Реле опережения РО и реле контроля РКЧ и РКН

Реле опережения РО

Рис. 2.3.1.2 Схема реле опережения

Две обмотки реле опережения (использовано поляризованное реле типа РП-7) подключены к обмоткам дифференцирующего трансформатора TL. Реле РП-7 срабатывает (отпадает) при смене полярности суммарного магнитного потока его обмоток.

Первичная обмотка трансформатора TL включена через выпрямительный мост ВД1 на разность напряжений ΔỦ = Ủ _АГ – Ủ _АС, т.е. на напряжение биений. Закон изменения напряжения биений ΔỦ определится из рассмотрения диаграммы синхронизируемых напряжений.

Рис. 2.3.1.3. Векторная диаграмма напряжения биений

Здесь

δ =ω_S·t - текущий угол между напряжениями,

ω_S=2π· fs – угловая скорость скольжения,

fs= f_ген – f_сети - частота скольжения.

Из формулы видно, что напряжение биений изменяется по синусоиде с частотой, равной половине частоты скольжения.

Дифференцирующий трансформатор TLи реле опережения POсоздают постоянное время опережения, не зависящее от текущего скольжения. Трансформатор с воздушным зазором TLвключен на напряжение биений U_δчерез выпрямитель, и выпрямленное напряжение биений имеет форму огибающей U_δ, причем его положительной полуволны. Во вторичную обмотку трансформатора TLтрансформируется изменение выпрямленного напряжения U_δ. Сама трансформация определяется скоростью изменения напряжения в первичной обмотке TL, поэтому максимальное значение вторичного напряжения будет

при минимальном значении Uδ, а минимум вторичного напряжения - при Uδ max, т.е. вторичное напряжение изменяется по формуле 1_ой производной Uδ.

Рис. 2.3.1.4. Срабатывание реле опережения

Обмотки реле РО включены:

- рабочая обмотка 1 – на напряжение первичной обмотки TL,

- тормозная обмотка 2 – на напряжение вторичной обмотки.

Токи в обмотках РО:

в обмотке 1

В обмотке 2

т.е.

Из графика изменения токов в обмотках РО видно, что первой половине периода биений магнитные потоки обмоток направлены в одну сторону, положительны. Реле РО подтянуто. Во второй половине периода биений магнитные потоки от i_1РО и i_2РО направлены встречно, в точке t_оп они станут равны, после чего результирующий поток становится отрицательным. В точке t_опреле РО срабатывает (отпадает),.

Условия срабатывания реле:

Решаем уравнение относительно переменной величины t.

При малых углах

Теперь уравнение примет вид:

Следовательно, время опережения является постоянной величиной, так как коэффициенты к_{1 и} к₂ и не зависят от скольжения ω_s. Знак минус в формуле показывает, что включение происходит при отрицательных углах δ, до наступления угла 360°.

Регулирование уставки реле РО производится переменным резистором R21.

Уставка реле по времени опережения рассчитывается по формуле:

t_{оп. уст} = t_{В вкл}+ Δt, где

- t_{В вкл –} собственное время включения выключателя,

- Δt– учитывает время срабатывания промежуточного реле и погрешность по

времени действия выключателя и аппаратуры автосинхронизатора.

Реле контроля разности частот (РКЧ) (Рис.2.3.1.1. Приложения)

Реле РКЧ включено через выпрямительный мост ВД2 на напряжение биений ỦAδ = ỦА сети – ỦА ген и срабатывает на отпадание, когда Uδ ≤ U_{отпадания} реле.

Уставка реле задается величиной U_{отпадания}, зависящей от разности частот напряжений по формуле:

или

где t_оп – уставка реле опережения,

f_sдоп– допустимаея величина скольжения, здесь принимается без расчета

равной 0,2 Гц.

Для регулирования уставки реле предназначен переменный резистор R9.

Контроль разности частот выполнен в блоке логики, где контролируется очередность срабатывания реле РО и РКЧ, если РКЧ сработает (отпадет) раньше, чем реле РО, значит скольжение уменьшилось ниже допустимого и тогда включение разрешено.

Реле контроля разности напряжений (РКН) (Рис.2.3.1.1. Приложения)

РКН включено между средней точкой напряжения биений Ủ_Aδ = Ủ_{А сети} – Ủ_{А ген} (резисторы R₁₄ и R₁₅ – делитель напряжения Ủ_δ) и общей фазой B схемы цепей напряжения через выпрямительный мост ВД3.

Для понимания принципа работы реле рассматриваются векторные диаграммы напряжений, подаваемых на РКН в двух режимах, - в режиме равенства амплитуд синхронизируемых напряжений и при отличных друг от друга амплитудах (Рис. 2.3.1.6.)..

1 Режим 1. U_C= U_Г, напряжения равны.

1.1. Угол между U_Cети и U_Ген. = 0°

Напряжение реле Uф - пропорционально линейному напряжению

1.2. Угол между U_Cети и U_Ген. =180°

Напряжение реле Uреле= 0

2. Режим 2. U_C>U_Г;

2.1. Угол между U_Cети и U_Ген. = 0°

Напряжение U реле пропорционально полусумме линейных напряжений.

2.2. Угол между U_Cети и U_Ген. =180°

Напряжение U реле пропорционально половине разности линейных напряжений.

Рис. 2.3.1.6. Векторные диаграммы напряжений 4-х режимов работы реле РКН

При U_Г = U_С напряжение на реле РКН от начала периода биений до 180° изменяется от линейного напряжения к нулю, а к концу периода – от нуля до U лин. Реле РКН подтянуто на всех участках периода, кроме зоны углов, близких к 180°, где напряжение на реле близко к нулю. В этой зоне реле отпадает.

С появлением разности между величинами U_Г и U_С напряжение на РКН при δ =180° становится больше нуля и увеличивается с увеличением этой разности, а при определенных соотношениях напряжений генератора и сети становится больше U_отп. РКН. Это значит, что за полный оборот биений напряжение на РКН не снижается до U_отп и реле не отпадет, фиксируя этим недопустимую разность напряжений сети и генератора.

Уставка реле на отпадание при углах ≈ 180° принимается всегда одинаковой, равной