Конструкция, принцип работы и проверка реле времени.
Нефедов Олег Андреевич,
студент, 5 курс, кафедра Персональной Электроники,
Государственный университет Дубна,
РФ, г. Дубна
E-mail: ledlost@mail.ru
Design, principle of operation and verification of the time relay.
Nefedov Oleg Andreevich,
student, 5 year, Department of Personal Electronics,
Dubna State University,
RF, Dubna
E-mail: ledlost@mail.ru
Аннотация
Предмет. Использование реле играет важную роль в энергетике не только, как устройство, обеспечивающее автоматизацию работы оборудования, но и как средство для реализации защиты в электрических цепях. Реле – элемент, действие которого основано на явлениях, вызванных протеканием электрического тока, изменением электрического поля или явлениями, связанными с электрической проводимостью.
Цели. Обучение использованию данного типа реле в энергетической сфере, принципам работы и его наладке.
Методология. В процессе исследования реле времени использовались схемы и модель спроектированная на персональном компьютере.
Результаты. Сконструировав модель реле, мы смогли наглядно изучить его составляющие, понять принцип работы, научиться отладке и чистке. Проанализировав данный материл, мы поняли, какую важную роль играет использование реле в электрических цепях, что такое релейная защита и как она важна в работе электростанций.
Выводы. Сделан вывод о том, что использование реле в системах электроники является очень удобным и практичным, а также уменьшает вероятность удара током при аварии на подстанции.
Ключевые слова: реле, энергетика, подстанция, ток, защита, система.
Annotation
Thing. The use of relays plays an important role in the energy sector not only as a device that provides automation of equipment operation, but also as a means for implementing protection in electrical circuits. Relay – an element whose action is based on the phenomena caused by the flow of electric current, a change in the electric field or phenomena associated with electrical conductivity.
Goals. Training in the use of this type of relay in the energy sector, principles of operation and its adjustment.
Methodology. In the process of researching the time relay, schemes and models designed on a personal computer were used.
Results. Having designed a model of the relay, we were able to visually examine its components, understand the principle of operation, learn how to debug and clean. After analyzing this material, we realized the important role played by the use of relays in electrical circuits, what is relay protection and how important it is in the operation of power plants.
Findings. It was concluded that the use of relays in electronics systems is very convenient and practical, and reduces the likelihood of an electric shock in an accident at a substation.
Keywords: relay, power, substation, current, protection, system.
Общие сведения о реле времени
Реле времени постоянного тока серии ЭВ-100 предназначены для применения в схемах релейной защиты и автоматики (РЗ и ПА) для создания регулируемой выдержки времени.
Реле времени серии ЭВ-100 разработаны инженером Цфасманом Матвеем Борисовичем (22.9.1909 г. – 7.4.2001 г.).
Реле серии ЭВ-100 были внедрены в производство в 1953 году, они пришли на смену реле серии ЭВ-180, разработанных по американскому образцу еще до Великой Отечественной войны на Харьковском электромеханическом заводе. В 1979 году реле времени ЭВ-100 были модернизированы (улучшен часовой механизм) и получили новое обозначение РВ-100.
Реле времени серии ЭВ-100 выпускались по техническим условиям ТУ 16-523.158-75. Реле времени серии РВ-100 по техническим условиям ТУ 16-523.158-79.
1. Основные типы реле времени
В схемах релейной защиты и автоматики для создания выдержек времени применяются реле времени различных типов. В настоящей инструкции рассмотрены реле времени, наиболее распространенные в схемах релейной защиты и автоматики энергосистем. Инструкция охватывает как реле прежних выпусков (типов ЭВ-180 и ЭВ-200 завода ХЭМЗ и Чебоксарского электроаппаратного завода и реле типов РВ-73, РВ-75 завода “Энергоприбор”), так и реле, выпускающиеся Чебоксарским заводом в настоящее время (типов ЭВ-111 ÷ 248).
Реле отличаются как по роду тока (реле типов ЭВ-100 и РВ-73 предназначены для работы на постоянном токе, а реле типов ЭВ-200 и РВ-75 – на переменном токе), так и по количеству контактов, пределам регулировок времени и термической устойчивости.
