Лабораторная работа №23
«Изучение устройства и принципа действия
максимального реле тока»
Цель работы: изучить принцип действия и конструкцию реле максимального тока серии РТ-80.
1. Порядок выполнения работы
1.1. Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями;
1.2. Составить отчет, содержащий:
- цель работы;
- рисунок конструкции реле тока РТ-80;
- описание устройства и принципа действия реле РТ-80;
- ответы на контрольные вопросы.
2. Краткие теоретические сведения
Реле максимального тока серий РТ-80 и РТ-90 применяются в установках переменного тока для защиты электрических машин, трансформаторов и линий электропередач от перегрузок и коротких замыканий. Реле содержит индукционный воспринимающий элемент, действующий с выдержкой времени, зависимой от тока, и электромагнитный воспринимающий элемент мгновенного действия (отсечка), действующий при больших значениях тока. Магнитопровод реле имеет сложную конфигурацию с двумя параллельными ветвями; (рис. 1). Магнитопровод 16 с обмоткой 12 и короткозамкнутым витком 18 образует в сочетании с алюминиевым диском 17 и тормозным магнитом 26 индукционный воспринимающий элемента в сочетании с ярмом 15 и якорем 9 - электромагнитный воспринимающий элемент.
 |
Рис. 1. Конструкция реле тока РТ-80
Исполнительным элементом служат контакты 6 и 7. Промежуточный элемент, связывающий воспринимающий и исполнительный элементы, состоит из червяка 3, закрепленного на оси 21 алюминиевого диска 17, и зубчатого сектора 1, вращающегося на оси, закрепленной скобой 27. Зубчатый сектор опирается рычагом 8 на поводок 19. Последний, с помощью винта 25, закрепляется в нужном положении на шкале 24 уставок времени. Ось алюминиевого диска находится в подшипниках 2, размещенных в теле рамки 23, которая подвижно установлена в подпятниках. Угол поворота рамки 2 3 ограничивается упорным винтом 20. Рамка 23 удерживается в
исходном положении пружиной 22.
Для изменения тока срабатывания индукционного элемента обмотка 12 выполнена с отпайками 13, выведенными на штепсельный переключатель. У ставка по току определяется положением штепсельных винтов 14. Питание к обмотке подается через зажимы 5. Регулировка тока срабатывания отсечки осуществляется изменением расстояния между правым концом якоря и магнитопроводом с помощью регулировочного винта 10 со шкалой уставок 11.
Реле срабатывает следующим образом. При прохождении тока по обмотке реле создаётся магнитный поток, часть которого проходит через участок полюса, охваченного короткозамкнутым витком, а часть – через другой участок полюса. Благодаря этому между полюсами создаются два потока, сдвинутые по фазе и в пространстве и пронизывающие диск. При этом образуется бегающее магнитное поле, под действием которого возникает сила Р1 и вращающий момент действующий на диск (см. рис. 1, б).
При токе 20 - 30% от тока срабатывания реле диск начинает вращаться. При вращении диска между полюсами постоянного магнита 26 индуцируется ток, вследствие чего возникает противодействующая сила Р2 и соответствующий момент. Обе силы действуют в одном направлении по одну сторону от оси вращения рамки 23, и она стремится повернуться по часовой стрелке, но этому препятствует пружина 22.
При токе в обмотке реле, равном току срабатывания индукционного элемента, силы Р1 и Р2 преодолевают силу пружины 22. Рамка 23 вместе со вращающимся алюминиевым диском поворачивается по часовой стрелке, и червяк 3 входит в зацепление с зубчатым сектором 1. Зубчатый сектор при этом поднимается вверх и, когда его рычаг 8 приходит в сопротивление с коромыслом 4, правый конец якоря 9 приближается к магнитопроводу и притягивается к нему; при этом реле срабатывает и замыкаются контакты 6 и 7. Чем больше ток, проходящий через обмотку реле, тем быстрее вращается диск, быстрее поднимается зубчатый сектор по червяку и быстрее срабатывает реле.
С увеличением тока в обмотке реле рабочий момент растёт сначала пропорционально квадрату тока, а затем с началом насыщения магнитопровода рост его резко замедляется за счёт ограничения магнитного потока при насыщении. Соответственно этому время срабатывания начала резко уменьшается (зависимая часть характеристики), а затем становится почти неизменным (независимая часть характеристики). Независимая часть время токовой характеристики начинается примерно при восьмикратном токе срабатывания для реле РТ-80 и при четырёхкратном токе – для реле РТ-90. На шкале выдержек времени указано время срабатывания при десятикратном токе срабатывания.
Если по обмотке реле проходит очень большой ток, равный току срабатывания электромагнитного элемента или превышающий его, правая часть якоря 9 притягивается к магнитопроводу 16 без помощи рычага 8 индукционного элемента. При этом реле срабатывает без выдержки времени, как бы отсекая зависимую от времени характеристику. Поэтому электромагнитный элемент этого реле называют «отсечкой». Ток срабатывания отсечки устанавливается винтом 10. Цифры, нанесённые на шкале отсечки, показывают, во сколько раз ток срабатывания отсечки больше, чем ток уставки индукционного элемента (от двух до восьми).
При исчезновении тока в обмотке реле или уменьшении его ниже тока возврата индукционного элемента происходит расцепление зубчатого сектора с червяком. Якорь отсечки и зубчатый сектор под воздействием пружины возвращаются в исходное положение. Реле имеет несколько исполнений, которые отличаются характеристиками, числом или конструкцией контактов. Все части реле монтируются на металлическом цоколе и закрываются прозрачным кожухом.
3. Технические данные реле РТ-80
Номинальный ток обмотки реле 5 А.
Установка по току срабатывания индукционного элемента 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 А.
Установки по времени срабатывания 4; 8; 12; 16 с.
Установки по кратности тока отсечки 2; 4; 6; 8.
Ток начала свободного вращения диска составляет не более 30% тока срабатывания индукционного элемента.
Погрешность тока срабатывания индукционного элемента не превышает ±5%.
Погрешность тока срабатывания отсечки не превышает ± 30 %.
Коэффициент возврата индукционного элемента не ниже 0,8.
Потребляемая мощность не более 10 В*А при токе, равном току установки реле.
Изоляция реле выдерживает испытательное напряжение 2000В частотой 50Гц в течении 1 мин, приложенное между электрически независимыми частями реле и между ними и корпусом.
4. Контрольные вопросы
1. Какие части реле образуют индукционный элемент?
2. Какие части реле образуют электромагнитный элемент?
3. От чего зависит частота вращения диска реле?
4. Что называют током срабатывания и возврата индукционного элемента?
5. Как производятся изменение уставок по току срабатывания индукционного элемента и отсечки?
6. Что показывают цифры на шкале отсечки?
7. При каком токе указаны уставки по времени индукционного элемента?
8. В каком состоянии находится диск, если уставка по току индукционного элемента 4,5 А, а по обмотке проходит ток 2 А?
9. Будет ли срабатывать отсечка, если уставка по току индукционного элемента 3 А, ток в обмотке реле 12 А, а на шкале отсечки установлена цифра 6?