Урок 29
Тема 4.3: Проверка и настройка реле времени, промежуточных и сигнальных реле
Реле времени используются в схемах защит автоматики и сигнализации для создания регулируемой выдержки времени (замедления) в подаче исполнительной команды после получения управляющего сигнала.
У реле с механическим замедлением переключение исполнительных органов контактов производит часовой механизм или электродвигатель с редуктором. Часовой механизм пускается в работу электромагнитом, т.е. воспринимающим органом реле (реле серии ЭВ-100 с электромагнитами постоянного тока и серии ЭВ-200 с электромагнитами переменного тока). Пуск реле серии Е и ВС осуществляется электромагнитом сцепления.
Принцип устройства часового механизма реле времени показан на рис. 5.25. Под воздействием ведущей пружины, которая заводится пусковым устройством реле времени (на рис. 5.25 не показаны), ведущая шестерня начинает вращаться в направлении, указанном стрелкой. Ее вращение передается на трубку 8, с которой жестко связана храповая шестерня 2, имеющая косые зубья. При вращении по часовой стрелке зубья храповой шестерни зацепляются за выступ Г-образной храповой пружины 3 и тянут пружину и связанную с ней анкерную шестерню 1. Непосредственной связи между храповой и анкерной шестернями нет.
Анкерная шестерня 1 образует с анкерной скобкой 4 так называемый анкерный или спусковой механизм, создающий выдержку времени. В показанный на рис. 5.25 момент палец анкерной скобки 7а вошел между зубьями анкерной шестерни и остановил ее. Вместе с анкерной шестерней остановятся храповая шестерня 2, трубка 8, ведущая шестерня и ее ось, на которой она укреплена вместе с подвижным контактом.
Палец 7а, остановив анкерную шестерню, сам получает удар, вследствие чего анкерная скобка 4 поворачивается на своей оси, выводит палец 7а из зубьев анкерной шестерни и освобождает ее.
При этом анкерная шестерня и сцепленная с ней храповая шестерня, трубка, ведущая шестерня и подвижной контакт свободно поворачиваются до тех пор, пока анкерная скобка не повернется и введет свой второй палец 7б между зубьями анкерной шестерни, чем вновь остановит ее.
Таким образом, движение анкерной шестерни и, следовательно, подвижного контакта происходит не непрерывно, а прерывисто. Скорость вращения анкерной шестерни, от которой зависит выдержка времени реле, определяется моментом инерции анкерной скобки, величину которого можно регулировать изменением положения грузиков 5 на коромысле 6. При удалении грузиков от центра коромысла время действия реле увеличивается, а при приближении - уменьшается.
При снятии с обмотки реле напряжения оно мгновенно возвращается в исходное положение возвратной пружиной реле. При возврате реле ведущая шестерня, трубка и храповая шестерня вращаются в обратном направлении. При этом зубья храповой шестерни скользят скошенной поверхностью по выступу храповой пружины, не зацепляясь за него. Благодаря этому анкерная шестерня остается неподвижной и часовой механизм не препятствует мгновенному возврату реле в исходное положение.
Устройство реле времени серий ЭВ-100 и ЭВ-200 показано на рис. 5.26. В этом реле времени ведущая пружина 11 нормально растянута (заведена) и удерживается в таком положении тем, что палец 9 упирается в верхнюю часть якоря 3.
При подаче напряжения на обмотку реле 1 якорь 3, втягиваясь, сжимает возвратную пружину и освобождает палец 9. Благодаря этому под воздействием освобожденной ведущей пружины 11 зубчатый сектор 10 начинает вращаться и вращать сцепленную с ним шестерню 13, которая в свою очередь вращает валик с укрепленным на нем подвижным контактом 22.
В самом начале вращения валика происходит его сцепление с ведущей шестерней 15 посредством фрикционного устройства 14, принцип работы которого показан на рис. 5.26 б и в.
Ведущая шестерня 15 через трубку 16 и промежуточные шестерни 17 и 18 связана с часовым механизмом, имеющим устройство, аналогичное устройству часового механизма на рис. 5.25. Часовой механизм обеспечивает движение подвижного контакта с определенной скоростью.
