Реле максимального тока серии ЭТ-520 (рис. 8.13) относится ко вторичным реле и используется для защиты электрических установок от токов перегрузки и короткого замыкания. Оно состоит из сердечника 1 и расположенных на нем обмоток 2. На оси 3 укреплен поворотный стальной якорь 4. Повороту якоря 4 противодействует пружина 5, которая одним концом связана с осью якоря, а вторым — с поводком 6. На оси 3 укреплен подвижный контакт 7, который при срабатывании замыкает неподвижные контакты 8.
Плавное срабатывание регулируется изменением противодействующего усилия пружины 5 при помощи указателя 9, связанного с поводком 6. Наибольшее деление шкалы 10 обозначено для последовательного соединения обмоток. При параллельном соединении пределы установок тока срабатывания увеличиваются вдвое.
Реле типа ЭТ-520 — мгновенного действия с коэффициентом возврата
(8.2)
где kB — коэффициент возврата реле (&в=0,85);
/вр — ток возврата реле — максимальный ток, при котором реле возвращается в исходное положение;
/ср — ток срабатывания реле — минимальный ток, при котором срабатывает реле.
Рис. 8.13
Реле максимального напряжения типа ЭН-524 (рис. 8.14) мгновенного действия, применяется в качестве вторичного реле повышения или понижения напряжения. Реле типа ЭН-524 отличается от реле серии ЭТ-500 тем, что его катушка имеет число витков, позволяющее включать ее на напряжение, а не на ток, как это имеет место в реле серии ЭТ-500. Серия ЭН-520 содержит пять типов реле. Из них типы ЭН-524, ЭН'524/M и ЭН-526 являются реле максимального напряжения, и на шкале этих реле указаны напряжения срабатывания при повышении напряжения, а реле типов ЭН-528 и ЭН-529 — минимального напряжения, и деления на шкалах показывают напряжение, при котором реле срабатывают при снижении напряжения.
Коэффициент возврата реле максимального напряжения
(8.3)
Для реле минимального напряжения коэффициент возврата имеет это же выражение, но величина коэффициента возврата здесь больше единицы
Для выражения (8.3)
а для выражения (8.4)
поэтому и &в> 1.
Реле минимального напряжения обычно изготовляются с одним нормально закрытым контактом. При нормальной величине приложенного к зажимам обмотки напряжения якорь реле притянут к сердечнику, контакт разомкнут. Если напряжение понизится и реле не сможет удерживать якорь в притянутом положении, то он отпадет, контакт замкнется и реле сработает.
Электромагнитное реле времени серии ЭВ-100 (рис. 8.15) действует в таком порядке. При замыкании цепи катушки втягивается якорь электромагнита, чем пускается в ход заторможенный часовой механизм и переключаются мгновенные контакты — один нормально открытый и один нормально закрытый. По истечении установленного времени основной контакт под действием натянутой пружины часового механизма замыкается. Это реле применяется в различных схемах защиты и автоматики в качестве вспомогательного элемента для получения регулируемой замедленной передачи импульса от управляющего органа.
Электромагнитное промежуточное клапанного типа реле серии ЭП-101А (рис. 8.16) применяется в качестве вспомогательного реле постоянного тока в схемах защиты со вторичным реле в тех случаях, когда необходимо размножить импульс или коммутационная способность контактов основных реле недостаточна. Реле собирается на стали Ш-образной формы, на среднем корне которой (сердечнике) находится катушка напряжением 110, 220 в, длительный ток 5 а.
Сигнальное электромагнитное реле типа ЭС-21 (рис. 8.17) и реле с утопленным корпусом на лицевой стороне панели типа ЭС-21У применяются в качестве указателя действия в цепях постоянного тока схем защиты.
Рис. 7.15
Их назначение — указывать обслуживающему персоналу на то, какие реле и какие защиты, сработав, произвели отключение защищаемой установки. Поэтому эти реле называют также указательными. Напряжение реле 12, 24, 48, 110 и 220 в, токи срабатывания до 1 а.
Индукционные реле. К индукционным реле относятся реле, воспринимающие органы которых состоят из индукционных систем с диском или цилиндрическим ротором. Принцип действия индукционных реле основан на взаимодействии магнитного поля с токами, индуктируемыми в подвижных системах. Поэтому такие реле применяются только в цепях переменного тока.
