6 .3.4. Поляризованные реле.

Поток Фа=Фп+Фр, а поток Фб=Фп-Фр при этом Фа=Фб. Условие срабатывание реле: Iр≥Iср и Фа>Фб.

6.4. Магнитоэлектрические реле.

Принцип действия магнитоэлектрических реле (МЭР) основан на взаимодействии тока I_р и магнитного потока Ф.

Сила действующая на обмотку равна:

Вращающий момент, создаваемый F_э равен:

Угол поворота принимается малым, форма полюсов выбирается таким, чтобы поток Ф реле был равномерным, тогда В_м=const и следовательно М_э=k’’I_р. Направление силы F_э определяется провалом “левой руки”. Таким образом МЭР реагирует на направление тока и не может работать на переменном токе. Особенностью МЭР является то, что обеспечивает высокую чувствительность, низкое потребление (Рсраб=(10^-8-10^-10)Вт. Недостатком является то, что МЭР имеет слабую контактную систему с малой отключающей способностью.

6.5. Вторичные реле прямого действия.

Схема реле имеет вид:

Реле должно разрывать ток 5-10А.

6.6. Вторичные реле косвенного действия.

Схема реле имеет вид:

6.7. Электромагнитные реле с БНТ.

Б НТ применяется для отстройки тока небаланса ( апериодической составляющей), при этом симметричные составляющие тока (тока к.з.) проходят свободно.

6.8. Реле направления мощности.

6.8.1. Назначение, принцип действия

мощности индукционного типа.

Реле направления мощности (РМ) применяются в различных устройствах релейной защиты для определения знака мощности при к.з.

Реле имеет две обмотки. Одна из них подключается к ТТ и обтекается вторичным током Iр, а вторая- к ТН и обтекается током, пропорциональным напряжению Uр на зажимах обмотки.

Каждый из токов создает магнитный поток. Поскольку один из магнитных потоков пропорционален току Iр, а второй напряжению Uр, то вращающий момент возникающий на подвижной части реле оказывается пропорциональным величине мощности на зажимах реле, а его направление (знак) зависит от направления этой мощности.

В схемах релейной защиты используется главным образом однофазные индукционные реле направления мощности с цилиндрическим ротором типов РБМ-170 и РБМ-270.

Токовая обмотка расположенная на полюсах и создает через них проходящий магнитный поток Фт. Обмотка напряжения расположенная на ярме и состоит из четырех секций, который соединены между собой так, что магнитный поток Фн создаваемый ими проходил через другую пару полюсов. При таком выполнении обмоток магнитный потоки Фт иФн оказываются сдвинутыми в пространстве относительно друг друга на угол 90⁰. Магнитные потоки Фт и Фн создают токи в стенках алюминиевого сердечника пропорциональные им на угол  токи I_т и I_н. В результате взаимодействия магнитного потока Фт с током I_н и Фн с током I_т на цилиндр действуют силы:

Суммарная сила создает на цилиндре вращающий момент Мвр, под действием которого цилиндр поворачивается и с помощью подвижных контактов замыкает неподвижные. Общее выражение для вращающего момента индукционного реле имеет вид:

Из выражения (6.2) следует, что когда магнитные потоки совпадают по фазе, т.е. =0, sin=0, то Мвр=0, и наоборот когда =90⁰, sin=1, то Мвр=max.

На векторной диаграмме :

_р- угол сдвига между Uр и Iр определяемый параметрами сети и схемой включения реле;

Iн – вектор тока в обмотке напряжения реле;

_н - угол между Uр и Iн ( внутренний угол реле) определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи напряжения, которая включает в себя как обмотку, так и дополнительно включаемые внешние сопротивления и конденсаторы.

Заменяя в выражении (6.2) магнитные потоки Фт и Фн на соответствующие им ток Iр и напряжение Uр и угол  равным ему углом _н-_р получим общее выражение для вращающего момента на подвижной части индукционного реле с цилиндрическим ротором:

В этом выражении есть мощность на зажимах реле. Следовательно, вращающий момент рассматриваемого реле пропорционален мощности:

Мвр=кSр,

т.е. реле реагирует на мощность.

В зависимости от параметров цепи напряжения реле направления мощности делятся на три типа.

1. Если цепь напряжения реле ( включая его обмотку) выполнить таким образом, чтобы ее активное сопротивление было много меньше реактивного r<<x, то ток в обмотке напряжения Iн будет отставать от приложенного напряжения Uр на угол, близкий к 90⁰, т.е. в этом случае _н =90⁰.

Вращающий момент на реле равен:

Учитывая, что sin(90⁰-_р)=cos_р

где - активная мощность на зажимах реле.

Следовательно, Мвр=кРр. Такие реле, реагирующие на активную мощность, называются реле активной мощности, или косинусными.