Поэтому выдержка времени от начала работы реле до замыкания его контактов зависит от расстояния между начальным положением подвижного контакта 22 и неподвижными контактами 23, которые для изменения уставок можно перемещать по шкале 24.
Кроме контактов с регулируемой выдержкой времени, реле времени имеют переключающий контакт мгновенного действия, состоящий из неподвижных контактов 7 и 8 и подвижного контакта 6. Нормально контакт 6 замкнут с контактом 7. При втягивании якоря поводок 5 нажимает на контакт 6 и переключает его на замыкание с контактом 8.
Реле времени серии ЭВ-100 выпускаются для работы на оперативном постоянном токе 24, 48, 110 и 220 в, а реле серии ЭВ-200 для работы на переменном токе 100, 127, 220 и 380 В.
Реле времени переменного тока типов ЭВ-215-ЭВ-245 выпускаются на номинальные напряжения 100, 127 и 220 В. В исходном положении обмотки этих реле постоянно находятся под напряжением. При этом ведущая пружина растянута и реле готово к действию. При снятии напряжения с реле контактами пусковых реле или при его снижении или исчезновении по другим причинам якорь реле отпадает и освобождает часовой механизм, который под воздействием ведущей пружины перемещает подвижный контакт до замыкания с неподвижными контактами. При подаче напряжения реле мгновенно возвращается в исходное положение.
Механизмы времени реле серий РВ-100 и РВ-200, в отличие от механизмов времени реле серий ЭВ-100 и ЭВ-200, выполнены с применением камней для вращающихся частей.
Для реле времени разброс времени срабатывания определяют как разность между максимальным и минимальным временем срабатывания при десяти измерениях на одной и той же уставке при номинальном напряжении на катушке реле, а среднее значение времени срабатывания - это среднее арифметическое из десяти измерений.
Проверка механической части реле.
1. Держатель подвижных контактов должен быть надежно закреплен стопорным винтом на выходной оси часового механизма. Должны быть надежно закреплены фиксирующими винтами колодки на подвижных контактах.
2. При притянутом якоре и замкнутых на максимальной уставке контактах между якорем и заводным рычагом часового механизма должен быть зазор 0,5-1 мм.
3. Касание подвижного мгновенного контакта должно быть примерно по центру неподвижного контакта. Зазор между мгновенными контактами должен быть не менее 1,5 мм для реле ЭВ-113, ЭВ-123, ЭВ-133, ЭВ-143, РВ-113, РВ-127, РВ-133 и РВ-143 и не менее 2,5 мм для остальных исполнений реле. Регулируют зазор подгибанием неподвижных контактных пластинок.
4. Прогиб пластинки переключающего мгновенного контакта должен быть таким, чтобы после замыкания замыкающего контакта якорь проходил еще 0,8-1,2 мм, что соответствует контактному нажатию 0,12-0,18 Н.
5. Провал неподвижных контактов, замыкающих с выдержкой времени, должен быть на любой уставке не менее 0,4 мм. Контактные пружины неподвижных контактов должны находиться в одной плоскости, перпендикулярной плоскости шкалы. Подвижный контактный мостик должен замыкать оба неподвижных контакта одновременно и не должен касаться контактных пружин.
6. Возвратная пружина должна четко возвращать часовой механизм в исходное положение (до упора). В случае необходимости регулируют сжатие (натяжение) пружины. Регулировку натяжения пружины реле серий ЭВ-200 и РВ-200 производят подгибанием «язычка» рамы.
Проверка электрических характеристик реле.
1. Для реле ЭР-ПЗ, ЭВ-123, ЭВ-133, РВ-113, РВ-127, РВ-133 и РВ-143 измеряют сопротивление цепи обмотки при отпущенном и втянутом якоре (рукой нажать на хвостовик якоря).
2. Прослушивают работу часового механизма при 10-кратном запуске реле.
3. По схемам рис. 5.27 проверяют напряжение четкого срабатывания реле. Напряжение должно соответствовать техническим данным. Напряжение подают плавно и «толчками».
4. Проверяют напряжение возврата реле, которое должно соответствовать техническим данным.
5. Проверяют шкалу реле на минимальной, максимальной отметках и на заданной уставке по схеме рис. 5.27.
Разброс времени срабатывания проверяют на максимальной отметке шкалы.
