Защита и стабильность электроснабжения

Для начала стоит сказать, что тема данной работы представляет для меня огромный учебный и практический интерес. Проблематика вопроса «Защиты и стабильности электроснабжения» весьма актуальна в современной действительности. Из года в год учёные и эксперты уделяют всё больше внимания этой теме. Здесь стоит отметить такие имена как Акимов С. В., Иванов В. В. внесших существенный вклад в исследование и разработку концептуальных вопросов данной темы. Электроснабжение большинства современных зданий щита учета электроэнергии. Как правило, помимо электрического счетчика, размещенного в этом щите, в нем находится пускозащитная аппаратура в виде предохранителей, автоматических выключателей, реле, дифавтоматов. Вся защитная аппаратура, предназначена, в первую очередь, для защиты внешней электросети от сверхтоков (токов короткого замыкания) или токов перегрузки, источником которых является сам потребитель. Дифференциальная защита, служит для защиты потребителя от возникновения токов утечки, в результате которых на корпус оборудования может быть вынесен высокий потенциал, опасный для жизни человека. Специальной защиты от напряжения, опасного для нормального функционирования большинства электроприемников, в щитах не предусмотрено, априори считается, что напряжение 220 В, поступающее к нам из сети, не выходит за допустимые нормы + 10%.

Но, большинство потребителей знают, что это не так, напряжение очень часто не соответствует нормам, это визуально заметно и по свечению ламп накаливания — они иногда горят или слишком ярко или слишком тускло. Некоторые электроприборы и вовсе «отказываются» работать при плохом напряжении сети. А часть потребителей, кто на себе почувствовал «удары» напряжения, могут поделиться своим горьким опытом, — сколько единиц дорогой техники сгорело у них дома (в офисе, или на даче). Дело в том, что в результате приложенного высокого (или низкого) напряжения, электроприемники начинают потреблять повышенные токи, что приводит к перегреву изоляции и элементов схем и, как следствие, к выходу их из строя. Сами Правила Устройства Электроустановок и ГОСТ, нормирующий качество электроэнергии, лишь в нескольких местах туманно намекают, что потребитель сам должен обеспечить защиту от перенапряжений, связанных с авариями в питающей сети, а также от переходных процессов, вызванных обрывом или обгоранием нуля, в результате чего в розетках у потребителя может оказаться опасное напряжение 380 В. Для защиты от таких непредвиденных проблем используют электрические аппараты, предназначенный для коммутации электрических цепей (скачкообразного изменения выходных величин) при заданных изменениях электрических или не электрических входных величин, попросту говоря — реле. Существует множество типов реле, но я буду рассматривать реле промежуточное. В частности промежуточное реле РП-26.

Актуальность темы

.

Актуальность темы

по моему мнению обусловлена тем, что реле промежуточное — охватывает очень широкий спектр функций в цепях управления и промышленной автоматики. Наиболее широко промежуточные (электромагнитные) реле применяются в системах автоматики, системах охраны и системах сигнализации. Эти области применения столь широки, что обеспечивают использование электромеханических реле, практически во всем диапазоне их возможных параметров.

Однако существуют некоторые типы промежуточных реле, создававшихся с учетом специфических требований в определенных областях техники (холодильные установки, кондиционеры, источники бесперебойного питания) или, даже, для управления отдельными устройствами (лампами, моторами). Промежуточное реле обладает рядом преимуществ, отсутствующих у полупроводниковых конкурентов:

• — способность коммутации нагрузок мощностью до 4 кВт при объеме реле менее 10 см³;
• — устойчивость к импульсным перенапряжениям и разрушающим помехам, появляющимся при разрядах молний и в результате коммутационных процессов в высоковольтной электротехнике;
• — исключительная электрическая изоляция между управляющей цепью (катушкой) и контактной группой — последний стандарт 5 кВ является недоступной мечтой для подавляющего большинства полупроводниковых ключей;
• — малое падение напряжения на замкнутых контактах, и, как следствие, малое выделение тепла: при коммутации тока 10 А малогабаритное реле суммарно рассеивает на катушке и контактах менее 0,5 Вт, в то время как симисторное реле отдает в атмосферу более 15 Вт, что, во-первых, требует интенсивного охлаждения, а во-вторых, усугубляет парниковый эффект на планете;
• — экстремально низкая цена электромагнитных реле по сравнению с полупроводниковыми ключами.

Реле РП-26 применяется для передачи команд исполнительными элементами в цепи замыкания катушки методом коммутации электрических цепей различными переключающими контактами.