2. Если цепь напряжения реле (включая его обмотку) выполнить так, чтобы ее активное сопротивление было много больше реактивного r>>x, то ток в обмотке напряжения Iн будет почти совпадать по фазе с напряжением Uр, следовательно, угол между ними будет _н =0.

Вращающий момент на реле равен:

Учитывая, что sin(-_р)=-sin_р

Для того, чтобы момент реле был положительным, выводы цепи напряжения у реле этого типа выполняются с обратной полярностью по сравнению с рассмотренном выше типа реле активной мощности. С учетом этого:

где - реактивная мощность на зажимах реле.

Следовательно, Мвр=кQр. Такие реле, реагирующие на реактивную мощность, называются реле реактивной мощности, или синусными.

3. Реле с промежуточным значением _н реагирующие на обе составляющие мощности называются реле смешанного типа.

В зависимости от значения угла  Мвр может быть равен нулю или быть максимальным.

Мврмах=кIрUр при sin(_н-_р)=1, т.е. (_н-_р)=90⁰. Таким образом максимальный момент на реле мощности имеет место при (-_р)=90⁰-_н. Знак минус перед углом _р показывает, что этот угол откладывается относительно Uр в сторону, противоположную _н, т.е. Iр опережает Uр.

У гол _р, при котором вращающий момент имеет максимальное значение, называется углом максимальной чувствительности и обозначается _м.ч.

(_н-_м.ч)=90⁰, (-_р)= _м.ч=_н-90⁰. Линия расположенная под углом _м.ч к вектору напряжения Uр, называется линией максимальных моментов. Вращающий момент на подвижной системе реле становиться равным нулю когда sin(_н-_р)=0 , что возможно при (_н-_р)=0 и при (_н-_р)=180⁰. Таким образом вращающий момент равен нулю при углах _р=_н в сторону отставания и при (-_м.ч)=180⁰-_н в сторону опережения вектора напряжения Uр.

Линия, расположенная под углами 180⁰-_н<Uр<_н называется линией нулевых моментов или линией изменения знаков мощности.

Т аким образом, рассмотренное реле реагирует не только на величину мощности, но и на ее направление, т.е. является направленным.

Изменение знаков момента происходит при изменении направления тока в токовой обмотке или обмотке напряжения. Изменение направления Iр может происходить в токовой обмотке реле при изменении направления первичного тока и при изменении схемы подключения токовой обмотки к ТТ. Изменение направления тока Iн в обмотке напряжения реле может быть при изменении схемы подключения этой обмотки к ТН.

Таким образом знак Мвр зависит от схемы включения тока и напряжения. При согласном включении Мвр положителен, т.к. ток протекает от начала к концу обмотки или наоборот от конца к началу в обоих обмотках. Зажимы обмоток, на которые выведены начало обмоток называются однополярными и обозначаются точками (звездочками).

Для защит линий промышленностью выпускаются реле направления мощности двух основных типов:

1. Реле типа РБМ-171 одностороннего и РБМ-271 двухстороннего действия. Применяется для схем защит от междуфазных к.з. ВЛ. Эти реле в зависимости от схемы подключения цепи напряжения имеют угол максимальной чувствительности:

_м.ч=-30⁰ и _м.ч=-45⁰ – вектор Iр опережает вектор Uр.

Внутренний угол этих реле равен:

2. Реле типов РБМ-177, 178 одностороннего действия и РБМ-277, 278 двустороннего действия. Эти реле имеют угол максимальный чувствительности, когда вектор тока отстает от вектора напряжения на угол _м.ч=70⁰ . При принятом заводом обозначении однополярных зажимов обмоток тока и напряжения фактический угол максимальной чувствительности этих реле повернут на угол 180⁰ относительно указанного в каталоге и равен _м.ч=70⁰-180⁰ =-110⁰. Соответственно внутренний угол этих реле составляет:

или с учетом того, что указанные реле включается с обратной полярностью:

РМ имеет две основные характеристики:

1 . Характеристика чувствительности.

Чувствительность реле характеризируется величиной мощности, при которой оно срабатывает, т.е. Рср=IрUр. Чувствительность реле изображается вольтамперной характеристикой, которая показывает зависимость напряжения срабатывает тока. Характеристика снимается при неизменной угле между током и напряжением и равном _м.ч.

2. Угловая характеристика.

Угловая характеристика показывает зависимость мощности срабатывания реле от угла между током и напряжением и определяет рабочую и нерабочую зону. Изображается в двух графических видах:

а) _р=0⁰ Рср=3ВА

б) _р=70⁰ Рср=1ВА

в) _р=160⁰ Рср=

г) _р=250⁰ Рср=-1ВА