Как изменить время срабатывания реле

Ускорение и замедление срабатывания и отпускания реле

Электромагнитные реле при подключении к сети срабатывают (якорь подтягивается, и контакты переключаются) не мгновенно. Время срабатывания различных реле колеблется от нескольких миллисекунд до десятков секунд. Время отпускания реле (от момента отключения катушки до момента полного отпадания якоря) у большинства реле меньше времени срабатывания. Катушка реле обладает индуктивностью и активным сопротивлением. При подключении к сети ток в цепи катушки увеличивается не мгновенно, потому что возникает э. д. с. самоиндукции, которая, по правилу Ленца, своим током препятствует причине возникновения (возрастанию тока и магнитного потока катушки). Уменьшение тока в катушке при ее отключении также происходит не мгновенно. Э. д. с. самоиндукции своим током противодействует быстрому уменьшению тока катушки.

Воздушный зазор между якорем и сердечником при срабатывании значительно больше, чем при отпускании, поэтому нужная магнитная индукция создается большей величиной тока. Срабатывание происходит при большем токе, чем отпускание. Время срабатывания также больше времени отпускания. Изменением скорости возрастания и убывания тока можно изменять время срабатывания и отпускания.

Увеличение времени срабатывания реле постоянного тока можно достигнуть подключением конденсатора параллельно его катушке, если реле работает с добавочным сопротивлением. При замыкании цепи ток через сопротивление проходит главным образом на зарядку конденсатора. После того как он значительно зарядится, увеличится ток в катушке реле. Увеличение тока в катушке до величины Iср происходит за более длительное время.

Эта схема обеспечивает и увеличение времени отпускания реле. При размыкании цепи по катушке реле некоторое время ток продолжает проходить. Это — ток разрядки конденсатора.

Уменьшение времени срабатывания можно получить параллельным подключением конденсатора к добавочному сопротивлению. При замыкании цепи ток в катушке быстрее возрастает и реле быстрее срабатывает. После того как конденсатор значительно зарядится, ток проходит через добавочное сопротивление. Увеличение времени срабатывания реле.

Источник

Быстродействие электромагнитных реле

Выше были рассмотрены основные параметры, характеризующие быстродействие реле: время срабатывания t_ср и время отпускания t_отп. Эти параметры определяются при анализе переходных процессов, происходящих при включении и отключении реле. Переходной процесс при включении реле можно рассматривать как известный из электротехники случай включения катушки индуктивности на постоянное напряжение, рисунок 18, а.

Рассмотрим график переходного процесса при включении реле постоянного тока, рисунок 1.8, б. В процессе движения якоря к сердечнику индуктивность L увеличивается (аналогично работе электромагнитного индуктивного датчика перемещения). Изменение индуктивности начинается с того момента времени, когда ток в обмотке достиг значения тока трогания (i = I_тр). Начинающееся увеличение индуктивности приводит к увеличению постоянной времени T = L/R. Следовательно, рост тока замедляется. Кроме того, быстрое возрастание магнитного потока вызывает увеличение противо-ЭДС, т.е. напряжения на индуктивности u_L. Это приводит даже к уменьшению на некоторое время тока в цепи (см. сплошную кривую 2 на рисунке 1.8, б). Как только якорь притянется к сердечнику, индуктивность обмотки перестает увеличиваться, и ток снова возрастает по экспоненте, но с меньшей скоростью, чем на начальном участке, поскольку увеличилась постоянная времени.

Рисунок 1.8 Переходные процессы при включении и выключении реле постоянного тока

Время срабатывания реле t_ср определяется двумя составляющими, рисунок 1.8, б: временем трогания t_тр и временем движения t_дв, т.е. t_ср = t_тр + t_дв.

Время движения t_дв зависит от механической инерционности электромагнитного механизма реле. Оно может быть определено на основании второго закона Ньютона a = F/m, где а – ускорение, m – масса. Для уменьшения времени движения необходимо стремиться к уменьшению массы якоря. Для данного типа реле можно считать величину t_дв приблизительно постоянной. Поэтому основным фактором, влияющим на время срабатывания реле t_ср, является постоянная времени T.