Широкое распространение реле промежуточное имеет в цепях управления при выполнении переключения цепей постоянного и переменного электрического тока. Применяется в разнообразных устройствах автоматизации и управления оборудованием и всевозможными производственными процессами, а также в сфере телекоммуникации. Реле предназначены для выполнения коммутации во вспомогательных цепях и цепях управления, защиты и сигнализации.

Общее положение Реле РП-26 относится к классу промежуточных реле, «Родственник» РП-23. Используются в качестве вспомогательных реле в цепях переменного тока (рп 23 работают в цепях постоянного тока). Выпускаются с небольшими модификациями уже на протяжении 40−50 лет. Все элементы реле смонтированы внутри корпуса, состоящего из основания и съемного прозрачного корпуса из ударопрочного полистирола. Реле РП-26, имеют замыкающие контакты, состоит из обмотки, магнитопроводов герконов и корпусных деталей. Реле, оборудованно размыкающими контактами, содержит постоянные магниты. Сверху каркаса реле приспособлены скобы, которые предназначены для присоединения под винты внешних проводов. Нижняя часть корпуса необходима для выполнения крепления реле на плите. Подача на обмотку напряжения приводит к замыканию герконов в реле, которое не содержит постоянного магнита, и к размыканию герконов в реле, содержащем постоянные магниты. После снятия с обмотки реле напряжения герконы возвращаются в первоначальное положение. При протекании тока по обмотке создается магнитное поле, силовые линии которого замыкаются по магнитопроводу, состоящему из следующих участков: скоба, якорь и воздушный зазор между ними. Возникающая электромагнитная сила притягивает якорь к сердечнику, приводя в движение контакт, комутирующий цепь нагрузки. Для возврата якоря в исходное состояние после обесточивания катушки служит пружина, натяг которой регулируется винтом. Изменяя натяг возвратной пружины можно регулировать уставку реле. Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей, более того, в управляемой цепи ве-личина тока может быть намного больше чем в управляющей. То есть реле, по сути, выполняют роль усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Реле РП-26 используются в качестве развязывающего (согласующего) элемента между управляющим устройством (терморегулятором, контроллером и пр.) и коммутационным элементом исполнительного устройства, а также для построения схем релейной логики. Так же используются в качестве вспомогательных устройств и применяются если необходимо:

• 1. Разомкнуть или замкнуть некоторое количество автономных цепей схемы, т. е. размножение контактов (к примеру: с помощью одного контакта необходимо отключить выключатель, а вторым подать на схему сигнализации аварийный сигнал).
• 2. Необходимо управлять более мощным реле, коммутирующим цепи, по которым течет большой ток (к примеру: нам необходимо подвести напряжение к включающему проводнику выключателя, где ток при включении растет до 65 Ампер, но осуществить это при помощи эдинственного промежуточного реле нельзя, поэтому сначала мы подаем напряжение на катушку одного промежуточного реле, а оно, соответственно, замыкает свои контакты, и приводит в действие более мощный замыкатель, который производит коммутацию более больших токов).
• 3. Искусственно замедлить действие релейной защиты.

Способы включения промежуточного реле РП-26.

Варианты включения промежуточного реле РП-26. Есть два способа подключения промежуточного реле:

• 1. Шунтовое. В таком случае, на обмотку реле подается полное напряжение сети питания. (Она называется обмоткой напряжения).
• 2. Сериесное. Обмотка реле соединяется последовательно с катушкой выключателя. (Она называется токовой обмоткой).

Данное реле, по особенности своей конструкции, изготавливаются с 1-ой обмоткой. При стабильном напряжении источника питания, реле РП-26 эффективно срабатывают при аварийном снижении напряжения сети до 20−40%. Реле работает на повсеместно распространенном переменном токе, то есть для включения этих приборов не нужны дополнительные преобразователи. Данное реле обладает высокой механической надежностью, конструктивной простотой и удобством в эксплуатации, быстродействия, чувствительностью, и селективностью. Селективностью называется способность отключать только поврежденный участок сети, обеспечивая таким образом полноценное функционирование остальных «неаварийных» элементов. По способу обеспечения селективности действия реле защиты подразделяются на два вида. Устройства релейной защиты, зона дейтвия которых не выходит за пределы защищаемого участка, выполняются без выдержки времени и характеризуются абсолютной селективностью. Другая группа реле действует в аварийном режиме как на защищаемом участке, так и за его пределами. Селективность в этом случае обеспечивается подбором выдержек времени — при этом говорят об относительной селективности.