Рассматриваемые защитные реле времени состоят из электромагнитного привода, часового механизма и контактной системы и делятся на две группы:
1) реле времени, у которых нормально часовой механизм находится в незаведенном состоянии, и его работа обеспечивается за счет энергии электромагнитного привода при втягивании плунжера; к этой группе реле относятся реле типов ЗВ-180 и ЭВ-200 Чебоксарского электроаппаратного завода и реле типов РВ-73 и РВ-75 завода “Энергоприбор”;
2) Реле времени, у которых нормально часовой механизм находится в заведенном состоянии, и его работа обеспечивается за счет энергии, запасенной пружиной в положении покоя; к этой группе относятся реле Чебоксарского электроаппаратного завода типов ЭВ-111 ÷ ЭВ-248 (новая серия).
На рисунке 1 представлена модель реле времени, сделанная в программе Autodesk Invertor: 
Рис. 1. Модель реле времени
II. Реле времени типов ЭВ-180 и ЭВ-200
1. Осмотр и проверка механической части реле
Проверку механической части реле типа ЭВ-180 (ЭВ-200) следует производить по отдельным узлам механизма в определенной последовательности, диктуемой кинематикой реле.
Проверка электромагнита
Осматривают развальцовку конца штока якоря, с помощью которого укреплена шайба, служащая упором для возвратной пружины. При плохой развальцовке возможно отскакивание шайбы, поэтому такой якорь должен быть заменен или отремонтирован. При новом включении проверяют отсутствие искривления штока якоря. Для этого наносят карандашом метку на упорной шайбе якоря и несколько раз нажимают и отпускают якорь от руки, поворачивая его после каждого нажатия на небольшой угол, пока он не совершит полного оборота. При резком отпускании якоря необходимо убедиться, что при любом повороте якорь четко возвращается в исходное положение. (Рис. 2.) 
Рис. 2 Пружина сжатия якоря
Если шток искривлен или погнут, то в одном из положений якорь при отпускании не вернется в крайнее положение или застопорится в момент нажатия на него рукой.
Осмотр и регулировка контактной системы
Осматривают все контакты. Грязные, закопченные и подгоревшие контакты зачищают мелким надфилем и полируют воронилом. Промывка контактов нашатырным спиртом, бензином и другими составами запрещается. Не допускается также чистка серебряных контактов крокусным или наждачным полотном. 
Рис. 3 Контакты реле
Проверяют регулировку контактов. У реле со сложным подвижным контактом, имеющим бронзовую пластинку с серебряным контактом и жесткую заднюю пластинку, между тыльной стороной контакта и задней пластинкой при разомкнутом положении контактов должен оставаться просвет 0,3 – 0,5 мм. Загнутый конец бронзовой пластинки должен лишь слегка касаться упорной пластины для предохранения от вибрации.
Подвижной контакт должен замыкаться с неподвижным по центру серебряных накладок при установке неподвижного контакта в любом месте шкалы. Если в зависимости от положения неподвижного контакта в той или иной части шкалы наблюдается уход точки соприкосновения контактов от центра, то следует, ослабив винты, крепящие шкалу к плато, подрегулировать шкалу, добившись строго параллельного положения ее относительно плоскости движения подвижного контакта.
У реле типа ЭВ-184 мгновенный контакт, действующий от штока якоря, должен быть нормально надежно замкнут или разомкнут и размыкаться или замыкаться при втягивании якоря. Замыкание или размыкание контакта должно происходить в самом конце хода якоря. Надежность контактов реле, действующих непосредственно на отключающие катушки выключателей, необходимо проверять опробованием на отключение выключателя.
Давление контактов реле определяется начальным натяжением ведущей пружины. Изменение его производится поворотом втулки, к которой крепится внутренний конец пружины. Если контакты имеют слабый нажим в конце шкалы или реле в конце хода подвижной системы работает вяло, с замедлением, что свидетельствует о недостаточном тяговом усилии пружины, то ее необходимо затянуть.
Если подвижной контакт не доходит до конца шкалы, то необходимо, ослабив крепежную гайку цилиндра, освободить его и подать на одну-две нитки нарезки влево относительно трибки подвижной системы.
Наоборот, если при возврате реле подвижной контакт не доходит до начального положения и не упирается с давлением на левый упор, то цилиндр следует подать на одну-две нитки вправо относительно трибки подвижной системы.
У реле типов ЭВ-186, ЭВ-187 при запуске их от руки подвижная система в момент прохождения подвижного контакта через проскальзывающий неподвижный контакт не должна останавливаться или тормозиться от чрезмерного сжатия контактных пластин; не должно быть также перекоса неподвижного контакта или шкалы. Контакты должны быть отрегулированы таким образом, чтобы при прохождении подвижного контакта через проскальзывающий неподвижный контакт обе контактные пластинки последнего имели равномерный расход, а, следовательно, и равномерное давление.
