ПД и ПДС:

1. застекленное отверстие ; 2 – головка; 3 – контрольный глазок; 4, 10 – контактные колпачки; 5 – патрон; 6 – пружинное кольцо; 7 – плавкая вставка; 8 – засыпка; 9 – контактная гильза, 11 – контактная шайба; 12 – гетинаксовая шайба; 13 – основание;14 – внешний контакт

Предохранитель состоит из контактной гильзы 9 с фарфоровым или стеатитовым основаним 13 и патрона 5 с плавкой вставкой. Патрон закрепляется головкой 2, навинива-

емой на контактную гильзу 9. Контактная гильза изолируется от токоведущей шины гетинаксовой шайбой 12. Наружное кольцо 6 предотвращает самоотвинчивание головки.

Патрон с плавкой вставкой представляет собой полый фарфоровый цилиндр, на торцах котрого укреплены контактные колпачки 4, 10. Между колпачками расположена плавкая вставка из одной или нескольких проволочек и контрольная константановая проволочка, связанная с контрольным алюминиевым глазком 3.

Полость цилиндра заполнена кварцевым песком с добавленим мраморной крошки, мела и талька. При коротких замыканиях в цепи контрольная проволочка перегорает с плавкой встакой и контрлльный глазок выбрасывается расположенной под ним пружиной.Исправность плавкой встаки контролируется по положению глазка через застекленное отверстие 1.Электрическая дуга, содержащая пары метала, под действием повышенного давления перемещается в засыпку 8, дробится, охлаждается и гаснет. Давление повышается засет выделения из засыпки при высокой температуре водяных паров и углекислого газа.

Рис. 4.29. Предохранитель типа ПК

Трубчатые предохранители типа ПК рассчитаны на переменный и постоянный ток напряженим до 250 В ( длина предохранителей  = 30 мм ) и до 600 В (  = 45 мм ).

45 Основные сведения

Автоматические выключатели генераторов и приемников электроэнергии обеспечивают максимальную ( от токов к.з. ), тепловую ( от токов перегрузки ) и минимальную ( поснижению напряжения ) защиты при помощи отдельных узлов, являющихся частью АВ.

На долю отдельно устанавливаемых в ГРЩ или ПУ реле остаются функции защиты генера­торов от перехода в двигательный режим, что возможно при парал­лельной работе, а также функции ступенчатой защиты от перегрузок способом отключения менее ответственных приемников ( защита Мейера ). Иногда устанавливают дополнительные защиты, например, отключающие защиты при понижении напряжения или обрыве одной фазы при питании судна с берега.

Реле защиты могут быть электромагнитной, индукционной и других систем, а также электронными.

В последнем случае реле защи­ты часто изготовляют в виде отдельных защитных блоков, выполняю­щих несколько защитных функций, или защитные электронные устройства входят в общий комплекс автоматизации СЭС, например устройство токовой защиты УТЗ, устройство включения резерва УВР, защиты от обрыва фазы и пониженного напряжения ЗОФН в системе управления СЭЭС "Ижора".

Рассмотрим некоторые из типов реле защиты.

Реле тока

Основные сведения

Реле тока представляют собой разновидность защитных реле. Они делятся на 3 вида:

1. реле максимального тока;

2. реле обратного тока;

3. реле минимального тока.

Реле минимального тока применяются в электроприводах постоянного тока для

отключения электродвигателя в случае обрыва поля ( обрыва цепи параллельной обмотки возбуждения ), при котором ток обмотки якоря увеличивается в десятки раз по сравнениюс номинальным. В данном пособии они не рассматриваются.Электромагнитное реле максимального тока изображено на рис. 4.30.

