Снятие токовременных характеристик.

Лабораторная работа 5

Испытание индукционных реле тока

Серии РТ – 80

Цель работы: изучение конструкции реле серии РТ – 80, его характеристик и принципа действия. Выяснение зависимости времени срабатывания реле от тока уставки. Исследование регулирования времени срабатывания в зависимой и независимой частях характеристик

Назначение реле серии РТ-80. Индукционное максимальное реле тока РТ – 80 применяется для нескольких целей:

- для защиты электроустановок от перегрузок, когда ток нагрузки превышает текущее значение уставки по току I_у в течение времени, длительность которого превышает текущее значение уставки по времени. В релейной защите это называется «максимальная токовая защита (МТЗ)», поэтому РТ – 80 называют максимальным реле тока;

- для предотвращения ложного срабатывания, когда токи нагрузки, вызванные включением оборудования, то есть пусковые токи, превышают текущее значение уставки по току в течение времени, длительность которого не превышает текущее значение уставки по времени. Это тоже функция МТЗ;

- для мгновенного отключения электроустановок при превышении током нагрузки во сколько раз (или крат) текущего значения уставки по току, во сколько это установлено на регулировочной головке элемента отсечки, то есть коэффициент кратности. В релейной защите это называется «токовая отсечка», которая может быть реализована например с помощью токового реле РТ-40 и промежуточного реле РП-341.

Реле серии РТ-80 широко применяются для защиты от перегрузок и КЗ распределительных сетей 6-10 кВ, а также понижающих силовых трансформаторов 35-110 кВ и высоковольтных электрических двигателей.

Реле производятся с 1901 года, в России - с 1902 года. В последние годы выпускалось 12 различных исполнений РТ-80. В настоящее время на новой технологической и элементной базе реле производятся в Европе.

 

Принцип действия . Реле является комбинированным и состоит из трёх элементов:

- индукционного элемента, который обеспечивает вращение диска, что позволяет совместно с механическим элементом осуществлять отсчёт установленной выдержки времени или уставки по времени, то есть на основе индукционного элемента выполнено реле времени;

- электромагнитного элемента, который состоит из магнитопровода с катушкой реле и выполняет две функции. Во-первых, токовое реле, которое срабатывает при превышении током нагрузки текущего значения уставки по току I_у. Срабатывание токового реле вызывает притяжение рамки с диском к электромагниту. Во-вторых, реле мгновенного действия (отсечки), срабатывание которого происходит путём притягивания якоря отсечки к электромагниту при превышении огромным током короткого замыкания (КЗ) I_кз установленной кратности (во сколько раз или крат) по отношению к току уставки I_у;

- механического элемента, который за счёт червячной передачи обеспечивает работу реле времени, а также указывает о срабатывании реле, то есть обеспечивает работу указательного реле. Это происходит путём механического выталкивания коромыслом красного «флажка» (указательного элемента) при срабатывании реле.

Таким образом, в одном корпусе РТ-80 сосредоточены четыре реле:

- реле тока со своим диапазоном уставок;

- реле времени со своей шкалой уставок;

- реле токовой отсечки со своими отметками (рисками) на регулировочной головке элемента отсечки;

- и указательное (индикаторное, сигнальное) реле.

Реле РТ – 80 имеет ограниченно зависимую характеристику выдержки времени.

 

Работа индукционного элемента реле. Схематический вид реле приведён на рис. 2. Вращающий момент, действующий на диск индукционной системы, создается за счет взаимодействия между сдвинутыми в пространстве и по фазе магнитными потоками и индуктированными в диске токами.

Для получения двух магнитных потоков, сдвинутых в пространстве и по фазе, оба полюса электромагнита, в зазоре которого находится алюминиевый диск, расщепляют на две части, на одну из которых насаживают короткозамкнутый виток. Этим мы разделили магнитный поток в пространстве. Витки изготавливают из толстой медной проволоки. По существу – это медное кольцо с малым сопротивлением электрическому току. Ток, который индуцируется и протекает по кольцу, создаёт магнитный поток направленный против основного потока его породившего. Тем самым вызывает его отставание на четверть периода, то есть магнитная цепь носит индуктивный характер. Поэтому потоки, выходящие соответственно из обычной и закольцованной частей полюсов, создают в диске э.д.с., сдвинутые во времени и в пространстве.

Индуцированные э.д.с. создают в диске токи, которые, взаимодействуя с магнитными потоками, обуславливают появление вращающего момента М_вр. М_вр пропорционален квадрату тока и направлен по правилу левой руки от оси опережающего к оси отстающего потока. Таким образом, диск реле вращается от оси обычной части к оси закольцованной части полюса. При разных значениях тока меняется величина магнитного потока и меняется усилие вращающего момента М_вр, что приводит к разным скоростям вращения диска при разных уставках тока, и увеличению погрешности в отсчёте времени. Это нежелательно.

