Фазосравнивающая схема

Особенностью фазосравнивающей схемы реле является разделение ее на две параллельные части – два канала прохождения сигналов сравниваемых напряжений. В одном измеряется время совпадения положительных значений U_I и U_II, а в другом отрицательных мгновенных значений этих же напряжений. Такое разделение с последующим суммированием выходных сигналов обоих каналов устраняет влияние апериодической составляющей.

Реле реагирует на угол ψ сдвига фаз между сравниваемыми напряжениями U_I и U_II и приходит в действие при значении ψ, удовлетворяющем условию

(4)

где и – углы, ограничивающие зону действия реле (рис. 5(б)).

Знак и значение выходного напряжения U_вых фазосравнивающей схемы, определяющего поведение реле, зависят от величины сдвига фаз между U_I и U_II, т.е. U_вых=f( ). При выполнении условия (4) U_вых положительно и исполнительный орган действует. Если меньше , или больше , то U_вых отрицательно и исполнительный орган не работает.

Изменяя коэффициенты k в (1), т. е. меняя зависимость U_I и U_II от напряжения U_p и тока I_p сети, можно получить различные виды реле.

В частности, для получения реле направления мощности необходимо принять k₂=k₃=0. Тогда U_I=k₁U_p, U_II = k₄I_p, а угол , на который реагирует реле, равен углу сдвига фаз между U_p и I_p. Если в (4) взять , то характеристика срабатывания реле изображается прямой АОВ′ (рис. 5в). Подобное реле ведет себя как орган направления мощности.

Способы сравнения. Реле сравнения фаз по способу сравнения фаз U_I и U_II, или, иначе говоря, по типу фазосравнивающей схемы, подразделяются на реле, основанные на импульсном принципе, на схеме, сопоставляющей продолжительность времени совпадения фаз с заданным, и на кольцевой фазосравнивающей схеме.

РСТ11-РСТ14

Класс точности реле – 5,0

Изменение уставок по току срабатывания осуществляется ступенями по 0,1𝐼_𝑚𝑖𝑛, где 𝐼_𝑚𝑖𝑛 – минимальная уставка реле данного исполнения. Полный диапазон изменения уставок: от 𝐼_𝑚𝑖𝑛 до 4,1𝐼_𝑚𝑖𝑛.

Коэффициент возврата: 𝑘_в=0,9

Время срабатывания: 0,06с при 𝐼 = 1,2 𝐼_ср

0,035 с при 𝐼 = 3,0

При синусоидальном входном токе реле, превышающем уставку, на выходе компаратора 𝑆𝐹1 формируется последовательность импульсов. Длительность импульса 𝜏 зависит от амплитуды входного тока реле: по мере возрастания амплитуды увеличивается и длительность импульса.

Регулирование уставок реле производится дискретно ступенями по 0,1 от минимальной уставки диапазона, указанного в таблице 1. Значение тока срабатывания на соответствующей уставке определяется по формуле

I_ср = I_min(1 +  _i),                                                        

где I_min - минимальная уставка по току диапазона уставок, выбранная по таблице 1;

N - сумма чисел на шкале уставок (0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6), около которых шлицы переключателей уставок SV1 - SV5 установлены горизонтально.

Уставка устанавливается с помощью выкорачивания резисторов R9-R13. При этом контакты соответствующих переключателей исходно разомкнуты, а резисторы R9 - R13 введены в работу, что приводит к повышению порога срабатывания компаратора DA1. При необходимости ток срабатывания реле может быть подкорректирован с помощью переменного резистора R3, расположенного на печатной плате реле.

Для реагирования на среднее значение тока в измерительной схеме предусмотрено интегрирующее звено 𝑈2 (у электромеханических реле роль интегрирующего звена выполняет масса контакта - МЧ). Характерной особенностью интегрирующего звена является зависимость его постоянной времени от полярности входного сигнала . (Таким образом возврат интегрирующего звена происходит медленнее, чем накопление импульса, из-за этого реле правильно срабатывает, например, при перемежающейся дуге или при значениях, близких к уставке. Также это означает, что реле сработает при одинаковой продолжительности положительных и отрицательных импульсов от компаратора. Ещё отношение этих постоянных времени влияет на коэффицент возврата - МЧ).

