Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с инструкцией и принципом действия реле РП-18-6.

2. Собрать схему (рис. 15.3).

3. Подключить осциллограф к гнездам Х1 и Х3.

4. С помощью тумблера “сеть” подать питание на стенд и поставить рукояткой потенциометра R1 на конденсаторе С1 величину напряжения 5 В. Напряжение измеряется с помощью осциллографа.

5. Подключить осциллограф к гнездам Х2 и Х3.

6. Тумблером “сеть” отключить питание реле и убедиться по осциллографу, что возврат реле происходит при снижении напряжения на конденсаторе С1.

Рис. 15.3. Схема испытания реле

7. Отключить осциллограф. Снять зависимость времени возврата реле от величины уставки напряжения на конденсаторе С1. Результаты занести в табл. 15.1.

Таблица 15.1

Uc1, В	5	6	7	8	9	10	11	12	13
t, с

Содержание отчета

1. Схемы реле РП-18 (рис. 15.1 и 15.2)

2. Результаты испытаний.

Лабораторная работа № 16 статические реле тока и напряжения

Целью работы является ознакомление с принципом действия статических реле тока и напряжения типа РСТ и РСН.

Статические реле тока и напряжения применяются в цепях переменного тока релейной защиты и автоматики в качестве органов, реагирующих на повышение (максимальные реле) либо понижение (минимальные реле) соответственно тока или напряжения в контролируемой цепи.

Серии РСТ и РСН объединяют несколько десятков реле идентичных по устройству и принципу действия и различающихся только конкретными техническими характеристиками (диапазон уставок, напряжение питания, частота и т.п.), которые отражены в их заводских обозначениях.

Так, условное обозначение РСТ 11-19 относится к реле максимального тока, предназначенного для использования в сетях с частотой 50 Гц на объектах с оперативным переменным током 220 В, наибольшая у ставка реле по току – 6А. Условное обозначение РСН 15–25 относится к реле максимального напряжения, использующегося в сетях с частотой 50 Гц с питанием от цепей напряжения переменного оперативного тока 220 В, с двумя диапазонами уставок по напряжению 15–37,5 (30–75) В.

На рис. 16.1 приведена принципиальная схема реле РСТ 13. Конструктивно реле состоит из пяти основных узлов: измерения, сравнения, формирования, выхода и питания.

Измерительный узел представляет собой промежуточный трансформатор ТА1, который содержит специальный экран между первичной и вторичной обмоткой. Экран защищает полупроводниковую часть реле от высокочастотных наводок, которые могут проникать в цепи вторичной коммутации.

Узлом формирования служит выпрямительный мост V1, нагруженный на резистор R1.

Узел сравнения работает на время-импульсном принципе, сущность которого заключается в том, что, во-первых, входной сигнал должен превысить некоторое заданное значение, и, во-вторых, должно обеспечиваться определенное соотношение между временем превышения заданного уровня и временем, когда входной сигнал ниже уровня срабатывания.

Р ис. 16.1. Принципиальная схема реле тока РСТ 13

В соответствии с принципом работы , в схеме рис. 16.1 содержится два индикатора уровня. Один из них представляет собой компаратор, собранный на операционном усилителе (ОУ) А1. На неинвертирующий вход А1 через делитель на резисторах R3, R4, R5 и R6, R9-R13 подается от источника оперативного тока положительное опорное напряжение U_оп1 , значение которого определяется заданной уставкой реле. На инвертирующий вход А1 подается выпрямленное входное напряжение U_вх , пропорциональное входному току. Если значение выпрямленного напряжения будет меньше опорного, то на выходе ОУ А1 устанавливается напряжение +13 В (первый полупериод U_вх на рис. 16.2). Положительное напряжение на выходе А1 заряжает конденсатор С2 через резистор R7, т.к. диод VD2 – закрыт. Максимум напряжения на С2 Ограничивается напряжением стабилизации VD3, которое равно 9 В. Полученное напряжение подается на другой индикатор уровня, собранный на ОУ А2 и представляющий собой инвертирующий триггер Шмидта.

П оложительное напряжение, поступающее с конденсатора С2 на инвертирующий вход А2 создает на выходе ОУ напряжение минус 13 В, часть которого через цепь положительной обратной связи подается на неинвертирующий вход А2 и служит опорным напряжением срабатывания U_c, которое определяет второе условие срабатывания реле.

Если U_вх > U_оп1, выходное напряжение ОУ А1 становится отрицательным и равным минус 13 В, что вызывает перезаряд С2. В случае, когда U_вх превышает U_оп1 на небольшой промежуток времени (второй и третий полупериоды, рис. 16.2), то емкость С2 не успевает полностью перезарядиться и напряжение на ней лишь снижается до нуля, а затем после спадания U_вх ниже U_оп1 происходит повторный заряд до максимального положительного уровня.

Исполнительная часть узла сравнения подействует только тогда, когда время превышения U_вх над U_оп1, равное _ср (рис. 16.2) станет достаточным, чтобы емкость С2 перезарядилась настолько, что отрицательное напряжение на С2 стадо ниже опорного напряжения срабатывания U_c. В этом случае произойдет немедленное изменение знака выходного напряжения триггера Шмидта на положительный, что и является признаком срабатывания узла (4–6-й полупериоды (рис. 16.2).

После изменения знака на выходе А2, напряжение на его неинвертирующем входе становится также положительным. Его называют опорным напряжением возврата U_в, т.к. им определяется значение входного сигнала, которое требуется для возврата триггера. По окончании промежутка времени _ср емкость С2 снова заряжается, но благодаря наличию диода VD2 постоянные времени заряда и разряда получаются неодинаковыми (сопротивление цепи заряда в 3 раза больше цепи разряда). Поэтому при повторном заряде емкость C2 не успевает достичь уровня U_в как снова возникает разряд. Этим достигается релейное действие реагирующего органа, Для возврата нужно, чтобы U_вх снизилось до такого значения, когда напряжение на С2 станет выше U_в (последний полупериод на рис. 16.2).

Благодаря использованию время-импульсного принципа, работа реле мало зависит от формы входного напряжения, поскольку за время _ср входное напряжение меняется не более чем на 3 %.

Узел выхода реле РСТ состоит из транзистора VT1 и выходного электромагнитного реле К1.

При поступлении на схему узла сравнения входного напряжения, не достигшего установки срабатывания, транзистор VT1 будет заперт и через К1 протекает незначительный ток запертого транзистора. При превышении входным напряжением величины срабатывания транзистор VТ1 открывается и через реле К1 начинает течь ток, обеспечивающий его срабатывание. При возврате реле транзистор VT1 запирается и реле К1 приходит в исходное состояние. Питание схемы реле напряжением переменного тока осуществляется через выпрямительный мост V 2 и балластный резистор R21. Сглаживание выпрямленного напряжения осуществляется благодаря конденсатору С8. Варисторы RVI и RV2 защищают реле по цепям питания от импульсных перенапряжений. Напряжение 15 В для питания ОУ А1 и А2 снимается со стабилитронов VD4, VD 5 и дополнительно сглаживается конденсаторами С5, С6. Резисторы R19 и R20 выполняют роль балластных при стабилизации и сглаживании.

Реле максимального напряжения РСН 15 по своему устройству подобно реле РСТ. Различаются они лишь тем, что вместо датчика тока в нем установлен датчик напряжения. Датчик 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 на другой диапазон обеспечивается за счет исключения одного из добавочных резисторов.