1. Назначение реле

Реле предназначены для применения в цепях переменного тока релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение напряжения (НЛ4, НЛ6) и на понижение напряжения (НЛ5, НЛ7) в контролируемой цепи.

Реле НЛ11 предназначены для контроля одновременного снижения напряжения в трехфазной цепи переменного тока и выдачи сигналов с временной задержкой при достижении входным напряжением определенного, предварительно установленного уровня, в устройствах автоматического включения резерва систем автоматики и защиты.

Реле изготавливаются в климатическом исполнении У категории 3 по ГОСТ 15150-69 для поставок в районы с умеренным климатом и в исполнении Т категории 3 ГОСТ 15150-69 для поставок на экспорт в районы с тропическим климатом.

Реле могут эксплуатироваться в следующих условиях:
- закрытые неотапливаемые помещения, где температура и влажность несущественно отличаются от температуры и влажности окружающего воздуха;
- диапазон рабочих температур от минус 40 до плюс 55 ºС при высоте местности до 1000 м и от минус 40 до 50 ºС при высоте местности до 2000 м над уровнем моря;
- относительная влажность окружающего воздуха – до 80 % при температуре 25 ºС (исполнение У3) и до 98 % при температуре 35 ºС без конденсации влаги (исполнение Т3);
- окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металлы.

Механические внешние воздействующие факторы соответствуют группе М7 по ГОСТ 17516.1-90.
При этом реле устойчивы к вибрационным нагрузкам:
- в диапазоне частот от 5 до 15 Гц с максимальным ускорением 3g;
- в диапазоне частот от 15 до 60 Гц  с максимальным ускорением 2g;
- в диапазоне частот от 60 до 100 Гц  с максимальным ускорением 1g.
Реле должны выдерживать многократные ударные нагрузки длительностью от 2 до 20 мс с максимальным ускорением 3g.

2. Технические характеристики

Реле относятся к статическим реле переменного тока частоты 50 Гц с дискретной установкой напряжения срабатывания или отпускания и шкалой с числовыми отметками.

По характеру изменения входной воздействующей величины и наличию оперативного напряжения питания различают:
НЛ4 -  реле максимального напряжения с оперативным питанием;
НЛ5 -  реле минимального напряжения с оперативным питанием;
НЛ6 -  реле максимального напряжения без оперативного питания;
НЛ7 -  реле минимального напряжения без оперативного питания;
НЛ11 - реле минимального трехфазного напряжения без оперативного питания.

Диаграммы работы реле приведены на рисунке 1.
Основные параметры реле приведены в таблице 1.

Рисунок 1 – Диаграммы работы реле

Реле НЛ4, НЛ5 имеют оперативное напряжение питания 220 В постоянного или переменного тока частоты 50 Гц с допустимыми отклонениями от 175 до 245 В и потребляемой мощностью не более 5 ВА.

Средняя основная погрешность в любой точке шкалы с цифровыми отметками не превышает 5 % от уставки.

Разброс не превышает 1,5 % от уставки.

Средняя основная погрешность к концу срока службы или хранения не превышает 10 % от уставки.

Погрешность от изменения оперативного напряжения питания в указанном выше диапазоне не превышает:
- от уставки – 2 %;
- от воздействия влаги – 5 %;
- от воздействия температуры – 0,1 % на 1 ºС.

Реле не должны давать ложных срабатываний (замыкание замыкающего контакта) при отключении оперативного питания на время до 50 мс, если контролируемое напряжение отличается от уставки более чем на 20 %.

При отсутствии внешних толчков и вибраций в реле не должно быть:
- разрыва цепи замыкающих контактов при напряжении, больше или равном 1,1 напряжения срабатывания;
- размыкания размыкающих контактов при напряжении, меньше или равном 0,9 напряжения срабатывания.       

Время замыкания замыкающего контакта реле НЛ4 и НЛ6:
- при изменении контролируемого напряжения от 0 до 1,2 напряжения уставки не превышает 0,05 с;
- при изменении напряжения от 0 до двухкратного напряжения уставки не превышает 0,04 с.

Время размыкания размыкающего контакта реле НЛ7 и время замыкания замыкающего контакта реле НЛ5 при изменении контролируемого напряжения от 1,1 до 0,8 напряжения уставки – не более 0,1 с.

Реле НЛ4 - НЛ7 имеют один замыкающий и один размыкающий контакты;
реле НЛ11 - 2 переключающих контакта.

Контакты коммутируют токи от 0,02 до 2 А при напряжении от 24 до 250 В и мощности:
- в цепи постоянного тока - не более 60 Вт при  t £ 0,005 с и не более 30 Вт при t =0,02 с;
- в цепи переменного тока - не более 300 ВА при коэффициенте мощности    cos j ³ 0,5.

Длительно допустимый ток контактов - 4 А.
Механическая износостойкость реле должна быть не менее 100 000 циклов, коммутационная – не менее 20 000 циклов.

Таблица 1 – Основные технические характеристики

Изоляция реле выдерживает в течение 1 мин без пробоя и перекрытия испытательное напряжение 2000 В переменного тока частоты 50 Гц, приложенное между токоведущими электрически несвязанными частями реле, а также между ними и металлическими частями корпуса реле.

