ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРОВЕРКЕ И НАСТРОЙКЕ РЕЛЕ ЧАСТОТЫ ТИПА ИВЧ-011

         
     УТВЕРЖДЕНА Главным специалистом-электриком Союзглавэнерго П.И.Устиновым
     
     

I. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЛЕ

     1. Реле частоты типа ИВЧ-011 применяются в устройствах защиты и автоматики как орган, реагирующий на величину частоты переменного тока.
     
     2. В основном реле частоты используются в качестве пусковых реле автоматов частотной разгрузки (АЧР) как реле понижения частоты. Многие из них являются одновременно пусковыми реле автоматов повторного включения (АПВ). В этом случае они работают как реле повышения частоты. Относительно небольшое количество их используется в качестве реле, сигнализирующих снижение частоты в энергосистеме, для осуществления пуска гидрогенераторов и других целей.
     
     

II. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО РЕЛЕ

     3. Реле частоты типа ИВЧ-011 выполнено на базе индукционного однофазного реле переменного тока с цилиндрическим (барабанчиковым) ротором. Конструкция реле и его электрическая схема даны на рис.1 и 2.
     

Рис.1. Схематический вид реле частоты типа ИВЧ-011

     
Рис.2. Устройство подвижной системы реле типа ИВЧ-011

1 - полюсы; 2 - барабанчик; 3 - стальной сердечник; 4 - нижний подпятник; 5 - верхний подпятник;
 6 - противодействующая спиральная пружина; 7 - поводок противодействующей пружины;
 8 - изоляционная планка; 9 - стальной штифт; 10 - постоянный магнит;
11 - подвижной серебряный контакт; 12 - неподвижные контакты.

     
     Реле имеет магнитопровод 1 с четырьмя полюсами, выступающими внутрь.
     
      Между полюсами в центре магнитной системы расположен стальной цилиндрический сердечник 3, уменьшающий магнитное сопротивление междуполюсного пространства. В зазоре между стальным сердечником и полюсами помещен алюминиевый цилиндрический (барабанчиковый) ротор 2, который может вращаться вокруг оси в пределах, дозволяемых упорами.
     
     На одной паре полюсов симметрично размещена состоящая из двух катушек обмотка 4. Сопротивления 6, 7 и обмотка 4 соединены последовательно и образуют активно-индуктивный контур. На внешнем магнитопроводе расположены четыре последовательно включенные катушки обмотки 5. Вместе с конденсатором 8 они образуют последовательный индуктивно-емкостный контур. Оба контура подключены к выходным зажимам реле 7 и 8.
     
     Сопротивление 6 выполнено в виде двойного реостата.
     
     Сопротивление 7 состоит из двух реостатов, один из которых может закорачиваться на зажимах 5 и 7, выведенных на цоколь реле. Сопротивление каждого реостата регулируется с помощью специального хомутика.
     
     Ось барабанчика (рис.2) закреплена в верхнем и нижнем подпятниках 4 и 5. На оси укреплены изоляционная контактная планка 8 и один конец противодействующей спиральной пружины 6, второй конец пружины скреплен с поводком 7, при помощи которого можно изменять начальную затяжку пружины.
     
     На одном конце контактной планки 8 укреплен подвижной серебряный контакт 11 в виде штифта, на втором конце - стальной штифт (или стальной цилиндрик) 9. Контакт 11 при повороте барабанчика замыкает неподвижные контакты 12. Стальной штифт 9, взаимодействуя с неподвижным постоянным магнитом 10, создает резко падающий с поворотом барабанчика тормозной момент, что улучшает работу контактов реле.
     
     Ход подвижной системы ограничивается регулируемыми упорами.
     