Рассмотрим способы ускорения и замедления срабатывания электромагнитных реле.Время срабатывания и отпускания реле с помощью специальныхсхем можно изменять в некоторых пределах. Наиболее распространенные схемы представлены на рисунке 1.9. Последовательно с обмоткой реле включается добавочное активное сопротивление R_доб, а напряжение питания повышается на величину ΔU, которая выбрана таким образом, чтобы установившееся значение тока осталось неизменным, т.е.

.

Теперь постоянная времени уменьшилась

,

и нарастание тока будет происходить по боле крутой экспоненте (кривая 2 на рисунке 1.9, б), чем без добавочного сопротивления (кривая 1 на рисунке1.9, б).

Еще большее ускорение срабатывания реле можно получить, подключив параллельно добавочному сопротивлению R_доб конденсатор емкостью С, на рисунке 1.9, а это подключение показано пунктиром. При замыкании ключа К ток переходного процесса проходит через емкость в обход R_доб. Ведь до замыкания ключа напряжение на конденсаторе было равно нулю, а скачком оно измениться не может. Поэтому в первый момент времени все повышенное напряжение приложено именно к катушке реле. В цепи появляется значительный ток, но он не опасен для обмотки, т.к. действует короткое время. По окончании переходного процесса ток уменьшается до установившегося значения, поскольку он проходит через R_доб (через конденсатор постоянный ток не проходит). Емкость конденсатора выбирается из условия

Рисунок 1.9 Способы ускорения срабатывания реле постоянного тока

В ряде случаев возникает необходимость не ускорения, а замедления времени срабатывания реле. К схемным методам замедления времени срабатывания и отпускания относится метод шунтирования обмотки реле конденсатором, рисунок 1.10. При включении реле ток в обмотке будет нарастать медленнее за счет процесса зарядки конденсатора. Время срабатывания может быть увеличено примерно до 1 с по сравнению 50 мс при включении без конденсатора. При отключении реле, наоборот, конденсатор будет разряжаться на сопротивление R_доб необходимо для ограничения тока, потребляемого от источника питания.

Рисунок 1.10 Схема для замедления времени срабатывания

Эффективным схемным методом замедления времени отпускания является включение параллельно обмотке реле диода (в непроводящем по отношению к напряжению питания направлении), рисунок 1.11. В этом случае ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотке реле и удерживающий якорь некоторое время в притянутом положении. Включение диода используется и для защиты обмотки реле от пробоя под действием перенапряжений при отключении.

Рисунок 1.11 Схема включения реле с шунтирующим диодом

К конструктивным методам уменьшения временных параметров реле относятся уменьшение хода якоря, уменьшение вихревых токов за счет применения шихтованного магнитопровода. Следует также помнить, что реле постоянного тока являются более быстродействующими, чем реле переменного тока.

Источник

Способы изменения времени срабатывания и отпускания

Различают конструктивные и схемные. Конструктивные способы предусматривают снижение массы подвижных частей и уменьшение потерь на вихревые токи за счет выполнения магнитопровода из шихтованной электротехнической стали.

Схемные способы предусматривают изменение постоянной времени тока нарастания или убывания в катушке электромагнита.

Изменение времени срабатывания. Для этого необходимо уменьшить постоянную времени . Как правило, с этой целью вводят в цепь катушки добавочное сопротивление , одновременно повышая напряжение источника питания, соответствующего первоначально напряжению срабатывания реле, на величину (рис. 1.10,а).

Это приводит к увеличению постоянной времени

.

Для большего повышения быстродействия параллельно вводят дифференцирующий конденсатор С, постоянная времени уменьшается и крутизна временной характеристики увеличивается. Временные характеристики приведены на рис. 1.10,б.

Изменение времени отпускания. Самое быстродействующее размыкание — бездуговое, для этого используются два способа.

Первый предусматривает введение схем, замедляющих исчезновение тока в коммутирующей цепи , т.е. параллельно нагрузке (рис. 1.11,а) или контактам (рис. 1.11,б) вводится RС-цепочка.

При размыкании контактов ЭДС самоиндукции , которая, как правило, превышает напряжение горения дуги, замыкается на сопротивление нагрузки, образуя цепь разряда конденсатора непосредственно на катушку.

