Электромагнитные аппараты защиты

Электромагнитное реле максимального тока применяют для защиты двигателя электропривода от сверхтока. Действие реле максимального тока представляют с помощью времятоковой (защитной) характеристики. Она выражает в графической форме зависимость времени срабатывания t_ср реле от силы тока I в обмотке его катушки. В упрощенном виде времятоковая характеристика реле максимального тока показана на рис. 5.2. Ее называют «независимой» характеристикой, так как время срабатывания реле практически не изменяется (t_ср = τ_ср) при токах, больших некоторого значения тока срабатывания I_ср.

На рис. 5.3 приведены примеры, иллюстрирующие принцип построения схем защиты с реле максимального тока.

В схеме на рис. 5.3а реле максимального тока КА предназначено для отключения якорной обмотки двигателя от питания при возникновении в ней короткого замыкания. Кнопки управления SB1, SB2 (с самовозвратом) используются соответственно для пуска и остановки двигателя М (на схеме показана только якорная обмотка двигателя). Непосредственное включение и отключение двигателя осуществляется главным контактом КМ контактора КМ.

Пуск двигателя М (рис. 5.3а) состоится в том случае, если реле тока КА не среагирует на пусковой ток двигателя и не разомкнет свой контакт. В противном случае контактор КМ будет отключен контактом КА реле максимального тока, и контактор своим главным контактом КМ отключит двигатель М от питания. Чтобы не было срыва пуска двигателя, уставку I_ср тока срабатывания реле рекомендуется выбирать [9] для защиты двигателя постоянного тока из условия I_ср≥ (1,3…1,5) I_пуск, где I_пуск - пусковой ток двигателя. Для защиты двигателя с фазным ротором уставку тока срабатывания выбирают из условия I_ср≥ (2,25…2,5) I_ном.дв, где I_ном.дв - номинальный ток двигателя. Данные, указанные в паспортах реле и защищаемого объекта, должны обеспечивать неравенство I_ном.р ≥ I_ном.дв, где I_ном.р - номинальный ток реле.

В схеме на рис. 5.3б реле максимального тока КА используется для ограничения времени «стоянки двигателя под током», осуществляя защиту двигателя от перегрузки.

Реле КТ сработает при подаче питания на схему. Поэтому к моменту включения двигателя кнопкой SB1 контакт КТ реле времени замкнут. Пусковой ток I_пуск двигателя, когда уставка I_ср реле КА выбрана из условия I_ср < I_пуск, не приведет к отключению контактора КМ и двигателя М, если I_пуск за время выдержки (τ_от) реле КТ успеет снизиться до величины, меньшей I_от тока отпускания реле КА. Иначе говоря, при пуске двигателя реле тока КА должно отпустить раньше, чем отпустит реле времени КТ, тогда размыкания контакта КТ в цепи питания катушки контактора КМ не произойдет. В этом случае узел, состоящий из аппаратов КА, КТ, КМ будет осуществлять защиту двигателя от перегрузки, ограничивая продолжительность стоянки двигателя под током величиной, примерно равной времени выдержки τ_от реле времени КТ.

В схемах защиты мощных электродвигателей и трансформаторов применяются реле тока серии РТ-40. Реле рассчитаны на токи от 0,2 до 200 А. Время срабатывания составляет 0,03 с при токе I =3 I_ср, коэффициент возврата k_B≥ 0,7.

Электромагнитное реле минимального напряжения применяют для защиты электропривода при снижении напряжения в питающей сети относительно его номинального значения U _Нсети. Реле минимального напряжения настраивают на отпускание при определенном значении параметра отпускания U_от. Реле отпустит, если напряжение U_сети в сети снизится до значения U<U_от (например, U_от =0,85 U _{Н сети} ). При этом тяговая характеристика реле располагается ниже его механической характеристики.

В схеме на рис. 5.4а реле минимального напряжения KV предназначено для отключения схемы управления от питания при снижении напряжения питания до величины уставки напряжения отпускания реле U_от < U _{Н сети} . Кнопки управления SB1, SB2 используются соответственно для пуска и остановки двигателя М (на схеме показана только якорная обмотка двигателя). Непосредственное включение и отключение двигателя М осуществляется главным контактом КМ контактора КМ.

Когда реле КV отпустит при снижении напряжения в сети до напряжения отпускания; контакт KV разомкнется и отключит от питания катушку контактора КМ. Двигатель М будет выключен главным контактом КМ контактора. Вновь включить двигатель удастся нажатием кнопки SB1 тогда, когда напряжение в сети превысит напряжение срабатывания реле КV.

Электромагнитное реле максимального напряжения настраивают на срабатывание при определенном значении уставки на срабатывание U_ср > U _{Н сети.} Реле сработает, если напряжение сети U_сети>U_ср. Тяговая характеристика реле при срабатывании располагается выше механической характеристики реле. Если в схеме на рис. 5.3 вместо реле минимального напряжения использовать реле максимального напряжения, то замыкающий контакт KV реле нужно заменить размыкающим контактом.

Реле напряжение выбирают из условия, чтобы номинальное напряжение реле совпадало с номинальным напряжением сети. При выборе реле следует проверить коммутационную способность контактов реле, учитывая параметры коммутируемых цепей (ЭЦ1).

На базе реле тока РТ-40 (см. п. 3.2) созданы электромагнитные реле максимального напряжения РН-51, РН-53 и минимальные реле напряжения РН-54 и др. Реле серии РН-50 рассчитаны на номинальные напряжения от 30 до 400 В. Коэффициент возврата 0,8. Собственное время срабатывания реле не более 0,15 с при снижении напряжения до 0,8 номинального. Реле имеют один замыкающий контакт и один размыкающий контакт.

В схемах на рис. 5.3 и на рис. 5.4 реализована нулевая защита. Двигатель работает, когда включен контактор КМ и его вспомогательный контакт КМ шунтирует замыкающий контакт кнопки SB1 «Пуск». Если возникает перерыв в питании схемы, контактор отключится (отпустит) и разомкнет свои контакты. Двигатель М отключится. Поэтому после возобновления питания схемы не произойдет самопроизвольного включения контактора и двигателя. Для продолжения работы двигателя нужно осуществить его повторный пуск кнопкой SB1. Срабатывание контактора приведет к замыканию его контактов, причем замкнувшийся вспомогательный контакт КМ зашунтирует контакт кнопки SB1, и по катушке контактора будет протекать ток независимо от состояния контакта SB1. Таким образом контактор осуществляет так называемый «самоподхват».

По аналогичным принципам в соответствии со схемами, приведенными на рис 5.1б и рис. 5.1в, построены узлы защиты в электроприводах переменного тока с использованием реле тока, реле напряжения и контакторов, предназначенных для работы в цепях переменного тока. В системах с бесконтактной коммутацией электрических цепей узлы защит выполняют по схеме рис. 5.1в.