    4. При подаче на зажимы 7 и 8 переменного напряжения по обмоткам реле протекают токи, фаза которых определяется углом полного сопротивления соответствующего  контура  и . Эти токи создают два потока  и , сдвинутые пространственно на угол 90° и по фазе на угол , равный разности  и  (рис.4). Потоки, пронизывая алюминиевый барабанчик, индуктируют в нем токи, которые, взаимодействуя с потоками  и , создают вращающий (электромагнитный) момент, равный:
     

 .                                              (1)

     
     Ввиду того, что оба потока  и  пропорциональны одному и тому же напряжению, формулу момента можно записать следующим образом:
     

    .                                            (2)

     
     Отсюда видно, что знак момента на реле может измениться только при изменении знака . Незначительная зависимость уставки реле от напряжения определяется следующим.
     
     Режим работы магнитопровода выбран таким, что при уменьшении напряжения изменяется угол потерь, вызывающий изменение угла между потоками, и создается дополнительный момент на замыкание контактов. Таким образом, компенсируется уменьшение  за счет снижения величины напряжения. Угол  определяется разностью углов  и  , которые в свою очередь зависят от частоты подведенного напряжения.
     
     Изменение фазы тока в активно-индуктивном контуре следует закону
     

 .                                                   (3)

     
     Изменение фазы тока в индуктивно-емкостном контуре следует закону
     

.                                               (4)

     
     Токи в контурах совпадают по фазе и угол  равен нулю при частоте
     

.                                            (5)

     
     На рис.3 приведены кривые зависимости фазы токов в контурах реле относительно приложенного к зажимам 7 и 8 напряжения от частоты.
         
     

     
Рис.3. Зависимость фазы тока в контурах реле от частоты

1 - в индуктивно-активном контуре; 2 - в индуктивно-емкостном контуре.

     
     
     Совпадение фазовых углов токов определяется точкой пересечения кривых 1 и 2. Этой точке и соответствует частота подведенного к реле напряжения , при которой вращающий момент на реле меняет свой знак.
     
     На рис.4 приведены векторные диаграммы реле при различных частотах подведенного напряжения.
     

     
Рис.4. Векторные диаграммы реле типа ИВЧ-011

; ; .

     Кроме вращающего момента, на подвижную систему реле действуют противодействующие моменты от спиральной пружины и от взаимодействия постоянного магнита и стального штифта. За счет наличия противодействующего момента реле срабатывает при частоте, несколько меньшей, чем .
     
      Как видно из соотношения (5), значение частоты , а следовательно, и частоты срабатывания реле зависят от величины активного сопротивления  ( - активная составляющая сопротивления обмотки 5). В качестве сопротивления  в реле ИВЧ-011 использованы сопротивления 6 и 7 (рис.1). С уменьшением  частота срабатывания (и возврата) возрастает, и, наоборот, с увеличением  - уменьшается.
     
     Момент от спиральной пружины, обеспечивающий возврат реле при отсутствии тока, определяется углом закручивания ее при начальной затяжке и при повороте подвижной системы.
     
     Момент от взаимодействия между постоянным магнитом и стальным штифтом зависит от их взаимного расположения, которое выбирается таким, чтобы при движении барабанчика в сторону замыкания контактов момент от их взаимодействия резко падал. Примерное расположение постоянного магнита и штифта показано на рис.5.
     

Рис.5. Расположение постоянного магнита и подвижной системы реле типа ИВЧ-011

1 - постоянный магнит; 2 - неподвижные контакты; 3 - подвижной контакт;
4 - стальной штифт или цилиндрик; 5 - ось вращения подвижной системы реле; 6 - изоляционная планка.

     
      Результирующий противодействующий момент при правильной регулировке должен снижаться при срабатывании реле, обеспечивая тем самым надежное замыкание контактов. Значительное снижение результирующего противодействующего момента нежелательно, так как при этом соответственно увеличивается коэффициент возврата реле.
     
     Условие срабатывания реле можно представить следующим образом:
          

.

