Понятие «реле тока» широко распространено в электротехнике, а сам этот узел является обязательной составляющей большинства защитных приборов: автоматов, устройств отключения и им подобных. Особенности конструкции и принцип работы таких реле важно знать и понимать не только новичку, но и специалисту со стажем. Но в первую очередь потребуется разобраться с устройством этого переключающего элемента, а также со всем многообразием его видов и типов.
Устройство реле тока
Ознакомиться с особенностями конструкции и принципом работы токового реле (ТР) удобнее всего на самой распространенной его разновидности – электромагнитном приборе.
В отличие от индукционного и электронного аналогов устройство э/м защитного прибора позволяет наглядно представить, как он действует.
Любое твердотельное токовое реле содержит в своем составе следующие обязательные элементы:
- Магнитопровод (сердечник), состоящий из 2-х частей и имеющий постоянный или регулируемый воздушный зазор.
- Каркас с катушкой, расположенный на неподвижной части сердечника.
- Пружина, размещенная на подвижной его половинке и создающая момент противодействия при срабатывании реле.
Кроме перечисленных узлов в него входят вспомогательные элементы, повышающие функциональность системы.
Принцип действия
Электромагнитный прибор срабатывает за счет э/м связи, создаваемой при протекании переменного тока через катушку и вызывающей притягивание обеих половинок сердечника. В этом простом на первый взгляд действии скрыты некоторые нюансы:
- имеющаяся на подвижной части пружина противодействует сближению двух его половинок;
- преодолеть ее сопротивление удается только при определенной силе тока в катушке;
- это значение и является основным показателем, характеризующим работу токового реле.
При появлении тока в катушке в сердечнике наводится ЭДС, за счет которой половинки притягиваются, но не до конца – сделать это им мешает пружина. При достижении им определенного значения ЭДС становится настолько большой, что преодолевает ее сопротивление.
Для возврата системы в первоначальное положение силу тока в реле потребуется уменьшить до определенной величины, зависящей от коэффициента возврата. Этот показатель связан с особенностями конструкции реле токов и напряжений и настраивается для каждого из них индивидуально. Для этого достаточно отрегулировать силу натяжения пружины, что можно сделать самостоятельно.
Назначение и способы подключения
ТР является основной составляющей всех защитных устройств, устанавливаемых в силовых цепях. Исходя из этого, следует рассматривать особенности применения прибора.
Основное его назначение – служить исполнительным элементом в составе автоматических выключателей, устройств защитного отключения и многих подобных им приборов. В соответствии с этим определяется область их применения совместно с обозначенными выше устройствами.
- Силовые цепи высоковольтных линий и имеющееся в их составе защитное оборудование.
- Коммутационные распределительные щиты, в которые ТР входят отдельно или в составе других устройств.
- Бытовые однофазные вводы и распределительные (линейные) приборы, устанавливаемые в пределах домашних щитков.
В соответствии с назначением коммутирующих приборов выбираются схемы их включения.
Чтобы подключить релейный автомат к действующим электросетям или другим цепям могут использоваться несколько способов. Они различаются по типу защищаемого оборудования:
- трехфазные асинхронные двигатели;
- потребители, включенные в силовые сети 380 Вольт;
- нагрузки, подключаемые на выходе цепей с питающим напряжением 220 Вольт.
В соответствии с первым из этих пунктов ТР используются в качестве э/м расцепителей, отключающих цепь при превышении рабочими токами допустимого уровня. При установке в трехфазные цепи они выполняют ту же функцию, но в более широком диапазоне функциональных возможностей. Как расцепители они входят в состав мощных контакторных устройств и э/м пускателей.
Несколько иное назначение имеют реле, устанавливаемые во вводные (линейные) автоматы и УЗО. Здесь они выполняют функцию чувствительных элементов, обеспечивающих срабатывание по отсечке тока (уставке). При включении они настраиваются на такие предельные режимы работы, как перегрузка по току, короткое замыкание и утечки.
Согласно принятой в электротехнике терминологии в двух первых случаях они логически позиционируются как реле максимального тока.
В защитных цепях электродвигателей наряду с отключающими реле устанавливаются двустабильные тепловые элементы на биполярных пружинах. Они обеспечивают некоторую задержку, позволяющую не снимать электропитание с обмоток в пусковых режимах.
Виды ТР
Все известные образцы токовых реле классифицируются по следующим признакам:
- по способу монтажа (схеме подключения);
- по своему прямому назначению;
- по исполнению (модификации).
В соответствии с первым из этих признаков существующие модели ТР делятся на приборы непосредственного монтажа и устройства опосредованного включения (через трансформаторы тока). По исполнению они подразделяются на встраиваемые устройства и оформляемые в виде отдельного модуля, устанавливаемого на DYN-рейку.
По назначению они выпускаются в виде изделий, применяемых для следующих целей:
- защита от однофазных коротких замыканий;
- ограничение токов обратной последовательности;
- в качестве дифференциальной защиты;
- в виде дистанционно управляемых независимых модулей.
Для непосредственного и косвенного включения
Приборы, предназначенные для непосредственного включения, согласно инструкции по применению, устанавливаются в сети с действующим напряжением до 1000 Вольт и с ограниченной величиной тока. При значительной его амплитуде включение в разрыв цепи недопустимо, так как реле не рассчитано на силовые режимы работы. В этом случае потребуется трансформатор тока, позволяющий снизить величину контролируемой величины в несколько раз. В трехфазных сетях такие реле устанавливаются в каждую из фаз последовательно с уже подключенной нагрузкой.
При таком схемном решении система работает в режиме, близком к опасному для эксплуатации короткому замыканию.
Если потребуется демонтировать реле, возможно повреждение трансформатора тока, а также создается угроза для работающего на линии персонала. Поэтому перед оперативными переключениями в таких цепях на место прибора обязательно ставится перемычка. Другой вариант – полностью отключить сеть и перевести оборудование в режим капитального ремонта.
Дифференциальная защита и токоограничение
Работа токовых реле в составе УЗО и автоматических выключателей – классический пример реализации их особенностей. В этом случае они функционируют в привычных для электротехнических систем режимах, связанных с реагированием на малейшие утечки тока (УЗО) и срабатывания при перегрузках в цепях. Последнюю функцию относят к категории токового ограничения, исключающего выход из строя подключенного оборудования и самой питающей цепи.
Современные типы токовых реле
Известны «продвинутые» типы реле напряжения и тока, которые по своим возможностям принято относить к интеллектуальным образцам контрольного оборудования. В таких приборах предусмотрен ряд вспомогательных опций, существенно расширяющих их функциональные возможности. Это дисплей, по которому можно убедиться в работоспособности устройства, а также считать информацию по величинам напряжения и тока (они высвечиваются на встроенном индикаторе прибора).
Все описанные возможности относятся к достоинствам токовых реле. Их недостатки определяются для каждого конкретного вида включения отдельно.