Второй способ предусматривает замедление тока в катушке электромагнита за счет шунтирования диодом (рис. 1.11,в) или конденсатором (рис. 1.11,г). ЭДС самоиндукции , наводимая на зажимах катушки, замыкается на сопротивление катушки. Схема вида рис. 1.11,в применяется также для защиты катушки электромагнитов от межвиткового пробоя изоляции, так как . Причём, диод всегда включается встречно к .

1.5.2. Электромагниты переменного тока

При подаче переменного напряжения на катушку электромагнита , если не предпринимать никаких дополнительных мер, наблюдаются два нежелательных явления: возникает вибрация якоря; увеличиваются потери на вихревые токи, что приводит к сильному нагреванию.

Вибрация якоря однозначно определяет неработоспособность, так как при этом вибрируют контакты, размыкая и замыкая цепь.

Обратимся к уравнению (1.8). Здесь . При всех прочих одинаковых параметрах здесь можно записать

.

Тогда для цепи переменного тока электромагнитное усилие определяется

. (1.10)

График функции (1.10) приведен на рис. 1.12,а. изменяется согласно (1.10), т.е. возрастает до и убывает до нуля с частотой 2 . Очевидно, что при контакты будут замыкаться, а при размыкаться.

Для исключения вибрации применяют два конструктивных решения. Первое заключается в использовании двух катушек, в которых сдвиг фаз токов составляет 90° за счёт введения в их цепь L,С — элементов (рис.1.12,б).

Суммарное электромагнитное усилие определяется суммой усилий от двух обмоток и или

.

Для этой конструктивной схемы

.

Активные сопротивления обмоток равны, тогда и окончательно имеем

.

В магнитной среде пульсируют два магнитных потока, создающие и со сдвигом 90°, а суммарное усилие постоянно (рис. 1.12,в). С точки зрения технологии производства и эксплуатации это решение не совсем удачное, так как требует специального профиля сечения магнитопровода, двух обмоток и реактивных элементов L, C.

Второе решение заключается в создании расщепленного магнитного потока со сдвигом фаз между потоками, близким к 90°. Конструкция магнитной системы иллюстрируется на рис. 1.12,г. В торце магнитопровода выфрезерован паз, в который уложен короткозамкнутый виток, как правило, круглого или прямоугольного сечения. В результате магнитный поток катушки расщепляется на 2, причем

.

В короткозамкнутом витке наводится ЭДС , по витку течёт ток, порождающий магнитный поток . В одной части магнитопровода он направлен согласно с потоком , а в другой — встречно с потоком . То есть поток как бы подгоняется, а -замедляется. Тем самым между ними создается фазовый сдвиг 2 . Создаваемые при этом электромагнитные усилия , определяются

или .

При фазовом сдвиге 45°, =0 и при будет

.

Такая конструкция электромагнитов применяется практически во всех контакторах и реле переменного тока. Соотношение усилий и регламентируется коэффициентом запаса , который принимается для различных конструктивных групп следующим:

— удерживающие электромагниты 1,1 — 1,2;

В зависимости от конструкции магнитопровода различают электромагниты следующих типов: а) клапанный (рис.1.13,а); б) П-образный (рис.1.13,б); в) Ш-образный (рис.1.13,в); г) броневой (рис.1.13,г). Магнитопровод набирают из шихтованной электротехнической стали.

Для заданных условий работы целесообразен определённый тип электромагнита, являющийся наиболее экономичным. Критерием, определяющим тип электромагнита, может служить коэффициент «конструктивный фактор», /см

,

где — начальная сила электромагнита при отпущенном якоре;

— полный рабочий воздушный зазор.

Конструктивный фактор для различных электромагнитов характеризуется следующими значениями (для ):

Для электромагнитов переменного тока значение в раз выше.

Для уменьшения потерь на вихревые токи особенно в магнитах переменного тока магнитопровод выполняют из шихтованной электротехнической стали. Электротехнические стали — это сплав железа и кремния (0,5 — 5%), обозначаются как (Э12, Э21, Э22, Э31 и т.д.). Расшифровка маркировки:

У — определяет рабочую частоту:

1,2,3: = 50 Гц,

4,5,6: = 400 Гц;

7,8 — с повышенными свойствами в слабых и средних полях.