6. Продолжительность замкнутого состояния проскальзывающего контакта регулируется изменением провала неподвижных контактов.
7. Нечеткое притягивание якоря термически стойких реле постоянного тока вызвано преждевременным размыканием мгновенного контакта; в этом случае следует поднять выше толкатель мгновенного контакта.
8. При проверке шкалы реле может наблюдаться следующее:
а) время на максимальной уставке выходит за плюсовой допуск; для устранения этого шкалу устанавливают так, чтобы на наименьшей уставке выдержка времени соответствовала минусовому допуску отклонения.
б) время на максимальной уставке выходит за минусовой допуск, для устранения этого шкалу устанавливают так, чтобы на наименьшей уставке выдержка времени соответствовала плюсовому допуску.
В заключение затягивают гайку, крепящую шкалу реле, и проверяют время срабатывания реле на крайних отметках шкалы.
9. При проверке времени срабатывания проскальзывающего контакта схемы рис. 5.27 а-в позволяют измерить указанный параметр, так как продолжительность замкнутого состояния проскальзывающего контакта является достаточной для выполнения отсчета. При выполнении уставки проскальзывающего контакта реле со шкалой 1,3 с целесообразно для измерений устанавливать упорный контакт в такое положение, при котором проскальзывающий контакт замыкается устойчиво, а затем, зафиксировав надежно положение неподвижного проскальзывающего контакта, выполнять уставку упорного контакта.
Реле времени переменного тока РВМ-12 и РВМ -13 включают в себя два промежуточных насыщающихся трансформатора, первичные обмотки которых включают во вторичные цепи трансформаторов тока (защищаемого элемента) любых двух фаз трехфазной системы, индукционного синхронизированного микроэлектродвигателя, создающего выдержку времени контактов, и контактной системы. Вторичные обмотки насыщающихся трансформаторов зашун-тированы конденсаторами с последовательно соединенными резисторами для улучшения формы кривой напряжения, подводимого к обмотке электродвигателя.
Проверка механической части реле.
1.Завод выпускает реле в отрегулированном состоянии. При необходимости проверки микродвигателя СМ-1 надо иметь в виду следующее.
При подаче на катушку статора напряжения не более 55 В ротор должен вращаться с синхронной частотой 500 об/мин и входить четко в зацепление с зубчатым колесом; при питании через насыщающийся трансформатор и последовательном соединении первичных обмоток трансформатора и токах 2,5; 10; 50; 75 А микродвигатель должен вращаться равномерно.
При отключении двигателя ротор должен четко падать вниз. При нечетком втягивании или отпадании ротор следует снять и очистить поверхность оси от загрязнения. Для этого необходимо отвернуть два винта, крепящих пластмассовую крышку с нижней стороны двигателя (при этом следует придерживать крышку во избежание выпадания подшипника, бронзовой шайбы и ротора), и осторожно снять крышку, подшипник и ротор. Ось ротора промыть бензином и вытереть чистым лоскутом ткани. Отверстие в подшипниках прочищать деревянной палочкой. После очистки ось ротора и подшипники смазать тонким слоем масла и собрать двигатель. При исполнении реле для умеренного климата применяют часовое масло МП-45 по ГОСТ 8781-71, для тропического климата - часовое масло МЧТ-3; наносят масло тонким слоем специальной мас-лодозировкой, изготовленной из проволоки диаметром 0,3 мм, расплющенной до ширины 0,7 мм.
2. Рама с подвижными контактами должна свободно вращаться в своих подшипниках; осевой люфт должен быть 0,1-0,3 мм. В исходном положении рама должна опираться на угольник или одновременно на угольник и стойку.
3. Промежуточная ось редуктора должна иметь осевой люфт 0,2-0,4 мм. Зацепление с ведущей шестеренкой двигателя должно быть с зазором около 0,08 мм (проверяется визуально); не должно быть затирания. Изменение зазора в зацеплении производят перемещением двигателя за счет люфтов между крепящими винтами и отверстиями в плате двигателя.
