ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

Реле направления мощности РCM13

Реле направления мощности РCM13

1. Технические характеристики статических реле направления мощности РCM13

2. Принцип действия и устройство статических реле направления мощности РCM13

3. Техническое обслуживание статических реле направления мощности РCM13

 

1. Технические характеристики статических реле направления мощности РCM13

Общая характеристика

Реле статическое мощности РСМ13 предназначено для использования в устройствах релейной защиты и автоматики в качестве органа, реагирующего на величину и направление мощности.

Номинальный ток реле РСМ13-11 - 1 А. Номинальный ток реле РСМ13-18-5 А. Номинальное напряжение - 100 В. Напряжение оперативное постоянное - 220 В, допустимая пульсация 6 %. Угол максимальной чувствительности - 0±5°. Номинальная частота 50 или 60 Гц.

Коэффициент возврата не более 1,2 при использовании реле в качестве минимального и не менее 0,85 - в качестве максимального.

Диапазон изменения уставок: для реле РСМ13-11 - oт 2 до 100 Вт, для реле РСМ13-18 - от 10 до 500 Вт.

Ступень дискретного изменения уставок: для реле РСМ13-11 - 2 Вт -  для реле РСМ13-18 - 10 Вт.

Основная погрешность по мощности срабатывания при угле максимальной чувствительности не более ±5 % уставки по мощности.

Время срабатывания реле не более 0,1 с.

Зона работы реле в каждую сторону от угла максимальной чувствительности ±85 °.

Потребляемая мощность по цепи тока 0,9 В-А, по цепи напряжения 1,2 В-А, по цепи оперативного напряжения 20 Вт.

Реле в течение 1 с выдерживает ток до 30-кратного значения от номинальной величины

Реле имеет один замыкающий и один размыкающий контакты. Отключающая способность контактов:

- на постоянном токе при напряжении от 24 до 250 В - 30 Вт (до 1 А);

-   на переменном токе - 250 В-А (до 2 А), ток при включении - до 5 А на время до 10 с.

Реле не срабатывает при снятии и подаче и при кратковременном исчезновении оперативного напряжения длительностью до 50 мс.

Размер цоколя реле 152x146 мм, высота - 181 мм.) масса реле - 1,6 кг.

 

2. Принцип действия и устройство статических реле направления мощности РCM13

Принцип действия и устройство

Структурная схема реле приведена на рис.29.

 

Рис. 29. Структурная схема реле РСМ13: Е1 - промежуточный трансформатор напряжения; Е2 - промежуточный трансформатор тока; ЕЗ - амплитудно-импульсный модулятор, Е4 - широтноимпульсный модулятор; Е5 - генератор пилообразного напряжения; Е6 - фильтр низких частот, Е7 -компаратор; Е8 - интегратор; Е9—пороговый элемент; К — выходное реле

 

Рис. 30. Временные диаграммы



Элементы Е1 и Е2 преобразуют входные напряжение и ток реле в пропорциональные им напряжения. Элементы ЕЗ и Е6 образуют время-импульсный умножитель аналоговых сигналов. Временные диаграммы напряжений умножителя приведены на рис.30. Напряжение с вывода элемента Е2 подается на один вход широтно-импульсного модулятора (ШИМ) Е4. На другой вход ШИМ подается пилообразное напряжение генератора Е5. Частота этого напряжения значительно превышает частоту входного тока реле. На выходе ШИМ образуются прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна мгновенному значению входного тока реле. На один вход амплитудно-импульсного модулятора (АИМ) ЕЗ поступает напряжение с выхода ШИМ. На другой вход АИМ поступает напряжение с выхода элемента Е1. На выходе АИМ формируется импульсное напряжение, длительность импульсов которого равна длительности импульсом  ШИМ, т.е. мгновенному току на входе реле, а амплитуда пропорциональна мгновенному значению входного напряжения. Таким образом, площадь каждого импульса АИМ пропорциональна мгновенному значению полной мощности на входе реле. Число импульсов в единицу времени постоянно. Постоянная составляющая такого напряжения пропорциональна величине активной мощности на входе реле. Эта постоянная составляющая выделяется фильтром низких частот (ФНЧ) Е6. Выходной сигнал ФНЧ сравнивается с опорным напряжением компаратором Е7. Компаратор выполнен таким образом, что в момент равенства мощности на зажимах реле заданной уставке выходной сигнал компаратора представляет собой последовательность импульсов, длительность которых равна длительности пауз между ними. На выходе компаратора стоит интегратор Е8 , в условиях равенства длительностей пауз и импульсов Е8 находится в равновесии При превышении длительностей пауз Е8 имеет на выходе некоторую полярность при превышении длительностей импульсов эта полярность меняется на противоположную. Далее расположен пороговый элемент Е9 и электромеханическое реле К, которое срабатывает при одной полярности на выходе Е8 и возвращается при другой его полярности.