Кремний ухудшает магнитные свойства, однако при легировании они несколько улучшаются. Увеличение кремния свыше 5% недопустимо, так как ухудшаются механические свойства сплава, повышаются его твёрдость и хрупкость. Положительный эффект введения кремния состоит в следующем:

а) переводит углерод в графит;

б) связывает часть растворимых в металлах газов (кислород);

в) способствует росту зерен в сплаве;

г) увеличивает удельное электрическое сопротивление сплава.

В итоге всё это улучшает свойства магнитного материала.

Контакторы выполняются по конструктивной схеме рис. 1.1. Номинальные коммутируемые токи 3 — 4000 А, напряжение на главных контактах = 220, 440, 750 В; = 380, 660 В. При токах свыше 10 А дугогасительная камера обязательна. Технические требования к контакторам общепромышленного назначения определяет ГОСТ 11206-65. По механической прочности определены 4 класса, характеризуемые следующими параметрами (табл. 1.3).

По области применения контакторы делятся на следующие категории.

Для цепей переменного тока:

А₁ — электропечи, сопротивления, неиндуктивная или слабоиндуктивная нагрузка;

А₂ — пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение противовключением;

А₃ — пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся электродвигателей;

А₄ — пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей., реверсирование электродвигателей.

Для цепей постоянного тока:

К этой группе аппаратов и устройств относятся:

Рассмотрим классификацию по следующим основным признакам:

а) :

б) :

б) для управления электродвигателями;

в) для защиты энергосистем.

4. По величине потребляемой мощности :

а) высокочувствительные = 10 мВт;

б) нормальной чувствительности =(0,1 — 5) Вт.

5. По величине коммутируемой мощности:

, 50 Вт;

, 120 Вт;

, 150 Вт;

, 500 Вт;

в) силовые 600 Вт.

6. По конструктивному исполнению:

— обычные, типа РПН, РКН, РМУГ и др.;

— малогабаритные, серии РЭС: РЭС-9, РЭС-10, . РЭС-47 и др.;

б) по количеству контактных групп:

г) по степени защищённости контактов:

7. По быстродействию ( параметр- время срабатывания ):

а) нормальные, = (10 — 50) мс,

б) быстродействующие, = (1 — 10) мс.

Конструктивные отличия обычных реле управления от контакторов заключаются в следующем:

а) меньшие габариты, так как меньшие коммутируемые мощности;

б) отсутствие дугогасительной камеры и системы магнитного дутья, так как возникающая при размыкании контактов дуга имеет стадию искрового разряда.

Предназначены для переключения контактов в зависимости от полярности прикладываемого напряжения. Конструктивная схема приведена на

Поток , создаваемый постоянными магнитами, распадается на два: и , причём . Усилие, создаваемое в левой и правой частях магнитопровода, определяется

,

где — площадь сечения магнитопровода в зазоре.

За счёт равенства якорь удерживается в нейтральном положении. Тогда достаточно некоторого дополнительного усилия , чтобы вызвать перемещение якоря в одну или другую сторону. Расчёт сводится к определению , обеспечивающему перемещение якоря.

Пусть достаточно для перемещения якоря. Тогда

, ;

, ;

.

Считаем, что сопротивление магнитной цепи определяется сопротивлением зазора, тогда

, ;

, ;

, .

В исходном положении намагничивающие силы в левой и правой частях магнитопровода равны

или ;

; , откуда .

В зависимости от расположения контактов относительно нейтрали различают:

а) двухпозиционные с преобладанием (односторонняя регулировка контактов);

б) двухпозиционные нейтральные (двухсторонняя регулировка контактов);

В двухпозиционных с преобладанием реле для переключения контактов необходимо подать напряжение одной полярности. При снятии его якорь перемещается в исходное положение (РП-7).

В двухпозиционных нейтральных реле якорь занимает положение в зависимости от полярности напряжения (РП-4). При снятии напряжения якорь остается в положении, соответствующем полярности этого напряжения.

В трехпозиционных реле в отличие от двухпозиционных нейтральных при снятии напряжения якорь занимает нейтральное положение (РПБ-5).

