Реле максимального тока серии РТ-40
Назначение
Реле максимального тока РТ-40 применяются в схемах релейной защиты, системной и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.
Разработчики и производитель: В 1959 – 1965 годах на Чебоксарском электроаппаратном заводе (ЧЭАЗ) велась работа по разработке и освоению новых серий реле и комплектных устройств релейной защиты. В том числе разрабатывались реле тока для замены устаревших реле серии ЭТ-520, выпуск которых планировали прекратить в 1965 году.
Сначала было разработано реле РТ-50, которое по сравнению с реле ЭТ-520 имело уменьшенную вибрацию подвижной системы и меньшие габариты.
Однако тип реле РТ-50 оказался недостаточно технологичным и не был освоен производством. Позже были разработаны реле тока серии РТ-40, а в 1964 году на ЧЭАЗ был начат их выпуск.
Разработка реле РТ-40 была начата конструктором Н. Е. Сухобрусовым с участием инженеров В. А. Соколова, М. И. Иванова и В. А. Сушкевич, а окончательная разработка была осуществлена Чувашским электротехническим научно-исследовательским институтом (ЧЭТНИИ), ныне ОАО «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством» (ОАО «ВНИИР»).
В 1984 году на ЧЭАЗ стали выпускать реле тока с повышенной устойчивостью к механическим воздействиям РСТ-11 (ныне РСТ-11М), РСТ-12, РСТ-13, РСТ-14, выполненные на микроэлектронной элементной базе. Это реле стало функциональной заменой РТ-40, но несмотря на это, старые добрые электромеханические реле максимального тока РТ-40 и РТ-140, хоть и с небольшими изменениями, но до сих пор продолжают выпускать на ЧЭАЗ по техническим условиям ТУ 16-523.468-78, ранее реле изготавливались в соответствии с ТУ 16-523.054-67.
Реле РТ-40 выпускаются с климатическим исполнением (УХЛ, О) и категорией размещения (4). Исполнение реле с дополнительным индексом «Т» в обозначении типа (РТ 40-Т) пригодно для работы в условиях тропического климата. Тропическое исполнение реле отличается от общепромышленного материалами, антикоррозийными покрытиями и отделкой.
Кроме ЧЭАЗ на сегодняшний день несколько компаний также выпускают функциональные и полные аналоги реле РТ-40. Например, ООО «Реон-Техно» выпускает статические реле тока РСТ-40 и РСТ-40М, ООО «ВНИИР-Промэлектро» выпускает микропроцессорное реле тока РСТ-40, ООО «РЗА СИСТЕМЗ» выпускает статические реле РС-40М.
Аппаратура (техника), в которой применялось реле
-
Конструкция и принцип действия
Основными элементами реле максимального тока РТ-40 являются: корпус, алюминиевая стойка, регулировочный узел со шкалой, контактная, магнитная и подвижная системы.
Корпус реле тока РТ-40 состоит из карболитового основания (цоколя) и кожуха из прозрачной пластмассы. Встречаются кожухи из белой и даже черной пластмассы. У более современных реле основание стали делать из пластмассы другого вида, а углы и некоторые ребра кожуха вместо скругленных стали острыми.
У старых реле между основанием и кожухом устанавливалась тряпочная прокладка, а у более современных реле тряпка была заменена резиной.
Рисунок 1. Электрическая схема реле максимального тока РТ-40
Номера зажимов указаны условно, на реле нумерация отсутствует. Первые четыре зажима не установлены.
а – последовательное соединение обмоток; б – параллельное соединение обмоток;
П1, П2, П3 – перемычки, устанавливаемые между зажимами; I – подводимы к реле ток.
На основании кожух удерживается за счет подпружиненных металлических креплений, которые зацепляются за выступы, имеющиеся на кожухе. Старые образцы реле были приспособлены для пломбировки, для этого в кожухе имелось сквозное отверстие, в которое вставлялся шплинт. Ушко шплинта оставалось снаружи кожуха, а концы загибались внутри.