Выходной сигнал измерительной части формируется Триггером Шмидта. Данный элемент меняет полярность выходного сигнала при превышении входным сигналом определённого значения по амплитуде и совпадении с ним по знаку (причём, при срабатывании триггера знак меняется). Например, если выходное значение отрицательно, нужно подать на вход большее по модулю отрицательное значение, чтобы на выходе появилось положительное. Чтобы оно после этого снова стало отрицательным, нужно на вход подать большее по модулю положительное значение. Триггер Шмидта обеспечивает нужный коэффициент возврата реле (триггер не возвращается до достижения определённого значения входной величины).

Таблица 1. Основные технические данные реле тока

Принципиальная схема реле РСТ13

Временные диаграммы работы

Измерительный узел реле представляет собой промежуточный трансформатор тока ТA1, а узлом формирования служит выпрямительный мост VS1. Преобразующей частью узла сравнения является однопороговый компаратор DА1, который используется одновременно как первая ступень сравнения, определяющая ток срабатывания реле, — поступающий сигнал сравнивается с заданным опорным напряжением. Для установки опорного сигнала, с помощью которого задается уставка реле, предусмотрены переключатели уставок SV1-SV5. Ими шунтируется часть резисторов, образующих делитель напряжения, питающийся от источника напряжения ±15 В. При размыкании переключателей изменяется доля напряжения, подаваемая на вход компаратора.

Выходной сигнал однопорогового компаратора поступает на следующую ступень сравнения — времясравнивающую цепочку, содержащую резисторы R7, R8, диод VD2, конденсатор С2 и стабилитроны VD3. Пороговым элементом этой цепочки и одновременно исполнительной частью узла сравнения служит триггер Шмитта DА2.

РСН14-РСН17

Реле РСН 14 и РСН 15 являются реле максимального напряжения, которые реагируют на повышение напряжения в сети защищаемого объекта, а реле РСН 16 и РСН 17 представляют собой реле минимального напряжения, срабатывающие при понижении напряжения в сети.

Мощность, потребляемая реле на минимальной уставке при напряжении, равном напряжению срабатывания (Uср), и при номинальном напряжении (Uном) не превышает значений, указанных в табл. 2.

Таблица 2. Мощность, потребляемая реле РСН

Регулирование уставок реле напряжения также производится дискретно ступенями по 0,1 от минимальной уставки диапазона, указанного в таблице 2. Значение напряжения срабатывания на соответствующей уставке определяется по формуле:

U = U_min(1 + N),                                                     

где U_min - минимальная уставка диапазона, выбранная по таблице 3,

Уставка корректируется с помощью резисторов R9-R13. N - сумма чисел на шкале уставок (0,1; 0,2; 0,4; 0,8), около которых шлицы переключателей уставок SB1 - SB4 установлены горизонтально.

Таблица 3. Основные технические данные реле напряжения

Принципиальная схема реле РСН14

Временная диаграмма работы РСН14

Временные диаграммы работы реле минимального напряжения РСН16

Реле максимального и минимального напряжений входят в серии РСН 14-РСН 17, каждая из которых имеет несколько типовых исполнений. Реле РСН 14 и РСН 15 являются реле максимального напряжения, которые реагируют на повышение напряжения в сети защищаемого объекта, а реле РСН 16 и РСН 17 представляют собой реле минимального напряжения, срабатывающие при понижении напряжения в сети.

По своему устройству реле серий РСН 14 - РСН 17 подобны реле РСТ. Различаются они лишь тем, что вместо датчика тока в них установлен датчик напряжения. Датчик напряжения содержит промежуточный трансформатор и два добавочных резистора, включенных последовательно в цепь его первичной обмотки. Датчик имеет три вывода, которые дают возможность использовать реле в двух диапазонах рабочих напряжений. Переход в другой диапазон обеспечивается за счет исключения одного из добавочных резисторов. В остальной части схема реле ничем не отличается от схемы реле РСТ