Магнитоуправляемые или герметизированные контакты коммутируют токи до 5 А, 100 В. Герконы представляют собой пружинные контакты из пермаллоя, впаянные в стеклянную колбу, наполненную азотом или инертным га-

зом (рис.1.15). При воздействии на контакты магнитным полем они деформируются и замыкаются. Достоинствами герконов являются: высокая надежность; большой срок службы 10 8 — 10 9 циклов; высокое быстродействие = 2 мс; низкая стоимость и высокая радиационная стойкость. Недостатками гер-

конов являются: малое число контактных групп (одна); дребезг контактов при замыкании и большая намагничивающая сила, так как поток преодолевает несколько магнитных зазоров.

Промышленность выпускает различные типы реле на герконах:

а) реле промежуточные серии РПГ, = 12, 24 В, = 2 мс;

б) реле напряжения серии РНГ =12, 24, 48 В ; работают в цепях по- стоянного и выпрямленного переменного тока. Время срабатывания реле не более 35мс.;

в) реле с магнитной памятью серии РМГ, управляемые импульсным

напряжением = 12, 24 В, = 10 мс;

г) реле времени с выдержкой на включение и отключение серии РВГ;

д) реле тока серии РТГ для схем постоянного тока до 500В.

Обозначение реле состоит из букв, обозначающих серию, например РПГ- реле промежуточное на герконах, и цифр, обозначающих: первая цифра -реле без штепсельного разъема(0) или с разъемом (1), вторая — тип геркона.

Габаритные размеры реле напряжения, реле времени и токовой приставки одинаковы — 39 56 90мм.

Различают электромагнитные реле времени и электронные с релейным выходным элементом. Принцип действия электромагнитного реле с замедлением на отпускание основан на введении в магнитную систему дополнительной короткозамкнутой катушки (рис. 1.16).

При размыкании цепи питания катушки поток в магнитной системе начинает убывать. За счёт его изменения в короткозамкнутой катушке наводится ЭДС и создаётся поток , направленный в сторону, препятствующую уменьшению порождающего его потока . В результате на каком-то интервале времени сохраняется суммарное значение , обеспечивающее . Процессы в короткозамкнутой обмотке описываются уравнениями

,

;

.

Проинтегрировав это выражение, получим

,

.

Как правило, время замедления составляет 0,1- 3с.

Работа электронного реле времени основана на использовании времязадающего конденсатора. Ток цепи разряда является током управления (базы) транзистора, в коллекторную цепь которого включена катушка малогабаритного реле (рис.1.17). При переключении конденсатора с цепи заряда на разряд ток разряда убывает по зависимости , где , а ток в цепи коллектора транзистора , где -коэффициент усиления каскада. В моменты переключения конденсатора реле K срабатывает, а при убывании тока в цепи коллектора до значения тока отпускания реле, оно отпускает якорь и размыкает (замыкает) свои контакты. Время срабатывания

определяется постоянной цепи разряда T и регулируется переменным резистором. Диапазон времени срабатывания такого реле может быть достаточно велик (0,01 — 10 с и более).

Время срабатывания определяется

.

В электронных схемах вместо катушки реле в цепь коллектор — эмиттер устанавливается резистор. Далее устанавливается пороговый элемент (нормализатор уровня — транзисторный ключ или триггер Шмитта). Выходной сигнал его (перепад напряжений) и будет выходным сигналом реле времени.

2. АППАРАТУРА ЗАЩИТЫ

К этой группе аппаратов относятся: плавкие предохранители; тепловые реле; реле максимального тока и напряжения; реле обрыва фазы; автоматические воздушные выключатели (автоматы) и синхронные выключатели.

2.1. ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Предназначены для защиты сети от токов короткого замыкания. Процесс срабатывания плавкого предохранителя (ПП) можно разделить на следующие стадии:

а) нагревание до температуры плавления;

б) плавление и испарение материала;

в) возникновение и гашение дуги с восстановлением изоляционных свойств межконтактного промежутка.

