Главная » Книги и журналы

1 ... 23 24 25 26 27 28 29 30

20 3. ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

Поляризованные реле имеют значительно большую чувствительность по сравнению с неполяризеванными. Мошность срабатывания их в 10-50 раз меньше, чем у неполяризованных реле, и равна Р^р = 0,005 -г 0,01 Вт, тогда как у лучших неполяризованных реле Рср = 0,1 Вт. Поляризованные реле имеют высокую термическую стойкость и допускают продолжительное протекание тока до 20-30-кратного по отношению к току срабатывания. Вследствие малого

Рис. 20-7. Поляризованное реле ТРМ

хода якоря, легкости подвижной системы, малых постоянных времени катушек время срабатывания поляризованных реле может быть 2-3 мс. Разрывная способность контактов достигает 10-30 Вт, что меньше, чем у неполяризованных реле. Поляризованные реле допускают большую частоту срабатывания и имеют высокую механическую и коммутащюнную износостойкость. Применяются они как реле защиты, автоматики и связи, реже - как реле управления электроприводами.

В реле связи зазор контактов составляет 0,06 - 0,1 мм, контактное нажатие 0,02 - 0,06 Н, благодаря этому достигаются наибольшая чувствительность и быстродействие.

В реле автоматики для получения требуемых коммутахщонной способности, коэффи1щента возврата, коммутахщонной износостойкости и других параметров приходится иметь большие зазоры (до 0,4 мм) и нажатия (до 0,1 - 0,15 И) контактов. Соответственно возрастают габариты реле, снижаются чувствительность и быстродействие.

Реле могут выполняться с последовательной, параллельной или мостиковой магнитной цепью, с поляризацией от постоянного магнита или электромагнита.

В отличие от неполяризованных реле, у которых якорь может находиться только в двух положениях (притянутом и отпущенном), поляризованные реле могут выполняться с якорем, занимающим как два, так и три положения.

На рис. 20-7,0 и б изображено пол^цшзовааиое реле ттк tWH, применяемое в схемах телетрафии и в устройствах автоматики. Реле состоит из двух сердечников с катушками 7, двух П-образ ых постоянных магнитов 6, якоря 5, контактной системы - неподвижных 3 и подвижных. 2 контактов, основания 9, штепсельного разъема 10 и чехла 8.

Магнитная цепь реле построена по дифференциальной схеме н имеет нейтральную регулировку. Якорь укреплен на осн, вращающейся во втулках, запрессованных в корпусе.

Контактная система (2 и 3) состоит из двух неподвижных стоек с микрометрическими контактными винтами 4, позволяющими производить регулировку зазоров между контактами, и подвижных контактов, прикрепленных к двум плоским пружинам /. Зазор контактов 0,10 мм, номинальный ток 0,060 А, допустимая длительная перегрузка 1 А, контактное нажатие 0,4 Н.

Наибольшая частота тока 100 Гц, время срабатывания реле 3-4 мс, механическая износостойкость - 10 млн. срабатываний. Масса реле без чехла 190 г, с чехлом 250 г.

20-4. ИНДУКЦйШНЫЕ реле

Индукционные реле основаны на взаимодействии между индуцированным в каком-то проводнике током и переменным магнитным потоком. Поэтому они применяются только на переменном токе как реле защиты энергосистем. Как правило, это вторичные реле косвенного действия.

Существующие типы индукционных реле можно разделить на три группы: 1) реле с рамкой; 2) реле с диском; 3) реле со стаканом.

Рис. 20-8. Схема устройства индукционных реле: а - с рамкой; б - с диском;

в - со стаканом

/ - стальной цилиндр; 2 - спиральная противодействующая пружина; 3 - подшипники; 4 - вспомогательные ковтакты; 5 - алюминиевый стакаи; б - ось; 7,9 - группы катушек, 8 - ярм; 10, 11, 12, И - полюсы

в индукционных реле с рамкой (рис. 20-8, а) один из потоков (Ф^) индуцирует ток в короткозамкнутой обмотке, помещенной в виде рамки в поде второго потока (Ф1), сдвинутого по фазе. Реле имеют высокую чувствительность и наибольщее быстродействие по сравнению с другими индукционными реле. Недостатком их является малый вращающий момент.

Индукционные реле с диском щироко распространены. Схема простешпего реле такого типа (с короткозамкнутым витком К и диском) приведена на рис. 20-8,6. Реле имеют сравнительно простую конструкцию и достаточно больщой вращающий момент. Недостатком является замедленное действие вследствие большой инерции подвижной части.

