Б.В. Соколов Измерительные реле тока

20

ния напряжений в схеме реле при различных режимах имеются контрольные точки ХР1…ХРЗ, снабженные штырьками для подключения приборов.

Регулировку уставок реле по току (выбор тока срабатывания) производят дискретно. Значение тока срабатывания на соответствующей уставке определяют в соответствии с выражением

Iср = Iуст= Imin (1+∑N), А , (11)

где Imin – ток минимальной уставки (левая граница диапазона уставок), равный 1/4 значения тока правой границы диапазона уставок, соответствующего второму числу в условном обозначении реле; ∑N – сумма чисел, указанных на шкале тех переключателей уставок (SB1…SB5), шлицы которых установлены горизонтально (т.е. поставлены в положение, при котором риски на торцах головок переключателей установлены горизонтально в сторону выбранных чисел 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6). При этом контакты соответствующих переключателей разомкнуты, а резисторы R9…R13 (рис. 7) введены в работу, что приводит к повышению порога срабатывания компаратора DА1. При необходимости ток срабатывания реле можно корректировать с помощью переменного резистора R3, расположенного на лицевой стороне платы реле.

Нормальная работа реле в зоне умеренного климата обеспечивается (гарантируется) в диапазоне температур окружающей среды от –20 до +55 °С и относительной влажности воздуха не более 80 % при 25 °С.

По своим техническим данным реле РСТ11 … РСТ14 близки к хорошо зарекомендовавшим себя в эксплуатации электромагнитным реле максимального тока серии РТ-40. Так, коэффициент возврата реле серии РСТ превышает 0,9; время его действия составляет: при токе 1,2Iср

– не более 60 мс, при токе 1,3Iср – не более 35 мс. Наибольшее время возврата реле составляет до 70 мс.

Предельный ток, размыкаемый контактами реле, не должен превышать: 1А – на постоянном оперативном токе; 2А – на переменном оперативном токе.

Надежная работа реле серии РСТ при значительных искажениях формы кривой вторичного тока достигается за счет того, что для действия реле достаточно, чтобы ширина входного импульса тока превысила 1/12 периода. Мгновенное значение тока при этом находится на уровне 97 % максимального.

21

Описание принципиальной схемы реле РСТ 11(12)

Принципиальная схема реле приведена на рис. 7. Буквой «Е» обозначен контур, ограничивающий элементы схемы, расположенные на печатнойплате.

Реле состоит из следующих частей: воспринимающей (промежуточный трансформатор ТА1), преобразующей (выпрямительный мост VD10…VD13, выход которого подключен к резистору R1), сравнивающей (пороговый элемент на операционном усилителе, интегрирующаяRС-цепь и триггер Шмитта) и исполнительной (промежуточное реле К1, включенное вцепь коллектора транзистора VТ1).

Положение переключателей уставок SВ1…SВ5 на схемах соответствует минимальной уставке по току срабатывания реле. Числа над переключателями соответствуют числам на шкале уставок реле.

Пороговый элемент реле выполнен на компараторе DА1. Порог компаратора определяется напряжением на цепи резисторов R6, R9…R13, которое практически пропорционально сопротивлению этой цепи, так как ток в ней задается резисторами R9…R13, имеющими большое сопротивление. Переменный резистор RЗ служит для точной подстройки величины тока уставки. Диод VD1 предназначен для защиты компаратора DА1 при больших токах на входе реле.

При отсутствии тока на входе реле напряжение на выходе компаратора DА1 имеет максимальное положительное значение и составляет +15 В. Этим напряжением заряжен конденсатор С2. При наличии входного тока в моменты времени, когда мгновенное значение переменного сигнала на инвертирующем входе 2 компаратора DА1 превышает напряжение порога, на выходе компаратора появляется максимальное отрицательное напряжение -15 В. Конденсатор С2 быстро перезаряжается через параллельно включенные резисторы R7, R8 и диод VD2. В промежутке времени, когда мгновенное значение сигнала ниже порога, на выходе компаратора DА1 вновь появляется положительное напряжение, диод VD2 запирается, и конденсатор С2 медленно заряжается через резистор R7. С этой целью сопротивлениеR7 выбранов3 разабольшимсопротивлениярезистораR8.

При увеличении амплитуды входного тока время заряда конденсатора С2 отрицательным напряжением увеличивается, а время заряда положительным напряжением уменьшается. Поэтому амплитуда отрицательного напряжения на С2 увеличивается, а положительного – уменьшается. При токе, равном току срабатывания реле, амплитуда сигнала на конденсаторе С2 достигает отрицательного порога срабатывания триггера

22

Рис. 7. Принципиальная схема реле РСТ11(12)

23

Шмитта, выполненного на компараторе DА2. При этом триггер переключается, напряжение на его выходе становится положительным. По цепи резистора R17 открывается (до насыщения) транзистор VТ1, и срабатывает выходное реле K1.

Одновременно становится положительным напряжение порога триггера, определяемое напряжением на резисторе R15. Амплитуда положительного напряжения на конденсаторе С2 ниже вновь установившегося порога. Поэтому триггер DA2 и выходное реле K1 остаются в устойчивом положении после срабатывания. Возврат реле происходит при уменьшении амплитуды входного сигнала, что приводит к повышению положительного напряжения на конденсаторе С2 выше вновь установившегося порога триггера DА2 и переключению этого триггера.

Для обеспечения высокого коэффициента возврата реле, а также для уменьшения времени его срабатывания и возврата параллельно инвертирующему входу триггера включен стабилитрон VDЗ, уровень стабилизации которого несколько превышает порог триггера. Этот уровень выбран так, чтобы перезаряд конденсатора С2 интегрирующей RС-цепи во времени происходил на относительно малом, практически линейном участке экспоненты, что стабилизирует временные характеристики реле.

