Реле направления мощности. Назначение, конструкция, принцип действия.

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 I_р, а вторая- к трансформатору напряжения и обтекается током, пропорциональным напряжению U_р на зажимах обмотки.

Каждый из токов создает магнитный поток. Поскольку один из магнитных потоков пропорционален току I_р, а второй напряжению U_р, 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 Ф_т. Обмотка напряжения расположенная на ярме и состоит из четырех секций, который соединены между собой так, что магнитный поток Ф_н создаваемый ими проходил через другую пару полюсов. При таком выполнении обмоток магнитный потоки Ф_т и Ф_н оказываются сдвинутыми в пространстве относительно друг друга на угол 90⁰. Магнитные потоки Ф_т и Ф_н создают токи в стенках алюминиевого сердечника пропорциональные им на угол y токи I_dт и I_dн. В результате взаимодействия магнитного потока Ф_т с током I_dн и Ф_н с током I_dт на цилиндр действуют силы:

(1.1)

Суммарная сила создает на цилиндре вращающий момент М_вр, 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 М_вр=0, и наоборот когда y=90⁰, siny=1, то М_вр=max.

Рисунок 1.4-Векторная диаграмма

На векторной диаграмме:

φ_р- угол сдвига между U_р и I_р определяемый параметрами сети и схемой включения реле;

I_н – вектор тока в обмотке напряжения реле;

γ_н - угол между U_р и I_н (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 Ф_т и Ф_н на соответствующие им ток I_р и напряжение U_р и угол y равным ему углом γ_н-φ_р 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: М_вр=кS_р, т.е. реле реагирует на мощность.