Основной характеристикой ПП является защитная характеристика (рис.2.1), а характерной точкой — пограничный ток — это значение тока, при котором время срабатывания плавкой вставки более 1 часа. Минимальный ток срабатывания должен быть как можно ближе к . Материал предохранителей: медь ( 1083°С), серебро( 960°С), цинк ( 419°С),свинец( 327°С). Гашение дуги обеспечивается при достаточной для этого длине её столба, т.е. определяется длиной ПП, обычно она составляет 50 — 70 мм.

— открытые (плавкие вставки в воздухе) или помещенные в фарфоро- ровую трубку (стеклянную колбу);

Открытые ПП применяются при небольших (номинальных) токах ( 20 А) и напряжениях З8О В. Если ПП поместить в фарфоровую трубку, то дуга не «перекидывается» на зажимы, исключая тем самым их выгорание.

Разборные предохранители ( 30 кА, >550 В) используются запасные ПП. Наполнитель — кварцевый песок. При этом ухудшаются условия горения дуги, так как уменьшается свободный пробег заряженных частиц, а следовательно, вторичная ионизация; за счет близости частиц улучшаются условия теплоотдачи.

Расчет ПП состоит в следующем. Расчетной исходной величиной является . Расчетный пограничный ток берется несколько больше

номинального тока . Отношение для различных вставок равно:

Этот запас расчётного пограничного тока предохранителя в отношении к номинальному току определяется возможностью снижения фактического пограничного тока из-за уменьшения сечения плавкой вставки в эксплуатации вследствие её коррозии и технологических отклонений при изготовлении. Плавкая вставка не должна иметь заниженное сечение ещё и потому, что в длительном режиме протекания номинального тока изоляционные и контактные детали предохранителя могли бы нагреться до недопустимо высокой температуры. Учёт этого обстоятельства также приводит к необходимости повышения пограничного тока по отношению к номинальному.

Пограничный ток бесконечно длинной открытой плавкой вставки в воздухе можно рассчитать на основе уравнения баланса подводимой и отводимой мощностей

,

где — коэффициент теплопередачи с наружной поверхности вставки;

— температура плавления материала вставки, которая достигается при пограничном токе; — температура окружающей среды.

Сопротивление плавкой вставки связано с удельным сопротивлением материала вставки, его температурным коэффициентом , длиной и сечением вставки соотношением

.

Боковая поверхность охлаждения выражается через периметр поперечного сечения и длину вставки : . С учетом этих зависимостей получаем окончательное выражение для пограничного тока

.

Для круглой плавкой вставки диаметром эта формула принимает вид .

Если в неё вместо подставить произведение , то можно получить связь между диаметром и номинальным током плавкой вставки.

Имеется ряд эмпирических формул для определения пограничного тока от крытых плавких вставок в воздухе, одна из них имеет вид:

,

где — диаметр вставки, мм.

Константа имеет следующие значения для различных материалов:

Тепловые реле (ТР) предназначены для защиты потребителей при незначительных по величине перегрузках по току (1,1 — 1,5) , но длительных во времени. Чувствительный элемент — биметаллическая пластина, которая при нагреве изгибается и переводит контактную систему в отключённое состояние (рис. 2.2, состояние II). Для замыкания контактов предусмотрена кнопка возврата (КВ). Тепловое реле имеет небольшую регулировку по времени срабатывания. Основное требование к свойствам материалов биметаллической пластины — максимальная разница значений коэффициентов линейного расширения. Как правило, один материал инвар. Это сплав никеля со сталью, например ЭН36 (36% ) ЭН42 (42% ). Другой материал — сталь, латунь и другие металлы.

В зависимости от способа нагрева различают ТР:

а) с непосредственным нагревом, когда ток нагрузки протекает через биметаллический элемент;

б) с косвенным нагревом, когда ток нагрузки протекает через специально введённый нагревательный элемент, расположенный рядом с биметаллической пластиной;

в) комбинированный, использующий два предыдущих способа.

Конструктивные параметры биметаллической пластины выбираются из условия обеспечения соотношения

,

где — допустимая температура нагрева и окружающей среды; — модуль Юнга; — коэффициенты линейного расширения материалов; — максимальное механическое напряжение, возникающее в пограничном слое.