Весьма распространенным индукционным токовым реле является реле с короткозамкнутыми витками и алюминиевым диском в качестве подвижной части (рис. 8.18, а).
При протекании тока / через обмотку реле создается поток Фо, который расщепляется на два потока: ФА и Фв. Поток ФА замыкается через часть полюсов магнитопровода, охватываемую короткозамкнутыми витками К, а Фв через часть полюсов, не охватываемую витками. Поток ФА наводит в витках К э. д. с. Ек, отстающую от него на угол 90° Э.д.с. Ек вызывает токи 1К в витках, которые отстают на некоторый угол а от Ек. Токи 1к создают магнитный поток витков Фя. Вычитая геометрически из потока ФА поток Фя, получим поток ФА, который пронизывал бы часть магнитопровода, охваченную короткозамкнутыми витками, если бы их не было. Как следует из векторной диаграммы (рис. 8.18, в), потоки ФА и Фв, пронизывающие диск реле, сдвинуты по фазе на угол ψ. Оси потоков ФА и Фв, кроме того, сдвинуты в пространстве (рис. 8.19, б). Потоки ФА и Фв, пронизывая диск, индуктируют в нем э. д. с. Е и Е , отстающие от потоков ФА и Фв на угол 90°
Эти э. д. с. вызывают протекание вихревых токов в диске I д и I д. От взаимодействия потока ФА с током 1В0 и потока Фв с током I д возникают усилия, создающие момент вращения МВр. Вращающий момент индукционного прибора определяется выражением
(8.5)
где ki — коэффициент пропорциональности;
/ — частота переменного тока;
Фа и Фв—действующее значение магнитных потоков; ψ — угол сдвига между потоками.
До насыщения магнитной системы потоки Фа и Фв пропорциональны току /, тогда
(8.6)
Для определенной конструкции реле f и ψ являются величинами постоянными
(8.7)
Под действием момента Мвр диск стремится повернуться, но этому препятствует противодействующий момент Αίπρ, который создается постоянным магнитом М (рис. 8.18,6), трением диска о воздух, трением опор и др. Диск приходит во вращение, когда 
При движении диск пересекает магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом, в результате чего в диске наводятся вихревые токи, которые, взаимодействуя с потоком постоянного магнита, создают тормозящий момент, пропорциональный скорости вращения диска. Тормозной момент обеспечивает плавность вращения диска, уменьшает инерционный выбег реле.
Ток срабатывания индукционных токовых реле обычно регулируется изменением числа витков обмотки, подключаемых к трансформатору тока. Для этого обмотка реле имеет ответвления, которые выведены к гнездам штепсельного мостика 21 (рис. 8.19, а). Для действия реле нужно минимальное значение м. д. с., а значит, и тока. Поэтому если уменьшить число витков катушки в 2 раза, то для срабатывания реле необходимо увеличить ток в 2 раза и наоборот. Таким образом, индукционные реле имеют ступенчатую регулировку тока срабатывания, что является недостатком.) Выдержку времени реле регулирует изменением расстояния между подвижными и неподвижными контактами.
В большинстве случаев индукционные токовые реле имеют ограниченно зависимую характеристику выдержки времени (рис. 8.18, г). Как следует из этой характеристики, выдержка времени реле по мере увеличения тока в катушке уменьшается, но только до некоторого значения тока. По достижении этой величины тока выдержка времени реле становится независимой. Поэтому характеристика индукционного токового реле состоит из двух частей: зависимой части и независимой (рис. 8.18, г). Независимая часть характеристики является следствием насыщения магнитной системы реле. Поэтому в этой части характеристики изменение тока не вызывает изменения величины магнитного потока, а значит, и величины вращающего момента и скорости вращения диска реле.
Индукционное реле максимального тока серии ИТ-80 (РТ-80) (рис. 8.19, а). Конструктивно реле является комбинацией двух систем: индукционной и электромагнитной. Индукционная действует с выдержкой времени, а электромагнитная — без выдержки времени, в качестве отсечки.