Рис. 4.30. Устройство электромагнитного реле тока:

1 – катушка; 2 – сердечник катушки; 3 – якорь; 4 – регулировочный винт; 5 – регулировочная гайка; 6, 7, 10 и 11 – контакты; 8 – амортизирующие пружины контактов; 9 – изолирующие колодки; 12 – отключающая пружина

Катушка 1 из толстого провода надета на сердечник 2, закрепленный на Г- образ-ной скобе. К верхней части скобы на призме прикреплен якорь 3 в виде изогнутой прямоугольной пластины. На правой части пластины расположены изолирующие колодки 9 самортизирующими пружинами 8 и подвижными контактами 7 и 10.

Исходное положение якоря фиксируется регулировочным винтом 4 и отключающей пружиной 12. Степень растяжения пружины 12 можно изменять при помощи регулировочной гайки 5. Например, при вращении гайки по часовой стрелке пружина 12 растягивается, т.е. усилие в ней, отрывающее якорь от сердечника, увеличивается.

В исходном положении подвижный контакт 10 соединяет между собой неподвижные контакты 11. В то же время подвижный контакт 7 и неподвижные 6 разомкнуты.

Если ток в катушке увеличивается, якорь 3, преодолевая противодействие пружины 12, притягивается к сердечнику 2. Правая часть якоря с контактами 7 и 10 приподымается, при этом контакт 7 соединяет через себя контакты 6, а контакт 10, наоборот, размыкает цеь тока через контакты 11.

У реле на постоянном токе все участки магнитной цепи – якорь, сердечник и др., выполняется из литой электротехнической стали, на переменном токе – из отдельных листов стали толщиной 0,35…0,5 мм ( для уменьшения потерь на вихревые токи ). Кроме того, в верхнюю часть сердечника реле переменного тока впрессовывают короткозамкнутый виток. Устройство остальных деталей не зависит от рода тока.

Промышленность выпускает несколько серий токовых реле. Эти серии отличаютсяноминальным током катушки, количеством и сочетанием замыкающих и размыкающих контактов и пределами регулирования тока срабатывания. К основным сериям относятся такие : РМ, РЭМ20, РЭМ65 и РЭМ650.

46 Реле обратного тока

Реле обратного тока применяются в судовых электростанциях постоянного тока для отключения генератора при его переходе в двигательный режим.

Реле обратного тока не является токовым реле в прямом понимании, потому что

оно имеет две катушки: токовую и напряжения ( рис.4.31 ).

Рис. 4.31. Реле обратного тока типа ДТ: 1 – противодействующая пружина; 2 – кон-

тактный рычаг; 3 – неподвижный контакт; 4 – токовая катушка; 5 – катушка напряжения; 6 – сердечник; 7 – полюса; 8 - якорь

Токовая катушка 4 включается в контролируемую цепь ( обмотки якоря генератора ) последовательно и имеет несколько витков ( десятков витков ) толстого провода. Эта катушка располагается на сердечнике реле 6.

Катушка напряжения 8 включается в контролируемую цепь параллельно и имеет несколько сотен ( тысяч ) витков тонкого провода. Эта катушка располагается на поворотном цилиндрическом якоре 7, имеющем возвратную пружину 1. Якорь связан с контактным рычагом 2, на конце которого находится подвижный контакт.

Магнитные потоки обеих катушек создают вращающий электромагнитный момент, стремящийся повернуть якорь реле в определенном направлении.

В генераторном режиме этот момент направлен против часовой стрелки, поэтому пружина 1 сжата, а контакты 2 и 3 разомкнуты.

При переходе генератора в двигательный режим направление тока в его обмотке якоря, а значит, токовой катушке реле, изменяется на противоположное. В результате якорь, преодолевая противодействие пружины, поворачивается по часовой стрелке.

Контакты 2 и 3 замыкаются, подавая питание на катушку расцепителя генераторного автомата. Генератор отключается о шин ГРЩ.В соответствии с Правилами Регистра, уставка реле обратного тока должна составлять от 2 до 15% номинального тока генератора, вне зависимости от типа приводного двигателя ( т.е. одинакова для дизель-генераторов и турбогенераторов ).Уставку реле ( ток срабатывания ) регулируют при помощи пружины 1 – чем сильней растянута пружина, тем уставка реле больше, и наоборот. Значение обратного тока определяют по щитовому амперметру в момент отключения генератора. Этот амперметр имеет несколько делений ниже отметки «0» на шкале.