При этом биметаллический элемент рассматривается как консольная балка (рис.2.3). Толщина биметаллической пластины ( и ) выбирается из условия максимальной чувствительности в соответствии с соотношением

,где — модули упругости компонентов.

Обычно выбирают . Стрелка прогиба определяется

.

Сила, развиваемая при тепловых деформациях на свободном конце, определяется

,

Максимальное механическое напряжение в пограничном слое не должно превышать допустимое напряжение

.

По величинам и рассматриваются параметры кинематической цепи контактной системы, или решается обратная задача.

Время срабатывания определяется из условия, что вся выделяемая энергия идёт на нагрев, т.е.

.

Проинтегрировав по переменным и , при условии получим

; .

Можно также записать для предварительно нагретого током элемента

.

В эту группу входят реле максимального тока и напряжения и реле обрыва фазы. Реле максимального тока и напряжения — это высокочувствительные электро- и магнитоэлектрические реле поворотного типа, включаемые последовательно в цепь нагрузки (тока) или параллельно (напряжения). С поворотным якорем связана контактная система. Они защищают потребителей при кратковременных бросках тока или напряжения: превышающих их допустимые значения в динамических режимах. Контакты этих реле не являются силовыми.

Реле обрыва фазы предназначены для защиты потребителей в случае короткого замыкания в одной из фаз или её обрыва. Это трёхобмоточное реле, включаемое параллельно плавким предохранителям (рис.2.4).

В случае короткого замыкания в одной из фаз предохранитель перегорает и ток течет по одной из катушек реле, вызывая её срабатывание. При обрыве одной из фаз возрастает ток нагрузки в других фазах, вызывая срабатывание реле.

Область применения устройств защиты применительно к двигателям постоянного тока, используемых в различного рода потребителей можно проиллюстрировать рис. 2.5. Для электроприводов с двигателями переменного тока меняется диапазон работы реле защиты в пусковых режимах, так как пусковые токи лежат в меньшем диапазоне.

2.4. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Предназначены для защиты потребителей (или группы потребителей) при возникновении в них аварийных режимов. Защищают потребители с =10 — 2000 А, 550 В, К ним предъявляются следующие требования:

1) минимальное время срабатывания;

2) срабатывание автомата, защищающего один участок, не должно влиять на работу других автоматов;

3)для селективной защиты должна быть регулировка параметров.

По времени срабатывания различают обычные (t

0,01 с) и быстродействующие автоматы (t

Конструктивная схема автомата приведена на рис. 2.6, где цифрами обозначены элементы конструкции:1- размыкающие контакты; 2- компенсаторы электродинамических усилий; 3 — пружина поджатия; 4 — главные контакты; 5 — гибкий токопровод; 6 — биметаллическая пластина; 7 — нагревательный элемент; 8 — электромагнит максимального тока; 9 — электромагнит минимального напряжения; 10 — электромагнит отключения; 11 — кинематическая система рычагов; 12 — электромагнит включения; 13 — ручной привод; 14 — пружина поджатия; 15 — пружина возврата; 16 — дугогасительная камера; 17 — дуга. Замыкание контактов осуществляется ручным приводом 13 или электромагнитом 12. При включении сначала замыкаются размыкающие контакты 1, а затем главные 4. При размыкании цепи порядок их обратный. Для компенсации электродинамических усилий, возникающих при протекании тока по контактам, вызывающих отскок контактов, предназначены пружины 3, 14 и компенсаторы электродинамических усилий 2. Величина этого усилия определяется . Принцип действия их основан на взаимодействии силовых линий электрического поля, возникающих около проводника. Так как токи в них направлены в разные стороны, то силовые линии направлены согласно, и проводники (шины 2) отталкиваются друг от друга, создавая дополнительное поджатие контактов.

Узел расцепителей 6 — 11 обеспечивает следующие виды защиты:

а) от дополнительных перегрузок (тепловое реле, элементы 6,7);

б) от бросков максимального тока (электромагнит 8);

в) от падения напряжения в сети ниже допустимого (усилие пружины и электромагнита 9 направлены в разные стороны); при усилие пружины уравновешивается усилием электромагнита; при уменьшении напряжения питания пружина воздействует на кинематическую систему;

г) по команде оператора (электромагнит10).

