Реле направления мощности

Лекция № 5

Полупроводниковые измерительные реле.

Реле тока серии РСТ-14.

Схема реле.

 

Основными элементами схемы являются А1 и А2, конденсатор C и стабилитрон VD2. ОУ А1 включен по схеме компаратора. В зависимости от сравнения входных напряжений Ua1 вх1 и  Ua1 вх2 на выходе появляются положительные или отрицательные импульсы напряжения Ua1 вых. Это напряжение заряжает конденсатор. Если Ua1 вых>0, то ток заряда проходит по резистору R5 и напряжение на конденсаторе возрастает до максимального положительного значения +Uс max. При  Ua1 вых<0 через диод VD1 конденсатор заряжается до максимального отрицательного значения –Uс min.  

Значения напряжения на конденсаторе ограничиваются стабилитроном VD2.  

В нормальном режиме Ua1 вх1 <  Ua1 вх2. Напряжение на выходе первого ОУ А1 имеет наибольшее положительное значение и конденсатор заряжается до максимального положительного значения +Uс max. Оно подается на инвертирующий вход ОУ А2. Uа2 вх1 = +Uс max.

Ua2 вх1 >  Ua2 вх2, поэтому на выходе ОУ А2 максимальное отрицательное напряжение - Ua2 вых. При этом благодаря обратной связи Ua2 вх2  также меньше нуля. Это ичходное состояние реле.

При КЗ Ua1 вх1 >  Ua1 вх2. На выходе ОУ А1 появится максимальное отрицательное напряжение. Конденсатор С начнет перезаряжаться. Когда Uc= Ua2 вх1 станет меньше Ua2 вх2 усилитель А2 переключится и на его выходе появится максимальное положительное напряжение + Ua2 вых. Благодаря обратной связи ОУ А2 напряжение Ua2 вх2 также станет положительным.

 

Временные диаграммы работы реле.

 

Если напряжение Ua1 вых будет менять знак (например, из-за пульсаций напряжения Ua1 вх1), то конденсатор будет перезаряжаться. Но при этом будет соблюдаться соотношение

Ua2 вх1 < Ua2 вх2,

поэтому ОУ А2 положения не изменит. В положении после срабатывания он будет находиться, пока Ua1 вх1 будет больше  Ua1 вх2

Эта схема используется также для выполнения реле напряжений РСН – 14 и РСН – 17.

 

Реле направления мощности.

Наиболее совершенно полупроводниковое реле мощности типа РМ -11.

 

В реле раздельно сравнивается время совпадения мгновенных значений электрических величин с временем несовпадения в положительном полупериоде и отрицательном полупериоде.

 

Функциональная схема реле.

 

 

 

1 и 2 - фазоповоротные устройства, с помощью которых обеспечивается заданное значение угла максимальной чувствительно­сти.

С выхода фазоповоротных устройств синусоидальные сигналы положительной полярности поступают на схему совпадения 3, а сигналы отрицательной полярности — на схему совпадения 4.

  В схеме совпадения сигналы преобразуются в положительные прямоугольные импульсы.

Эти импульсы интегрируются интеграто­рами 5 и 6. Интеграторы содержат конденсаторы. При наличии сигнала конденсатор заряжается, а при отсутствии разряжается. При этом прямоугольные импульсы на входе интеграторов преобразуются в преобразуются в пилообразное напряжение U1 и U2.

Напряжения U1 и U2 ограничиваются элементом 7. Ограничитель состоит из выпрямителя.

Выходные напряжения интеграторов суммируются сумматором 8 и поступают на вход порогового элемента 9, который уп­равляет органом 10. В качестве порогового элемента использован операционный усилитель, включенный по схеме триггера. На его инвертирующий вход подается положительное напряжение U_å. При достижении этим напряжением значения напряжения срабатывания триггер переключается и на его выходе появляется на пряжение отрицательной полярности. Реле срабатывает.

Если вре­мя совпадения, а следовательно, и продолжительность импульсов меньше допустимых, то конденсаторы в интеграторах не успеют заря­диться до требуемых напряжений, а напряжение U_å не достигает значения напряжения срабатывания. Реле не сра­ботывает.

Параметры реле:

1. Минимальное напряжение сра­батывания не более 0,25 В.

2. Потребляемая мощность во входных цепях тока при I_ном  - 0,5 ВА, во входных це­пях напряжения при Uном  — 3 ВА.

3. Угол максимальной чувствительности (—30±5); (—45±5) °.

Функциональная схема реализована с исполь­зованием микроэлектронной элементной базы.   

Промышленностью выпускаются также полупроводниковые реле:

- понижения частоты типа РЧ-1, реле повышения частоты типа РЧ-2;

- реле сдвига фаз типа РСФ-11;

- реле сопротивления, например, применяемое в дистанционной защите типа ДЗ-10;

-дифференциальные реле тока с торможением, используемые в комплектном устройстве ЯРЭ-2201, предназначенном для защиты трансформаторов.