4. Контактные пластинки неподвижных контактов должны при перемыкании их подвижными иметь примерно одинаковые провалы на любой уставке шкалы. Указанное достигается подгибкой пластин неподвижных контактов при установке провалов на средних точках шкал и проверкой на крайних. Воздушный зазор между серебряными накладками пластин неподвижных контактов в разомкнутом состоянии должен быть 3,4-4 мм.
5. Пружина для возврата подвижной контактной рамы должна быть отрегулирована так, чтобы в любом положении могла преодолеть сопротивление двух контактов, установленных на одинаковые уставки, и обеспечить возврат контактной рамы в течение времени:
- для реле типа РВМ-12 - 0,2 с на уставках до третьей точки шкалы и 15% уставки на уставках от третьей точки шкалы и выше;
- для реле типа РВМ-13 - 20% уставки на уставках до второй точки шкалы и 15 % уставки на уставках от второй точки шкалы и выше.
Регулировку производить перемещением угольника, крепящего конец пружины. Допускается касание витков пружины при условии обеспечения тока срабатывания и времени возврата, указанных выше.
Проверка электрических характеристик реле.
1. Токи четкого срабатывания и возврата реле измеряют при питании поочередно каждого насыщающегося трансформатора по схеме рис. 5.28. Ток подают «толчком».
2. Разброс времени срабатывания проверяется по схеме рис. 5.28 на последней уставке шкалы при полуторакратном токе срабатывания. Абсолютный разброс при изменении тока в первичной обмотке насыщающего трансформатора до 20-кратного номинального для реле типа РВМ-12 должен быть не более 0,12 с, для РВМ-13 - не более 0,25 с.
3. Проверка времени срабатывания реле на рабочей уставке. Если в процессе эксплуатации оперативный персонал использует несколько рабочих уставок, устанавливая их по шкале от руки, проверяют все указанные уставки.
4. Надежность работы контактов и отсутствие вибрации при изменении тока от 1,05Iср до максимального тока к.з. проверяются при поочередном питании каждого насыщающегося трансформатора.
5. Проверка времени действия реле в схеме защиты на заданной уставке. Установка более двух контактов на одинаковые уставки на время срабатывания не допускается, так как возвратная пружина может преодолеть из любого положения подвижной системы силу трения только двух контактов.
Не допускается также установка двух проскальзывающих контактов в крайнее левое положение (проскальзывающие контакты замкнуты), так как модность двигателя (при токе срабатывания) недостаточна для преодоления с места механического момента сопротивления двух контактов.
Основным назначением промежуточных реле является:
1) Размножение числа контактов основного реле в тех случаях, когда при срабатывании последнего требуется одновременно замкнуть несколько цепей, например для одновременного отключения от защиты нескольких выключателей.
2) Разгрузка контактов основного реле при необходимости замыкания или размыкания таких мощных цепей, как, например, цепи включения и отключения выключателей. В этих случаях основное реле действует на промежуточное реле, а промежуточное реле своими контактами производит отключение или включение выключателей.
Промежуточные реле выполняются на электромагнитном принципе для работы на постоянном и переменном токе.
Промежуточные реле бывают с токовыми обмотками и обмотками напряжения, а также с теми и другими одновременно.
Промежуточные реле с токовыми обмотками включаются последовательно в цепь обмоток других аппаратов (например, отключающих катушек выключателей) и работают от тока, проходящего в этой цепи. Промежуточные реле с обмотками напряжения включаются на полное напряжение источника оперативного тока.
Реле постоянного тока изготавливаются на стандартные номинальные напряжения 24, 48, 110 и 220 В, а реле переменного тока - на 127, 220 и 380 В.
Промежуточные реле типов РП-23 и РП-24 выполняются для работы на постоянном токе, а реле типов РП-25 и РП-26 на переменном токе.
Выпускаются также промежуточные реле серий РП-210, РП-220, РП-250 и др.
Проверку промежуточных реле выполняют в следующем порядке:
1. Осмотр реле, проверка сопротивления изоляции.
2. Проверка регулировки механической части и состояния контактов. При этом в случае необходимости переделывают контакты (замыкающие на размыкающие или наоборот) и схему внутренних соединений реле. Проверяют межконтактные зазоры, провалы, совместный ход контактов, совпадение контактных поверхностей подвижных и неподвижных контактов, одновременность размыкания, замыкания контактов медленным перемещением от руки якоря реле. Регулировку исправного реле выполняют в основном подгибанием контактов. При необходимости регулируют опережение (запаздывание) срабатывания или переключение (групп) контактов без разрыва цепи.