Индукционные реле со стаканом (рис. 20-8, в) имеют подвижную часть в виде стакана, вращающегося в магнитном поле двух потоков четырехполюс-ной магнитной системы. Потоки Ф1 и Фг расположены в пространстве под углом 90°, а по времени сдвинуты на угол у. Внутри стакана 5 проходит стальной цилиндр ] для уменьшения магнитного сопротивления. Реле со стаканом сложнее реле с диском, но позволяет получить время срабатывания до 0,02 с. Это существенное достоинство обеспечило им широкое применение.

Четырехполюсная магнитная система позволяет без существенных изменений получать разнообразные по назначению реле и унифицировать их производство. Например, если на полюсах и 13 разместить токовые катушки 9, а на ярме разместить катушки напряжения 7, то они создадут соответственно потоки Ф1 и Фз, пропорциональные току и напряжению. Взаимодействие этих потоков с индуцированными в стакане 5 токами создаст в последнем вращающий момент

М = к1Ф1Ф2 sin у = kj/t/ cos ф,

т. е. получим реле мощности.

В той же конструкции можно получить реле частоты, если на полюсах и 13 расположить катушки напряжения 9 и соединить их последовательно с резистором, а катушкн 7 соединить последовательно с конденсатором. Если оба контура (индуктивно-активный и индуктивно-емкостньШ) подключить на одно напряжение, то создаваемый в стакане 5 момент будет равен

М = к/Ф1Ф2 8Шу,

где / - частота тОка.

Индуктивности катушек, емкость и сопротивление подбираются так, чтб при заданной уставке по частоте потоки совпадают по фазе, т. е. угол равен нулю. При изменении частоты потоки не совпадут по фазе, а знак угла их сдвига будет зависеть от характера изменения частоты. При повышении или понижении частоты происходят поворот стакана в ту или иную сторону и замьшание (размыкание) тех или шшх контактов.

Аналогично различными комбинациями катушек на сердечниках можно получить и другие реле по назначению.

20-5. ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ

Тепловые реле строятся главным образом на следующих принципах:

1) на преобразовании тепловых воздействий в механические перемещения, которые и используются для приведения в действие исполнительных злементов;

2) на непосредственном преобразовании тепловых воздействий в изменение электрических или магнитных характеристик p=/i(©); 8 =/2(0); ц=/з(0).

Действие биметаллических тепловых реле основано на разности линейного удлинения (рис. 20-9, а) двух пластин из металлов с различными коэффициентами линейного расширения схг > cxj. Если пластины из двух таких разных металлов жестко соединить друГ с другом и нагреть, то это приведет к тому,

что составная пластина изогнется в сторону материала с меньшим температурным коэффициентом cxi. Механическое усилие, развиваемое пластиной при изгибании, используется для приведения в действие исполнительного элемента реле - контактов.

Рис. 20-9. Принцип работы биметаллических реле (а) и способы нагрева пластин (б)

Конструктивные формы биметаллических пластин разнообразны. Нагрев может осуществляться непосредственно током цепи, проходящим по пластине 1 (рис. 20-9,6); при косвенном нагреве ток цепи проходит по нагревательному элементу 2, теплота от нагревательного элемента передается пластине; при комбинированном способе нагрева ток цепи проходит по пластине и нагревательному элементу.

Рис. 20-10. Некоторые схемы устройства биметаллических тепловых реле

Некоторые схемы устройства биметаллических тепловых реле приведены на рис. 20-10. Простейшая схема представлена на рис. 20-10, а: при нагреве пластина I изогнется и, воздействуя через изоляционный штифт 3 на пружинный контактный рычаг 2, разомкнет контакты 4. Уставка (по времени, по току) срабатывания регулируется высотой непрдвижного контакта. Возврат реле превсходит автоматически при снижении нагрева. Недостатками конструкции

явлийтся медленное размыкание контактов, незначительная скорость их движения и непостоянство контактного нажатия при замкнутых контактах. Все это приводит к быстрому износу контактов.

Система по рис. 20-10, б лишена указанных недостатков. В замкнутом положении контакта контактное нажатие создается небольшим магнитом 5, притягивающим связанный с биметаллической пластинкой якорь 6. При нагревании биметаллическая пластинка стремится оторвать якорь от магнита. Когда температура пластины достигнет некоторого значения, соответствующего уставке срабатывания, усилие пластины преодолеет притяжение магнита и пластина скачком перейдет в нижнее положение, размыкая одни контакты и замыкая другие. Возврат реле происходит автоматически после остывания пластины.

