1. Технические характеристики реле тока РТ-40
2. Принцип действия электромагнитных реле тока и напряжения с поперечным движением якоря
3. Выполнение реле тока и напряжения. Реле максимального и минимального действия
4. Вибрация подвижной системы реле РТ и РН и способы ее устранения
5. Конструкция и основные данные реле РТ и РН
6. Наладка и проверка реле тока
а) Назначение, виды и объем проверок реле РТ-40
б) Внешний осмотр и оценка общего состояния реле
в) Внутренний осмотр, проверка и регулировка механической части реле РТ-40
г) Проверка изоляции реле РТ
д) Регулировочные устройства и схемы для настройки реле. Измерительные приборы
е) Проверка и настройка электрических характеристик реле
ж) Повторная проверка реле
7. Проверка и наладка реле тока РТ-40 по Масуэляну
8. Циркуляр об изменении конструкции реле максимального тока серии РТ-40 и реле направления мощности серий РБМ-170 и РБМ-270. УДК 621.316.925.2.004(044)
9. Нормы времени на техническое обслуживание реле тока и напряжения РT-40, РН-50, ЭТ-520, ЭТД-551, ЭН2520, РТВК, РНВК

2. Принцип действия электромагнитных реле тока и напряжения с поперечным движением якоря

Устройство электромагнитных реле основано на взаимодействии магнитного поля обмотки, по которой проходит ток, с подвижным стальным якорем.

Рис. I. Электромагнитная система с поперечным движением якоря, применяемая в конструкции реле РТ40 и РН50.

1— сердечник; 2 — обмотка; 3 — якорь; 4 — противодействующая пружина; 5 — подвижный контактный мостик; 6 — левый упор; 7 — правый упор; 8 — неподвижные размыкающие контакты; 9 — неподвижные замыкающие контакты; 10 — ось якоря.

В реле РТ40 и РН50 использована одна из разновидностей электромагнитных систем, называемая системой с поперечным движением якоря (рис.1). Конструкция состоит из сердечника 1 с двумя полуобмотками 2, расположенными на его верхнем и нижнем полюсах. Перед полюсами помещен жестко укрепленный на оси 10 легкий Г-образный стальной якорь 3. На оси якоря укреплены также возвратная (противодействующая) пружина  4 и изолированный от оси контактный мостик 5.
Начальное положение якоря, отведенного от полюсов сердечника возвратной пружиной, ограничивается левым упором 6, конечное положение повернутого к полюсам сердечника — правым упором 7.
В обесточенном состоянии реле контактный мостик замыкает правую пару неподвижных размыкающих контактов 8, при перемещении якоря в сторону полюсов мостик замыкает левую пару неподвижных замыкающих контактов  9.

При прохождении по обмотке реле тока І создается магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник и якорь. Поток, пронизывая якорь, намагничивает его.
На рис.1 видно, что силовые линии выходят из верхнего (северного) полюса сердечника и входят в верхнюю часть полки Г-образного якоря и соответственно выходят из нижней части полки якоря и входят в нижний (южный) полюс сердечника. Таким образом, сердечник и якорь оказываются обращенными друг к другу разноименными полюсами. Возникающая в результате этого электромагнитная сила F_эл- притягивает якорь к полюсам сердечника.
При изменении направления тока в обмотке изменяется полярность, как сердечника, так и якоря. Поэтому сердечник и края якоря, всегда оказываются обращенными друг к другу разноименными полюсами.
Из сказанного следует, что направление электромагнитной силы притяжения не зависит от направления тока в обмотке и якорь, притягиваясь к полюсам сердечника, будет поворачиваться вокруг оси в направлении, указанном стрелкой, независимо от того, какой ток проходит по обмотке — постоянный или переменный.
Таким образом, электромагнитные реле могут быть использованы как на постоянном, так и на переменном токе.
Электромагнитная сила, с которой якорь притягивается к сердечнику, пропорциональна квадрату магнитного потока Ф:

                                                                                                                                   Fэл = k₁Ф₂                                             (1)
Поток Ф и создающий его ток I находятся в следующей зависимости:

Ф=k₂                                 (2)

где w — число витков обмотки; l — расстояние от якоря до сердечника.
Заменив Ф в формуле (1) на его выражение (2), получим:

