Расчет и выбор реле максимального тока

Расчет реле максимального тока состоит в расчете двух токов:

1. номинального ( длительно протекающего через катушку реле );

2. тока срабатывания ( тока уставки ) реле.

Поскольку реле максимального тока применяют для защиты обмоток якоря двигате

лей постоянного тока и ( гораздо реже ) обмоток статора асинхронных двигателей, ток сра

батывания реле находят по таким формулам:

на постоянном токе I_cр = ( 2…4 ) I_ном;

на переменном токе I_cр = ( 1,2…1,8 ) I_пуск.

Пример. Рассчитать и выбрать реле максимального тока для двигателя постоянного тока с такими данными: U = 220 В; Р_н = 15 кВт; к.п.д. η = 83%; n = 1500 об / мин.

Расчет реле

1. номинальный ток двигателя

I_н.дв = Рн*10³ / U* η = 15*10³ / ( 220*0,83 ) = 85,2 А

2. принимаем кратность тока уставки I_cр = 3 I_ном;

3. тогда ток срабатывания I_cр = 3 I_ном = 3*85,2 = 255,6 А;

Выбор реле

Из справочника выбираю реле тира РЭМ651 с такими данными:

1. номинальный ток ( катушки ) I_н.к = 100 А > I_н.дв = 85,2 А

2. пределы регулирования тока срабатывания I_cр = ( 1,3…3,5 ) I_н.к = ( 1,3…3,5 )*100

= 130…350 А

3. контакты: 1 р.к., 1 з.к.

4. номинальный ток контактов I_н.конт = 0,8 А.

Грузовые реле

Грузовым называется реле максимального тока, предназначенного для уменьшения

тока в контролируемой цепи ( а не для отключения такой цепи ). Иначе говоря, эти реле работают не на отключение электропривода ( как реле максимального тока ), а на измене-

ние ( уменьшение ) тока.

Чаще всего грузовые реле применяют в электроприводах лебедок постоянного тока

для защиты обмотки якоря от токов перегрузки.

Из сказанного следует, что одно и то же реле тока можно использовать как реле максимального тока, так и грузовое. Для этого достаточно изменить настройку реле.

Реле минимального тока

У реле минимального тока при номинальном токе в контролируемой цепи якорь

притянут к сердечнику. Однако при уменьшении тока до значения уставки реле якорь отпадает, переключая контакты реле. Ток уставки этих реле в среднем равен 0,5 I .

На практике реле минимального тока применяют в электроприводах постоянного тока в качестве реле обрыва поля ( ниже см. п.1.3.6 ).

Катушки таких реле включают последовательно в цепь параллельной ( независи-

мой ) обмотки возбуждения двигателя постоянного тока. При обрыве поля ( обрыве парал-

лельной или независмой обмотки возбуждения ) ток в катушке реле исчезает, реле отклю-

чается и размыкает свой контакт в цепи катушки линейного контактора. Двигатель при этом отключается от сети.

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.42 ).

Рис. 42. 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 ка-

тушка располагается на сердечнике реле 6.

Катушка напряжения 8 включается в контролируемую цепь параллельно и имеет не

сколько сотен ( тысяч ) витков тонкого провода. Эта катушка располагается на поворот-

ном цилиндрическом якоре 7, имеющем возвратную пружину 1. Якорь связан с контакт

ным 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 генераторно-

го автомата. Генератор отключается о шин ГРЩ.

В соответствии с Правилами Регистра, уставка реле обратного тока должна состав-

лять от 2 до 15% номинального тока генератора, вне зависимости от типа приводного дви

гателя ( т.е. одинакова для дизель-генераторов и турбогенераторов ).

Пример

Номинальный ток генератора постоянного тока I _н = 465 А. Реле обратного тока отключило генератор при его переходе в двигательный режим при обратном токе I =

= 50 А. Проверить, соответствует ли уставка реле требованиям Регистра.

Решение.

Значение обратного тока ( в % от номинального )

I = ( 50 / 465 )*100 = 10,75%.

Вывод: поскольку обратный ток I = 10,75% I , уставка реле попадает в диа-

пазон от 2 до 15% номинального тока генератора и поэтому соответствует Правилам Реги-

стра.

Регулировка реле обратного тока

Уставку реле ( ток срабатывания ) регулируют при помощи пружины 1 – чем силь-

ней 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.

Промышленные типы реле обратного тока

Промышленность выпускает реле обратного тока серии ДТ-110.

Технические данные реле приведены в таблице.

Технические данные реле серии ДТ-110

Тип реле	Контакты	Номинальный ток, А
ДТ-111	1 з.к.	6, 12, 25
ДТ-115	1 з.к.	50, 100, 150, 200, 300
ДТ-112	1 з.к.	400, 600, 800
ДТ-116	1 з.к.	400, 600, 800
ДТ-113	1 з.к.	1600
ДТ-117	1 р.к.	1600

Примечание

1. обмотка напряжения реле рассчитана на 48 В, поэтому при использовании реле

с напряжением 110 и 220 В последовательно с катушкой включается добавочный резистор

2. реле ДТ-113 и ДТ-117 ( на ток 1600 А ) не имеют на магнитопроводе отдельной

токовой катушки ( на рис. 3 катушка имеет номер 4 ), в качестве последней используется

непосредственно шина.

