Реле максимального тока РТ-80

 

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №3

«РЕЛЕ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА РТ-80»

 

Цель работы:

1. Изучить назначение, основные данные, конструкцию и принцип действия реле максимального тока.
2. Снять и построить характеристики реле максимального тока.

 

1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

 

Схема лабораторного стенда приведена на Рисунке 1, которая также располагается на стенде. Схема стенда частично собрана, на передней панели располагаются электрические аппараты, обозначенные в соответствии с принципиальной схемой. Необходимо подключить автотрансформатор (ЛАТР) TV1 к сети для чего надо включить ЛАТР в розетку (соединить клеммы 1 и 3, 2 и 4).  Далее необходимо от TV1 запитать трансформатор TV2 для чего с помощью проводов соединить клеммы 5 и 6, 7 и 8). При включении вводного автомата SF1 все элементы стенда оказываются под напряжением, поэтому все переключения производятся только при выключенном автомате SF1.

Рисунок 1. Схема стенда для исследования работы реле максимального тока.

С помощью автотрансформатора TV1 изменяется напряжение на первичной обмотке трансформатора TV2, тем самым изменяется напряжение и сила тока в катушке реле РТ. Сила тока измеряется амперметрами A1 или A2. В указанном на схеме верхнем положении S3 подключен амперметр A1 со шкалой 1 … 5A. В нижнем положении S3 подключается амперметр A2 со шкалой 5 … 20A и отключается амперметр A1.

Реле тока имеет один замыкающий контакт K1 который замыкается при срабатывании реле РТ. При этом реле своими размыкающими контактами K1 отключает электрический секундомер Pt. Электрический секундомер Pt может быть включен тумблером S2. Трансформатор TV2 предназначен для понижения напряжения и имеет напряжение вторичной обмотки 24,0 В.

 

2. РЕЛЕ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА. НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

 

Реле максимального тока предназначены  для отключения защищаемых цепей при превышении в ней допустимой величины потребляемого тока. Реле максимального тока  используется для защиты цепей и источников питания от перегрузок по току и о коротких замыканий.

В отличие от электромагнитных реле тока РТ-40 реле максимального тока является комбинированным реле, сочетающим в себе одновременно и индукционную и электромагнитную системы.

Комбинированное реле тока имеет индукционный воспринимающий элемент, который действует  с выдержкой времени, зависящей  от тока, и электромагнитный воспринимающий элемент мгновенного действия (отсечка), срабатывающий при высоких значениях  тока.

Таким образом, в реле максимального тока объединены два токовых реле – электромагнитного и индукционного. Совместная работа индукционной и электромагнитной систем позволяет улучшить характеристики релейной защиты.

Индукционная  система позволяет получить зависимую от тока времятоковую характеристику: чем больше сила тока, тем меньше время срабатывания. Ток срабатывания индукционного элемента I_срр регулируется при изменении количества витков обмотки (при перестановке контактного витка 13 на контактной колодке), I_срр >(2 - 10) А, время срабатывания 0,5 - 16 с.

Электромагнитная  система позволяет получить мгновенное срабатывание (отсечку).  В результате повышенного быстродействия реле максимального тока называют реле мгновенного действия.

Примером реле максимального тока служат реле РТ-80.

 

1. Основные данные реле максимального тока РТ-80

Реле максимального тока серии РТ80 применяются в установках переменного тока для защиты электрических машин, трансформаторов и линий передачи при перегрузках и коротких замыканиях.

Реле максимального тока РТ81, РТ82, РТ83, РТ84, РТ85, РТ86 применяются для  защиты электрических машин, трансформаторов  и линий передачи при коротких замыканиях и перегрузках.

Реле типов РТ83, РТ84, РТ86 применяются  в тех случаях, когда требуется  сигнализация о перегрузках.

Реле типов РТ81, РТ82 имеют один главный замыкающий контакт, действующий  мгновенно при токах короткого  замыкания и с выдержкой времени  при перегрузках в защищаемых электроустановках. Перестановкой  деталей замыкающий контакт превращается в размыкающий контакт.

Реле типов РТ83, РТ84 имеют один главный замыкающий контакт, действующий  мгновенно при токах короткого  замыкания и один замыкающий сигнальный контакт, работающий с выдержкой  времени при перегрузках.