В системах с поперечным движением якоря электромагнитная сила образует относительно оси якоря вращающий момент

М_эл = k4F_эл ,

где k₁ — k₄ коэффициенты пропорциональности.
Раскрывая физический смысл выражений (1) — (4), необходимо сделать следующие практические выводы.
1) Электромагнитная сила притяжения якора F_эл возрастает с увеличением тока I, причем нарастание силы F_эл происходит в большей степени, чем увеличение тока I, так как сила F_эл прямо пропорциональна квадрату тока I.
2) При неизменном значении тока I увеличение числа витковw обмотки приводит к возрастанию, а уменьшение числа витков w- к снижению электромагнитной силы, причем сила F_эл прямо пропорциональна квадрату числа витковw.
Иначе говоря, для получения одной и той же величины F_эл нужно: при меньшем количестве витков w — подать в катушку больший ток I, при большем количестве витков w — подать в катушку меньший ток I.
3)Величина электромагнитной силы F_эл обратно пропорциональна квадрату расстояния l между сердечником и якорем (l — воздушный зазор). Практически это означает, что даже при незначительном увеличении воздушного зазора сила притяжения якоря уменьшается довольно резко, и наоборот, при уменьшении воздушного зазора сила притяжения возрастает.
Основная часть магнитного сопротивления контура, по которому замыкается магнитный поток, сосредоточена в воздушном зазоре, так как сталь сердечника и якоря, будучи ферромагнитным материалом, обладает в сотни раз меньшим магнитным сопротивлением по сравнению с магнитным сопротивлением воздуха, не обладающего магнитными свойствами. Поэтому с уменьшением воздушного зазора l уменьшается магнитное сопротивление системы, увеличивается поток Ф и, следовательно, возрастает электромагнитная сила F_эл.
Однако для реле тока и напряжения, используемых в схемах релейной защиты и автоматики в качестве пусковых органов, сильная зависимость F_эл и М_эл от размера воздушного зазора неблагоприятно сказывалась бы на некоторых их характеристиках, о чем подробнее будет сказано ниже.
Именно поэтому принятая для реле тока и напряжения  конструкция с поперечным движением якоря имеет Г-образный профиль якоря, при котором размер воздушного зазора в различных положениях якоря изменяется сравнительно мало (рис. 2).
Особых пояснений требует зависимость между электромагнитным моментом M_эл и электромагнитной силой F_эл. Коэффициент пропорциональности k₄ в формуле (4) изменяется по сложному закону в зависимости от угла между якорем и сердечником. Если у реле убрать правый упор 7 (см.рис.1) и дать возможность якорю реле свободно перемещаться в направлении полюсов под действием электромагнитного момента, то якорь встанет в одной плоскости с полюсами сердечника, т. е. займет положение,соответствующее наибольшему значению потока Ф в воздушном зазоре. На рис. 2 оно отмечено углом ɑ≈90°. Однако при этом электромагнитный момент равен нулю.
Равенство электромагнитного момента нулю наиболее просто уяснить, представив момент как произведение силы F_эл за плечо L_p(рис. 2). При угле ɑ=90° якорь занимает положение, при котором направление силы F_эл совпадает с плоскостью якоря, и следовательно, плечо момента равно нулю. Поэтому и момент равен нулю.
Для обеспечения необходимого нажатия на контакты работа реле должна осуществляться в определенных пределах углов поворота якоря. Эти пределы устанавливаются упорами 6 и 7.
Поскольку первоисточником возникновения электромагнитного момента является ток, выражение (4) с учетом зависимости (3) можно записать следующим образом:

                                    М_эл=к51                                                    (5)

где k₅ — коэффициент пропорциональности, зависящий от изменения угла ɑ и в некоторой степени от размера воздушного зазора.
Вращательному движению якоря, стремящегося под действием М_эл притянуться к полюсам, противодействует возвратная пружина 4 (см. рис.1). Пружина создает противодействующий механический момент М_пр. При отсутствии тока в обмотке реле, а значит, и при отсутствии М_эл противодействующий момент имеет некоторое значение, определяемое начальной затяжкой пружины. За счет начального противодействующего момента М_пр,нач контактный мостик 5 с достаточным усилием замыкает правую пару неподвижных контактов (размыкающий контакт реле). Левый упор 6 фиксирует начальное положение якоря реле и жестко связанного с ним подвижного контактного мостика. Если теперь плавно от нуля увеличивать ток в обмотке реле, будет постепенно нарастать электромагнитный момент, по направлению противоположный моменту противодействующей пружины.
Условие, когда электромагнитный момент при увеличении тока окажется равным противодействующему механическому моменту и подвижная система реле — якорь с контактным мостиком — начнет свое вращение в направлении полюсов сердечника, можно записать равенством