Принципиальная схема реле приведена на рис.31.

 

Принципиальная схема реле напряжения РСН14

Рис. 31. Принципиальная схема реле РСМ13


Перечень элементов схем реле РСМ13 (схемы рис.31)
Конденсаторы: C1, С2, С3 - 0,15 мкФ; С4 - 0,047 мкФ; С5 - 1200 пФ; С6 - 0,15 мкФ; С7 - 0,47 мкФ; С8 - 0,15 мкФ; С9 - 0,1 мкФ; С10, С11 - 0,15 мкФ; С12 - 6800 пФ; С13 - 0,15 мкФ; С14 -0,1 мкФ; С15, С16 - 10 мкФ; С17- 0,1 мкФ; С18 - 0,15 мкФ.
Микросхемы: DA1 - КР140УД7, DA2 - КР544УД1 A, DA3 - КР140УД7, DA4 - КР544УД1A, DA5-DA8 - КР140УД7.
Реле: К1, 28 000 витков, на 110 В, R = 9 900 Ом.
Полупроводниковые приборы: VD1-VD4 - диод КД522Б; VD5 - стабилитрон КС162А; VD6 - диод КД102А, VD7-VD9 - стабилитрон КС515А; VD10, VD11 - диод КД209А; VD12 - диод КД102А; VD13 - диод КД209А, VТ1 - транзистор КТ201БМ; VТ2 - транзистор КТ203БМ; VТ3 - транзистор КТ940А.
Резисторы: R2 - 22 кОм; R3 - 1 кОм; R4 - 15,4 кОм; R5 - 10 кОм; R6 - 22 кОм; R7- 10 кОм; R8 - 12,1 кОм; R9, R10- 10 кОм; R11 -16 кОм; R12-4,7 кОм; R13 - 22 кОм; R14- 15 кОм; R15 -22 кОм; R16- 10 кОм; R17-22 кОм; R18- 16 кОм; R19 - 4,7 кОм; R20 - 10 кОм; R21 - 2 кОм; R22 - 22 кОм; R23-1,5 кОм; R24 - 78,7 кОм; R25 - 4,02 кОм; R26 - 18 кОм; R27 - 100 кОм; R28 - 10 кОм; R29 - 4,7 кОм; R30- 8,06 кОм; R31 - 16 кОм; R32 -10 кОм; R33 - 32 кОм; R34-2 кОм; R35 - 200 кОм; R36 - 100 кОм; R37 - 64,2 кОм; R38 - 100 кОм; R39 - 4,7 кОм; R40 - 1 кОм, 10 Вт; R41 -2,2 кОм; R42-620 кОм; R43 -1 кОм, 10 Вт; R44-1 кОм; R45, R46 - 1 кОм, 10 Вт; RU1-варистор СН1-2-1 на 270 В.
Трансформаторы: ТА1 - w1 - 5 витков, w2 - 6 000 витков (типоисполнение на номинальный ток 5А); w1 - 25 витков, w2 - 6 000 витков (типоисполнение на номинальный ток 1 A); TVl - w1 - 4 000 витков, w2 - 273 витка.

Напряжение сети подведено к зажимам реле 13, 15. Ток сети подведен к зажимам реле 10, 12. Оперативное напряжение соответственно подается к зажимам 19 (+) и 21 (-). Напряжение, пропорциональное току на входе реле, снимается с резистора R3 и через резисторы R6, R7 подается ни компаратор ШИМ DA2. Туда же через R9 подается напряжение генератора пилообразного напряжения, состоящего из нуль-органа DA4 и интегратора DA6. Нуль-орган DA4 симметрируется относительно нуля резистором R16. Глубина модуляции ШИМ (определяющая границу линейности по току реле и одновременно коэффициент реле по мощности) регулируется резистором R6. На выходе DA2 формируются импульсы, длительность которых пропорциональна мгновенному току реле. Диоды VD1 и VD2 предназначены для защиты токового входа от перенапряжений.