47 Реле обратной мощности типа ИМ-149

Принцип действия реле обратной мощности такой же, как у бытового счетчика электроэнергии.

Основной частью реле является индукционный механизм, состоящий алюминиево

го диск 9 и катушки 1 напряжения и катушки 2 тока. Катушка 1 включается на линейное напряжение и выполнена из тонкого провода с большим числом витков, а катушка 2 включена последовательно в цепь с током нагрузки и состоит из нескольких витков толстого провода, способного выдержать ток нагрузки.

При включении реле магнитные потоки катушек 1 и 2 пересекают диск и индуктируют в нем вихревые токи.

Взаимодействие этих токов и магнитных потоков катушек 1 и 2 вызывает появление электромагнитного момента М = kIUcosφ, пропорционального активной мощности генератора Р = IUcosφ.

Рис. 4.32. Индукционное реле обратной мощности (а, б)

В генераторном режиме диск реле повернут влево до упора. Через шестерню 8 шестерня 4 повернута вправо и подвижный контакт 7, установленный на ней, максимально удален от контактов 5.При переходе СГ в двигательный режим векторы тока и магнитного потока электромагнита 2 изменят направление на 180°, поэтому момент враще­ния диска изменяет свое направление.Подвижная часть реле поворачивается в другую сторону до замыкания контактов 5, через которые поступает питание на отключающий расцепитель АВ генератора. Вместе с генера­тором отключается и реле, механизм которого под действием спираль­ной пружины 6 возвращается в исходное положение. Для регулировки выдержки времени срабатывания реле изменяют положение подвижного контакта 7 на шестерне 4 относительно контактов 5, ориентируясь по шкале 3. Минимальному расстоянию между контактами 7 и 5 соответствует выдержка времени 2 с срабатывания реле, наибольшему расстоянию - 12 с.Поля постоянных магнитов 10 во время движения диска создают противодействующий момент подвиж­ной части прибора. Для регулировки значения обратной мощности токовую обмотку 2 переключают на разное число витков, тем самым обеспечивая три значения уставки срабатывания реле, а

именно: 6,4; 9,6 или 12 % номинальной активной мощности.Реле ИМ-149 включаются через трансформаторы тока ТА (рис. 4.32, б). Номинальный ток вторичных обмоток (обмоток 2 реле) составляет 5А. Подбирая ТА по значениям тока первичной обмотки, реле можно использовать для генераторов разных мощностей.

48 Реле перегрузки типа ИМ-145

Конструктивно оно не отличается от реле ИМ-149. Движение диска у этих реле на

чинается тогда, когда ток генератора увеличится до значения тока уставки срабатывания.

В отличие от реле обратной мощности контакты этих реле замыкают цепи АВ ме-

нее ответственных приемников.

Реле обратной мощности типа ИМ-149

Принцип действия реле обратной мощности такой же, как у бытового счетчика электроэнергии.

Основной частью реле является индукционный механизм, состоящий алюминиево

го диск 9 и катушки 1 напряжения и катушки 2 тока. Катушка 1 включается на линейное напряжение и выполнена из тонкого провода с большим числом витков, а катушка 2 включена последовательно в цепь с током нагрузки и состоит из нескольких витков толстого провода, способного выдержать ток нагрузки.

При включении реле магнитные потоки катушек 1 и 2 пересекают диск и индуктируют в нем вихревые токи.

Взаимодействие этих токов и магнитных потоков катушек 1 и 2 вызывает появление электромагнитного момента М = kIUcosφ, пропорционального активной мощности генератора Р = IUcosφ.