Достаточно высокое быстродействие позволяет резко снизить последствия аварии, сохранить устойчивость системы при аварийных режимах, обеспечить высокое качество электроэнергии. Чувствительность реле характеризуется минимальным значением входного параметра, при котором реле срабатывает. Реле для защиты энергосистем должны иметь высокую надежность. В противном случае возможно развитие тяжелых аварий и недоотпуск большого количества электроэнергии. Реле могут обеспечивать максимальную, минимальную и нулевую защиту по току и напряжению. Основной характеристикой данного реле является статистическая характеристика (характеристика управления), выражающая зависимость выходной величины У от входной Х. При достижении входной величины Х значения Х_вкл реле скачкообразно изменяет значение параметра У от выкл до вкл. Дальнейшее увеличение Х уже не приводит к изменению параметра У. При уменьшении Х до величины Х_вх1 снова скачкообразно изменяется значение параметра У от вкл до выкл. Статистическая характеристика имеет релейный характер, т. е. при плавном изменении входной величины — тока в катушке реле, выходная величина — состояние контактной группы, изменяется скачкообразно.

Область применения Реле РП-26 выполняет, роль вспомогательного оборудования. Оно используются при необходимости размыкания или замыкания нескольких отдельных друг от друга электрических сетей. Например, один контакт, включает в схему аварийный сигнал, а другой производит отсоединение выключателя. Или регулирует мощное реле, которое включает цепи большого тока. Например, надо подать напряжение на коммутирующий соленоид, где ток составляет 60 A, включают промежуточное реле, а он своими контактами замыкает силовой контактор, который включает оборудование для больших токов. Реле серии РП находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д. в частности реле РП-26 предназначено для применения в качестве вспомогательного реле в цепях переменного тока. Используется при необходимости усиления коммутации или при недостаточности соединений главных реле. Реле такого типа не имеет выдержки времени. Время подключения составляет не более 0, 003 секунды. Реле получило широкое распространение в устройствах телекоммуникации, управления оборудованием и автоматизации производственных процессов. Выполняет переключения в цепях управления, вспомогательных цепях, защиты. Отличаются надежностью исполнения, длительным сроком службы, за ними легко ухаживать. Реле применяется в схемах автоматики и защиты в случаях размножения соединений других приборов при коммутации цепей с большим потреблением электроэнергии. Так же данное реле имеет распространение в цепях управления при выполнении переключения цепей переменного электрического тока. Применяется в разнообразных устройствах автоматизации и управления оборудованием и всевозможными производственными процессами, а также в сфере телекоммуникации. Реле предназначено для выполнения коммутации во вспомогательных цепях и цепях управления, защиты и сигнализации, телемеханики и автоматики. Данное реле работает на повсеместно распространенном переменном токе, то есть для включения этих приборов не нужны дополнительные преобразователи. Реле обладает высокой механической надежностью, конструктивной простотой и удобством в эксплуатации. Как правило это реле, выполняются на электромагнитном принципе и предназначены для увеличения числа контактов??? овного реле, когда при его?? абатывании требуется замкнуть и разомкнуть?? сколько цепей. Кроме того, это реле имеют значительно более мощные контакты по?? авнению с контактами??? овного реле. По??? му, в случае если нужно замыкание или размыкание цепей такой мощности, на которую контакты??? овного реле не рассчитаны, то?? и сначала замыкают цепь катушки промежуточного реле, которое своими контактами замыкает соответствующие цепи??? овного реле. При прохождении тока по катушке, превышающего ток нормального режима, ??абатывает якорь магнитной?? стемы. С помощью рычага замыкаются контакты. электромагнитный реле автоматика полупроводниковый Техническое описание Реле промежуточные РП-26 предназначены для включения в цепи напряжения переменного тока (РП-26) в качестве вспомогательного реле.

Промежуточное реле относится к разряду логических (вспомогательных), куда входят также сигнальные реле, реле времени и другие характеризующиеся срабатываниями или возвратом при дискретном (скачкообразном) изменении воздействующей величины.

Промежуточное реле РП-26 применяется в схемах релейной защиты и автоматики для размножения числа команд основного реле, когда при срабатывании последнего требуется одновременно замкнутых несколько цепей, а также для увеличения отключающей способности контакта основного реле или его включающей способности.

Технические характеристики:

Реле выпускаются с 1 размыкающим и 4 замыкающими контактами. Однако при перестановке контактных угольников и подвижных контактных пластин на месте эксплуатации можно получить:

• — 2 размыкающих и 3 замыкающих контакта;
• — 3 размыкающих и 2 замыкающих контакта;
• — 4 размыкающих и 1 замыкающий контакт.

Термическая устойчивость реле составляет 110% от номинального напряжения.

Напряжение срабатывания реле, нагретого до установившегося теплового состояния напряжением 110% Uн при температуре окружающего воздуха + 40 °C, не должно быть более 80% Uн для реле типа РП-26.