Для стабилизации скорости вращения диска на реле устанавливают постоянный магнит 7, который создаёт тормозной момент. Чем выше скорость вращения диска, тем большая э.д.с., согласно правилу Ленца, индуцируется в диске под полюсами постоянного магнита. Под действием этой э.д.с. в диске возникают более сильные вихревые токи, которые взаимодействуя с магнитными потоками постоянного магнита, создают тормозной момент пропорциональный скорости вращения диска.

Ограниченно зависимая выдержка времени создается насыщением магнитной системы при заданной кратности тока I_р. Для разных реле серии РТ – 80 этот ток находится в диапазоне (2 – 12) I_ср.

 

Устройство реле Из схемы реле (рис. 1) видно, что индукционный элемент состоит из катушки электромагнита магнитопровода 1, на части полюсов которого есть короткозамкнутые витки 2. Алюминиевый диск 3, насаженный вместе с червяком 4 на свою ось, которая укреплена в подвижной рамке 8, начинает вращаться при токах, равных 20-30 % от тока срабатывания реле. Реле при этом не срабатывает, так как пружина 9 удерживает рамку, имеющую свою неподвижную ось вращения, в оттянутом положении и червяк на оси диска не зацеплен с зубчатым сектором 5.

Во время работы реле на рамку действуют две силы: F₁ и F₂, направленные в разные стороны. Сила F₁ – электромагнитная, она создаётся током, текущим по катушке электромагнита 1, магнитный поток которого стремиться сдвинуть рамку по направлению к электромагниту. Сила F₂ – механическая, создаётся пружиной 9, противодействующей движению рамки. При возрастании тока в катушке реле увеличивается магнитный поток. Как только ток в катушке реле достигнет величины тока срабатывания, равнодействующая сил F₁ и F₂ преодолевает натяжение пружины и поворачивает вокруг оси рамку 8, производя сцепление червячка 4 с зубчатым сектором 5. Сектор начинает подниматься, и, через время определённое уставкой по времени, его рычаг 6 достигает коромысла якоря отсечки 16.

При дальнейшем подъеме по мере вращения диска сектор 5 поднимает коромысло 16, уменьшая тем самым зазор между правой стороной коромысла и сердечником электромагнита 1.

Как только зазор уменьшится до величины, соответствующей срабатыванию отсечки при данном значении тока в реле, якорь 15 притягивается к сердечнику электромагнита 1 и изоляционный упор 17, укреплённый на коромысле 16 якоря 15, замкнёт (или разомкнет, если контакты размыкающиеся) главные контакты реле 18. Одновременно коромысло вытолкнет механический указатель срабатывания реле – индикатор (на рис. 2 не показан).

Для предотвращения ослабления сцепления червячной передачи под действием тяжести коромысла (с момента начала его подъема рычагом сектора) имеется стальная скобка 14, укрепленная на рамке 8. она притягивается к электромагниту 1 за счет потоков рассеяния и обеспечивает дополнительное усилие, действующие в сторону сцепления червячной передачи.

Электромагнит 1 совместно с якорем 15 образует электромагнитный элемент реле, называемый токовая отсечка. В случае, если ток в катушке реле превышает ток срабатывания отсечки, якорь отсечки 15 сразу притягивается к электромагниту. С притягиваемым якорем коромысло 16 замкнёт (или разомкнёт, если контакты размыкающиеся) главные контакты реле 18 и вытолкнет механический указатель срабатывания реле – индикатор. То есть реле действует мгновенно.

Для устранения вибрации якоря токовой отсечки, что вызывает дребезг или неустойчивое замыкание контактов 18, на правом конце якоря 15 насажен короткозамкнутый виток 26.

По количеству и типу контактов реле выполняются:

РТ – 81 Б/1, РТ – 81Б/2, РТ – 82Б/1, РТ – 82Б/2 - с одним нормально открытым контактом (НО); перестановкой скобы, на которой укреплен неподвижный контакт, и пластины подвижного контакта можно получить нормально закрытый (НЗ) контакт.

 

Основные достоинства и недостатки реле Конструкция реле серии РТ-80 достаточно уникальна и сложна. Поэтому реле не лишено недостатков, к которым можно отнести следующие. Во-первых, имеется большой разброс (до 10 - 15 % к уставке) тока срабатывания отсечки при больших уставках кратности, превышающих в 8-16 крат величину уставки на шкале реле тока. Однако учитывая, что это происходит в аварийных режимах, когда погрешность питающего трансформатора тока может превышать паспортное значение, этот разброс не имеет большого значения. Во-вторых, имеется зависимость выдержки времени от действительного тока, протекающего в катушке реле. Зависимость проста, с увеличением тока возрастает скорость вращения диска, что увеличивает погрешность в отсчёте времени.

Достоинств у реле серии РТ-80 значительно больше. Во-первых, в одном корпусе реализованы две наиболее распространённые защиты. Это «токовая отсечка» и «максимальная токовая защита», кроме того, имеется указательное реле. К сожалению, указательное реле конкретно не определяет, какая из защит сработала. Во-вторых, к достоинствам реле относятся отличные технические характеристики:

- малая инерционная погрешность и быстрый возврат в начальное положение после отключения аварийного режима;

- поведение реле не зависит от предшествующего режима;

- вращение диска в нормальном режиме позволяет контролировать исправное состояние реле;

- характеристика выдержки времени реле не меняется при регулировании уставки по току срабатывания;

- имеется возможность в широких пределах регулировать ток срабатывания отсечки, а в случае надобности и выводить её из действия.