Рис. 4.32. Индукционное реле обратной мощности (а, б)

В генераторном режиме диск реле повернут влево до упора. Через шестерню 8 шестерня 4 повернута вправо и подвижный контакт 7, установленный на ней, максимально удален от контактов 5.При переходе СГ в двигательный режим векторы тока и магнитного потока электромагнита 2 изменят направление на 180°, поэтому момент враще­ния диска изменяет свое направление.Подвижная часть реле поворачивается в другую сторону до замыкания контактов 5, через которые поступает питание на отключающий расцепитель АВ генератора. Вместе с генера­тором отключается и реле, механизм которого под действием спираль­ной пружины 6 возвращается в исходное положение. Для регулировки выдержки времени срабатывания реле изменяют положение подвижного контакта 7 на шестерне 4 относительно контактов 5, ориентируясь по шкале 3. Минимальному расстоянию между контактами 7 и 5 соответствует выдержка времени 2 с срабатывания реле, наибольшему расстоянию - 12 с.Поля постоянных магнитов 10 во время движения диска создают противодействующий момент подвиж­ной части прибора. Для регулировки значения обратной мощности токовую обмотку 2 переключают на разное число витков, тем самым обеспечивая три значения уставки срабатывания реле, а

именно: 6,4; 9,6 или 12 % номинальной активной мощности.Реле ИМ-149 включаются через трансформаторы тока ТА (рис. 4.32, б). Номинальный ток вторичных обмоток (обмоток 2 реле) составляет 5А. Подбирая ТА по значениям тока первичной обмотки, реле можно использовать для генераторов разных мощностей.

49 Бесконтактное реле обратного активного тока типа РОТ-54Р

Реле этого типа изображено на рис. 4.33.

Реле обратного активного тока типа РОТ-54Р предназначены для защиты судовых генераторов переменного тока частотой 50 Гц от появления обратного активного тока.Номинальное напряжение, В - 133, 230, 400 Номинальная частота тока, Гц - 50 Номинальный ток, А - 5 Уставки по обратному активному току - (0,02-0,14)I_ном; срабатывания, плавно регулируемые в диапазонах - (0,13-0,25)I_ном Уставки по времени срабатывания - 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 12,0 Время срабатывания реле при токе, равном 10-кратному току уставки, с, не более - 0,1 Время готовности к срабатыванию, с, не более - 3 Потребляемая мощность в ждущем режиме, В·A не более:по цепи тока - 3 по цепи напряжения - 10   Режим работы реле - длительный.   Токовая цепь реле должна подключаться ко вторичным цепям трансформаторных датчиков тока типа ТШ-0,66М-О (ТУ 16-517.907-75) или стандартных трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А и классом точности не ниже 1,0.   Реле имет один замыкающий полупроводниковый ключ.   Коммутационнаяспособностьключа:   3 А (действующее значение), 435 В переменного тока частотой 50 Гц при активно-индуктивной нагрузке с соs 0,8. Максимальный ток включения 7 А (амплитудное значение) в течение 10 мс;   4 А, 400 В постоянного тока при активно-индуктивной нагрузке с 10 мс. Максимальный ток включения 6,5 А в течение 10 мс.   Коммутационная способность замыкающего сиг- нального контакта составляет (0,02-0,3) А при (27+3) В постоянного тока с 0,007 с и (0,05-0,3) А при 115 В переменного тока частотой 50 Гц с соs 0,5 при общем числе циклов ВО 10000, в том числе 2000 циклов ВО при температуре 50°С.   Реле длительно выдерживает напряжение, равное 1,06 от номинального, и ток, равный 1,1 от номинального.   Реле выдерживает без повреждений ток 150 А в течение 1 с.   Отклонение параметров срабатывания реле на всех уставках при изменении температуры окружающего воздуха от минус 10 до 50°С от фактических величин срабатывания, полученных при нормальных климатических условиях, не более + 5% по току, + 10% по времени срабатывания.   Реле возвращается в исходное состояние без срабатывания, если ток, превышающий ток срабатывания, по истечении времени не более 0,9 минимально допустимого времени срабатывания для данной уставки в нормальных климатических условиях уменьшится до 0,8 тока срабатывания на уставке.   Реле надежно работает при длительных отклонениях напряжения от минус 10 до 6% от номинального и частоты + 5% от номинальной, при кратковременных отклонениях напряжения от минус 30 до 20% от номинального (длительностью до 1,5 с) и частоты + 10% от номинальной (длительностью до 5 с).   Масса реле не более 3,2 кг.   Средний срок службы реле-12,5 лет, срок сохраняемости - 5 лет.   Наработка реле - 25000 ч со дня ввода в эксплуатацию.

