31.2 Реле тока с выдержкой времени, зависящей от тока

В таких реле используются и аналоговые, и дискретные схемы. На рис. 140 в качестве примера показана функциональная схема полупроводникового токового расцепителя автоматического выключателя. Hапряжения, пропорциональные токам в фазах, через промежуточные трансформаторы подаются на выпрямитель, после чего поступают на резисторы R1, R2, R4. Пропорциональный току сигнал U(I) с R1 подается на суммирующий блок U, на который приходит сигнал U(I), снимаемый с цепочки временной задержки R3, C1. Канал сигнала U(t) начинает работать, когда под действием тока перегрузки срабатывает полупроводниковое реле К1. Когда суммарный сигнал U достигает порога срабатывания полупроводникового реле КЗ, оно выдает сигнал на тиристорный усилитель А, воздействующий на обмотку электромагнита расцепителя К5.

Рис. 139. Реле тока с выдержкой времени

Рис. 140. Полупроводниковый расцепитель для управления автоматическим выключателем

Процесс срабатывания реле поясняется на рис. 141. Пусть U_n — пороговое напряжение, при котором превосходит срабатывание реле КЗ. Это напряжение равно сумме напряжения U(I), пропорционального току, и напряжения U(t), получаемого от элемента задержки R3—C1 (см. pиc. 140). Пусть ток I₁< I₂, тогда U₁(I)<U₂(I). Соответственно кривая U₁ = U(t) + U₁(I) идет ниже кривой U₂ = U (t) + U₂(I). При этом кривая U₂ пересечет прямую U_n раньше (точка 2), чем кривая U₁ (точка 1). Соответственно получаем при токе I₁ выдержку времени t_C1 и при токе I₂ > I₁ выдержку времени t_C2< t_C1 Выдержка времени зависит от тока перегрузки. При токах КЗ работает канал R4, К2, R5, С2, К4.218

Рис. 141. Графики к работе расцепителя с зависимой характеристикой времени срабатывания

Уровень тока срабатывания регулируется потенциометром R4, а время срабатывания — резистором R5. Недостатком реле является сложность регулировки.

31.3 Реле защиты от замыкания на землю

Реле применяется в схемах защиты при замыканиях на землю генераторов, двигателей и линий с малыми токами замыкания на землю. Основные параметры реле: ток срабатывания регулируется в пределах 0,02—0,12 А; коэффициент возврата не менее 0,93; коммутируемое напряжение не более 250 В; механическая износостойкость 10⁴ циклов; электрическая износостойкость не менее 10³ циклов.

Рис. 142. Реле защиты от замыканий на землю

Схема реле представлена на рис. 142. Измерительный орган реле содержит промежуточный трансформатор ТА и резисторы R2—R7, которые вместе с выключателями SB1—SB5 служат для дискретной регулировки тока срабатывания. При отключенных выключателях ток срабатывания реле минимален. По мере включения R3—R7 уменьшается напряжение на выходе операционного усилителя А1 и ток срабатывания увеличивается. .Диоды VD1—VD4 служат для ограничения сигнала на входе А1. При большом входном сигнале трансформатор ТА насыщается и его входное сопротивление падает. Резистор R1 ограничивает ток в цепи трансформатора. ТА.

Рис. 143. Реле защиты от замыканий на землю (продолжение)

Операционный усилитель А1 работает как активный фильтр. Многоконтурная отрицательная обратная связь с помощью резисторов R8, R9, R10 и конденсаторов CI, C2 позволяет отфильтровать высшие гармоники в сигнале и оставить основную частоту 50 Гц.

Сравнивающая часть реле состоит из порогового элемента на операционном усилителе А2, время-измерительной цепи VD5, R15, R16, С8 и триггера Шмидта на операционном усилителе A3. Конденсаторы СЗ—С10 служат для стабилизации работы усилителя, исключая его самовозбуждение. Резистор R17 создает положительную обратную связь. Выходной каскад реле выполнен на транзисторе VT1, в цепь коллектора которого включено быстродействующее электромагнитное реле К.

Питание схемы осуществляется от сети постоянного тока (контакты 4, 1 при напряжении 220 В и 4, 2 при напряжении 110 В) или от сети переменного тока 100 В (контакты 4, 3). С помощью стабилитронов VD6 и VD7 получаются два симметричных напряжения —15 В и +15 В для питания операционных усилителей.

Порог срабатывания порогового элемента определяется резисторами R11—R14. Настройка реле на минимальную уставку производится резистором R11.