В основании реле имеется восемь зажимов по четыре с каждой стороны. Зажимы представляют собой отрезки латунного шестигранника с внутренней резьбой. На левую сторону (вид спереди) к зажимам 5 – 7 при помощи винтов присоединяются проводники от нормально разомкнутого контакта, а к зажимам 9 – 11 – проводники от нормально замкнутого контакта. На правую сторону основания (вид спереди) к зажимам 6 – 10 при помощи винтов присоединяются выводы обмотки верхней катушки, а на зажимы 8 – 12 – выводы обмотки нижней катушки.
При последовательном соединении обмоток устанавливается одна перемычка между зажимами 8 – 10. При параллельном соединении обмоток устанавливаются две перемычки, одна между зажимами 6 – 8, а вторая – между зажимами 10 – 12. Внешние токовые цепи присоединяются к выводам 6 – 12.
Внешние проводники присоединяются к реле либо при помощи шпилек, шайб и гаек для реле с задним присоединением проводников, либо при помощи винтов и шайб, которые вкручиваются в пластины, установленные на реле, для переднего присоединения проводников.
При заднем присоединении проводников реле на панели крепится при помощи двух винтов, а при переднем присоединении проводников реле на панели крепится при помощи специальных пластин, которые предварительно устанавливаются на основание.
В 1985 году реле РТ-40 дополнительно стали выпускать в унифицированном корпусе системы «СУРА» 1-го габарита. Реле в корпусе СУРА получило наименование РТ-140. По конструкции, кроме корпуса, реле тока РТ-140 ничем не отличается от реле РТ-40.
Рисунок 2. Конструкция реле максимального тока РТ-40
1 – основание (цоколь); 2 – сердечник; 3 – катушки с обмотками; 4 – кожух; 5 – алюминиевая стойка; 6 – якорь; 7 – гаситель вибрации; 8 – контакты реле; 9 – упор конечного положения якоря (правый упор); 10 – зажимы выводов обмоток; 11 – крепление кожуха на основании; 12 – зажимы выводов контактов; 13 – указатель уставки; 14 – шкала; 15 – противодействующая пружина; 16 – упор начального положения якоря (левый упор); 17 – ушко для пломбировки (шплинт).
Все внутренние элементы реле зафиксированы на алюминиевой стойке, которая крепится к основанию при помощи двух винтов М4.
Магнитная система реле тока РТ-40 с поперечным движением якоря состоит из сердечника, катушек с обмотками и якоря.
Сердечник имеет П – образную форму и набран из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга. Сердечник крепится к алюминиевой стойке при помощи трех винтов МЗ.
Отверстия в сердечнике под крепящие винты имеют диаметр несколько больший, чем диаметр винтов, что позволяет перемещать сердечник в небольших пределах, приближая либо удаляя его полюса от якоря.
На сердечнике размещены две пластмассовые катушки, содержащие по одной обмотке каждая.
Подвижная система реле тока РТ-40 включает в себя П – образную скобу, якорь с закрепленной на нем фасонной колодкой с подвижными контактами и гаситель колебаний подвижной системы.
Подвижная система реле опирается на верхнюю полуось, нижняя полуось является направляющей. Обе полуоси крепятся стопорными винтами в алюминиевой стойке. Полуоси представляют собой латунные цилиндры, в которые запрессованы стальные шпильки. Концы шпилек заправлены на полусферу, боковые поверхности их отполированы.
Якорь реле РТ-40 представляет собой Г – образную стальную пластинку, укрепленную путем сварки на П – образной скобе. К верхней части скобы, являющейся верхним подпятником подвижной системы, прикреплен гаситель колебаний подвижной системы. Нижняя часть скобы имеет отверстие под нижнюю полуось и хвостовик, к которому припаивается наружный конец спиральной противодействующей пружины.
Начальное положение якоря (вид сверху) ограничивается левым упором, а конечное положение - правым.
Левый упор представляет собой латунную шпильку, которая вкручивается в пластину, закрепленную на алюминиевой стойке. Конец шпильки имеет форму конуса, а для фиксации положения упора используется бронзовая фасонная пластинка.
Правый упор также представляет собой латунную шпильку, которая вкручивается непосредственно в алюминиевую стойку, но дополнительно фиксируется гайкой, так как он воспринимает усилия вибрирующего под действием электромагнитного момента якоря.