В системе по рис. 20-10, в биметаллическая пластина служит защелкой. Она же создает контактное нажатие за счет пружинящих свойств контактного рычага. При нагреве конец пластинки изогнется и освободит контактный рычаг. Под действием пружины 7 контакты разомкнутся. Движение контакта ограничивается упором 8. Эта система не имеет самовозврата, так как после остывания пластина не может вернуть контакты в исходное положение. Возврат реле здесь принудительный - обычно ручной.

В системе по рис. 20-10, г пластинчатая пружина 9 препятствует размыканию контактов до тех пор, пока усилие Pi, развиваемое пластиной, не станет больше усилия Pj (Рг - сила, развиваемая пружиной, Pj - составляющая этой силы, препятствующая размыканию контактов). При температуре, когда Pi станет больше Pj, пластина скачком выгнется и разомкнет контакты. Возврат системы произойдет автоматически после остывания.

В системе по рис. 20-10, Э биметаллическая пластина, ранее выгнутая в сторону, противоположную той, в которую она выгибается при нагреве, удерживается в этом положении при помощи пружины 7 и подвижного рычага 10. При нагреве пластина скачком перегнется в другую сторону и переключит контакты. Эта система не имеет самовозврата.

В системе по рис. 20р10, е происходит одновременное скачкообразное перегибание биметаллической пластины переключение контактов. Система имеет также скачкообразный самовозврат.

Недостатком всех тепловых реле является Изменение уставки срабатывания в зависимости от окружающей температуры. Для того чтобы уменьшить влияние окружающей теа шературы на ток срабатывания, следует рабочую температуру биметалла выбирать как можно более высокрй. Для этих же целей применяют вторую компенсационную биметаллическую пластину, достигая при ее помощи либо компенсации прогиба (рис. 20-10, ж), либо компенсации усилия (рис. 20-10, з).

Биметаллические тепловые реле получили очень широкое распространение как реле защиты электродвигателей (главным образом переменного тока) от недопустимого перегрева при длительных перегрузках. Надежность и эффективность этой защиты достигаются при совпадении временных характеристик по нагреву у реле и у двигателя. Биметаллическая пластина должна при данном токе перегрузки двигателя достигнуть температуры срабатывания за такое время, в течение которого двигатель может вьЩерживать данную перегрузку. Поэтому одной из основных характеристик теплового реле является время-токовая характеристика (рис. 20-11, а), выражающая зависимость времени срабатывания реле от тока, протекающего через него.

На рис. 20-11,6 в качестве примера устройства приведен общий вид одного из реле серии ТРП. В холодном состоянии биметаллический элемент I удерживается у одного из отгибов упора 2 пружиной 3, которая одновременно прижимает подвижные кон-

такты 4, закрепленные иа колодке 5, к неподвижным контактам б и создает контактное нажатие.

При нагревании биметаллический элемент стремится изогнуться, этому препятствует пружина 3, удерживающая элемент в исходном положении. Если в цепи, защищаемой реле, возникнет недопустимо большой ток, температура биметалла увеличится и изгибающее усилие в элементе станет достаточным для преодоления усилия пружины. Элемент скачкообразно перемещается к противоположной стороне упора и мгиовеиио перебрасывает колодку 5 с подвижными контактами в другое коммутационное положение.

После срабатывания элемент удерживается на упоре усилием пружины 3 до тех пор, пока по мере его остывания возвращающее усилие ие станет больше удерживающего усилия пружины. Возвращаясь в исходное положение, элемент также скачкообразно переходит от одной стороны упора к другой. При этом мгновенно перебрасывается контактная пружина.

11,1 1,5 2 3 4 5 6 7 8310 Кратность тока сраВатыбания по отношению к уставке по току

Рис. 20-11. Тепловое реле: а - время-токовая характеристика; б - общий вид

реле серии ТРМ

Переключение контактной группы обеспечивает неизменность контактного нажатия до момента срабатывания реле, благодаря чему создается большая надежность работы механизма. Момент перебрасывания биметаллического элемента регулируется изменением числа прокладок 7 между корпусом 8 и скобкой 9, на которой качается колодка с контактами. Время возврата регулируется подгибкой конца упора 2, иа который опирается биметаллический элемент при срабатывании. Контакты реле выполняются мостикового типа с серебряными напайками.

