Блок дифференциальных реле БРД

Реле

Общие сведения. На э.п.с. реле исполь­зуют в устройствах защиты, при автома­тизации процессов управления, а также в качестве промежуточных для размно­жения или передачи сигналов от одной цепи управления в другую. Наибольшее распространение получили электрические реле, а для выполнения некоторых спе­циальных функций — тепловые, возду-хоструйные и другие. По виду контроли­руемого параметра (входной величины) различают реле тока, напряжения, вре­мени, реле оборотов, давления и др. По значению параметра, на которое они реа­гируют, различают реле максимальные (срабатывают при возрастании контро­лируемой величины) и минимальные (при уменьшении ее). Реле, срабатывающие при определенных значениях разности контролируемых величин, называют диф­ференциальными. По принципу действия реле делят на контактные — электромаг­нитные, электродинамические, тепловые и т. д. и бесконтактные — магнитные, полупроводниковые.

Рассмотрим конструкции реле, наибо­лее распространенных на э.п.с.

Реле максимальной токовой защиты (реле перегрузки). Эти реле служат для защиты тяговых двигателей или вспомо­гательных машин от перегрузки и токов к.з. Реле срабатывают, когда ток в цепи тяговых двигателей или цепи вспомога­тельных машин превышает ток уставки реле.

Реле перегрузки электромагнитные имеют токовую катушку, включенную последовательно в защищаемую цепь. Реле выпускают без механизма возврата (самовосстанавливающиеся) и с меха­низмом возврата (восстанавливаемые).

К самовосстанавливающимся относят, например, реле перегрузки РП-1, РТ-253, РТ-255, РТ-406, РТ-410, РТ-430, РТ-102, РТ-500, РТ-502 различных исполнений. Якорь этих реле после размыкания цепи и исчезновения тока в катушке авто­матически возвращается в исходное ра­бочее положение, и контакты цепи управ­ления вновь замыкаются Указанные реле по конструкции максималь­но унифицированы. К восстанавливае­мым относят реле перегрузки типов РП-5, РП-429, РП-19, Р-103/Р-102, РП-ЗБ, РМ-165 и РП-14А, у которых контакты после размыкания цепи не возвращаются в исходное рабочее положение. Реле этих типов используют вместе с контак­торами, что обеспечивает повторное за­мыкание цепи только по усмотрению ма­шиниста.

Характерной особенностью реле пере­грузок является большое значение отно­шения тока срабатывания к номинально­му току; обычно оно равно 1,5—2,0 Реле перегрузки типов РП-19, РП-14А, Р-ЮЗ/Р-102 (рис. 202) и РП-18В компакт­ны, универсальны по конструкции, в кото­рой использованы возможности умень­шения габаритных размеров и техноло­гического упрощения деталей магнито-провода, определяемые условиями рабо­ты импульсных реле. Конструкция реле позволяет применить для одного, двух, трех реле и более один механизм вос­становления, блок-контакты которого пе­реключаются при срабатывании любого реле.

Зазор б между планкой 6 и шпиль­кой обеспечивает накопление кинетиче­ской энергии движущимся якорем. Чтобы определить цепь, в которой сработало реле, применен указатель. Когда якорь притягивается к сердечнику под дейст­вием собственного веса, указатель зани­мает вертикальное положение (на рис. 202 показано штриховыми линиями).

Регулируют реле перегрузки на опре­деленный ток срабатывания, изменяя на­тяжение пружины 16 регулировочным винтом; требуемое усилие пружины 14 может быть установлено регулировочным винтом 13

Реле перегрузки РТ-502 электровозов ВЛ11, ВЛ10^У, ВЛ10-

/ — панель; 2 — катушка, 3 — магнитопровод; 4 — полюсный наконечник, 5 — якорь; 6 — указа­тель срабатывания; 7, 8, 11 — регулировочные шпильки; 9 — пружина, 10 — блок-контакты.

Реле напряжения. Это электромагнит­ные реле с многовитковой катушкой из меди малой площади сечения; приме­няют их в качестве реле повышенного и

пониженного напряжения, нулевых реле, промежуточных реле, реле контроля зем­ли, реле времени, реле заземления.

Катушки таких реле обычно выполняют на напряжение до 500—600 В, а при более высоком напряжении включают после­довательно с ними добавочный резистор. Это повышает надежность катушки по изоляции и обеспечивает меньшее влия­ние нагрева катушки на уставку реле, так как добавочный резистор делают из ма­териала, имеющего значительно меньший температурный коэффициент (нихром, константан) по сравнению с медью.

Реле напряжения, как и реле перегруз­ки, подразделяют на восстанавливаемые и самовосстанавливающиеся. Однако ре­ле напряжения с механизмом восстанов­ления получили сравнительно небольшое распространение Более широко исполь­зуются самовосстанавливающиеся реле. Они имеют простейшую конструкцию: магнитная система с якорем и катушкой и одна или несколько пар контактов.