Сопротивление изоляции реле между независимыми токоведущими цепями должно быть не менее:
50  МОм – в холодном состоянии в нормальных климатических условиях;
10 МОм – в нагретом состоянии при верхнем значении температуры    окружающей среды;
1,5 МОм – в условиях воздействия верхнего значения относительной влажности.

Реле должны быть устойчивы к воздействию высокочастотного испытательного напряжения представляющего собой затухающие колебания частотой (1,0±0,1) МГц, модуль огибающей которых уменьшается на 50 % относительно максимального значения после 3-6 периодов.

Частота повторения импульсов высокочастотного сигнала (400±40) Гц. Внутреннее сопротивление источника высокочастотного сигнала (200±20) Ом. Продолжительность испытания (2-2,2) с.

Наибольшее значение напряжения высокочастотного импульса при продольной схеме подключения источника к испытываемому реле (2,5±0,25) кВ, при поперечной схеме включения - (1±0,1) кВ. 

Требования по надежности:
- средняя наработка до отказа, определяемая временем пребывания реле под напряжением, - не менее 25000 ч;
- установленная безотказная наработка составляет не менее 10000 циклов ВО.
- средний срок службы реле 12 лет.

3. Конструктивное  выполнение

Реле выполнены в едином конструктивном исполнении для выступающего монтажа с передним присоединением проводов под винт и для утопленного монтажа с присоединением проводов под винт. Все элементы схемы смонтированы в общем корпусе, состоящем из клеммной колодки (цоколя) и кожуха.

На цоколе установлен трансформатор напряжения (НЛ4, НЛ5) и кронштейны, служащие для крепления платы печатного монтажа и лицевой панели. На лицевой панели установлены переключатели уставок  напряжения срабатывания.

Верхний переключатель имеет 10 ступеней, каждая из которых равна минимальному напряжению, а нижний переключатель, имея 10 ступеней, позволяет выставлять промежуточные значения с дискретностью 0,1 от минимального значения.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры приведены на рисунке 2.

Степень защиты реле:
- оболочкой – ІР40;
- контактных выводов – ІР10.
Масса реле – не более 0,8 кг.

Рисунок 2 - Габаритные, установочные и присоединительные размеры реле

1.  Устройство и работа реле

Схемы подключения реле приведены на рисунке 3.
 

                           а)                                    б)                                   в)

Рисунок 3 – Схемы подключения реле

Для работы реле НЛ4, НЛ5 необходимо оперативное напряжение питания переменного тока 100 или 220 В частоты 50 Гц или напряжение питания постоянного тока 110 или 220 В.

При подаче оперативного напряжения питания на выводы 1-2 реле НЛ4 (рисунок 3а) выходное реле обесточено, и его контакты (выводы 7-8, 9-10) находятся в исходном состоянии.

При повышении контролируемого напряжения до уровня уставки выходное реле срабатывает и переключает контакты. При снижении контролируемого напряжения ниже уровня уставки на  величину коэффициента возврата выходное реле возвращается в исходное состояние.

При подаче оперативного напряжения питания на реле НЛ5 (рисунок 3а) выходное реле срабатывает, а по мере увеличения контролируемого напряжения – отпускает. При снижении контролируемого напряжения до уровня уставки выходное реле снова срабатывает.

Контролируемое напряжение переменного тока в реле НЛ4, НЛ5 подается через разделительный трансформатор напряжения, предназначенный для гальванической развязки измерительной цепи от цепи оперативного напряжения питания, а также трансформации входного сигнала до уровня, удобного для сравнения с опорным напряжением на схему сравнения.

Для установки опорного напряжения, с помощью которого задается уставка реле, предусмотрены два переключателя уставок, оси которых выведены на переднюю панель «под шлиц». При достаточной амплитуде и длительности входного сигнала обеспечивается срабатывание выходного электромагнитного реле и переключение его контактов.

Реле НЛ6 и НЛ7 не имеют оперативного напряжения питания. Контролируемое напряжение для них является одновременно и напряжением питания.

При подаче контролируемого напряжения на реле НЛ6 ( рисунок 3б ) выходное реле остается отключенным. При повышении напряжения до уровня уставки выходное реле срабатывает, а при снижении напряжения ниже уровня уставки на величину коэффициента возврата выходное реле отпускает.

Работа реле НЛ7 ( рисунок 3б ) аналогична работе реле НЛ6. Отличие состоит в том, что установленная по шкале уставка в реле НЛ6 соответствует напряжению срабатывания выходного реле, а в реле НЛ7 – напряжению отпускания.

При подаче на реле НЛ11 (рисунок 3в) трехфазного напряжения (выводы 1-2-11), величиной, на 10 % превышающей напряжение уставки, срабатывает реле мгновенного действия и переключает свои контакты.

При одновременном снижении напряжения во всех трех фазах ниже уровня уставки реле мгновенного действия отпускает, и начинается отсчет выдержки времени второго реле.

По окончании выдержки времени, независимо от того, осталось напряжение ниже уставки или отключилось полностью, замыкаются контакты второго реле на время 0,5-0,8 с.