Лабораторный практикум к лабораторным работам по курсу «Автоматизация электрических сетей», страница 9

Угловой диапазон срабатывания и возврата реле направления мощности составляет 180º. Если мощность положительная, то есть, направлена от шин в линию, то реле срабатывает, замыкая свои контакты. В этом случае вектор тока  расположен в зоне действия реле (незаштрихованная область на рис. 4.1). Если мощность имеет обратное направление (отрицательная), то реле не действует, и его контакты разомкнуты. Для исключения дребезга на границе срабатывания реле имеет некоторую зону переключения, обусловленную коэффициентом возврата реле, который должен быть не менее 0,85. Линия, разбивающая пополам зону переключения реле, называется линией нулевой чувствительности (л.н.ч.). Линия, разбивающая пополам зону действия реле, называется линией максимальной чувствительности (л.м.ч.). Угол между этой линией и 0º называется углом максимальной чувствительности . На рис. 4.1 .

Измерительные органы микроэлектронных реле направления мощности работают по принципу сравнения знаков полуволн двух напряжений  и , одно из которых пропорционально току в линии, а второе – напряжению.

Схема измерительного органа, реагирующая на совпадение знаков входных напряжений, приведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2

На операционных усилителях ,  и резисторах …  реализованы формирователи прямоугольных импульсов из входных синусоидальных напряжений  и . Импульсы формируются по переходам синусоид через ноль.

Полученные импульсы поступают на входы блока сравнения знаков, выполненном на операционном усилителе , включенном по схеме компаратора, диодном мосте …, и резисторах … .

С помощью резисторов ,  импульсы суммируются в точке «». Если импульсы имеют разные знаки, то в точке «» напряжение будет равно нулю. При этом все диоды … будут открыты от источников питания +15 В и -15 В через резисторы , . Потенциал в точке «» будет больше, чем потенциал в точке «», и на выходе компаратора  появится напряжение насыщения положительного знака.

Если входные импульсы имеют одинаковые знаки, то напряжение в точке «» отличается от нуля, и диоды … работают как диодный мост. При этом потенциал в точке «» будет меньше, чем потенциал в точке «», и на выходе компаратора  будет напряжение насыщения отрицательного знака. Таким образом, на выходе компаратора появляются прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу между напряжениями  и .

Интегрирующая цепь ,  выделяет среднее значение сигнала, приходящего с выхода компаратора. В результате на конденсаторе  формируется пульсирующее напряжение, поступающее на вход триггера Шмитта, собранного на операционном усилителе  и резисторах , . Если время совпадения знаков сравниваемых напряжений будет больше времени их несовпадения, то среднее напряжение на конденсаторе  после нескольких пульсаций установится с отрицательным знаком.

Триггер Шмитта переключается, если напряжение на конденсаторе  меняет знак, что соответствует фазовому сдвигу между напряжениями  и , равному 90º. То есть в данной схеме линия нулевой чувствительности проходит через оси 90º и -90º (270º) на угловой характеристике.

Сигнал с выхода триггера Шмитта поступает на электронный ключ, собранный на транзисторе  и элементах , , и управляющий светодиодом . Если светодиод светится – это соответствует срабатыванию измерительного органа, если не светится - возврату.

Схема измерительного органа, реагирующая на несовпадение знаков входных напряжений, приведена на рис. 4.3. По существу эта схема выполняет логическую операцию «Исключающее ИЛИ» и отличается от схемы рис. 4.2 блоком сравнения знаков, выполненном на операционном усилителе , включенном по схеме компаратора, диодном мосте …, диодах ,   и резисторах … .

Прямоугольные импульсы с выходов ,  подаются на оба входа диодного моста …. Если знаки импульсов совпадают, то входное напряжение диодного моста равно нулю, и мост не работает. При этом все диоды … будут открыты от источников питания +15 В и -15 В через резисторы , . Потенциал в точке «» будет больше, чем потенциал в точке «», и на выходе компаратора  появится напряжение насыщения положительного знака.

Рис. 4.3