Коммутационная способность контактов реле при напряжении от 24 до 250 В в цепях постоянного и переменного тока. Промежуточные реле работают на электромагнитном принципе и довольно просты по устройству. Основными их элементами являются электромагнит с подвижным якорем и группа контактов, кинематически связанная с якорем. Промежуточные реле выпускают с различным числом контактов, с одной или несколькими обмотками. Промежуточное реле РП-26, установленное на основании с выводами, имеет одну обмотку на сердечнике, якорь, неподвижные и подвижные контакты, разделенные изоляционными втулками 1, возвратную пружину и скобу, на которой закреплен сердечник.

Эти реле выпускаются на напряжение переменного тока 100, 127 и 220 В. Контактная система реле состоит из четырех замыкающих и одного размыкающего контактов.

Реле исполняются на номинальные напряжения 100, 127 и 220 в и частоты 50 и 60 гц.

Реле четко срабатывают при напряжении, равном 0,85 Uн. Напряжение четкого возврата подвижных частей реле в исходное положение составляет не менее 0,03 Uн.

Потребляемая мощность при UB не более 8 ва.

Время срабатывания реле (время от момента подачи номинального напряжения на рабочую обмотку реле до момента замыкания замыкающих контактов) не более 0,06 сек.

При изменении частоты сети на ±3 гц характеристики реле отличаются от таковых при частоте 50 гц:

• а) напряжение четкого срабатывания не более чем на ±15%;
• б) напряжение четкого возврата не более чем на ±15%.

При изменении температуры окружающего воздуха от -20 до +40°С характеристики реле отличаются от таковых при температуре 15−25° С не более чем:

• а) напряжение четкого срабатывания на ±15%;
• б) напряжение четкого возврата на ±25%;
• в) время срабатывания на ±25%.

Обмотка реле длительно выдерживает 1,1 Uн. Контактная система реле состоит из 4з и 1р контактов. Однако при повороте неподвижных контактных угольников на 180° могут быть осуществлены также следующие сочетания: Зз и 2р, 2з и Зр или 1з и 4р.

Коммутационная способность контактов аналогична реле РП 23 и 24. Реле РП 26 снабжены указателем срабатывания с ручным возвратом. Реле выдерживают 100 тыс. срабатываний при обесточенных контактах, в том числе 10 тыс. срабатываний с нагрузкой на контактах, приведенной выше. Реле надежно работают в диапазоне температур окружающего воздуха от -20 до +40° С и на высоте до 2000 м над уровнем моря.

Промежуточное реле РП-26 применяется в схемах защиты и автоматики на переменном оперативном токе. Электромагнит клапанного типа состоит из шихтованного сердечника 1 с катушкой 2 и якоря 4, смонтированных на скобе 7. Для снижения вибраций якоря по люс сердечника у рабочего зазора расщеплен и снабжен Короткозамкнутым витком 3. Сердечник крепится к скобе болтами 5, отверстия для болтов имеют увеличенный диаметр, что обеспечивает возможность регулировки взаимного положения сердечника и якоря. К якорю приклепан хвостовик 8, передающий усилие электромагнита на колодку 9 подвижной контактной системы. Якорь вращается на оси, проходящей через скобу 7 и хвостовик 8 Ось удерживается от выпадания П-образной пружиной 6 с выдавленными углублениями, фиксирующими ее положение.

Электромагнит переменного тока сообщает подвижной контактной системе значительно большее ускорение, чем электромагнит постоянного тока реле РП-23. При переделке замыкающих контактов на размыкающие и отсутствии ограничения прогиба контактной пружины снизу пружины подвижных контактов при срабатывании реле из-за большого прогиба при ударе о нижний упор работают в очень тяжелых условиях. Поэтому не рекомендуется применение реле с числом размыкающих контактов, большим двух. Переделка в этом случае производится поворотом на 180° контактных угольников на зажимах 5 и 6 и удалением второго сверху контактного мостика. Регулировка реле РП-26 выполняется следующим образом: при притянутом якоре зазоры между плоскостями полюсов электромагнита и якоря должны отсутствовать. Устранение зазоров производится перемещением сердечника при ослабленных болтах его крепления;при отпущенном якоре подвижная контактная система должна упираться в верхний упор; между хвостовиком якоря и плоскостью выступа упорной колодки должен быть зазор 0,5—0,8 мм. Регулировка производится подгибанием специального язычка на хвостовике якоря; при притянутом якоре подвижная контактная система должна иметь свободный ход 0,5—1,5 мм. Регулировка производится подгибанием хвостовика якоря; при зазоре 0,7 мм между нижней кромкой экранированной части полюса сердечника и якорем все замыкающие контакты должны замыкаться.

В остальном регулировка реле РП-26 аналогична регулировке реле РП-23.