                                         М_пр=М_эл.(6)

Состояние реле, когда электромагнитный момент равен противодействующему моменту, принято называть срабатыванием реле.
Наименьший ток, при котором реле срабатывает, называется током срабатывания и обозначается I_cp
При малейшем превышении MЭЛ над M_пр подвижная система реле начинает движение к полюсам сердечника. Теперь к противодействующему усилию пружины прибавляется сила трения осей в подшипниках реле. По мере вращения подвижной системы в сторону полюсов сердечника механический момент пружины возрастает пропорционально углу закручивания пружины. Чтобы подвижная система при подаче в обмотку реле тока срабатывания не остановилась в промежуточном положении, электромагнитный момент должен при повороте якоря нарастать быстрее механического противодействующего момента.

В рассматриваемой конструкции реле преимущественное нарастание мэл по сравнению с мпр при движении якоря к полюсам сердечника достигается специальным согласованием момента пружины (сечение пружины, количество и диаметры витков, сорт сплава) с электромагнитным моментом реле. Примерный характер изменения М_эл и М_пр от угла поворота якоря показан на рис. 3. В преимущественном нарастании М_эл по сравнению с М_пр существенную роль играет и некоторое уменьшение воздушного зазора.
Избыточный момент

М_изб = М_эл—М_пр

(на графике — отрезки б—в или б'—в') должен преодолеть нарастание момента пружины, возникающее за счет ее закручивания, а также преодолеть трение в подшипниках реле. В конце хода якоря избыточный момент должен обеспечить необходимое для надежного замыкания цепи давление контактного мостика на левую пару неподвижных контактов.
Возврат притянутого якоря в первоначальное положение происходит под действием противодействующей пружины, причем для этого нужно избыточный момент свести к нулю путем снижения тока в обмотках. На рис. 3 условию возврата соответствует точка в или в'. При возврате снижаются оба момента — электромагнитный и противодействующий.
Однако «зависание» якоря в промежуточном положении исключено, поскольку снижение электромагнитного момента происходит интенсивнее по сравнению со снижением противодействующего момента.
Наибольший ток в реле, при котором подвижная система реле возвращается в исходное положение, называется током возврата I_в.
Отношение тока возврата к току срабатывания I_в/I_ср называется коэффициентом возврата и обозначается k_в .
Чем больше разница между током возврата и током срабатывания, тем меньше коэффициент возврата реле. Следовательно, чрезмерно большой избыточный момент хотя и увеличивает давление на контакты, приводит к нежелательному снижению коэффициента возврата.
Чтобы избыточный момент не был слишком велик и, следовательно, коэффициент возврата не был слишком мал, у реле РТ и РН выбираются такие пределы углов поворота якоря, при которых получается наибольшее сближение характеристик электромагнитного и противодействующего ему механического момента. При этом соотношение между М_эл и М_пр должно быть таким, чтобы обеспечивалось необходимое нажатие на контакты. Пределы углов поворота якоря устанавливаются упорами.
Для реле РТ40 и РН50 зависимость Мэл от угла ɑ имеет наилучшее совпадение с характеристикой М_пр при ходе якоря от 62 (начальное положение) до 75° (конечное положение).
Изменение конечного положения якоря в сторону увеличения ɑ резко снижает избыточный момент Мизб, что уменьшает давление на контакты. Если же увеличить ход якоря, сделав начальный угол меньше 62° и оставив конечный угол равным 75°, то резко упадет коэффициент возврата kв. В указанном снижении коэффициента возврата решающую роль играет увеличение воздушного зазора при начальном положении якоря, так как за счет повышения магнитного сопротивления возрастает ток срабатывания (при неизменном токе возврата).