3. Проверка напряжения (тока) срабатывания и возврата основной обмотки (обмотка, при коммутации которой реле выполняет свою основную функцию в устройстве). Должно быть Ucp< 0,7 UH; UB ≥ 0,05 UH. Для реле с замедлением при возврате допускается UB ≥ 0,01 UH.
4. Проверка тока (напряжения) удержания по дополнительным обмоткам, при коммутации которых реле выполняет вспомогательные функции: удержание во включенном состоянии, изменение электрического параметра или задержка действия при выполнении основной функции реле, торможение и т.п. Как правило, намагничивающая сила дополнительной обмотки в схеме устройства недостаточна для срабатывания реле. Подают номинальное напряжение (ток) на основную и дополнительную обмотки, основную обмотку отключают, определяют ток (напряжение) удержания реле по дополнительной обмотке. Должно быть Iуд≤ 0,8IН или Uуд≤07UH.
5. Определение однополярных выводов основных и дополнительных обмоток. При проверке по предыдущему пункту напряжение (ток) основной обмотки снижают плавно; если полярность включения основной и дополнительной обмоток не согласована, якорь реле отпадает, если согласована, якорь остается втянутым и отпадает при последующем снижении (отключении) тока (напряжения) дополнительной обмотки - при измерении параметра удержания.
6. Измерение времени действия реле, для которых время задано картой уставок или инструкцией по наладке. Для сложных устройств параметры реле по пунктам 3-6 измеряют в полной схеме устройства защиты (автоматики) для проверки правильности включения реле, учета влияния элементов, включенных параллельно и последовательно с обмоткой испытуемого реле: обмоток других реле, резисторов, конденсаторов, диодов и т.п. В случае регулировки времени действия повторно выполняют измерения по пунктам 3 и 4. Схемы для испытаний по пунктам 3, 4 и 6 приведены на рис. 5.29.
В зависимости от характера замедления (при срабатывании или возврате) и действия контакта (замыкание, размыкание) устанавливают положения тумблеров S1 и S2; нажатием кнопки SB приводят схему в действие; возвращают схему отключением автомата SF. Более простые схемы приведены на рис. 5.27.
Измерение промежутков времени, меньших 0,04 с, следует выполнить электронным миллисекундомером.
Параметры, измеряемые по пунктам. 3, 4 и 6, зависят от начального и конечного зазоров магнитной системы, межконтактных зазоров, силы нажатия контактов и сжатия противодействующей пружины. Параметры должны соответствовать техническим данным реле.
7. Нагрузка в цепи контакта не должна превышать его коммутационной способности.
Реле серии РЭВ имеют винты для регулировки начального зазора и набор немагнитных прокладок различной толщины для регулировки конечного зазора (при срабатывании).
При ревизии реле проверяется ход подвижных частей, исправность пружин, чистота контактных поверхностей, соответствие контактов проекту.
В нормально отрегулированных реле замыкание всех замыкающих и размыкание всех размыкающих контактов должно происходить соответственно одновременно.
При регулировании напряжения срабатывания или возврата крайне нежелательно деформировать стальные пружины, что приводит к преждевременному их старению.
Сигнальные реле. В устройствах релейной защиты и автоматики для фиксации и последующей расшифровки происшедших автоматических операций применяют специальные сигнальные устройства (указатели). Срабатывание указателя фиксируется выпадением сигнального флажка, а в некоторых типах - и замыкание его контактов. Указатели имеют лишь ручной возврат. Время срабатывания сигнальных реле - не более 0,05 с. При осмотре сигнальных реле прежде всего проверяется соответствие данного типа реле проекту по номинальному току и напряжению. Проверяются также выпадение сигнального устройства при нажатии на якорь реле. Следует убедиться, что реле не срабатывает от тряски, при ударе по панели.
Электрические проверки реле, особенно последовательного включения (токовые), обычно приводятся вместе со всей схемой включения этих реле. Напряжение при срабатывании реле должно составлять не более 80% напряжения при нормальном питании схемы (или Iср≤0,8Iном).