В более современных реле левый упор заменили на латунную пластину, которая прикручивается одним винтом к алюминиевой стойке, а правый упор заменили на винт большего диаметра.
Гаситель колебаний (вибрации) реле РТ-40 представляет собой пластмассовый барабанчик с алюминиевой крышкой.
Внутри барабанчик разделен на шесть секций, каждая из которых заполнена чистым просеянным песком.
Рисунок 3. Подвижная система реле максимального тока РТ-40
1 – хвостовик подвижной системы; 2 – П – образная скоба; 3 – гаситель колебаний; 4 – фасонная колодка с подвижными контактами; 5 – Г – образный якорь.
Действие гасителя колебаний основано на поглощении энергии колебаний, которая переходит в работу трения песчинок.
Опыт эксплуатации реле, выпущенных до августа 1969 года, показал, что, несмотря на наличие демпферного устройства они подвержены вибрации при работе на несинусоидальном токе, появляющемся в обмотках реле из-за значительных искажений формы кривой вторичного тока трансформаторов тока.
Это случается при перегрузках последних, когда токи кратности замыкания достигают больших значений.
При сильном искажении формы кривой тока длительность бестоковой паузы в течение значительной части каждого полупериода увеличивается. Инерция подвижной системы вместе с демпфером становится недостаточной, чтобы удерживать якорь в подтянутом положении, и вследствие этого появляется вибрация.
В некоторых организациях, например, Союзтехэнерго, Опытном заводе средств автоматизации и приборов (ОЗАП) Мосэнерго, Новочеркасском политехническом институте и на самом ЧЭАЗ велись работы по исследованию причин и устранению этой проблемы.
В итоге в августе 1969 года для устранения вибрации реле серии РТ-40 по предложению Новочеркасского политехнического института Чебоксарский электроаппаратный завод в конструкцию сердечника реле ввел изменение, а именно: местное сужение сердечника до 5 мм на отрезке длиной 20 мм, находящемся под катушками реле. Это улучшение позволило значительно снизить вибрацию контактной системы реле РТ-40 при высоких кратностях подводимого тока.
Контактная система реле тока РТ-40 состоит из одного нормально замкнутого и одного нормально разомкнутого контактов.
Неподвижные контакты в количестве четырех штук расположены на пластмассовой колодке, которая одним винтом крепится на передней части алюминиевой стойки.
Рисунок 4. Конструкция неподвижных контактов реле максимального тока РТ-40
1 – неподвижные контакты; 2 – передний жесткий упор; 3 – неподвижный контакт; 4 – задний мягкий упор; 5 – пластмассовая колодка.
Колодку возможно перемещать в горизонтальной плоскости в небольших пределах, это позволяет изменять расстояние между контактами, совместный ход (провал) контактов, а также угол подхода подвижных контактов по отношению к неподвижным.
Каждый из четырех неподвижных контактов представляет собой единый контактный узел, состоящий из переднего и заднего упоров и самого неподвижного контакта.
Неподвижный контакт представляет собой бронзовую контактную пружину, на одном из концов которой приварена серебряная полоска, у более современных реле вместо полоски приварен отрезок серебряной проволоки.
Передний жесткий упор служит для предупреждения раскачивания контактной пружины при вибрации панели или щита, на котором установлено реле.
Задний гибкий упор служит для увеличения жесткости контактной пружины в конце совместного хода подвижных и неподвижных контактов.
При необходимости каждый контактный узел может перемещаться в пазу пластмассовой колодки в небольших пределах.
Подвижные контакты реле РТ-40 мостикового типа, они закреплены на держателе, который. в свою очередь, приклепан к изоляционной фасонной колодке. У старых реле колодка изготавливалась из карболита, у более современных реле она выполнена из другого вида пластмассы. Сама колодка зафиксирована на якоре при помощи заклепок.
Мостики выполнены из серебра и свободно вращаются вокруг своей оси на угол примерно 5-8 градусов. У более современных реле сами мостики выполнены из другого не цветного металла, и к ним приварены отрезки серебряной проволоки диаметром, меньшим чем у неподвижных контактов.