     
     
III. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ РЕЛЕ

     5. Технические данные реле приведены по материалам завода-изготовителя:
     
     а) номинальное напряжение 100 В;
     
     б) номинальная частота 50 Гц;
     
     в) пределы регулирования частоты срабатывания без перемычки на зажимах 5 и 7 - 45-46,5 Гц с перемычкой на зажимах 5 и 7 - 46,5-49 Гц;
     
          верхний предел регулирования может быть увеличен до 51 Гц уменьшением сопротивления 7 (рис.1); при использовании реле ИВЧ-011 в схемах АЧР с АПВ на реле выпуска до 1959 г. должен быть сделан дополнительный вывод на свободный зажим 6 (рис.6);
     
     г) коэффициент возврата, т.е. отношение частоты возврата контактной системы в исходное положение к частоте срабатывания реле, не более 1,01;
     
     д) погрешность уставки частоты срабатывания реле при колебаниях напряжения в сети в пределах 60-125 В не превышает 0,2 Гц (опыт эксплуатации реле ИВЧ-011 показал, что погрешность уставки при указанных колебаниях напряжения превышает 0,2 Гц и составляет 0,3-0,4 Гц);
     
     е) погрешность уставки частоты срабатывания при колебаниях температуры окружающего воздуха -10- +35 °C не превышает 0,25 Гц;
     
     ж) потребляемая мощность реле при номинальном напряжении 10 ВА;
     
     з) рабочие цепи реле длительно выдерживают 110% номинального напряжения;
     
     и) разрывная мощность контактов в цепи постоянного тока с индуктивной нагрузкой (постоянная времени которой не более 5·10  сек) 50 Вт, в цепи переменного тока 250 ВА при токе до 2 А и напряжении не больше 220 В; с искрогасительным контуром (приложение 1) контакты реле могут работать на одно реле времени типов РВ-73 или ЭВ-110, ЭВ-120, ЭВ-130. На реле типа ЭВ-180, имеющее собственный искрогасительный контур, реле ИВЧ-011 может работать без дополнительного контура;
     
     к) электрическая прочность изоляции токоведущих частей относительно корпуса - 2000 В, 50 Гц в течение 1 мин;
     
     л) вес реле 5 кг;
     
     м) технические параметры реле даны в приложении 2.
     

Рис.6. Принципиальная схема реле частоты типа ИВЧ-011 с дополнительным выводом

1 - контакт реле; 2 - конденсатор; 3 - дополнительный проводник;
4 - обмотка активно-индукционного контура; 5 - обмотка индуктивно-емкостного контура;
 6 - сопротивление для плавной регулировки; 7 - сопротивление для ступенчатой регулировки.

IV. ПРОВЕРКА РЕЛЕ

     6. Проверка реле при новом включении производится в следующем порядке:
     
     а) внешний осмотр;
     
     б) осмотр, проверка и регулировка механической части;
     
     в) проверка изоляции;
     
     г) проверка и настройка электрических характеристик;
     
     д) повторный осмотр и пломбирование реле.
     
     Плановая проверка реле производится в том же порядке, но только по пп.7, 8, 10, 11, 12, 16, 19, 20, 24, 25 и 28.
     

Внешний осмотр

     
     7. При внешнем осмотре перед вскрытием реле надлежит проверить:
     
     а) наличие пломбы;
     
     б) целость стекла и плотность прилегания его к кожуху;
     
     в) состояние ламелей или штырей и винтов;
     
     г) плотность прилегания кожуха к цоколю и состояние уплотнений;
     
     д) состояние контактов и других частей реле, просматриваемых через стекло.

Осмотр, проверка и регулировка механической части

     8. После снятия кожуха убедиться в отсутствии пыли и грязи внутри реле, обратив особое внимание на чистоту зазоров между полюсами и барабанчиком. Проверить надежность паек, затяжку винтов и гаек, крепящих детали и проводники.
     
     9. Проверить исправность и состояние нижнего и верхнего подпятников и концов оси барабанчика. Для этого следует вывернуть и вынуть верхний и нижний подпятники, просмотреть их в лупу, очистить от грязи деревянной (не смолистой) палочкой и ощупать острой иглой. Если на рабочей поверхности будут обнаружены шероховатости или трещины, подпятник необходимо заменить. При установке подпятников нужно следить за тем, чтобы вертикальный люфт не превышал 0,3-0,5 мм.
     