Индукционная система состоит из электромагнита /, между короткозамкнутыми витками 2 которого помещен алюминиевый диск 5, охваченный с одной стороны постоянным магнитом 9. Этот магнит обеспечивает равномерность вращения диска. Диск 8 насажен на ось, закрепленную в подшипниках скобы 12, которая может вращаться на опорах 7 В нормальных условиях эта скоба оттянута до упора 5 пружиной 6. На ось диска насажен червяк 13. На оси 10 насажен зубчатый сегмент 11, который в нормальных условиях не сцеплен с червяком 13.
Электромагнитная система состоит из якоря 20, укрепленного на оси и расположенного над сердечником электромагнита 1. Левая половина якоря 20 с укрепленной на ней скобой 15 весит больше правой. Поэтому в нормальных условиях якорь 20 повернут влево. При протекании через обмотку электромагнита 1 тока, превышающего 20—30% тока уставки, диск реле приходит во вращение, но реле не срабатывает до тех пор, пока по обмотке не потечет ток срабатывания реле.
При вращении диска на него действуют две силы: Fi и F2 (рис. 8.19,6). Сила Fj создается электромагнитом, а сила F2 постоянным магнитом. Чем больше скорость вращения диска, тем больше силы Ft и F2. Эти силы стремятся повернуть диск 8 и скобу 12, но пружина 6 противодействует им.
Если по обмотке протекает ток срабатывания реле, то скорость вращения диска будет такой, что силы Ft и F2 преодолевают противодействие пружины 6 и диск 8 со скобой 12 поворчиваются, в результате чего сегмент 11 сцепляется с червяком 13 и начинает подниматься вверх.
С течением времени рычаг 14 сегмента 11 достигнет скобы 15,. укрепленной на левой половине якоря 20, и скоба 15 начнет подниматься вверх. При этом якорь 20 поворачивается на своей оси, и воздушный зазор между сердечником электромагнита 1 и якорем 20 с правой стороны уменьшается. При достижении некоторой величины правый конец якоря 20 притягивается к сердечнику /, а левый конец вместе со скобой 15 и пластинкой 17 поднимается вверх настолько, что замкнет контакты 16. Контакты реле будут замкнуты до тех пор, пока ток в катушке не станет меньше тока срабатывания реле. Скоба 15 воздействует на указатель срабатывания (флажоку. На скобе 12 имеется стальная пластинка 4, которая притягивается к электромагниту 1 и способствует надежному сцеплению сегмента 11 и червяка 13. Если ток в катушке достигнет величины тока возврата реле, пружина 6 отводит скобу 12у в результате чего сегмент 11 выходит из зацепления с червяком 13, и реле возвращается в исходное положение. Для регулирования тока срабатывания от обмотки катушки сделаны отпайки и выведены к гнездам штепсельного мостика 21. Выдержку времени реле регулируют изменением расстояния между скобой 15 и рычагом 14 сегмента. Вращая винт 18, поднимают или опускают рычаг 14. Установку времени действия реле регулируют по шкале с помощью указателя 3.
Якорь 20 и электромагнит 1 образуют электромагнитное реле максимального тока, позволяющее осуществить защиту с отсечкой. Под отсечкой понимают устройство, позволяющее осуществлять срабатывание реле без выдержки времени. Когда ток, протекающий по катушке, достигает некоторого значения, правый конец якоря 20 притягивается к сердечнику 1 и, минуя действия индукционной части реле, замыкает контакты, т. е. реле срабатывает. Время действия отсечки 0,05—0,1 сек. Ток срабатывания отсечки регулируют изменением величины воздушного зазора между правой частью якоря 20 и сердечником 1.
Реле типа ИТ-81 имеет ограниченно зависимую токовременную характеристику
На рис. 8.20, а приведена токовременная характеристика, а на рис. 8.20, б характеристика того же реле, но с отсечкой.
Кратность тока срабатывания отсечки можно регулировать в пределах от 2 до 15-кратного значения тока срабатывания. За единицу кратности тока срабатывания принимают ток срабатывания реле.
Реле серии ИТ-80 — комбинированное и в этом смысле сложное реле. Оно совмещает свойства реле тока мгновенного действия, реле с выдержкой времени, указательного реле и промежуточного, если учесть способность контактов отключать значительные токи. Коэффициент возврата индукционной системы реле fcD=0,85. Коэффициент возврата электромагнитной системы /гв=0,4.