В качестве реле максимального и пони­женного напряжения, промежуточных и защитных применяют ряд электромагнитных реле различных исполнений,

Реле повышенного напряжения РПН-5 и РПН-3 электровозов ВЛ10, ВЛ8(а), реле времени РЭВ-312 (б), РЭВ-294 (в) и реле заземления РЗ-303 (г) электровозов ВЛ80^К, ВЛ80^Т,

ВЛ80^С-

/ — панель; 2 — магнитопровод, 3 — наконечник полюсный; 4 — якорь, 5 — пружина регулировочная,

6 — упоры, 7 — регулировочная гайка; 8 — регулировочная шпилька, 9 — стойка, 10 — рычаг; // н 16 —

катушки, 12 — контакты мостикового типа; 13 — блокировка; 14 — пружина, 15 — демпферная медная

трубка; 17 — указатель срабатывания, 18 — шток

но сход­ных по конструкции и принципу работы. Для примера на рис. 207, а показаны ре­ле повышенного напряжения РПН-5 и РПН-3, применяемые на электровозах ВЛ10 и ВЛ8. Аналогичную конструкцию имеет промежуточное реле РП, реле низкого напряжения РНН-3, реле контро­ля защиты РКЗ-3 электровозов ВЛ10, ВЛ8, ВЛ60, ВЛ60*. Во избежание прили­пания якоря к сердечнику и обеспечения высокого коэффициента возврата к яко­рю реле указанных типов приклепана латунная прокладка. Регулировку устав­ки реле осуществляют натяжением пру­жины 5.

Дифференциальные реле. Дифферен­циальное реле предназначено для защи­ты электрооборудования при малых то ках к.з., малой скорости нарастания больших токов к.з. или при таких пере­бросах в цепи двигателей, когда обра­зуется контур тока, в который не вклю­чены другие защитные аппараты. Работа дифференциальных реле основана на принципе сравнения токов в начале и кон­це защищаемой цепи. Дифференциаль­ные реле, установленные на э.п.с, обычно вызывают отключение быстродействую­щих выключателей (при замыкании или электрических пробоях на землю в цепи тяговых двигателей) или контакторов (при аварийном режиме в цепи вспомо­гательных машин).

Якорь / дифференциального реле (рис. 203) к магнитопроводу 6 притягивается под действием усиленного магнитного по­тока подмагничивающей катушки 7, выз­ванного временным увеличением тока в ее витках. После притяжения якоря ток в подмагничивающей катушке уменьшает­ся, однако якорь удерживается притяну­тым под действием меньшего магнитного потока. Ступенчатое изменение магнит­ного потока подмагничивающей катушки увеличивает чувствительность реле и уменьшает расход электроэнергии.

Одновременно с притяжением якоря к магнитопроводу замыкаются контакты 8 и 9, включенные последовательно в цепь удерживающей катушки быстродейст­вующего выключателя БВ.

Силовые катушки 4 и 5 включены в цепи тяговых двигателей соответственно со стороны источника энергии и со сторо­ны земли. Магнитные потоки этих кату­шек направлены встречно, причем маг­нитный поток катушки 5 имеет то же направление, что и магнитный поток

Принципиальная схема включения дифференциального реле

подмагничиваюшей катушки 7. При ис­правной силовой цепи результирующий магнитный поток равен нулю. Якорь / удерживается потоком катушки 3.

В случае замыкания на землю, на­пример в точке А, через силовую катушку 4 проходит ток /, а через катушку 5 — ток / — /„, где /_к — ток, ответвляющийся в землю в точке А. Неравенство токов катушек 4 и 5 вызывает появление маг­нитного потока, направленного встречно потоку подмагничиваюшей катушки 7. При увеличении тока / уменьшается ре­зультирующий поток, проходящий через якорь реле, и сила притяжения якоря к магнитопроводу. При некотором значе­нии тока /_к сила притяжения становится недостаточной для удержания якоря и пружина 2 отрывает якорь от магнито-провода; контакты 8 и 9 размыкают цепь удерживающей катушки БВ, и он выключается, что предотвращает воз­можное повреждение какого-либо аппа­рата или тягового двигателя. Магнитный поток, создаваемый током небаланса при большом токе к.з., проходит через маг­нитный шунт 3 и якорь /. Как только якорь / отпадет от сердечника, большая

Дифференциальное реле РДЗ-504 электровозов ВЛ11, ВЛ10^У и ВЛ10 (а) и магнит­ная система дифференциального реле Р-104Б электропоездов ЭР2 (б): / — панель, 2 и 12 — блок-контакты, 3 — кожух, 4 и //— якоря, 5 — катушка цепи управления, 6 —регулировочная пружина, 7—резисторы, 8 —шихтованный магнитопровод; 9 —кабели силовые, 10 и 15 — подмагиичивающие катушки, 13 — упор, 14 — пружина, Ml и М2 — тяговые двигатели

часть магнитного потока будет проходить по магнитному шунту, так как воздушные зазоры между шунтом и магнитопрово-дом значительно меньше, чем воздушный зазор между якорем и магнитопроводом. Если бы не было шунта 3, то весь магнит­ный поток проходил бы через якорь / и перемагничивал магнитную систему реле

Конструкция дифференциального реле показана на рис. 204, а.