Реле типов РТ85, РТ86, предназначенные  для работы на оперативном переменном токе, имеют усиленные замыкающий и размыкающий контакты с общей  точкой, причем реле типа РТ86, кроме  главных контактов, имеют замыкающий сигнальный контакт, аналогично реле типа РТ84. Усиленные замыкающий и размыкающий  контакты в реле типа РТ85 могут действовать  как мгновенно, так и с выдержкой  времени. В реле типа РТ86 эти контакты могут действовать только мгновенно.

Реле имеют несколько  исполнений (таблица 1).

Таблица 1. Исполнение реле РТ-80

Тип реле	Исполнение контактов
РТ-81, РТ-82, РТ-91	Один замыкающий или размыкающий ( при перестановке элементов) контакт
РТ-83, РТ-84	Один замыкающий или размыкающий ( при перестановке элементов) главный  контакт и один замыкающий сигнальный контакт
РТ-85, РТ-95	Один переключающий контакт без  разрыва цепи
РТ-86	Один переключающий главный контакт  без разрыва цепи и один замыкающий сигнальный контакт
Ток замыкания замыкающих контактов  реле типов РТ-81, РТ-82, РТ-91 и главных  замыкающих контактов РТ-83, РТ-84 при  напряжении от 24 до 250 V постоянного  и переменного тока (но размыкание цепи должно осуществляться другими  контактами, например, контактами на валу выключателя), А	5
Ток размыкания размыкающих контактов  реле типов РТ-81, РТ-82, РТ-91 и главных  размыкающих контактов реле типов  РТ-83, РТ-84 при напряжении от 24 до 250 V, А: - переменного тока - постоянного тока	2 0,5
Шунтирование и дешунтирование управляемой  цепи (если управляемая цепь питается от трансформатора тока и ее импеданс при токе 4 А не более 4 Ом, а при  токе 50 А - не более 1,5 Ом): - контактами реле типов  РТ-81, РТ-82, РТ-83, РТ-84, РТ-91 при токах,  А, не более - контактами реле типов  РТ-85, РТ-86, РТ-95 при токах, А, не  более	50 150
Ток замыкания и размыкания замыкающих сигнальных контактов реле типов  РТ-83, РТ-84, РТ-86 при напряжении от 24 до 250 V, А: - переменного тока - постоянного тока	1 0,2
Коэффициент возврата, не менее	0,8

Основные характеристики реле РТ-80 представлены в таблице 2.

Таблица 2. Основные технические данные РТ-80

Тип реле	Уставки
	Номинальный ток, А	Номинальная частота, Hz	На ток срабатывания индукционного  элемента, А	На время срабатывания, с*	На кратность тока срабатывания элемента отсечки**
РТ 81/1	10	50	4; 5; 6; 7; 8;9; 10	1 - 4	2 - 8
РТ 81/2	5	50	2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5	1 - 4	2 - 8
РТ 82/1	10	50	4; 5; 6; 7; 8; 9; 10	4 - 16	2 - 8
РТ 82/2	5	50	2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5	4 - 16	2 - 8
РТ 83/1	10	50	4; 5; 6; 7; 8; 9; 10	1 - 4	2 - 8
РТ 83/2	5	50	2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5	1 - 4	2 - 8
РТ 84/1	10	50	4; 5; 6; 7; 8; 9; 10	4 - 16	2 - 8
РТ 84/2	5	50	2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5	4 - 16	2 - 8
РТ 85/1	10	50	4; 5; 6; 7; 8; 9; 10	1 - 4	2 - 8
РТ 85/2	5	50	2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5	1 - 4	2 - 8
РТ 86/1	10	50	4; 5; 6; 7; 8; 9; 10	4 - 16	2 - 8
РТ 86/2	5	50	2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5	4 - 16	2 - 8

 

* При десятикратном токе срабатывания  индукционного элемента

** Т.е отношение тока срабатывания  отсечки к току срабатывания  индукционного элемента.

 

2.2. Условия эксплуатации

Климатическое исполнение УХЛ или  О, категория размещения «4» по ГОСТ 15150-69.

Диапазон рабочих температур окружающего  воздуха от минус 20 до плюс 55 °С для  исполнения УХЛ4 и от минус 10 до плюс 45° С для исполнения О4.

Вибрационные нагрузки (вибропрочность) 0,25 g в вертикальном направлении  в диапазоне частот от 10 до 50 Hz.

Степень защиты оболочки реле IP40, а  контактных зажимов для присоединения  внешних проводников - IP00 по ГОСТ 14255-69.