Реле серии ИТ-80 применяется для защиты электрических машин, трансформаторов и линий передач от перегрузок и коротких замыканий. Серия включает реле типов ИТ-81, ИТ-82, ИТ-83, ИТ-84, ИТ-85 и ИТ-86.
Рис. 8.20
Индукционное реле мощности серии ИМБА (ИМБ171А и ИМБ178А) (рис. 8.21, а) применяются в различных схемах защиты и автоматики электрических цепей в качестве реле направления мощности.
Статор таких реле представляет собой замкнутую магнитную систему 6 с четырьмя полюсами, перпендикулярными друг другу и лежащими в одной плоскости. Одна пара токовых катушек 7 расположена на двух взаимопротивоположных полюсах 11—8 и соединена между собой так, что создает поток Φι, проходящий через эти полюса. Четыре катушки напряжения 9 находятся на ярме 6 и соединены между собой так, что создают магнитный поток Ф2, проходящий через полюса 12 и 10. Потоки и Фг смещены в пространстве относительно друг друга на 90° Для уменьшения магнитного сопротивления между полюсами помещен цилиндрический стальной сердечник 1. Между сердечником и полюсами помещен ротор реле — алюминиевый стакан 4, укрепленный на оси 5.
Взаимодействие магнитных потоков и токов, наводимых в роторе, создает в нем вращающий момент
(8.8)
где k — коэффициент пропорциональности
γ — угол сдвига фаз во времени между потоками Ф4 и Ф2. Если выразить потоки Φι и Ф2 соответственно через ток / катушек 7 и напряжение U катушек 9, а угол у через угол между
током I и напряжением U, то общая характеристика реле мощности выразится
(8.9)
где С — коэффициент пропорциональности;
ψ — угол максимальной чувствительности реле, зависящей от схемы внутренних соединений и конструктивных особенностей реле.
На оси 5 укреплен изолированный от нее серебряный подвижный контакт 3, который при вращении стакана 4 касается подвижного контакта 2. В обесточенном состоянии реле контакты разомкнуты благодаря действию спиральной пружины 2.
Индукционное реле частоты типа ИВЧ-011А (рис. 8.21,6) применяется в электрических сетях переменного тока для контроля уровня частоты. Статор реле представляет собой замкнутую магнитную систему 11 с четырьмя полюсами, перпендикулярными друг другу и лежащими в одной плоскости. На ярме расположены четыре катушки 14, соединенные между собой последовательно и образующие с конденсатором С одну из параллельных цепей реле — индуктивно-емкостный контур. Катушки 14 при прохождении по ним тока создают магнитный поток Φι, проходящий через полюсы 12—15. На полюсах 16—13 расположены катушки /, соединенные между собой последовательно и образующие с сопротивлениями R и реостатом Р другую параллельную ветвь реле — активно-индуктивный контур. Обе параллельные ветви присоединены к зажимам реле, на которые подается контролируемое напряжение. Катушки 1 при прохождении по ним тока создают магнитный поток Ф2, проходящий через полюсы 16—13. Для уменьшения магнитного сопротивления в центре статора между полюсами укреплен стальной цилиндрический сердечник 2. В воздушном зазоре между полюсами и сердечником 2 расположен ротор реле-алюминиевый стакан 10, укрепленный на оси 3. Ось 3 имеет полированные цапфы 6, которые вращаются в верхнем 5 и нижнем подшипниках.
На оси 3 укреплен изолированный от нее серебряный мосток 5, который при вращении стакана 10 по часовой стрелке (при виде сверху) замыкает неподвижные контакты 9 и 7.
В обесточенном состоянии реле контакты разомкнуты благодаря действию спиральной пружины 4.
Взаимодействие магнитных потоков с индуктированными ими токами в стакане 9 создают в последнем вращающий момент, по величине и направлению равный
(8.10)
где k — коэффициент пропорциональности;
f — частота переменного тока, создающего потоки Φι и Ф2; Υ — угол сдвига фаз во времени между потоками Φι и Ф2.
Установка частоты срабатывания регулируется плавно при помощи встроенного внутрь реле, сдвоенного реостата Р (при увеличении сопротивления реостата уменьшается частота срабатывания). Шкала реле обозначена в гц. Данные реле: номинальное напряжение 100 в, номинальная частота 500 гц, пределы регулирования частоты срабатывания от 49 до 45 гц.