Реле напряжения

Реле напряжения представляют собой разновидность защитных реле. Они делятся на 2 вида:

1. реле минимального напряжения;

2. реле максимального напряжения.

Устройство и принцип действия реле напряжения такой же, как и реле тока, за од-

ним исключением: на сердечнике размещена катушка напряжения, выполненная тонким проводом и имеющая большое число витков ( до нескольких тысяч ). Кроме того, эта ка-

тушка включается параллельно цепи, напряжение которой контролируется.

Напомним, что у реле тока катушка выполнена из толстого провода с небольшим числом витков и включается в цепь последовательно.

Реле минимального напряжения предназначены для отключения контролируемой

цепи при недопустимом снижении напряжения на ней ( провале напряжения ). Примене-

ние этих реле обязательно в схемах судовых и береговых электроприводов. Более подроб-

ные сведения о реле минимального напряжения приведены ниже в 1.3.2 «Защита по сниже

нию напряжения «.

Реле максимального напряжения отключают контролируемую цепь при недопусти-

мом повышении напряжения на ней ( заброс напряжения ). На практике забросы напряже-

ния случаются гораздо реже, чем провалы и имеют непродолжительный характер, т.е. не опасны для работы электроприводов.

Реле максимального напряжения применялись в электроприводах грузовых лебе-

док на постоянном токе на судах типа «Ленинский комсомол». На этих судах наблюдалось такое явление: при спуске груза одновременно несколькими лебедками двигатели лебедок переходили в режим рекуперативного торможения с возвратом энергии в сеть. При этом

генераторы судовой электростанции переходили в двигательный режим и отключались при помощи реле обратного тока. Судно обесточивалось.

Для того, чтобы избежать обесточиваний, параллельно якорям двигателей включа-

лись катушки реле напряжения. Как только при спуске груза напряжение на якоре увели-

чивалось до 235…240 В ( за счет увеличения противоэ.д.с обмотки якоря на больших ско-

ростях ), реле напряжения срабатывало и отключало двигатель лебедки от сети.

Промышленные типы реле напряжения

Промышленность выпускает реле напряжения серии РЭМ20 и РЭМ200. Эти серии отличаются номинальным напряжением катушки, количеством и сочетанием замыкающих и размыкающих контактов и пределами регулирования напряжения срабатывания.

Например, реле постоянного тока серии РЭМ232 имеют такие номинальные данные:

1. номинальное напряжение U_н = 55, 110 и 220 В;

2. напряжение втягивания U_вт = ( 0,6…0,85 )U_н;

3. напряжение отпускания U_отп = 0,4 U_вт ;

4. контакты: 2 з.к., 2 р.к.

Пример. Для реле типа РЭМ232 с номинальным напряжением U_н = 220 В найти

значение уставки ( т.е. напряжения срабатывания ).

Расчет.

1. напряжение втягивания реле

U_вт = ( 0,6…0,85 )U_н = ( 0,6…0,85 )*220 = 132…187 В

2. напряжение уставки ( в данном случае – напряжение отпускания якоря )

U_отп = 0,4 U_вт = 0,4*( 132…187 ) = 52,8…74,8 В

3. необходимое конкретное значение напряжения уставки, например, U_отп = 60 В,

настраивается при помощи регулировочной гайки: чем сильней завернута гайка, тем силь-

ней растянута пружина, тем больше напряжение уставки.

Переделка реле тока в реле напряжения и наоборот

Практически одно и то же реле можно использовать в качестве как реле тока, так и

реле напряжения. Для этого достаточно токовую катушку заменить катушкой напряжения, и наоборот.

При такой замене надо соблюдать равенство магнитодвижущих сил катушек:

F_от = F_он , или, иначе I_он*w_он = I_от *w_от

Физический смысл этого равенства состоит в том, что срабатывание реле ( притяже

ние якоря ) происходит всегда при одном и том же значении магнитного потока

( магнитодвижущей силы ), вне зависимости от того, какая катушка – токовая или напря

жения, создает этот магнитный поток.

Пример. Катушка реле напряжения имеет такие параметры: число витков w_он =

= 780, ток катушки I_он = 0,13 А. Найти число витков катушки, если данное реле переде-

лать в реле тока с номинальным током I_от = 5 А.

Решение.

1. из равенства магнитодвижущих сил катушек I_он*w_он = I_от *w_от находим число

витков катушки тока:

w_от = ( I_он*w_он ) / I_от = ( 0,13*780 ) / 5 = 20,28 ≈ 20 витков