ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ
ELECTROMAGNETIC RELAY

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты энергосистем.
Известно электромагнитное измерительное реле максимального тока типа РТ-40, выпускаемое до 1969 года. Реле содержит закрепленный на якоре контакт в виде подвижного мостика и магнитопровод сплошного сечения. На оси якоря установлен барабан с сыпучим наполнителем для снижения вибрации контактов при гармоническом токе /1/. Однако при больших кратностях тока в реле в случае перегрузки измерительных трансформаторов тока их вторичный ток приобретает несинусоидальную форму и контакты имеют недопустимую вибрацию, снижающую надежность токовых защит. Увеличение массы наполнителя в аналоге недопустимо из-за существенного замедления.
Известно электромагнитное реле, выпускаемое с 1969 года /2/. Реле содержит магнитопровод с расположенными на нем токовыми обмотками и отличается от аналога тем, что с целью уменьшения вибрации контактов реле участки магнитопровода, на которых размещены токовые обмотки, выполнены с уменьшенным сечением так, что потоки рассеяния и рабочий поток насыщают их при большой кратности тока в реле, снижая пульсацию магнитного потока и вращающего электромагнитного момента. Однако непосредственное размещение токовых катушек на суженных участках прототипа затруднено из-за невозможности последующего снятия их при оперативной смене в условиях эксплуатации. Поэтому в указанном промышленном прототипе каркас катушки выполнен внутри по наибольшему размеру магнитопровода, что существенно снижает противовибрационные свойства прототипа, так как при этом снижаются потоки рассеяния. Одновременно не используются другие возможности увеличения нелинейного магнитного сопротивления магнитопровода из-за необходимости, как предполагается, четкого крепления катушек. Дальнейшее снижение сечения суженной части магнитопровода в прототипе именно под катушками ограничено прочностью и растрескиванием листов при штамповке.
В указанном прототипе не используется возможность увеличения быстродействия реле. При меньшей вибрации оно может быть достигнуто за счет уменьшения свободного поступательного и вращательного хода контактного мостика, что, однако, не известно для прототипа. Не использована и неизвестна также возможность уменьшения эквивалентного сечения магнитопровода вне катушки и в местах его крепления путем замены ферромагнитных элементов крепления на немагнитные, например латунь. Указанное является существенным, т.к. за счет известного триггерного характера изменения вибрации, т.е. весьма эффективного скачкообразного гашения вибрации, даже при малых уменьшениях сечения достигается значительный эффект.
В предлагаемом устройстве реализуются указанные возможности, которые, как было отмечено, не были известны ни для аналога, ни для прототипа. Для этого измерительное реле максимального тока, содержащее шихтованный магнитопровод с уменьшенным сечением участков под токовыми катушками и закрепленный на якоре контакт в виде подвижного мостика, снабжено осью свободного вращения подвижного контактного мостика в сочетании с указанным шихтованным магнитопроводом, но выполненным с вырезами и выступами, образующими переменное сечение по всей его длине для эффективного гашения вибрации, надежного крепления пакета стальных пластин, образующих шихтованный магнитопровод, и для устойчивого размещения токовых катушек при сохранении максимальной площади полюсов, причем параметры шихтованного магнитопровода, с одной стороны, и свободный поступательный и вращательный ход подвижного контактного мостика с осью, с другой стороны, согласованы с учетом достигаемого снижения вибрации якоря, а элементы крепления шихтованного магнитопровода выполнены из немагнитного материала.
На фиг.1 показано предлагаемое реле и форма магнитопровода. Здесь 1 - шихтованный магнитопровод сложной формы; 2 - якорь; 3 - подвижный контактный мостик; 4 - выступы; 5 - вырезы; 6 - отверстия для крепления магнитопровода; 7 - полюсы; 8 - заклепочные соединения пакета; 9 - ось свободного вращения контактного мостика; 10 - изоляционная пластина. Катушки реле одеваются на полюсы 7 и надежно располагаются на магнитопроводе 1, опираясь на выступы 4. Магнитный поток реле замыкается по магнитопроводу 1 и якорю 2. Заклепочные соединения 8 надежно скрепляют пакет магнитопровода 1. Вырезы 5, расположенные под катушками и в хвостовой части магнитопровода, создают повышенное нелинейное магнитное сопротивление потоку реле, который при больших кратностях тока короткого замыкания эффективно уплощается по форме и обусловливает снижение вибрации якоря 2 с подвижным контактным мостиком 3. В результате снижения вибрации появляется возможность снизить свободный ход контактного мостика между размыкающимися и замыкающимися контактами реле. Ограничивается и вращательное движение мостика относительно центра вращения 9. Для согласовывания уровня снижения вибрации и уменьшения свободного хода и вращательных колебаний мостика относительно оси 9 по условию отсутствия перемыкания размыкающих и замыкающих контактов предлагается выполнять расчет движения элементов или использовать экспериментальную проверку и настройку. Уменьшенный свободный ход снижает время срабатывания реле. Таким образом, эффект снижения вибрации якоря реле достигается не за счет дальнейшего уменьшения сечения только под катушками, как в прототипе, а путем введения суженных участков по всей длине магнитопровода с сохранением качества штамповки листов и возможности установки надежных заклепочных соединений. Крепежные отверстия в предлагаемом реле заполняются латунными винтами и шайбами, что устраняет перемыкание путей магнитных потоков в отверстиях при насыщении прилежащих участков.
Реализация предлагаемого устройства может быть выполнена на заводе-изготовителе путем замены штамповочного оборудования или непосредственно в энергосистемах с использованием доступных слесарных операций.
Технический эффект в предлагаемом устройстве выражается в снижении времени срабатывания реле относительно прототипа на 20-30%, в увеличении допустимой погрешности по току измерительного трансформатора тока с 50% для серийной конструкции РТ-40 до 65% в предлагаемом. Это приводит к возможности получить экономию цветного металла во вторичных цепях релейной защиты. Экономический эффект образуется и за счет повышения надежности защит электрооборудования в целом.
Литература
1. Л.И.Какуевицкий и Т.В.Смирнова. Справочник реле защиты и автоматики. Под ред. М.Э.Хейфица. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1972.
2. А.Д.Дроздов и В.Ф.Зинченко. А.С. СССР №210940, БИ №7, 1968 г.