РЕЛЕ НАПРВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ
Цель работы: изучить принцип действия реле направления мощности, его основные параметры и характеристики.
Теоретическая часть
Реле направления мощности. Назначение, конструкция, принцип действия.
Реле направления мощности применяются в различных устройствах релейной защиты для определения знака мощности при коротких замыканиях. Внешний вид реле направления мощности приведен на рисунке 1.1.
Реле имеет две обмотки. Одна из них подключается к трансформатору тока и обтекается вторичным током Iр, а вторая- к трансформатору напряжения и обтекается током, пропорциональным напряжению Uр на зажимах обмотки.
Каждый из токов создает магнитный поток. Поскольку один из магнитных потоков пропорционален току Iр, а второй напряжению Uр, то вращающий момент возникающий на подвижной части реле оказывается пропорциональным величине мощности на зажимах реле, а его направление (знак) зависит от направления этой мощности.
Рисунок 1.1-Внешний вид реле направления мощности марки
OptiDin OM-110
Рисунок 1.2-Реле направления мощности
В схемах релейной защиты используется главным образом однофазные индукционные реле направления мощности с цилиндрическим ротором типов РБМ-170 и РБМ-270.
Рисунок 1.3-Токовая обмотка реле направления мощности
Токовая обмотка расположенная на полюсах и создает через них проходящий магнитный поток Фт. Обмотка напряжения расположенная на ярме и состоит из четырех секций, который соединены между собой так, что магнитный поток Фн создаваемый ими проходил через другую пару полюсов. При таком выполнении обмоток магнитный потоки Фт и Фн оказываются сдвинутыми в пространстве относительно друг друга на угол 900. Магнитные потоки Фт и Фн создают токи в стенках алюминиевого сердечника пропорциональные им на угол y токи Idт и Idн. В результате взаимодействия магнитного потока Фт с током Idн и Фн с током Idт на цилиндр действуют силы:
(1.1)
Суммарная сила создает на цилиндре вращающий момент Мвр, под действием которого цилиндр поворачивается и с помощью подвижных контактов замыкает неподвижные. Общее выражение для вращающего момента индукционного реле имеет вид:
(1.2)
Из выражения (1.2) следует, что когда магнитные потоки совпадают по фазе, т.е. y=0, siny=0, то Мвр=0, и наоборот когда y=900, siny=1, то Мвр=max.
Рисунок 1.4-Векторная диаграмма
На векторной диаграмме:
φр- угол сдвига между Uр и Iр определяемый параметрами сети и схемой включения реле;
Iн – вектор тока в обмотке напряжения реле;
γн - угол между Uр и Iн (внутренний угол реле) определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи напряжения, которая включает в себя как обмотку, так и дополнительно включаемые внешние сопротивления и конденсаторы.
Заменяя в выражении (1.2) магнитные потоки Фт и Фн на соответствующие им ток Iр и напряжение Uр и угол y равным ему углом γн-φр получим общее выражение для вращающего момента на подвижной части индукционного реле с цилиндрическим ротором:
, (1.3)
Но в этом выражении:
(1.4)
Следовательно, вращающий момент рассматриваемого реле пропорционален мощности: Мвр=кSр, т.е. реле реагирует на мощность.