Реле максимального тока косвенного действия (РТ) имеют более высокий класс точности и лучшую чувствительность при относительно небольших габаритных размерах по сравнению с реле прямого действия. Это объясняется тем, что реле косвенного действия не производят непосредственное отключение выключателя. Их контакты не требуют больших усилий, так как предназначены только для замыкания или размыкания оперативной цепи. Весь процесс включения / выключения происходит через вспомогательные аппараты, которые управляют отключающим электромагнитом выключателя.
Электромагнит вместе с отключающим устройством располагается в непосредственно в приводе выключателя. Для функционирования защиты с применением реле максимального тока косвенного действия необходим источник постоянного или переменного оперативного напряжения. В качестве источника оперативного переменного напряжения может быть использован трансформатор тока и напряжения (вторичное напряжение 100 В), а в качестве источника постоянного оперативного напряжения – аккумуляторные батареи с напряжением в 110 – 220 В. На промышленных и коммунальных предприятиях, а также в городских сетях, как правило, используют переменный оперативный ток, а на крупных подстанциях – постоянный.
Цепь, по которой питаются приборы и аппараты защиты, а также реле, называется оперативной.
В релейной защите распространены реле максимального тока косвенного действия серии РТ, работающие на индукционном и электромагнитном принципах. Принципиальная схема устройства и включения реле максимального тока косвенного действия, работающего на электромагнитном принципе, показано на рисунке ниже:
Реле 7 включается в контролируемую линию А через измерительный трансформатор тока 8. При срабатывании реле 6 его контакты замкнут цепь оперативного тока, при этом ток появляется в катушке отключения выключателя 4. Сердечник 5 катушки отключения втягивается и освобождает защелку 3. Под действием отключающей пружины 1 выключатель Б размыкает контакты.
Промышленность выпускает реле максимального тока косвенного действия РТ – 40, построенные на электромагнитном действии. Это реле мгновенного действия. Время, за которое оно срабатывает, измеряется сотыми долями секунды. Уставку тока срабатывания реле изменяют ослаблением или усилением пружины натяжения (плавное регулирование), а также соединением обмоток реле параллельно или последовательно (ступенчатое регулирование).
К числу реле максимального тока косвенного действия относят реле серий РТ – 80 и РТ – 90, работающие на индукционном принципе. Обе серии имеют одинаковые конструкции и отличаются только числом и характеристиками распределительных контактов.
По своему принципу действия реле типа РТ – 80 является комбинированным, состоящим из электромагнитного и индукционного элементов.
При перегрузках, когда ток в обмотке реле меньше тока срабатывания электромагнитного элемента, отключение происходит за счет работы индукционного элемента с выдержкой времени (I ср и < I ср э), а в случае если ток в обмотке реле превышает в 4 – 8 раз ток срабатывания индукционного элемента (короткое замыкание), срабатывает электромагнитный элемент без выдержки времени (отсечка) I ср э > (4 — 8)I ср и. Характеристика и устройство реле (в зависимости от выдержки времени) показано на рисунке ниже:
Индукционный элемент реле состоит из электромагнита (обмотка 19 и разомкнутый магнитопровод 20) с двумя короткозамкнутыми витками 12, диска алюминиевого 6, ось которого находится на подшипниках 9, установленных на подвижной рамке 4.
Индукционный элемент реле работает так – при протекании тока в обмотке реле величиной 20% — 30% от значения тока уставки индукционного элемента короткозамкнутыми нитками 12, электромагнит создает два магнитных потока, которые пронизывают алюминиевый диск и создают силу, заставляющую его вращаться. Но свободному вращению алюминиевого диска препятствует сила, которая создается постоянным магнитом 5 и действует в направлении диска. Данная сила является тормозной. При взаимодействии двух сил, созданных постоянным магнитом и электромагнитом (по отношению к рамке 4 обе силы являются равнодействующими), а также центробежной силы диска рамка, находящаяся в начальном положении (при отсутствии тока в катушке реле) прижатой к упору 1 и удерживающаяся пружиной 2, стремится повернуться на подшипниках 3 на некоторый угол к зубчатому сектору. С увеличением тока в катушке реле частота вращения диска увеличится с одновременным увеличением силы, действующей на рамку. При токе в катушке, равном току срабатывания, эта сила превысит силу пружины 2 и рамка с диском повернется на определенный угол. Червяк 10, насаженный на ось диска, войдет в зацепление с зубчатым сектором 8. Сектор, поворачиваясь по оси 7 и преодолевая усилие пружины 11, будет подниматься вверх вместе с планкой 13 до тех пор, пока планка не замкнет контакты реле 14.
Ток срабатывания индукционного элемента реле – наименьший ток, при котором происходит сцепление червяка с зубчатым сектором.
Время срабатывания элемента полностью зависит от значения тока, протекающего в обмотке реле и угла поворота сектора от начала сцепления червяка с ним до замыкания контактов реле 14 (зависимая часть характеристики реле). Чем больше ток в обмотке реле, тем выше частота вращения диска, и, следовательно, быстрее происходит подъем сектора и время срабатывания реле сократится, а при меньшем токе все наоборот, время срабатывания уменьшится. Таким образом, сама конструкция реле обеспечивает защиту с выдержкой времени без применения специальных часовых механизмов.
Электромагнитный элемент состоит из якоря 15 и ярма 21 в сочетании с другими элементами реле. При протекании в катушке реле очень больших токов (4-8 раз больше от тока срабатывания реле) в магнитопроводе возникает магнитный поток достаточной силы, чтоб мгновенно притянуть якорь коромысла к выступу магнитопровода. При этом планка 13 без воздействия зубчатого сектора замыкает контакты 14. Такое мгновенное срабатывание электромагнитного элемента называют токовой отсечкой, то есть при определенных аварийных условиях (короткое замыкание КЗ) электромагнитный элемент отсекает часть зависимой характеристики реле.
Ток срабатывания электромагнитного элемента реле регулируют путем изменения воздушного зазора с помощью винта 16 между якорем и выступом магнитопровода 17. Ток срабатывания индукционного элемента регулируется путем изменения числа витков обмотки 19 (перестановка винта 18).
