Исследование реле максимального тока

 

5.1. Цель работы

 

1. Ознакомиться с конструкциями электромагнитного реле

максимального тока.

2. Произвести проверку и снятие основных характеристик

реле максимального тока.

 

5.2. Основные теоретические сведения

 

Плавкие предохранители - простые, но не совершенные аппараты защиты. Изменение уставки срабатывания возможно только ступенчатое путем замены патронов, а регулирование времени срабатывания вообще невозможно. В этом отношении более совершенным аппаратом токовой защиты электрических приемников и цепей являются максимальные токовые реле.

Максимальным токовым реле называют реле, реагирующее на увеличение тока в защищаемой цепи. С помощью таких реле осуществляются максимальные токовые защиты, отключающие электроустановки при сверхтоках, возникающих при перегрузках и коротких замыканиях.

Устройство одного из видов реле максимального тока представлено на рис. 5.1.

 

Рисунок 5.1 – Схема реле максимального тока

 

Катушку 1 включают последовательно в контролируемую цепь с током нагрузки I_н. Когда этот ток достигает величины заданного тока срабатывания, при котором электромагнитная сила в зазоре становится выше противодействующей силы пружины 12, якорь 3 притягивается к полюсному наконечнику 2. Происходит размыкание контактов 10 - 11 и замыкание контактов 6 - 7. Подвижные контакты 7 и 10 закреплены на якоре 3 с помощью пластмассовых колодок 9. Сила нажатия в контактах создается пружинами 8.

Ток срабатывания электромагнитного реле можно регулировать

изменением числа витков катушки 1. Силу натяжения возвратной пружины 12 изменяют с помощью гайки 5 и рабочего воздушного зазора, который устанавливают с помощью винта 4. Диапазон регулирования

тока срабатывания таких реле достигает четырех и настраивается бесступенчато, что весьма важно для достижения высокой точности

работы. Время срабатывания электромагнитного токового реле обычно

не превышает 0,03с при I _ном = 2 I _уст. и 0,1с при I _ном = 1,3 I _уст. На таком принципе работают и реле минимального ток, а также реле минимального и максимального напряжения. Максимальные токовые релеэлектромагнитного принципа действия могут работать в цепях как переменного, так и постоянного тока.

Минимальный ток, при котором срабатывает реле, называют током срабатывания I _ср.

Максимальный ток, при котором якорь реле возвращается в исходное положение, называют током возврата I _в.

Отношение тока возврата к току срабатывания реле называют коэффициентом возврата:

 

К _в = I_в / I_ср.

 

Коэффициент возврата всегда меньше единицы: чем ближе Кв кединице, тем выше чувствительность максимальной токовой защиты.

К группе электромагнитных токовых реле относится токовое реле типа РТ-40. Все реле РТ-40 имеют один замыкающий и один размыкающий контакты. У реле серии РТ-40 коэффициент возврата не менее 0,85 на первой уставке (минимальной) и не менее 0,8 на остальных уставках шкалы.

Время срабатывания t _ср. = 0,1с при токе в катушках реле равном 1,2Iср. и 0,03с при 3 I _ср. и выше.

Контакты реле способны коммутировать в цепи постоянного тока индуктивную нагрузку мощностью 60 Вт, а в цепи переменного тока - нагрузку мощностью 300 ВА при напряжении 220В и токе до 2А.

Потребляемая мощность при токе I _ср. находится в пределах 0,2...0,8 ВА. Причем меньшую величину имеют реле с уставкой до 2А, большую величину - реле с уставкой до 200А.

При защите асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором ток уставки I _уст. реле максимального тока выбирается по пусковому току двигателя:

 

I_уст. ³ (1,3...1,5)I_{пуск.дв}.

 

При защите асинхронных двигателей с фазовым ротором от короткого замыкания ток уставки реле определяется:

I_уст. ³ (2,25...2,5)I_ном.дв.

 

Схема включения токовых электромагнитных реле приведена на

рис. 5.2.

Рисунок 5.2 – Схема включения электродвигателя в сеть с токовым реле

 

5.3. План работы

 

5.3.1. Собрать схему для исследования реле максимального тока типа РТ-40 (рис. 5.3.).

Установить требуемую величину тока уставки I _уст., перемещая регулятор реле. Включить стенд, затем включить источник питания 24В одноименным тумблером. Включить регулятор напряжения и увеличивать ток нагрузки до момента срабатывания реле максимального тока (индикатор погаснет), зафиксировать величину тока срабатывания I _ср. Затем уменьшить величину тока до момента отпускания реле (индикатор вновь загорится). Зафиксировать показания амперметра I _воз. Повторить опыт несколько раз при одном значении тока ус тавки и затем также при других величинах тока уставки. Данные занести в табл. 5.1.

 

 

Рисунок 5.3 – Схема исследования токового реле

Таблица 5.1 – Результаты опыта

I уст

I ср.

I ср.ср.

I воз.