Наконец, стоимость одного реле будет значительно ниже, чем покупка и монтаж отдельных реле, в совокупности реализующих те же функции, что и одно реле серии РТ-80.

 

Схема внутренних соединений. Обобщённая схема внутренних соединений реле серии РТ-80 достаточно проста и приведена на Рис. 2. На задней стенке реле всего четыре вывода, назначение которых видно из схемы.

Схему внутренних соединений конкретного реле серии РТ-80, используемого в лабораторной работе, а также его параметры смотрите в справочнике.

 

Коммутационная способность контактов. Нормально открытые контакты реле типов РТ-80Б, РТ - 83 и РТ - 84 способны включить цепь постоянного тока 5 А при напряжении 220 В.

Нормально закрытые контакты этих реле способны разорвать переменный ток 2 А при напряжении до 220 В.

Нормально закрытые контакты реле типов РТ – 85, РТ - 85 и РТ - 95 способны дешунтировать катушку высоковольтного выключателя при токах до 150А и напряжении до 220В.

 

Токовременная характеристика реле. Характеристика времени срабатывания реле, как функция кратности тока - токовременная характеристика реле, приведена на лицевой панели прибора и имеет вид гиперболы. На панели прибора приведены две токовременных характеристики – верхняя, снятая при максимальном времени уставки t_{у max}, нижняя - при минимальном времени уставки t_{у min}. На рис. 3 приведена токовременная характеристика реле.

Характеристика состоит из двух частей - зависимой от тока (падающей или гиперболической, от начала координат до точки А) и независимой от тока (горизонтальной, вправо от точки А). Такая характеристика называется ограниченно зависимой.

Снятие токовременных характеристик.

Выдержка времени зависит от трех факторов:

1. Уставки по току - I_у

2. Протекающего тока в реле - I_Р

3. Уставки времени - t _у

Для селективной защиты, осуществляемой индукционными реле, необходимо знать пределы регулировки реле и вид токовременной характеристики.

Общее представление о пределах регулирования дают характеристики, снятые при предельных уставках времени и тока согласно данным в табл. 1.

Ток начала движения диска - ток троганья диска I_тр индукционного элемента будет соответствовать току, при котором зубчатый сектор соприкасается с червяком диска.

Произвести проверку уставок по току срабатывания.

 

Испытание реле.

Ознакомиться с конструктивным выполнением реле, взаимодействием элементов и способами регулировки. Ознакомиться со схемой стенда. Собрать схему рис.3.

Для снятия токовременной характеристики - подключить реле согласно схеме рис.3. На испытуемом реле устанавливать ток уставки I_У, указанный преподавателем. При увеличении тока от ЛАТР‘а, зафиксировать ток начала движения диска - ток троганья диска I_тр и на каждой из них записывать действительный ток срабатывания и время срабатывания реле при минимальной уставке по времени. Результаты занести в табл. 1.

при минимальном времени уставки t_{у min}

Токи уставки, I_У =

Ток троганья диска I_тр =

Табл. 1

Ток  уставки, IУ
Ток сраба- тывания IР
Ток возврата IР
Номер замера	1	2	3	Среднее	1	2	3	Среднее	1	2	3	Среднее	1	2	3	Среднее
Время срабатывания tср min

Подсчитать погрешности δ (в процентах) срабатывания по току

δ_I=(I_У - I_Р)/ I_У%

и по времени: δ_{t min} =(t_{у min}- t_{ср min})/ t_{у min}%

δ_{t max} =(t_{у max} - t_{ср max})/ t_{у max} %

для минимальной и максимальной уставки тока.

 

Ход работы

При собранной схеме 1, включаем ГВ и ВТ и с помощью ЛАТРа устанавливаем заданный в табл.1 ток реле I_Р (по показанию амперметра). Отключаем ключ ГВ, ставим в исходное положение секундомер. Ключ ВС включаем. Снова включить ГВ. Снять показания секундомера и занести в табл. 1.

Построить кривые t_ср. = f(I_ср), для каждого значения рекомендуется определить время срабатывания 2, 3 раза, средняя величина которого заноситься в табл. 1.

Проверка токовой отсечки

Установить I_{у min}, t_{У МAX}. Кратность тока устанавливается винтом, который меняет воздушный зазор между якорем и электромагнитом.

Установить ток срабатывания действительный при выведенном секундомере.

Установить заданную кратность тока. Ввести секундомер и замерить время.

Показания заносить в табл.2.

Табл. 1

Установленная кратность	2				4				6
Ток срабатывания действительный
Номер замера	1	2	3	Среднее	1	2	3	Среднее	1	2	3	Среднее
Время срабатывания

Построить графики: T_CP =f( k I_У)

 

---

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 856; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!