При работе реле необходимо обратить внимание на токоподводящий канатик (или спиральную пружину) к подвижному контакту. Канатик не должен касаться корпуса и не должен тормозить реле при закручивании. В случае вялого хода подвижной системы при больших выдержках времени для улучшения работы реле следует перевить канатик в обратную сторону, чтобы он раскручивался. При этом нужно проверить надежность возврата реле в исходное положение.
2. Проверка и регулировка времени срабатывания реле.
Проверка шкалы реле типов ЭВ-180 и ЭВ-200 производится только после разборки реле при ремонте. При этом измеряется выдержка времени реле на двух крайних уставках.
Если после ремонта реле наибольший разброс выдержки времени не превышает ±0,1 – 0,15 сек у реле с максимальной уставкой 4 сек и ±0,15 – 0,2 сек у реле с максимальной уставкой 10 сек, а рабочие уставки укладываются в диапазоне шкалы, то специально регулировать положение шкалы не требуется.
При расхождении фактических выдержек времени с диапазоном по шкале регулировка шкалы производится на максимальной уставке (4 или 10 сек) путем изменения положения грузиков на плечах коромысла регулятора хода. Для увеличения времени действия грузики отдаляются от центра коромысла; для уменьшения времени действия – приближаются к центру. Расстояния от центра коромысла до обоих грузовиков должны быть примерно одинаковыми.
При разбросе времени срабатывания в конце шкалы, превышающем ±0,15 – 0,2 сек, необходимо несколько затянуть (укоротить) ведущую пружину, после чего вновь проверить напряжение срабатывания и возврата реле, так как затяжкой пружины напряжение срабатывания может быть увеличено до значения, превышающего допустимое.
Ведущая пружина реле должна иметь затяжку от исходного положения не более чем на пол-оборота.
У реле типов ЭВ-186 и ЭВ-187 время действия до замыкания упорного контакта должно быть одинаковым при расположении проскальзывающего контакта в разных точках шкалы.
По окончании регулировки времени действия реле в конце шкалы необходимо прочно закрепить грузики регулятора во избежание смещения их при последующей эксплуатации реле (ставят контргайки или заливают грузики шеллаком или нитролаком).
Проверяют время действия реле в начале шкалы. Если оно не совпадает с уставкой, пластмассовый упор первоначального положения подвижного контакта переставляют вправо (если время велико) либо влево (если время мало). После перестановки пластмассового упора необходимо убедиться, что подвижной контакт надежно возвращается до упора. (Рис. 4.) 
Рис. 4. Движущиеся контакты
У контакта, действующего от эксцентрика на оси подвижной системы, устанавливается время замыкания или размыкания порядка 0,1 – 0,3 сек. При большой упругости контакта, действующего от эксцентрика, и при наличии дополнительного торможения в проскальзывающем контакте при возврате реле этот контакт может не замкнуться или не разомкнуться. Это устраняется изменением изгиба или подбором более тонкой пластины контакта.
На реле времени типов ЭВ-180 и ЭВ-200 заводом предусмотрена минимальная выдержка времени 0,5 сек. При необходимости установить выдержку времени менее 0,5 сек нужно сблизить грузики регулятора хода до отказа. При этом скорость перемещения подвижного контакта увеличится и требуемая уставка получится ближе к середине шкалы.
После перестановки грузиков следует проверить по электросекундомеру всю шкалу. В отдельных случаях грузики можно снимать совсем. В этом случае требуется особо тщательная проверка надежности действия реле.
Исправность часового механизма проверяют 20-кратным включением реле: 10 раз на повышенное напряжение, равное 110 % номинального, и 10 раз на пониженное напряжение, равное 80 % номинального. Секундомер на время испытаний отключается.
После остывания катушки вновь проверяют время действия реле на крайних уставках шкалы.
Устанавливают и проверяют электросекундомером заданную рабочую уставку реле и производят 5 – 10-кратное его опробование при отсоединенном секундомере. Если срывов и отказов в работе реле нет, вновь измеряют время на рабочей уставке у каждого контакта отдельно.
Литературные источники.
1. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов. — 5-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2007. — 639 с.
2. Гуревич В. И. Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера. — М.: Солон-пресс, 2011. — 700 с.