     10. Проверить ход барабанчика и убедиться в отсутствии затирания о верхнюю кромку внутреннего цилиндрического сердечника. При затирании следует, освободив предварительно верхний подпятник, поднять барабанчик вверх подачей нижнего подпятника, после чего следует установить нормальный люфт и закрепить оба подпятника.
     
     Зазоры между барабанчиком и полюсами должны быть равномерными и иметь величину порядка 0,9 мм. Изменение величины зазора может быть произведено сдвигом полюсов, для чего необходимо ослабить полюсные болты.
     
     11. Проверить крепление подвижного контакта на оси барабанчика.
     
     12. Осмотреть и зачистить воронилом, деревянной чуркой или плотным прессшпаном подвижный и неподвижный контакты. Если на контактах имеется нагар, то его нужно удалить мелким надфилем, после чего контакт следует зашлифовать воронилом или деревянной чуркой.
     
     13. Отрегулировать нормальное положение контактов. Для этого устанавливают угол встречи между неподвижными и подвижным контактами порядка 60-70°, расстояние между ними по ходу контакта 3-5 мм и совместный ход контактов не более 0,7-0,8 мм.
     
     14. Осмотреть и установить необходимый угол затяжки спиральной пружины. Пружина должна иметь правильную спиральную форму. Плоскость спирали должна быть перпендикулярна оси барабанчика. Витки пружины не должны касаться друг друга и при закручивании между ними должен сохраняться зазор. Выправлять пружину следует изгибом поводка, к которому крепятся концы пружины, и в крайнем случае изгибом пружины у места пайки ее к поводку. Сняв постоянный магнит, установить угол затяжки спиральной пружины порядка 30-45°. Затяжка пружины должна обеспечить четкое размыкание контактов реле при отсутствии тока.
     
     15. Установить постоянный магнит на расстоянии около 5 мм от стального штифта или стального цилиндрика. Обращается особое внимание на крепление магнита, которое должно быть прочным и надежным и не должно ослабевать со временем. В качестве мероприятия, повышающего прочность и надежность крепления магнита, может быть рекомендовано предложение ЦЛЭМ Мосэнерго по креплению магнита, как указано на рис.7. При этом магнит переворачивается и закрепляется болтиком.

Рис.7. Крепление постоянного магнита в реле ИВЧ-011

 - заводское крепление магнита; б - измененное крепление магнита по предложению ЦЛЭМ Мосэнерго;
 1 - магнит; 2 - нижняя планка; 3 - верхняя планка.

     
     
     16. Проверить механическую исправность, крепление и состояние выводов добавочных сопротивлений и конденсаторов.
     
     При этом следует обратить особое внимание на плотность намотки витков регулируемых сопротивлений. Ослабление витков может привести к их обрыву или замыканию.
     
     17. Проверить исправность устройства для плавного регулирования уставки срабатывания реле.
     

Проверка изоляции

     
     18. При новом включении проверяется изоляция всех цепей реле относительно корпуса и между цепями переменным напряжением 1000 В в течение 1 мин. Сопротивление изоляции всех цепей, измеренное мегомметром 1000 В, должно быть не менее 20 МОм.
     19. При плановых проверках изоляция реле проверяется на землю в полной схеме мегомметром 1000 В.

Проверка и настройка электрических характеристик

     20. Производится предварительное прогревание реле в течение 1 ч. Для этого от генератора технической частоты (ГТЧ) на зажимы реле 7 и 8 подается напряжение 100 В, 50 Гц (рис.8). Реле должно прогреваться с надетым кожухом.

Рис.8. Схема проверки электрических характеристик реле типа ИВЧ-011

     21. Проверяется частота срабатывания реле. На зажимы реле 7 и 8 (рис.8) подается напряжение 100 В заданной частоты срабатывания. Постоянный ток с панели защиты снят. С помощью регулировочного сопротивления при снятом кожухе добиваются срабатывания реле при заданной уставке. Окончательная регулировка частоты срабатывания производится при надетом кожухе (п.24).
     
