1.4.1.3. Реле опору

(принцип роботи магнітоелектричного реле)

Реле опору знайшли широке застосування в пристроях релейного захисту та автоматики. Вони реагують на відношення комплексу напруги , яка підводиться до напругової обмотки реле до комплеку струму , який підводиться до струмової обмотки реле:

.

(1.24)

Принцип роботи реле опору виконано на принципі порівняння абсолютних значень двох випрямлених напруг робочого та гальмівного контурів. Спрощена схема, яка пояснює принцип роботи реле опору наведена на рис. 1.19.

Випростування здійснюється двопівперіодними випростувачами VS1 та VS2.

Рис. 1.19. Спрощена схема реле опору

На різницю напруг цих випростувачів вмикається нуль-індикатор (реагуючий орган) – поляризоване реле К. У випадку, коли напруга робочого контуру більша напруги гальмівного контуру реле К спрацьовує. Напруга робочого контура пропорційна струму реле , де – струм, який підводиться до срумової обмотки реле. Ця напруга створює в реагуючому органі К обертовий момент в бік спрацювання реле. Тому цей контур називається робочим. Напруга гальмівного контура пропорційна виразу , де; – напруга, яка підводиться до напругової обмотки реле. Ця напруга створює в реагуючому органі К обертовий момент в бік гальмування реле. Такий принцип виконання реле дозволяє отримати характеристику реле опору (рис. 1.20)

Рис. 1.20. Характеристика реле опору

Реле буде спрацьовувати у випадку, коли вимірюваний опір реле буде знаходитись на площині, обмеженій замкненою кривою, яка називається характеристикою реле.

Розглянемо реле опору на прикладі серійного блок-реле КРС-2. Принципова схема одного реле опору (в блок-реле є три реле опору) наведена на рис. 1.21. Реле опору складається з таких основних підсистем: схеми порівняння, трансформатора напруги, контура підживлення, трансреактора ТАV, ланок постійного струму.

Рис. 1.21. Принципова схема реле опору

Схема порівняння сформована на двох випростувачах: робочого контура VS1 та гальмівного контурів VS2, балансних опорів R7, R8 та реагуючого органа ‑ нуль-індикатора К1. Нуль-індикатор К1 ввімкнений на баланс напруг робочого та гальмівного контурів.

Нуль-індикатор виконаний на основі чутливого магнітоелектричного реле типу М237/054 (рис. 1.22), струм спрацювання якого дуже малий і складає 6-12 мкА. Це реле розміщене в герметичному корпусі, складається з циліндричного стального ярма 1, на якому закріплені полюси постійного магніту 2. В середині зстального ярма находиться стальне осердя 3, рамка з котушкою 4, до якої приєднаний рухомий контакт 5, що замикається на один з двох нерухомих контактів 6.

Рис. 1.22. Конструкція чутливого магнітоелектричного реле типу М237/054

Характерним для даного реле є нерегламентований дуже малий (близький до нуля) коефіцієнт повернення.

Реле має два нерухомих контакти – один розмикаючий, другий – замикаючий.

Постійний струм, протікаючи через обмотку котушки, що знаходиться на рамці, створює намагнічувальну силу, яка, взаємодіючи з намагнічувальною силою постійних магнітів, повертає рамку. В результаті цього переміщується рухомий контакт і перемикає контакти реле.

Оскільки рамка реле має дуже малу масу, можливе виникнення коливного процесу в рухомій частині реле і, як наслідок, виникнення вібрації контактів. Щоб уникнути цього явища паралельно до обмотки реле, опір якої складає 1400-2000 Ом, під'єднано резистор R6 (15 кОм) та ємність С2 Для обмеження напруги на обмотці реле, тобто для її захисту від великих струмів та механічних моментів, котрі обмежують напругу до 1 В, паралельно до обмотки ввімкнено два діоди VD1 та VD2.

Трансформатор напруги ТV з виконаними відпайками дозволяє дискретно регулювати уставку реле . Регулювання здійснюється грубо та точно. Грубе регулювання здійснюється перемиканням обмотки грубого регулювання, яка складає 80% всієї обмотки ТV з дискретністю 20%. Ще три відпайки дозволяють регулювати уставку реле через 5%, а наявність змінного резистора R13 забезпечує плавне регулювання уставки. Резистори R9-R12 забезпечують стабільність опору контура гальмування під час регулювання уставок. На первинній обмотці трансформатора напруги ТV є можливість перемикати кількість первинних витків накладкою SХ7, тим самим змінювати кут максимальної чутливості реле з 80° на 65°.

Контур підживлення. Для забезпечення правильності роботи реле під час близьких к.з., коли вимірювана напруга, яка подається на первинну обмотку трансформатора напруги TV, понижується майже до нуля, в блок-реле передбачені трансформатор ТV1 та конденсатор С4, які утворюють резонансний контур на частоті 50 Гц. Навіть під час близького трифазного к.з. на початку зони дії захисту, запасена контуром LС енергія зникає поступово і напруга підживлення забезпечує короткочасне спрацювання реле по "пам'яті".

Трансреактор ТАV має дві первинні обмотки, ввімкнені на різницю струмів фаз, та дві вторинні обмотки. Змінюючи кількість витків первинної обмотки, можна змінювати уставку реле опору в 2 та 4 рази (позначення біля перемикачів 0.25; 0.5; 1 відповідають номінальним значенням мінімальних уставок реле опору, Ом/фазу при ). Для зміни кута максимальної чутливості реле служать два опори RЗ та R4, які перемикаються накладкою SХ5.

Для забезпечення неспрацювання реле від струмів навантаження передбачена можливість утворення еліптичної характеристики та зміщення її у III квадрант комплексної площини (рис. 1.23). Зміщення досягається шляхом зміни числа витків вторинної обмотки трансреактора ТАV за допомогою накладки SХ1. Зміщення регулюється ступінчасто 0; 6; 12; 20% для кругової та 0; 5.5; 11; 18% для еліптичної характеристики. Для найбільшої уставки зміщення (20(18)%) в контур гальмування за допомогою накладки SХ2 необхідно ввести опір R19.

Рис. 1.23. Еліптична характеристика реле із зміщенням в III квадрант

Характеристика реле опору перетворюється в еліпс з відповідними розмірами осей за допомогою опорів R15; R16; R19; R18, які вводяться перемиканням накладки SХ9.