Резистор R17 ограничивает ток, а резистор R18 – напряжение цепи база – эмиттер транзистора VТ1. Диод VT6 защищает этот транзистор от перенапряжений в цепи эмиттер – коллектор при коммутации электромагнитного реле К1, а диод VD7 служит для обеспечения режима отсечки транзистора VТ1 в режиме до срабатывания реле. Конденсаторы С1 и С4 предназначены для защиты реле от импульсных помех, а конденсатор СЗ – для предотвращения кратковременного срабатывания выходного реле при включении оперативного напряжения.

Оперативное напряжение переменного тока подается на схему реле РСТ11 и через выпрямительный мост V2 и балластный резистор R21. Конденсатор С8 предназначен для сглаживания выпрямленного напряжения.

Напряжение -15 В для питания компараторов DА1 и DА2 снимается со стабилитронов VD4 и VD5. Оно дополнительно сглаживается конденсаторами С5 и С6, которые одновременно служат для защиты схемы реле от импульсных помех. Резисторы R19, R20 являются балластными для стабилизации и сглаживания напряжения.

Реле серий РСТ13, РСТ14 работают на постоянном напряжении

24

оперативного тока. Диод VD8 в этих реле предназначен для защиты элементов реле от ошибочного включения напряжения обратной полярностью.

3.Контрольные вопросы

1.Принцип работы электромагнитных реле.

2.Конструкция магнитных систем электромагнитных реле, характеристика взаимодействующих сил.

3.Условия действия (отпускания) реле.

4.Основные параметры электромагнитных реле (определение, диапазон изменения).

5.Практические способы регулировки параметров реле.

6.Особенности работы электромагнитных реле в цепях переменного тока.

7.Время срабатывания электромагнитных реле и возможные пути (меры) по изменению их величин.

8.Классификация электромагнитных реле и особенности их реализации.

9.Зависимость избыточной силы от коэффициента возврата реле.

10.Зависимость электромагнитной и механической характеристик реле от величины воздушного зазора (хода якоря).

11.Основные отличия модификаций реле типа РТ-40 и РСТ.

12.Зависимость тока срабатывания реле от схемы включения обмоток реле.

4.Содержание работы

1.Изучить и кратко законспектировать основные теоретические положения.

2.Ознакомиться с основными типами реле. Уяснить особенности их конструкции, порядок регулировки механической части и контактной системы, ток срабатывания и возврата, коэффициент возврата и выдержку времени.

3.Ознакомиться со схемой специального лабораторного стенда и установки У5053 (для наладки и проверки релейных защит и элементов автоматики).

4.Собрать схему для исследования и регулировки параметров ре-

25

ле, проверить соответствие параметров исследуемых реле (РТ-40, РСТ 13) паспортным (техническим) данным и при необходимости произвести соответствующие регулировки.

При этом определить: токи срабатывания и возврата реле во всем диапазоне изменения уставок; время срабатывания и возврата реле в крайних положениях уставок и при различных кратностях тока.

5.Вычислить коэффициент возврата для всех положений уставок

ипостроить графики для всех опытных и расчетных данных в соответ-

ствии с табл. 3: Iср=f(Iуст), Iвр= f(Iуст), кв= f(Iуст).

5.Методические указания

1.Исследования проводят на специальном лабораторном стенде и установке У5053.

2.Детальную проверку и регулировку параметров осуществляют на реле типа РТ-40 и РСТ13-09.

3.Проверку реле следует начинать с минимального значения ус-

тавки.

4.Током срабатывания реле следует считать минимальный ток в его обмотке, при котором происходит замыкание контактов и срабатывание оптической сигнализации.

5.После определения тока срабатывания реле следует несколько увеличить ток в его обмотке так, чтобы якорь надежно дошел до упора. Затем плавно уменьшать ток до величины, при которой произойдет размыкание контактов и прекратит работу оптическая сигнализация. Это значение тока следует считать током возврата реле.

6.Реле должно быть отрегулировано так, чтобы ток срабатывания соответствовал положению указателя уставки на шкале.

26

7.Настройку реле следует начинать с наибольшей уставки шкалы.

8.Регулировку коэффициента возврата реле РТ-40 в конце шкалы следует производить изменением положения начального упора, а в начале шкалы – изменением затяжки пружины.

9.После измерения основных параметров реле следует проверить отсутствие вибрации и искрения контактов путем плавного увеличения тока (кратковременно) в его обмотке до величины, равной 3…5 кратному току срабатывания (при фиксированной уставке).

6.Содержание отчета

Вотчете по лабораторной работе должно быть представлено:

1.Краткое описание основных теоретических положений.

2.Основные типы реле и их параметры.

3.Паспортные данные исследуемых реле (РТ-40, РСТ13).

4.Схема измерения, результаты опытных и расчетных данных в виде таблиц и графиков.

5.Выводы по результатам опытов и расчетов.

Список рекомендуемой литературы

1.Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 496 с.

2.Линт Г.Э. Серийные реле защиты, выполненные на интегральных микросхемах. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 112 с.

27

Составитель БОРИС ВАСИЛЬЕВИЧ СОКОЛОВ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ РЕЛЕ ТОКА

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Релейная защита и автоматизация»

для студентов направления 551700 «Электроэнергетика»

Редактор А.В. Дюмина

Подписано в печать 20.12.02. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд.л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ .

ГУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д.Бедного, 4а.