Угол поворота мостиков ограничивается упорами, имеющимися на держателе, и может изменяться посредством отгибания и подгибания этих упоров. Также контактные мостики имеют небольшой осевой люфт.
Регулировочный узел реле тока РТ-40 состоит из противодействующей спиральной пружины, разрезной втулки, фасонного винта, пружинящей шайбы, гайки и указателя уставки.
Все элементы регулировочного узла смонтированы на металлическом держателе, который двумя винтами крепится к алюминиевой стойке. В более современных реле винты сократили до одного.
Рисунок 5. Регулировочный узел реле максимального тока РТ-40
1 – спиральная пружина; 2 – разрезная втулка; 3 – держатель регулировочного узла; 4 – указатель уставки; 5 – фиксирующая гайка; 6 – фасонный винт; 7 – пружинящая шайба.
Пружина своим внутренним концом закреплена в шестигранной разрезной втулке, а наружным концом припаяна к хвостовику подвижной системы.
Втулка в натяг посажена на фасонный винт, на котором между пружинящей шайбой и фиксирующей гайкой крепится указатель уставки. Пружинящая шайба обеспечивает перемещение указателя по шкале с достаточным трением.
Шкала реле тока РТ-40 выполнена из алюминиевой пластины, имеет изогнутую форму и крепится к алюминиевой стойке при помощи двух винтов.
На шкале кроме значений уставок нанесены тип реле, его климатическое исполнение, логотип предприятия-изготовителя, максимальный допустимый ток, рабочая частота, схема установки перемычек, а также месяц и год выпуска реле.
На старых реле, кроме указанного выше, также указывались ГОСТ, которому реле соответствовало, и схема расположения выводов. В более новых реле эту информацию убрали, и сама шкала стала меньших размеров.
В обозначении типа реле число, находящееся под дробью, указывает на максимально возможный ток срабатывания при параллельно соединенных обмотках реле.
Шкала реле РТ-40 проградуирована при последовательно соединённых обмотках.
Для того чтобы получить шкалу уставок, увеличенную вдвое, необходимо установить перемычки на зажимах реле РТ-40 так, как это указано справа на шкале, то есть соединить обмотки параллельно, а сами значения необходимо умножать на 2.
Рисунок 6. Общий вид магнитной системы реле максимального тока РТ-40
1 – противодействующая возвратная пружина; 2 – якорь; 3 – сердечник; 4 – воздушный зазор; 5 и 7 – нормально разомкнутый контакт; 6 – упор конечного положения якоря; 8 – упор начального положения якоря (левый упор); 9 и 11 нормально замкнутый контакт; 12 – подвижный контакт.
I – подводимый к реле ток; Ф – магнитный поток создаваемый током; Fэл – электромагнитная сила притяжения якоря к полюсам сердечника; Мэл – электромагнитный вращающий момент; Мпр – противодействующий механический момент.
Принцип действия реле тока РТ-40 основан на взаимодействии магнитного потока Ф, создаваемого подводимым к обмоткам реле током I, с подвижным якорем.
В тот момент, когда обмотки реле обесточены, спиральная пружина прижимает якорь к левому упору. Нормально замкнутый контакт 9 – 11 замкнут, а нормально разомкнутый контакт 5 – 7 разомкнут.
При подаче на обмотки реле тока I создается магнитный поток Ф, который замыкается через сердечник, якорь и воздушные зазоры, образованные между полюсами сердечника и якорем. В результате сердечник и намагниченный якорь оказываются обращенными друг к другу разноименными полюсами, возникает электромагнитная сила Fэл, которая притягивает якорь к полюсам сердечника. Под действием электромагнитной силы Fэл якорь начинает вращаться вокруг своей оси, возникает вращающий момент Мэл.
Вращательному движению якоря противодействует механический момент Мпр, создаваемый спиральной пружиной, силами трения в подпятниках оси, а также массой подвижной системы.
Когда при увеличении тока в обмотках электромагнитный вращательный момент Мэл становится больше противодействующего механического момента Мпр, якорь начинает движение к полюсам сердечника, и происходит срабатывание реле.