Иногда дифференциальные реле изго­товляют с двумя низковольтными катуш­ками подмагничивания При этом якорь в притянутом положении удерживается магнитным потоком только одной ка­тушки.

Такими являются дифференциальные реле типов Д-2, ПР-114А, 1СВ, 7СВ и др. Когда по подмагничивающим катушкам протекает ток цепи управления и в сило­вой цепи нет короткого замыкания, то образуется магнитный поток Ф_{ (рис. 204, б), который проходит по стержням / и /// и через воздушные зазоры а, — а₄, создавая в последних одинаковые м.д с. На якорь 11 в этом случае действует только пружина 14; он прижат к упо­ру 13.

При к.з. или перебросе в цепи тягового двигателя ток в одном из силовых про­водов будет больше, чем в другом. Раз­ность этих токов создаст в стержнях / и /// результирующий поток небалан­са Ф₂, который уменьшит индукцию в за­зорах а₂ и а₃ и увеличит ее в зазорах а_] и а₄. М.д.с, создаваемые потоком небаланса, складываются с м.д.с. от пото­ка катушек на одних участках и вычи­таются на других. Поэтому якорь, пре­одолевая сопротивление пружины 14, по­ворачивается против часовой стрелки во­круг оси О,, размыкает контакты 12 в це­пи катушки быстродействующего выклю­чателя, и он отключается. На электро­поездах переменного тока ЭР9М, ЭР9Т, ЭР9Е применяют бесконтактные диффе­ренциальные реле РДБ-101А-1.

Блоки БРД-204 и БРД-356 устанавли­вают на электровозах ВЛ60", ВЛ80", ВЛ80^Т, ВЛ80^С для контроля скорости нарастания тока при аварийных режимах в силовых цепях. Если скорость превы­шает наибольшую, которая может быть в рабочем режиме, то блок срабатывает и своими контактами вызывает отключе­ние главного выключателя.

Блок состоит из двух дифференциаль­ных реле / и //, собранных на панелях 1 и 14 (рис. 205), скрепленных шпильками 13, и силовой шины 12 с индуктивным шунтом 15. Реле закрыто прозрачным кожухом 5. На панели / размещены добавочные резисторы 7. Ветви шины 12 пропущены через окна двух магнитопроводов 11 и 16 навстречу друг другу. Концы А и Б шины 12 под­ключены к силовой цепи электровоза между равнопотенциальными точками двух выпрямителей. Активные сопротив­ления обеих ветвей различаются незна­чительно, так как ветви имеют равные

Блок дифференциальных реле БРД-356 (а) и его схема (б)

длину и площадь сечения. Ветвь с индук­тивным шунтом обладает большим ин­дуктивным сопротивлением. Ток / распре­деляется по ветвям шины пропорциональ­но их активным и индуктивным сопротив­лениям. Поэтому при протекании обще­го тока /, меняющегося во времени, воз­никает небаланс токов: А/ = /₂ — /,. Значение Д/ зависит от скорости изме­нения тока и соотношения индуктивно-стей в ветвях шины.

М.д.с от тока небаланса Д/ в одном реле направлена в одну сторону, в дру­гом — в противоположную. М.д.с. от катушки 10 действует на участке якоря 9 при показанном на рис. 205, б силовом токе в реле // встречно м.д.с. от тока

небаланса, а в реле / согласно с ней. Поэтому при к.з. в блоке со стороны выво­да Б резко возрастет ток в направлении от А к Б; в результате перераспределения тока в ветвях шины увеличится ток небаланса. Это вызовет срабатывание под действием отключающей пружины 8 реле //, которое своими контактами замкнет цепь отключающей катушки 17 главного выключателя. В этом случае ре­ле / не сработает, так как на участке его действия м.д.с. от тока небаланса действует согласно с м.д.с. от удержи­вающей катушки 3.

При к.з. со стороны вывода А ток бу­дет направлен от Б к А, что вызывает срабатывание реле / под действием пру­жины 6 и блокировки 2.

Якоря 4 и 9 реле притягиваются к сер­дечникам магнитопроводов 11 к 16 при подаче напряжения 50 В на последова­тельно соединенные катушки 3 и 10 на­жатием кнопки «Выключение ГВ». После включения реле последовательно с удер­живающими катушками вводятся рези­сторы, ограничивающие ток. При этом для удержания якорей 4 и 9 в притянутом положении достаточно меньшей м.д.с. Для регулирования тока в цепи катушек сопротивление резистора г_д можно изме­нять.