I воз.ср

Кв

%

 

I_ср.ср. - средняя по трем измерениям величина тока срабатывания:

 

I_ср + I_ср + I_ср

I_ср.ср. = --------------------, А;

3

 

I_{возвр.ср}. - средняя по трем измерениям величина тока возврата:

 

I_возвр. + I_возвр. + I_возвр.

I_{возвр.ср} = ------------------------------, А.

3

 

5.4. Контрольные вопросы

 

1. Для чего предназначены максимальные токовые теле?

2. Каким образом регулируется ток срабатывания у электромагнитных максимальных токовых реле?

3. Почему коэффициент возврата у реле меньше единицы?

4. Рассказать принцип действия реле максимального тока.

5. Рассказать принцип действия схемы включения реле максимального тока для защиты асинхронного двигателя от токов короткого замыкания.

 

 

Лабораторная работа 6

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЛЕ

 

6.1. Цель работы

1. Ознакомиться с конструкциями тепловых реле.

2. Изучить принцип действия тепловых реле.

 

6.2. Основные теоретические сведения

 

При незначительных длительных перегрузках в электродвигателях, электромагнитах и других токоприемниках, возникающих при возрастании момента сопротивления на рабочем органе машины или за

счет витковых замыканий в обмотках, протекает ток, превышающий допустимое значение на 20...50%. Такой режим работы приводит к перегреву обмоток и электродвигателя в целом, а следовательно, к

преждевременному выходу его из строя. Для защиты электрооборудования от таких перегрузок служат тепловые реле, которые включают

последовательно в контролируемую цепь.

Тепловые реле работают в цепях переменного и постоянного тока. Их используют как самостоятельно, так и в составе магнитных пускателей.

Основным элементом теплового реле является биметаллическая пластина.

Нагрев биметаллического элемента может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки. Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему, обеспечивая срабатывание реле.

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика), имеющая вид на рис. 6.1.

 

 

 

Рисунок 6.1 – Времятоковая характеристика электротеплового реле

 

Для обеспечения надежной защиты времятоковая характеристика реле должна проходить во всем диапазоне изменения токов перегрузки ниже время-токовой характеристики защищаемого оборудования, что достигается правильным выбором теплового реле по току.

Реле изготовляют одно-, двух- и трехфазного исполнения (типов РТ, ТРВ, ТРА, ТРН, ТРП и РТЛ) на различные токи от 0,5 до 600А. Номинальный ток теплового реле является его максимально допустимым током, а сменные тепловые элементы позволяют получить для каждого типоразмера реле от 4 до 12 номинальных токов уставки. При этом для каждого теплового элемента его ток уставки может изменяться (уменьшаться) специальным регулятором до 30% от номинального значения, а некоторые типы реле (ТРН) имеют предел регулирования от 0,75 до 1,25Iн.

Тепловые реле выбираются по номинальному току теплового элемента и номинальному току двигателя:

 

U_{ном.реле} ³ U_сети;

I_{ном.реле} = I_ном.дв. - для двигателей, работающих в длительном режиме работы.

 

Для двигателей, работающих в кратковременном режиме, тепловая

защита не используется за исключением случаев возможной работы двигателя на упор.

 

6.3. План работы

 

6.3.1. В качестве исследуемого применяется реле ТРН-10 с номинальной уставкой тока 0,8 А. Для исследования необходимо собрать схему на рис. 6.2.

 

Рисунок 6.2 – Схема исследования электротеплового реле

Так как время срабатывания реле измеряется десятками секунд или минутами, то можно в качестве секундомера использовать наручные часы (при этом часть схемы с секундомером не нужна). Работу начинают с включения ЛАТРа и регулятором устанавливают необходимую величину тока нагрузки. Затем отключают ЛАТР, обнуляют показания секундомера и после паузы, необходимой для остывания теплового элемента реле вновь включают. Секундомер начинает отсчет и останавливается после срабатывания реле. Во избежание перегрева теплового элемента реле ЛАТР следует сразу отключить.

Перед повтором эксперимента необходимо сделать паузу для полного остывания теплового элемента реле и затем вернуть его в исходное состояние нажатием возвратной кнопки. Затем устанавливают другую величину тока нагрузки и повторяют выше приведенные действия. Данные, полученные по показаниям приборов, заносят в таблицу и строят зависимость времени срабатывания теплового реле от тока нагрузки.

Допускается дополнить схему лабораторной работы, встроив контакт магнитного пускателя с рабочим напряжением катушки 220В между выходом регулятора напряжения и первичной цепью понижающего трансформатора, а его катушку запитать от гнезд 220В в блоке ТРН через размыкающий контакт теплового реле (при этом SA2 нужно будет включить). Тем самым достигается автоматическое отключение нагрузки при срабатывании теплового реле. В цепь же секундомера взамен контакта теплового реле включается замыкающий контакт пускателя.

 

6.4. Контрольные вопросы

 

1. Какие виды биметаллических пластин применяются в тепловых реле?

2. Как регулируется ток срабатывания теплового реле с непосредственным и косвенным нагревом?

3. Как зависит величина прогиба пластины от ее длины и

толщины?

 

 

Лабораторная работа 7