При повороте указателя уставки изменяется противодействующий механический момент возвратной пружины и, соответственно, ток срабатывания реле.
При изменении направления тока в обмотках изменяется полярность как якоря, так и сердечника, и направление электромагнитной силы притяжения остаётся прежним. Это позволяет работать реле РТ-40 как на постоянном, так и на переменном токе.
В момент притяжения якоря к полюсам сердечника происходит размыкание нормально замкнутых контактов 9 – 11 и замыкание нормально разомкнутых контактов 5 – 7.
Положение якоря в притянутом состоянии ограничивается правым упором.
После обесточения обмоток реле якорь с подвижными контактами под действием противодействующей пружины возвращается в исходное положение, контакты 5 – 7 размыкаются, а контакты 9 – 11 замыкаются.
Краткие технические характеристики
Входные параметры:
Исполнения реле РТ-40 и пределы регулирования уставок:
РТ-40/0,2 – от 0,05 до 0,2 А;
РТ-40/0,6 – от 0,15 до 0,6 А;
РТ-40/2 – от 0,5 до 2 А;
РТ-40/6 – от 1,5 до 6 А;
РТ-40/10 – от 2,5 до 10 А;
РТ-40/20 – от 5 до 20 А;
РТ-40/50 – от 12,5 до 50 А;
РТ-40/100 – от 25 до 100 А;
РТ 40/200 – от 50 до 200 А.
Выходные параметры:
Коммутационная способность контактов: 60 Вт в цепи постоянного тока, 300 ВА в цепи переменного тока, дительно допустимый ток 2 А
Напряжение на разомкнутых контактах: не более 250 В постоянного и переменного тока
Габариты: 136 х 85 х 155 мм (В х Ш х Д) для реле с передним присоединением проводников, 121 х 66 х 185 мм (В х Ш х Д) для реле с задним присоединением проводников
Вес: не более 0,75 кг.
Дополнительная информация (источники информации)
1. Инструкция по проверке и наладке реле тока и напряжения серий ЭТ, РТ, ЭН, РН. – М.: СПО Союзтехэнерго, 1979 >> скачать
2. Реле тока серии РТ-40, РТ-140. Руководство по эксплуатации. ИАЕЖ.647155.016РЭ >> скачать
3. Отраслевой каталог 07.30.07-82. Реле тока серии РТ-40. Информэлектро, 1982 >> скачать
4. Отраслевой каталог 07.30.07-88. Реле тока серии РТ-40, РТ-140. Информэлектро, 1988 >> скачать
5. Этикетки на реле серии РТ-40, РТ-140. 1994, 1998, 2010 года
6. Реле защиты. В. С. Алексеев, Г. П. Варганов, Б. И. Панфилов, Р. З. Розенблюм. – М.: Энергия, 1976 >> скачать
7. Журнал Энергетик №1, 1965 год, стр.44. Новые реле и комплекты защиты. Реле максимального тока серии РТ-40
8. Директивное указание №2758-Э Атомтеплоэнергопроект. О применении новых серий релейной аппаратуры производства Минэлектропрома в комплектных устройствах релейной защиты, управления, распределения и автоматики ТЭС и АЭС
9. История Чебоксарского электроаппаратного завода. Кузнецов И. Д., Петров Г. П. Чувашское книжное издательство, 1975 >> скачать
10. Библиотека электромонтера, выпуск №526. Электромагнитные реле тока и напряжения РТ и PH. Второе издание. Жданов Л. С., Овчинников В. В. – М.: Энергоиздат. 1981
11. Эксплуатационный циркуляр № Э-7/71 от 24.05.1971 г. Об изменении конструкции реле максимального тока серии РТ-40 и реле направления мощности серий РБМ-170 и РБМ-270 >> скачать
12. Реле максимального тока РТ-40. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (на русском и английском языках). Издание 29 >> скачать
13. Реле максимального тока серии РТ-40. Рекомендации по применению в станкостроении. Выпуск РЭ-65-6-74. Рогачев Э.Б. и Гонцова Т.П. – М.: ОНТИ ЭНИМС, 1974 >> скачать