 

3. Структура условного обозначения 

РТ-ХХ/Х Х4

Р – реле;

Т – тока;

Х – классификация серии реле: 8 или 9;

Х – конструктивное исполнение: 1; 2; 3; 4; 5; 6;

Х – номинальный ток:

1 – 10 А;

2 – 5 А; 

Х4 - климатическое исполнение (УХЛ, 0) и категория размещения (4) по ГОСТ 15150-69 .

 

2.4. Конструкция реле  максимального тока

Конструктивная схема  реле максимального тока показана на рисунке 2. Общими для обеих систем (индукционной и электромагнитной) являются: токовая обмотка реле 5 с отпайками, выведенными на контактную колодку 4 с двумя контактными винтами 3, электрические контакты реле 16 и механический указатель срабатывания (не показан).

Рисунок 2. Конструкция реле максимального тока.

Индукционная  система состоит из следующих частей: электромагнита 7 с двумя короткозамкнутыми витками 8 на его полюсах сверху и снизу, охватывающими часть магнитопровода, подвижной рамки 9, которая может поворачиваться вокруг своей оси 0 - 0 на небольшой угол, алюминиевого диска 11, укрепленного вместе с червяком на оси 0₁ - 0₁, вращающейся в подпятниках, расположенных в теле рамки 9, постоянного магнита 12, зубчатого сектора 14, свободно лежащего на движке в форме площадки 10, перемещающегося вертикально по винту 17 вдоль шкалы устройства регулировки выдержки времени, и пружины 15, удерживающей рамку в начальном положении.

Электромагнитная система состоит из стального якоря 2, имеющего на левом конце коромысло 13 для замыкания электрических контактов 16, стального стержня 6, который вместе с якорем образует магнитопровод, и регулировочного винта 1, изменяющего величину воздушного зазора между якорем 2 и сердечником и тем самым величину тока срабатывания системы (кратность отсечки).

 

2.5. Принцип действия  реле максимального тока

Работа индукционной системы. При протекании тока по обмотке 5 реле создается магнитный поток, который, замыкаясь по магнитопроводу 7 и зазору между полюсами, пронизывает находящийся в зазоре диск. В короткозамкнутых витках 8 возникает ЭДС, ток и магнитный поток, который стремится препятствовать изменению основного потока. В результате такого действия короткозамкнутых витков магнитный поток появляется вначале в той части зазора, где короткозамкнутых витков нет, а затем в части, охватываемой этими витками. Таким образом, в зазоре создается движущееся («бегущее») магнитное поле, которое увлекает за собой легкий диск. Последний начинает вращаться в направлении движения бегущего магнитного поля. Вращение начинается при токе 20...30% от тока срабатывания реле. При вращении диска вращается и укрепленный с ним на одной оси червяк. Но, так как рамка 9 оттянута пружиной 15 в крайнее положение, то сцепления червяка с зубчатым сектором 14 не происходит. Постоянный магнит 12 за счет своего постоянного магнитного поля несколько подтормаживает диск. Сила торможения пропорциональна частоте вращения диска.

Наименьший  ток, при котором происходит зацепление червяка с зубчатым сектором, принято считать током «срабатывания» индукционной системы реле.

С момента зацепления зубчатый сектор начинает подниматься и по истечении некоторого времени, упираясь своим рычагом в коромысло 13. Коромысло 13 поворачивается вверх и замыкает контакты 16. Реле срабатывает.

Работа электромагнитной системы. При большой кратности перегрузки по току якорь 2 может притянуться к сердечнику правым концом практически без выдержки времени, замыкая контакты реле 16. Ток отсечки регулируется винтом 1 изменяющим воздушный зазор электромагнита. Кроме того величина тока отсечки зависит от положения винта 3 изменяющего ток «уставки» индукционной системы.

 

 

 

2.6. Времятоковая характеристика и настройка реле

 Реле максимального тока применяются для защиты от перегрузок и токов короткого замыкания электрических распределительных сетей, силовых трансформаторов, мощных электродвигателей и других элементов систем электроснабжения. Желаемую защитную времятоковую характеристику получают с помощью регулировок, при этом производят исследование реле и построение градуировочных характеристик.

Времятоковая характеристика     реле должна соответствовать времятоковой характеристике защищаемого объекта.   Напротив отверстий контактной колодки 4 (рисунок 2) имеется ряд цифр (4 … 10), которые соответствуют  кратности  токов уставки индукционной системы.

Времятоковая характеристика реле РТ-80 представлена на рисунке 3.