5.3. Реле контроля напряжения

Реле контроля напряжения предназначено для выдачи релейного сигнала при снижении контролируемого трехфазного напряжения на 20 % от номинального значения. Работа схемы (рис. 17) реле основана на сравнении контролируемого напряжения с эталонным напряжением.

Эталонное напряжение снимается с переменных резисторов R12, R13 и R14, на которые поступает стабилизированное напряжение с выхода стабилитрона VD8. Оно подается на контакты 3 компараторов D1, D2 и D3, соответственно.

На контакты 1 компараторов D1, D2 и D3 поступают напряжения, пропорциональные фазным напряжениям контролируемой трехфазной сети, которые формируются следующим образом.

Напряжения фаз А, В и С подаются на делители, построенные соответственно на резисторах R1 и R4, R2 и R5, R3 и R6. С плеч R4, R5 и R6 делителей напряжения соответствующих фаз через однополупериодные выпрямители VD1, VD2, VD3 и сглаживающие фильтры на С1 и R7, С2 и R8, С3 и R9 поступают на вход 1 соответствующего компаратора D1, D2 и D3. Если напряжение контролируемой сети больше уставки, т. е. напряжение на контакте 1 превышает эталонное напряжение на контакте 3 компараторов D1, D2 и D3, то они открыты. При этом по цепи: "плюс" выпрямителя, катушка реле KV, контакты 7-5 компаратора D1, контакты 7-5 компаратора D2, контакты 7-5 компаратора D3, отрицательный зажим выпрямителя, протекает ток, и электромагнитное реле KV включено. Контакты реле, расположенные в схеме САУ, обеспечивают сигнализацию наличия напряжения.

Если в одной из фаз происходит снижение напряжения ниже заданного уровня (уставки), то напряжение этой фазы, поступающее на контакт 1, оказывается меньше эталонного напряжения, поданного на контакт 3 соответствующего компаратора. Этот компаратор закрывается и разрывает цепь тока, протекающего через катушку реле KV. Электромагнитное реле KV отключается, его контакты меняют положение, выдавая сигнал о недопустимом снижении напряжения.

Контакт реле KV, включенный последовательно со светодиодом VL и токоограничивающим резистором R10, используется для настройки и проверки работоспособности РКН. Светодиод VL обеспечивает световую сигнализацию включения реле KV. Питание компараторов, которое подается на контакт 9, осуществляется через понижающий трансформатор TV, выпрямительный мост VD4…VD7 и фильтр С7. Конденсаторы С4, С5, С6 предназначены для коррекции усиления. Терморезисторы R15, R16, R17 предназначены для термостабилизации схемы.

5.4. Цифровое реле контроля напряжения

Схема цифрового реле контроля напряжения позволяет использовать его в одно-и трехфазных цепях, повысить точность и быстродействие. Такое реле (рис. 18) содержит трехфазный измерительный трансформатор 1, трехфазный однополупериодный выпрямитель 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, задающий регистр 4, регистры 5 и 6, числовые компараторы 7,8 и 9, дифференцирующие элементы 10,11,12 и 13, логический элемент ИЛИ 14, логический элемент И 15, триггер 16.

Напряжение срабатывания реле устанавливается регистром 4, на выходе которого имеет место числовой код Х4 (рис. 19), пропорциональный амплитуде заданного напряжения срабатывания.

Реле работает следующим образом. Подается сигнал на шину СБРОС. Первый регистр 5 сбрасывается, а триггер 16 переводится в состояние, при котором исчезает сигнал Х16 с его прямого выхода. При увеличении мгновенных значений напряжения фаз, например, интервал времени t₁ - t₂ , в регистре 5 с помощью компаратора 8 и дифференцирующего элемента 11 будет происходить перезапись кодов Х5 до момента записи кода амплитудного значения напряжения.

На ниспадающих участках кривых напряжения фаз, например, интервал времени t₂ - t₃ , коды Х3 мгновенных значений напряжения на выходе АЦП 3 будут меньше сформировавшегося кода Х5 амплитуды на выходе регистра 5.

Рис. 18. Принципиальная электрическая

схема цифрового реле контроля напряжения:

1 – измерительный трансформатор; 2 – выпрямитель; 3 – аналого-цифровой преобразователь; 4 – задающий регистр; 5 и 6 – регистры; 7, 8 и 9 – числовые компараторы; 10,11,12 и 13 – дифференцирующие элементы; 14 – логический элемент ИЛИ; 15 – логический элемент И; 16 – триггер

Рис. 19. Эпюры сигналов на элементах

цифрового реле контроля напряжения

Поэтому появится сигнал Х8⁽¹⁾ на первом выходе компаратора 8. По фронту этого сигнала дифференциатор 10 выдаст короткий импульс Х10, который через элемент ИЛИ 14 поступает на вход записи регистра 6. В регистр 6 записывается код Х6 амплитудного значения напряжения фазы. При дальнейшем уменьшении мгновенного напряжения фазы код Х6 становится меньше кода Х3 на входе компаратора 9. Появляется сигнал Х9⁽²⁾ на втором выходе компаратора 9. Дифференциатор 13 формирует импульс Х13, и он поступает на вход записи регистра 6, в который записывается новый меньшой код х6.

Перезапись во втором регистре 6 будет происходить до момента записи кода минимального мгновенного значения напряжения, определяемого точкой пересечения кривых мгновенных значений напряжения соседних фаз (например, момент времени t₃, рис. 19). От этой точки начинается восходящий участок кривой мгновенных значений напряжений следующей фазы. Код Х3 на первом входе третьего компаратора 9 станет больше записанного кода Х6 на выходе второго регистра 6. На первом выходе третьего компаратора 9 появляется сигнал Х9⁽¹⁾. Он поступает на вход третьего дифференцирующего элемента 12, а импульс Х12 с его выхода – на сбросовый вход регистра 5. Регистр 5 сбрасывается. Начинается новый цикл по измерению амплитуды напряжения.

В задающем регистре 4 записан код Х4 минимально допустимого значения напряжения. Если код Х5 амплитудного значения напряжения фаз на выходе первого регистра 5 больше кода Х5, записанного в задающем регистре 4, то на первом выходе первого числового компаратора 7 сигнал отсутствует.

Если же напряжение хотя бы одной из фаз снизилось ниже минимально допустимого, то одновременно возникнут сигнал Х7 на первом выходе компаратора 7 и сигнал Х10 на выходе первого дифференцирующего элемента 10. Вследствие этого на выходе логического элемента И 15 тоже появится сигнал, который переведет триггер 16 в состояние, при котором на его прямом выходе окажется сигнал Х16. Полученный сигнал подается в схему управления, указывая на недопустимое снижение напряжения.