Гарантированное отсутствие самовозврата для реле с замыкающими контактами может быть обеспечено в условиях эксплуатации путем перевертывания упора 10 и закрепления его аиитом в таком положении, при котором колодка 5 после срабатывания реле ие упрется в него, а запрокинется настолько, что возврат биметаллического элемента в исходное положение ие вызовет возврата контактной группы.

При ручном возврате реле в исходное положение нажимают иа кнопку 13, которая перебрасывает колодку с контактами, и одновременно рычагом 12 возвращает биметаллический элемент. Калибровка реле иа заданный номинальный ток производится поворотом эксцентрика. .Регулировка уставки по номинальному току может производиться в процессе эксплуатации изменением силы предварительного натяга биметалла при помощи перевода пружинного поводка 14 по фиксирующему его положение зубчатому сектору. При этом на любой уставке кинематика механизма ие изменяется.

Реле монтируется в коробчатом пластмассовом кожухе.

20. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ ЭЛЕКТРОДВИГАШЯЬНЫЕ

Реле времени электродвигательные предназначены для создания выдержки времени при передаче электрических сигналов в системах автоматики и телемеханики, когда требуются выдержки времени свыше 10 с и надо обеспечить строго последовательное коммутирование (программирование) нескольких цепей. Реле выполняются на выдержки времени от 10 до 900 с с числом управляемых цепей до 16 для работы как при переменном, так и при постоянном токе.

Реле состоит из следующих основных узлов:

электродвигателя синхронного трехфазного переменного тока или постоянного тока с насаженным на его вал червяком;

редуктора, замедление (передаточное число) которого соответствует максимальной выдержке времени, создаваемой реле;

контактного устройства, в которое входит контактный набор - соответствующее данному исполнению реле число замыкающих, размыкающих или переключающих контактов и соответствующее ему число переключающих кулачков с устройствами их установки и регулирования;

электромагнитов (электромагнитных реле) с соответствующими устройствами для управления двигателем и муфтами для сцепления и расцепления двигателя с редуктором и редуктора с контактным устройством;

возвратных пружин.

Рабочий цикл реле при включенном электродвигателе начинается с подачи сигнала на сцепление двигателя с редуктором. Вращение двигателя через редуктор передается на рабочее зубчатое колесо и далее на привод кулачков (через общий вал или другое устройство). Кулачки производят переключение контактов В- установленной последовательности и с заданной выдержкой времени. Одновременно взводится возвратная пружина.

После полного оборота рабочего зубчатого колеса (вала с кулачками) соответствуюшие контакты отключают двигатель или муфту сцепления двигателя с редуктором. Кулачки остаются в достигнутом положении. Затем, после снятия команды на работу реле, рабочее зубчатое колесо расцепляется с редуктором и возвратная пружина возвращает кулачки и контакты в исходное положение. Реле готово к новому циклу работы.

Реле собирается на металлическом основании и закрывается кожухом (в соответствии с исполнением по защите). В кожухе имеются окна для наблюдения шкал выдержек времени.

Износостойкость реле в зависимости от осуществленной выдержки времени составляет от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч циклов.

Недостатками реле являются сложность конструк1щи и малая износостойкость. Достоинства - большие выдержки времени и высокая точность последовательности переключения контактов, что не достигается другими способами.

ГЛАВА 21

Комплектные устройства

21-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Комплектное устройство (КУ) представляет собой определенным образом смонтированный набор аппаратов для распределения электроэнергии или управления электроприводами. В зависимости от назначения устройства могут быть установлены коммутационные и защитные аппараты, приборы и устройства автоматического и неавтоматического управления, измерительные, указательные и сигнальные приборы.

Ранее многие КУ разрабатывались потребителями, в частности распределительные устройства (в особенности высоковольтные) разрабатывались строительными организациями применительно к конкретным случаям, а отдельные аппараты поставлялись россыпью и монтировались на строительных площадках. Это требовало отдельных электротехнических помещений, значительно удорожало строительство и удлиняло его продолжительность, снижало качество и надежность устройств, требовало много времени иа их наладку.

Сейчас КУ изготовляются, регулируются и испытываготся на электротехнических заводах. Потребителю требуется только их установить и присоединить внешние провода. Изготовление КУ на заводе позволяет унифицировать их схемы и назначение, наладить серийное и даже массовое их производство, существенно повысить их качество и надежность, снизить стоимость. Ввиду компактности и безопасности обслуживания КУ не требуют сцециальных помещений, могут устанавливаться в производственных помещениях вблизи приемников, что обеспечивает рациональную канализацию энергии.