     22. Проверяются работа контактов и коэффициент возврата  реле при постоянном токе, поданном на панель защиты. Величина  должна быть не более 1,01. Четкая работа контактов без вибрации и подгорания должна быть зафиксирована при многократном срабатывании реле на действительную нагрузку в диапазоне напряжений 70-120 В. Регулирование  и работы контактов реле производится путем изменения затяжки пружины и расстояния между постоянным магнитом и подвижной системой.
     
     При наличии сильной вибрации подвижной системы при напряжении 110-120 В следует:
     
     а) уменьшить вертикальный люфт подвижной системы до 0,1-0,15 мм;
     
     б) сделать более мягкими неподвижные контакты;
     
     в) увеличить расстояние между контактами, но при этом следить, чтобы коэффициент возврата не превышал 1,01.
     
     23. Проверяется зависимость частоты срабатывания реле от напряжения  при 70 В не должна превышать  при 100 В более чем на 0,3-0,4 Гц.
     
     Минимальная зависимость  от напряжения обеспечивается при определенной величине противодействующего момента, поэтому в случае необходимости зависимость от напряжения может быть уменьшена некоторым изменением величины затяжки пружины.
     
     24. Регулировка частоты срабатывания реле при надетом кожухе. Надевается кожух реле и замеряется величина частоты срабатывания. Срабатывание реле должно быть при несколько меньшем значении частоты. Затем кожух снимается и реле настраивается на частоту больше заданной на величину отклонения в срабатывании при надетом кожухе. Затем снова надевается кожух и уже окончательно проверяется уставка реле. Следует помнить, что уставка по частоте срабатывания реле должна быть настроена при надетом кожухе. Разброс частоты срабатывания при проверке не должен быть более ±0,1 Гц.
     
     25. В схемах АЧР с АПВ реле ИВЧ-011 регулируется таким образом, чтобы при закороченных зажимах 6 и 7 возврат реле происходил при заданной для АПВ частоте. В этом случае частота возврата регулируется положением хомутика на сопротивлении 7 (рис.6).
     

     Уставка по частоте на возврат реле для производства АПВ должна быть настроена при надетом кожухе.
     
     26. При номинальном напряжении и частоте проверяется поведение реле при снятии и подаче напряжения толчком. Допускается кратковременное, не более 0,1 сек, замыкание контактов реле частоты. Замер времени замыкания контактов производится по схеме рис.9.
     

Рис. 9. Схема измерения времени замыкания контактов реле типа ИВЧ-011
при подаче и съеме напряжения толчком

     
     
     27. Замеряется потребление реле при номинальном напряжении и частоте.
     

Повторный осмотр и пломбирование реле

     
     28. По окончании регулировки реле необходимо повторно проверить от руки ход подвижной системы, затяжку всех винтов и гаек, отсутствие посторонних предметов. После этого реле закрывают кожухом и пломбируют.
     
     Если реле подлежит перевозке, то перед закрытием кожуха необходимо закрепить его подвижную систему, привязав ее к стойке.
     
     

V. ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПРОВЕРКИ РЕЛЕ

     
     1. Мегомметр на 1000 В.
     
     2. Генератор технической частоты (ГТЧ).
     
     3. Частотомер со шкалой 45-51 Гц класса не ниже 0,2.
     
     4. Вольтметр переменного тока со шкалой на 150 В.
     
     5. Электрический секундомер.
     
     6. Два двухполюсных рубильника.
     
     7. Провода для сборки схемы.
     
     8. Пинцеты, отвертки и гаечные ключи разных размеров.
     
     9. Надфили и воронило для чистки контактов.
     
     10. Чистые тряпки для протирки деталей.
     
     11. Деревянные палочки из несмолистого дерева (березовые).
     

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

     
ПАРАМЕТРЫ ИСКРОГАСИТЕЛЬНОГО КОНТУРА РЕЛЕ ТИПА ИВЧ-011
ДЛЯ РАБОТЫ НА ОДНО РЕЛЕ ВРЕМЕНИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЛЕ ТИПА ИВЧ-011

1. Обмоточные данные

     
     
     2. Конденсатор типа КБГМ; 1 мкФ; 200 В.
     
     3. Сопротивления 400-600 Ом;
                  

                                   1000-1250 Ом (каждое).