Напряжение, пропорциональное напряжению на входе реле, подается на АИМ мимо диодов защиты VD3, VD4, через резистор R4, корректор фазы СЗ, R2, R5, пропорционально-интегральный усилитель DA1, исправляющие угловую погрешность реле и корректирующие угол максимальной чувствительности (резистором R2).

АИМ представляет собою разнополярные ключи VT1, VT2, которые управляются от ШИМ через резисторы R13, RIO, R12. Через ключ VT2 коммутируется инвертированное на DA3 напряжение с DA1. Подстроечный резистор R13 позволяет регулировать длительности фронтов переключения ключей и тем самым компенсировать небаланс каналов АИМ разной полярности. Ключи АИМ работают непосредственно на ФНЧ.

ФНЧ представляет собой активный фильтр с многоконтурной обратной связью и состоит из усилителя DА5, резисторов R22, R24, R26, конденсаторов С7, С9. Балансировка DA5 производится подстроечным резистором R32 и позволяет скомпенсировать небаланс по постоянной составляющей всего канала преобразования ШИМ-АИМ. Параметры ФНЧ выбраны такими, что его собственный переходный процесс носит апериодический характер. ФНЧ далеко не полностью сглаживает кривую измеренной мощности, он только снижает высокие гармоники, возникшие в результате импульсных преобразований. Выходной сигнала ФНЧ состоит из постоянной и переменой составляющих, причем доля постоянной составляющей тем выше, чем ближе угол между током и напряжением, подводимыми к реле, к углу максимальной чувствительности.

Измерительная часть реле представляет собой последовательно включенное одновходовой компаратор, интегратор и пороговый элемент. Такое исполнение измерительной части позволяет уменьшить зависимость мощности срабатывания реле от угла между током и напряжением, подводимыми к реле.

Компаратор, сравнивающий выходной сигнал ФНЧ с заданный порогом, выполнен на операционном усилителе DA7, резисторах R21, R25, R30, R31, R33-R37. Чувствительность компаратора, определяющая уставку реле, ступенчато изменяется с помощью переключателей SB1-SВ6.

Интегратор состоит из операционного усилителя DA8, резистора R38 и конденсатора Сl4. Полярность выходного напряжения интегратора зависит от соотношения длительностей импульсов и пауз выходного сигнала компаратора. Интегратор находится в равновесии при их равенстве, что соответствует равенству уставки и постоянной составляющей сигнал ФНЧ. При малейшем превышении над уставной происходит выход интегратора на насыщение срабатывания, срабатывает пороговой элемент, состоящий из транзистора VT3, резисторов R39, R41, диода VD10 и стабилитрона VD7. Срабатывает реле К.

Получение необходимого коэффициента возврата обеспечивается специальной цепочкой VD2-R42, с помощью которой изменяется уровень уставки на компараторе после открытия транзистора VT3.

Питание реле мощности осуществляется от параметрического стабилизатора напряжения, выполненного на стабилизаторах VD8, VD9, резисторах R40, R43, R45, R46 и на конденсаторах Cl5, С16. Резисторы R43, R46 ограничивают также ток через обмотку реле К. Диод VD11 ограничивает перенапряжения на транзисторе VT3. Диод VD13 предупреждает повреждения при неверной полярности оперативного напряжения. Варистор RV1 и конденсатор С17 защищают схему от высокочастотных помех и перенапряжений. Для исключения ложной работы реле при подаче и перерывах питания предусмотрена цепь из резисторов R27, R28, диода VD6 и конденсатора С10, временно блокирующая при подаче питания после перерыва вход 2 усилителя DA5.

3. Техническое обслуживание статических реле направления мощности РCM13

Cxeмa для проверки реле приведена на рис.32. Переменное напряжение подается на выводы 13-15, ток на выводы 10-12. Плюс постоянного напряжения подается на зажим 19. Постоянное напряжение должно быть регулируемым в диапазоне 175-240 В.

Рис. 32. Схема для проверки реле РСМ13: АТ1, АТ2 - автотрансформатор лабораторный; Тр - трансформатор тока 220/12 В; R - реостат 600 Ом; VI - вольтметр 0-150 В; V2 - вольтметр 0-300 В; W - ваттметр 5 А, 100В

В зависимости от того, в качестве минимального или в качестве максимального предназначено работать реле, соответственно проводится и его проверка.

