感应式电流继电器的反时限特性与操作指示机制

感应式电流继电器兼有上述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能，即它在继电保护装置中既能作为启动元件，又能延时、给出信号和直接接通跳闸回路；而且不仅能实现带时限的过电流保护，同时可实现电流速断保护，从而使继电保护装置大大简化。不仅如此，应用感应式电流继电器可用方便经济地以交流操作电源，而上述电磁式继电器一般要采用直流操作电源。因此，在中小型工厂的供电系统中感应式电流继电器的应用最为普遍。

工业企业供电系统中常用的系列感应式电流继电器的内部结构示意如图7－13所示。

图7－13　系列感应式电流继电器的内部结构示意

1—线圈；2—电磁铁；3—短路环；4—转动铝盘；5—钢片；6—可偏框架；7—调节弹簧；
8—制动永久磁铁；9—扇形齿轮；10—蜗杆；11—扁杆；12—触点；13—时限调节螺杆；
14—速断电流调节螺杆；15—衔铁；16—动作电流调节插销

系列感应式电流继电器由两组元件构成：一组为感应元件，另一组为电磁元件。感应元件主要包括线圈1、带短路环3的电磁铁2及装在可偏框架6上的转动铝盘4。电磁元件主要包括线圈1、电磁铁2和衔铁15。线圈1和电磁铁2是两组元件共用的。

感应式电流继电器的工作原理如图7－14所示。

图7－14　感应式电流继电器的工作原理

1—线圈；2—电磁铁；3—短路环；4—转动铝盘；5—钢片；
6—可偏框架；7—调节弹簧；8—永久磁铁

当线圈1有电流IKA通过时，电磁铁2在短路环3的作用下产生两个相位一前一后的磁通Φ1和Φ2，穿过转动铝盘4，这时作用于转动铝盘上的转动力矩

式中，φ——Φ1与Φ2之间的相位差，为一常数。

式（7－3）通常称为感应式机构的基本转动力矩方程。

转动力矩M1的方向为从领先磁通Φ1向滞后磁通Φ2的方向，如图7－14所示。

由于且φ为常数，因此

转动铝盘在转动力矩M1的作用下转动后，转动铝盘切割永久磁铁8的磁通，而在转动铝盘上产生涡流，这涡流又与永久磁铁的磁通作用，产生一个与M1反向的制动力矩M2。由电度表的工作原理知，M2与转动铝盘的转速n成正比，即

当转动铝盘转速n增大到某一定值时，M1＝M2，这时转动铝盘匀速旋转。(www.xing528.com)

转动铝盘在上述M1和M2的作用下，其受力有使可偏框架6绕轴顺时针方向偏转的趋势，但因受到调节弹簧7的阻力，可偏框架不能动作。

当感应式电流继电器线圈的电流增大到感应式电流继电器的动作电流值时，转动铝盘受到的力也增大到可克服弹簧的阻力，这时转动铝盘带动可偏框架前偏（图7－13），使蜗杆10与扇形齿轮9啮合，这就叫作继电器动作。由于转动铝盘的转动，扇形齿轮沿着蜗杆上升，最后使触点12切换，同时使信号牌（图7－13中未绘出）掉下，从观察窗孔内可看到红色或白色的信号指示，表示继电器已经动作。

感应式电流继电器线圈中的电流越大，转动铝盘转动得越快，扇形齿轮沿蜗杆上升的速度也越快，因此动作时间越短。这说明感应式电流继电器的感应元件具有反时限特性，如图7－15中的曲线abcd。

图7－15　感应式电流继电器的动作特性曲线

abcd—感应元件的反时限特性；c′d′—电磁元件的速断特性

当铁芯饱和后，电流即使再增大，转动铝盘的转速也不再加快，感应式电流继电器的动作时间便成为定值，即定时限特性。因此这种继电器感应系统具有有限反时限特性，如图7－16所示。图中上、下两条曲线是时限整定螺钉置于最下和最上两个极限位置时所绘出的时限特性曲线。

当感应式电流继电器线圈的电流进一步增大到感应式电流继电器整定的速断电流值时，电磁铁瞬时将衔铁15吸下，使触点12切换，同时也使信号牌掉下，给予动作信号指示。这说明感应式电流继电器的电磁元件具有速断特性，如图7－15中的直线c′d′。因此电磁元件也称为速断元件。动作曲线上对应于开始速断时间的动作电流倍数称为速断电流倍数，即

式中，Iqb——感应式电流继电器的动作电流；

Iop——感应式电流继电器的速断电流，即感应式电流继电器线圈中使速断元件动作的最小电流。

实际的系列感应式电流继电器的速断电流倍数为nqb＝2～8。nqb是利用图7－13中的速断电流调节螺杆14来调节，实际是调节电磁铁2与衔铁15之间的气隙距离。而感应式电流继电器的动作电流Iop则利用动作电流调节插销16来选择插孔位置进行调节，实际是改变线圈1的匝数。系列感应式电流继电器的Iop最大只能为10A，而且只能进行整数的级进调节。

感应式电流继电器的动作时间是利用时限调节螺杆13来调节的，也就是调节扇形齿轮顶杆行程的起点，而使动作特性曲线上下移动。但请注意，时限调节螺杆的标度尺是以10倍动作电流的动作时间来刻度的，即标度尺上标示的动作时间，是感应式电流继电器线圈通过的电流为其动作电流10倍时的动作时间，而感应式电流继电器的实际动作时间与通过感应式电流继电器线圈的电流大小有关，需从相应的动作特性曲线上查得。型感应式电流继电器的内部接线示意和图形符号如图7－17所示。

图7－16　系列感应式电流继电器的时限特性曲线

图7－17　型感应式电流继电器的内部接线示意和图形符号

（a）型；（b）；（c）图形符号