При этом один из исполнительных элементов устройств 6,8,9,10 через кинематическую систему рычагов воздействует на рычаг с расположенными на

нем подвижными контактами. Быстрое размыкание достигается за счет срабатывания взведённой пружины возврата 15. Для быстрого гашения дуги применяется система магнитного дутья, включающая катушку (на схеме не показана) и дугогасительную камеру 16.

Источник

Временные параметры реле и способы их изменения

Время
притяжения t_пр
и отпускания якоря реле t_от
могут быть
изменены различными способами. Это
выполняется обычно двумя путями:
изменением рабочего тока I_р
в обмотке реле и хода якоря .

Изменение хода
якоря осуществляется применением
различных видов демпфирования. Как
правило используется для увеличения
времени притяжения якоря. Демпфирование
может быть механическим (масляные
демпферы) или магнитным.

Магнитное
демпфирование основано на создании
вихревых токов, возникающих в
короткозамкнутом витке при изменении
потока в сердечнике. В качестве
короткозамкнутого витка используются
медные гильзы, втулки, шайбы.

Медную гильзу можно
разместить внутри обмотки реле, снаружи
обмотки, надеть, как шайбу, на конец
сердечника или использовать её в качестве
каркаса катушки.

Магнитное
и механическое демпфирование являются
конструктивными
способами
изменения временных параметров реле и
используются для замедления на притяжение
и отпускание якоря.

Существуют
также схемные
способы.
Рассмотрим некоторые из них.

Схемы замедления на притяжение

1)

Параллельно
обмотке включается резистор r
через собственный контакт реле
(размыкающий), благодаря чему сопротивление
r
не влияет на время отпускания.

2)

Дополнительная
катушка должна быть выполнена толстой
проволокой, чтобы R_д<<R.

3)

Используются
2 обмотки, включенные встречно. При этом
R_I=R_II
W_IW_II.
В обмотке с меньшим числом витков ток
нарастает быстрее, чем другой, поэтому
результирующий магнитный поток нарастает
медленно, якорь реле притягивается с
замедлением. При размыкании ключа К
встречно убывающие магнитные потоки
ускоряют отпадание якоря.

4)

Шунтирование
обмотки без использования собственных
контактов создает замедление работы
якоря как на притяжение, так и на
отпускание.

5)

Резистор
r
и бареттер с положительным температурным
коэффициентом являются потенциометром.

До
нагрева нити бареттера его сопротивление
мало и напряжения недостаточно для
притяжения якоря. Время замедления
определяется тепловой инерцией нити
бареттера. Для исключения потери энергии
на бареттере после срабатывания реле
в его цепь включен собственный размыкающий
контакт Р. Недостаток- малый ресурс нити
бареттера (1000
чего-то).

6)

При
включении лампы тлеющего разряда,
замедление определяется временем на
ионизацию газового промежутка для
зажигания лампы. Недостаток- малый
ресурс ламп.

7)

Для замыкания и
размыкания цепей с выдержкой времени
в устройствах СЦБ, применяют реле с
термическими включателями (НМШТ,
АНШМТ-380 и др.). Эти реле, кроме контактов,
управляемых электромагнитной системой,
имеют тройники (51-52-53), управляемые
термоэлементом, не связанные с
электромагнитной системой. Термовключатель
представляет собой контактный тройник
с пружинами из термобиметалла. На средней
пружине (общий контакт) расположена
нагревательная обмотка из нихромового
провода.

Реле
с термовключателем обычно применяют
совместно с вспомогательным реле B,
которое служит для контроля полного
остывания термовключателя.

При
замыкании контакта К ток проходит через
контакты 51-53 термовключателя, контролируя
его холодное состояние. В результате
возбуждается вспомогательное реле B
и тыловой контакт 61-63, основного реле,
создается цепь нагревательной обмотки
термовключателя. После нагрева он
замыкает контакты 51-52 и включает обмотку
основного реле (НМШТ), которое срабатывает,
отключая контактом 63 обмотку термовключателя
и получая питание через собственные
контакты 61-62.

Время срабатывания
регулируется от 8 до18 с.

Соседние файлы в папке Shpory_po_TOAT

• #
• #
• #
• #