Реле минимальной мощности проверяется из исходного состояния большой нагрузки - ток равен номинальному; реле максимальной мощности - из состояния минимальной нагрузки. Минимальное и максимальное исполнения имеют небольшое различие в номинале резистора R42 и. как следствие, в коэффициентах возврата.

Выставляется рабочая уставка реле. Для этого расчетным путем определяются переключатели, которые должны быть в выступающем положении исходя из формулы



 

где Uуст   - сумма чисел (вольт) на шкале уставок, шлицы переключателей которых и горизонтальном положении, В;

Руст  - заданная уставка, В-А;

I        - условное напряжение, соответствующее минимальной уставке реле;

Iном. - номинальный ток реле, А.

Измеряют параметры срабатывания и возврата реле на рабочей уставке, eсли необходимо, то ycтавка дополнительно регулируется с помощью сопротивления R6.

Определяет коэффициент возврата, обращая внимание на отсутствие дребезга при переключениях контактов реле.

Измерения повторяются при пониженном до 176 В и повышенном до 240 В оперативном напряжении.

Если в результате проверки выявлены отклонения от паспортных данных, то необходимо провести поэлементную проверку реле.

На реле подаются переменное напряжение, ток и оперативное напряжение. Проверяют временные диаграммы узлов реле. Проверяют напряжения в контрольных точках, приведенные в табл. 15.

Проверка, ШИМ. Проверяют работу генератора пилообразного напряжения на резисторе R9 со стороны DA6. Балансировки напряжения производится с помощью резистора R16. Затем проверяют эпюру напряжения на выходе DA2. Регулировать работу ШИМ можно, изменяя величину R6. При этом меняется глубина модуляции ШИM и коэффициент передачи по каналу измерения тока, однако меняются и уставки реле.

Таблица 15

Потенциалы в контрольных точках схемы реле относительно точки ХР4, В

Режимы реле

Точка ХР1

Точка ХР2

Точка ХР3

Точка ХР4

Точка ХР5

Точка ХР6

Uвх = 0

Iвх = 0

0

0

- (10 – 17)*

+ (10 – 17)**

- (10 – 17)*

+ (10 – 17)**

+ (12,8 – 17,2)

- (12,8 – 17,2)

Uвх = 100В

Iвх = 0,21Iном

j  = 0

+ 0,2*

- 0,2*

По рис. 29 для выхода Е3

- (10 – 17)*

+ (10 – 17)**

- (10 – 17)*

+ (10 – 17)**

+ (12,8 – 17,2)

- (12,8 – 17,2)

* Для реле, предназначенных к использованию в качестве минимального.

** Для реле, предназначенных к использованию в качестве максимального.

Проверка АИМ. Проверяют напряжение на выходе АИМ (точка ХР2), Предельные величины положительных и отрицательных импульсов этого напряжения должны быть равны. Балансировка в некоторых пределах возможна путем изменений сопротивления R13. С помощью R2 корректируется величина угла максимальной чувствительности реле.

Проверка ФНЧ. Проверяют напряжение на выходе ФНЧ (точка XP1), постоянная составляющая при любой мощности должна выглядеть на экране осциллоскопа сглаженной. Пульсации могут быть заметны при емкостном входе осциллоскопа и большем усилении.

Проверка исполнительного органа проверяют и при необходимости настраивают электромеханическое выходное реле

Для обеспечения доступа к контактам выходного реле можно освободить крепление печатной платы и отвести плату в сторону.

Следует проверить зазоры размыкающих и замыкающих контактов, которые должны быть не менее 0,8 мм. Совместный ход - 0,4-0,6 мм. Регулировка зазоров производится изменением изгиба упорных пластин.

Измеряют напряжение срабатывания реле (подав на измерительный вход напряжение больше уставки) между точками 4 и 7 печатной платы, изменяя напряжение на входных зажимах реле 19-21. Напряжение срабатывания реле К не должно превышать 60 В. Напряжение возврата не нормируется, но должно превышать нулевое значение.

При исправном реле, если, тем не менее, оно не управляется от схемы исполнительного органа, следует проверить исправность триода VT3 и диодов VD7, VD10, VDll, VDl2.

 

20 Ноябрь, 2012              14723              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)


Вверх страницы