Реле максимального напряжения
Электромагнитное реле максимального напряжения(см. п. 6.2.1 – п. 6.2.4) настраивают на срабатывание при определенном значении уставки на срабатывание Uср>UНсети. Реле сработает, если напряжение сети Uсети>Uср. Тяговая характеристика реле при срабатывании располагается выше механической характеристики реле. Если в схеме на рис. 7.3 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 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.
Нулевая защита
В схемах на рис. 7.3 и на рис. 7.4 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 7.1б и рис. 7.1в, 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. 7.1в.
Электротепловые реле защиты
Назначение и состав электротеплового реле
Электротепловые реле, называемые также тепловыми реле, используют для защиты электродвигателей от перегрузки при токах в двигателе, превышающих от 1,2 до 5 раз номинальный ток двигателя. Узел защиты выполняют по схеме рис. 7.1б.
Воспринимающим элементом теплового реле служит биметаллический электротепловой преобразователь (см. п. 3.9.3). В реле применяется механическая передача с защелкой (см. п. 3.2.3). Предусматривается ручное включение реле с помощью механического привода и автоматическое отключение реле воздействием биметаллической пластины на защелку.
Нагрев биметаллического элемента может происходить за счет тепла, выделяемого током нагрузки в самой пластине или в специальном нагревателе. Лучшие времятоковые характеристики реле получаются при комбинированном нагреве, когда биметаллическая пластина нагревается и за счет проходящего через нее тока, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, обтекаемым тем же током нагрузки.
Особенности выбора электротеплового реле для защиты
Электродвигателя
При выборе теплового реле необходимо согласовать его времятоковую характеристику с характеристикой нагрева защищаемого объекта (электродвигателя). Чем больше ток перегрузки I относительно номинального тока IНдв двигателя, тем быстрее двигатель нагревается, что может привести к его перегреву и выходу из строя. Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности перегрузки. При кратковременных перегрузках в нагреве участвует только обмотка двигателя и постоянная времени невелика (5…10 мин.) из-за относительно малой массы обмотки. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса двигателя. Постоянная времени нагрева для мощных двигателей – 40…60 мин. Для совершенной защиты необходимо, чтобы, постоянная времени нагрева ТР реле была такой же, как и у защищаемого двигателя. На практике тепловые реле не разрабатываются для каждого типа двигателя. Поэтому одно и то же реле используется для защиты двигателей разной конструкции, и постоянные времени нагрева реле и двигателя могут существенно различаться.
Обозначим через I∞ ток, при котором тепловое реле срабатывает за время tср>>ТР, через Iнач – установившийся ток до начала перегрузки, под влиянием которого биметаллическая пластина воспринимающего элемента реле нагрелась до температуры θнач, превышающей температуру окружающей среды. Тогда зависимость времени срабатывания tср реле от тока перегрузки I>I∞ можно представить в виде [10]:
.
На рис. 7.4а представлены зависимости времени срабатывания tср при 0<Iнач<I∞ и t′ср при Iнач=0 от относительного значения тока перегрузки I/I∞ .
| Рис. 7.5. Времятоковые характеристики электротепловых реле |
| 1 1,2 2 3 4 5 6 I/IНдв |
| tср, tдв |
| 12345I/I∞ |
| tср τср |
| а) |
| б) |
| t′ср tср |
| tдв tср1 tср2 |
Времятоковая характеристика теплового реле позволяет определить время срабатывания реле (τср) при определенном значении тока перегрузки. На графиках рис. 7.5 по оси ординат отложено примерное время срабатывания реле в секундах.
Характеристика нагрева двигателя показана на рис. 7.5б. Она представляет собой зависимость допустимого времени tдв нахождения двигателя под током перегрузки (когда температура двигателя достигает заданного предельного значения) от отношения I/IНдв, где IНдв- номинальный ток двигателя. Времятоковые характеристики tср1 и tср2 соответствуют разным тепловым реле. У одного реле (характеристика tср1) ток срабатывания I∞ равен номинальному току двигателя IНдв, у другого (характеристика tср2) на 20% больше. Защитная характеристика реле и характеристика нагрева двигателя согласованы лучше при использовании второго реле.
При защите электродвигателей от перегрузки времятоковая характеристика реле должна удовлетворять следующим условиям:
отключение двигателя должно происходить при перегреве, не превышающем допустимого значения;
время срабатывания реле должно быть таким, чтобы можно было полнее использовать перегрузочную способность двигателя и осуществлять (при необходимости) прямой пуск двигателя от сети.
Характеристика правильно выбранного реле должна располагаться ниже и вблизи характеристики нагрева двигателя. В эксплуатационных условиях согласование характеристик реле и двигателя достигается выбором реле с номинальным током IНреле=1,2I∞, равным номинальному току IНдв двигателя. В этом случае, как правило, обеспечивается срабатывание реле в течение 5…20 минут при силе тока, превышающей номинальный ток (IНреле) на 35…40% [10].