Конструкция и принцип действия

Реле (рис. 1) состоит из датчика тока ДТ, мас- штабных усилителей У1 и У2, производящих согласование входного уровня сигнала от датчика тока с требуемым в схеме. Датчик напряжения ДН, как и датчик тока ДТ, осуществляет гальваническую развязку и согласует уровень напряжения контролируемой сети с требуемым в схеме реле. Напряжение с его выхода поступает на вход нуль-органа НО, с выхода которого периодическая последовательность прямоугольных импульсов поступает на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя ФЧВ и через одновибратор ОВЗ на счетный вход элемента времени ЭВ. С выхода ФЧВ сигнал поступает на вход интегратора И, который в конце каждого периода сбрасывается импульсами, сформированными одновибратором ОВ2. В интеграторе происходит сложение сигналов, поступающих с выхода ФЧВ и задатчика уставки по току ЗУТ, чем обеспечивается независимость уставки от частоты.   Структурная схема реле РОТ-54Р   ДТ - датчики тока; ДН - датчики напряжения;   У1, У2 - масштабные усилители;   НО - нуль-орган; ФЧВ - фоточувствительный выпрямитель;   И - интегратор; ЗУТ - задатчик уставки по току;   ПО1, ПО2 - пороговые органы; РИ - расширитель импульсов;   ЭВ - элемент времени; ЗУВ - задатчики уставки по времени;   РО - реагирующий орган; ВО - выходной орган;   СС - схема совпадения; ОВ1, ОВ2, ОВ3 - одновибраторы;   К - встроенное электромагнитное реле; БП - блок питания   Сигнал с выхода интегратора поступает на вход порогового органа ПО1, с выхода которого поступает на стробируемый расширитель импульсов РИ. Стробирующие импульсы поступают перед импульсами сброса интегратора в конце каждого периода от одновибратора ОВ1. Активный уровень с выхода РИ разрешает счет ЭВ. Выдержка времени задается задатчиком уставки по времени ЗУВ. После окончания выдержки времени происходит срабатывание реагирующего органа РО, сигнал с вывода которого поступает на выходной орган ВО. Имеющийся в схеме реле канал отсечки содержит пороговый орган ПО2 и схему совпадения СС. При входном токе, превышающем 10 I_ус, ПО2 воздействует в случае обратного тока через СС на РО, минуя элемент времени. Питание реле производится от блока питания БП.   Конструктивно реле выполнено в защищенном корпусе, состоящем из пластмассового основания, кожуха и съемной крышки.   Элементы схемы и трансформаторы размещены на трех субблоках.   Электрическая связь субблоков между собой осуществляется с помощью печатной кросс-платы, расположенной в основании реле. Связь субблоков с кросс-платой осуществляется с помощью разъемов.   На верхние планки выведены два ряда переключателей и ручка плавной регулировки. Нажатием и последующим поворотом соответствующих переключателей производится выставление диапазонов регулирования по току срабатывания и уставок по времени срабатывания.   Вращением ручки согласно схеме производится плавная настройка уставки по току срабатывания. Ручка фиксируется в положении определенной уставки прижимом и винтом М3.   Для внешних электрических соединений реле служат клеммные узлы, расположенные на основании. Они закрыты изоляционными крышками.   Присоединение внешних проводов к реле - переднее. Крепление реле к панели осуществляется винтами в основании.   Реле ремонтопригодно в условиях специализированного ремонтного предприятия.   Реле допускают совместную работу с реле активной мощности типа РМ-55Р.