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

Учреждение образования

Гомельский государственный технический университет

им. П.О. Сухого

Кафедра «Электроснабжение»

Зализный Д.И., Курганов В.В.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

к лабораторным работам по курсу

«Автоматизация электрических сетей»

для студентов специальности 1-43 01 02

 «Электроэнергетические системы и сети»

Гомель 2011

Ключевые слова: автоматизация, микроэлектронный, микропроцессорный, реле, измерительный орган, программирование, диспетчер.

Практическое руководство предназначено для выполнения лабораторных работ по курсу «Автоматизация электрических сетей» студентами специальности 1-43 01 02  «Электроэнергетические системы и сети». В лабораторных работах изучаются принципы функционирования микроэлектронных и микропроцессорных устройств автоматики в электрических сетях.

Содержание

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Исследование измерительных органов микроэлектронных реле тока и напряжения

Цель работы: Изучить прин

ципы работы унифицированного измерительного органа реле тока и напряжения, триггера Шмитта со сложной положительной обратной связью и быстродействующего измерительного органа реле тока нулевой последовательности

Краткие теоретические сведения

Измерительный орган – это часть микроэлектронного реле, предназначенная для сравнения измеряемой величины с уставкой и выдачи управляющего сигнала типа «включить-отключить».

Схема унифицированного измерительного органа реле тока и напряжения приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1

Входное напряжение , пропорциональное току или напряжению в линии, выпрямляется с помощью двухполупериодного выпрямителя  и через ограничительный резистор  поступает на инвертирующий вход операционного усилителя , включенного по схеме компаратора. На неинвертирующий вход через делитель ,  подаётся опорное напряжение  положительного знака, определяющее уставку реле. Переменный резистор  позволяет изменять это напряжение.  Диод  служит для защиты входов  от перенапряжений.

При отсутствии аварийной ситуации в защищаемой линии, когда амплитуда входного напряжения  не превышает значение опорного напряжения, на выходе  наблюдается неизменное напряжение насыщения положительного знака, то есть максимальное выходное напряжение, и конденсатор  заряжен до этого напряжения. На выходе  триггера Шмитта, собранного на операционном усилителе  и резисторах , , появляется постоянное напряжение насыщения отрицательного знака, которое через ограничительный резистор  запирает электронный ключ, собранный на транзисторе , и светодиод  не светится. Это соответствует недействию защиты.

При наличии аварийной ситуации в защищаемой линии, например, короткого замыкания, амплитуда входного напряжения  превышает значение опорного напряжения, и на выходе  появляются импульсы отрицательного знака с длительностью :

,                                                              (1.1)

где  - частота сети.

Длительность паузы между импульсами рассчитывается по формуле:

                                                                                 (1.2)

Получаемые импульсы подаются на интегрирующую цепь, собранную на элементах , ,  и . При поступлении импульса отрицательного знака диод  открывается и соединяет параллельно  резисторы , , уменьшая постоянную времени зарядки конденсатора . При поступлении импульса положительного знака диод  закрывается, и конденсатор более медленно перезаряжается через резистор . В результате на конденсаторе формируется напряжение пилообразной формы. Среднее значение этого напряжения принимает отрицательный знак и при дальнейшем снижении приводит к переключению триггера Шмитта, на выходе которого появляется постоянное напряжение насыщения положительного знака, отпирающее электронный ключ , и светодиод  начинает светиться. Это соответствует срабатыванию защиты. В типовом реле тока РСТ-11 (РСТ-13) вместо светодиода включена обмотка выходного промежуточного реле, контакты которого непосредственно воздействуют на катушку отключения выключателя защищаемого объекта

Схема измерительного органа, содержащего триггер Шмитта со сложной положительной обратной связью, приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2