Конструктивно КУ выполняются в виде шкафов и Щитов, монтируемых на полу с односторонним или двусторонним обслуживанием, или ящиков и шкафов, монтируемых на стене или встраиваемых в стену. Аппараты и приборы устанавливаются в одном или Нескольких рядом расположенных ящиках или шкафах. Оболочки защищают аппараты от воздействия влаги и пыли, а людей - от соприкосновения с токоведущими частями. Разделение устройств на отдельные ячейки об;егчает получение разных схем при наличии стандартных элементов. Отделение ячеек стальными стенками способствует локализации аварий, которые могут возникнуть вследствие переброса дуги.

Заводское изготовление КУ предъявило ряд требований к конструктивному исполнению аппаратов, основные из них - малые размеры, кратность размеров по фасаду у разных величин и одинаковые размеры по глубине, ограниченный выброс пламени дуги, переднее присоединение и обслуживание только с передней стороны, втычное (штепсельное) присоединение и выкатное исполнение (аппарат вынимается или выкатывается без отсоединения каких-либо проводов), снижение мощности, выделяемой в аппарате, с целью снижения нагрева воздуха внутри КУ. Ниже рассмотрены некоторые КУ низкого и высокого напряжения.

21-2. НИЗКОВОЛЬТНЫЕ КОМПЛЕКТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Магнитпыю пускатели. Магнитные пускатели предназначены для прямого пуска, остановки и защиты короткозамкнутых асинхронных электродвигателей (прямой пуск - пуск без введения в цепь двигателя резисторов). Магнитный пускатель (рис. 21-1) - относительно простое комплектное устройство, содержащее один (нереверсивный) или два (реверсивный пускатель) контактора К, два тепловых реле ТР1 и ТР2 И кнопки управления ( пуск , стоп ). Контакторами производится коммутация силовой цепи. Тепловые реле осуществляют защиту от перегрузок и потери фазы . Аппараты устанавливаются на плите или раме (открытое исполнение) или

41 [1

-Л1 -Л2 -ЛЗ Пуск

1У

к

Рис. 21-1. Принципиальная схема магнитного пускателя

1у

1У

fttf

-S\ ЗРУ 2РУ п1Р

размещаются в ящике (закрытое исполнение).

В пускателях используются контакторы категорий применения Аг и Аз. В технических данных указывается не только номинальный ток пускателя, но и мощность электродвигателя, с которым он может работать при разных напряжениях.

Наибольщее распространение у нас получили пускатели серии ПМЕ на токи до 25 А (контактор с прямоходовой кинематикой по схеме рис. 19-9, а) и пускатели серии ПА для двигателей мощностью до 75 кВт (контактор на рис. 19-14 по кинематической схеме рис. 19-9, е).

Рис. 21-2. Общий вид станции управления

открытого исполнения Функциональное назначение аппаратов: 1Л, 2Л - линейные контакторы; 1 У-ЗУ-контакторы ускорения; 1РУ-ЗРУ-реле ускорения; I РМ, 2РМ - реле максимальные; РН - реле напряжения; РНТ- реле направления тока; Г-реле тормозное; РБ - реле блокировки; РП - реле промежуточное; ]Р, 2Р - рубильники; Я - предохранители

Рис. 21-3. Пульт управления одномодульный (a), примеры схем пультов из стандартизованных модулей (б)

Комплектные устройства управления электроприводами выполняются в виде станций и пультов управления.

Сташщн управления. Станцией управления называется КУ, объединенное общей конструкцией и собранное из отдельных блоков, аппаратов, приборов и сигнальных устройств, связанных между собой по определенной электрической схеме. Станции управления выполняются в открытом (блоки управления,

панели управления, крупноблочные щиты станций управления) и защищенном (шкафы управления, крупноблочные щиты станций управления в шкафах) исполнениях. Общий вид станции управления открытого исполнения приведен на рис. 21-2. Аналогичные станщ1и (блоки) встраиваются в объемные закрытые шкафы и щиты односторондаго и двустороннего обслуживания, с проходом вне щита и внутри щита, со стеллажами для ящиков резисторов и без стеллажей и других модификащ1Й.

Пульт управления. Это - КУ, состоящее из одного или нескольких скрепленных между собой корпусов, Имеющих форму стола с горизонтальной или наклонной плоскостью (крышкой) (рис. 21-3, а), на которой устанавливаются и монтируются аппараты ручного управ-2U4. Устройство распределительное ления, измерительные приборы, сигналь-сборное ные устройства, мнемоническая схема.

1 ... 23 24 25 26 27 28 29 30