Ваттметровое импедансное реле Советский патент 1940 года по МПК H01H83/18 

В настоящее время для построения импедансных реле, в огромном большинстве случаев, пользуются балансными реле. На одно плечо такого реле действует момент напряжения (Mfj ku V), на другое - момент тока (Mj kjl). Для случая равенства моментов

kfjU k,r

/i

имеем Z2 -r- или Z

Для построения указанных импедансных реле пользуются как индукционным, так и электромагнитным принципом в той или иной конструктивной форме.

В последнее время была найдена возможность исполнять реле реактансного замера при использовании одной ваттметровой системы, действующей на систему вращения реле. Такое исполнение имеет значительные преимущества перед балансным замером, так как, упрощая конструкцию реле, вместе с тем удается разгрузить подшипники реле от больших- усилий, появляющихся в виде суммы моментов, действующих на систему вращения реле. Применение одной системы для измерения импеданса вызывает больщие трудности. Трудности исполнения подобного реле заключаются в зависимостм измеренного импеданса от угла между током и напряжением.

Предметом настоящего авторского свидетельства является импедансное реле, имеющее одну ваттметровую магнитную систему и вместе с тем не имеющее зависимости измеренного импеданса от угла между током и напряжением.

Для достижения этой цели, согласно изобретению, в цепь напряжения, содержащую две катушки ваттметровой системы, включены вторичные обмотки промежуточного трансформатора, первичная обмотка которого питается от цепи тока, так, чтобы в одной из катушек получалась геометрическая сумма, а в другой - геометрическая разность напряжений и индуктированных электродвижущих сил. При этом магнитопровод промежуточного трансформатора может выполняться с воздушным зазором.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором фиг. 1 изображает схему включения ваттметрового реле мгновенного действия в систему, измеряющую импеданс, согласно изобретению; фиг. 2-схему замещения; фиг. 3-векторную диаграмму реле; фиг. 4-схему импедансного реле индукционного типа;

иг. 5- схему получения ступенчаой характеристики; фиг. 6-схему еле индукционного типа с подвижой системой в вице вращающегося илиндра.

В цепь двух катушек I и II ваттетрового реле (фиг. 1) включены вторичные обмотки промежуточного рансформатора Т, первичная обмота которого питается от цепи тока/. Катушки I и II питаются от цепи напряжения и.

Из фиг. 1 видно, что в одной катушке I ваттметрового реле действует геометрическая сумма напряжения и и э. д. с., пропорциональной току /. в другой катушке II действует геометрическая разность напряжения f/ и э. д. с. тока /.

Параметры ваттметровых катушек подобраны так, чтобы при подводе одного только напряжения () поток первой катушки был сдвинут на 90° по ©тношению к потоку другой, и момент был направлен в сторону размыкания контактов. Так как э. д. с., создаваемая током, перевернута только в одной катушке, то естественно, что момент, создаваемый одним током /, направлен в сторону замыкания контактов.

На фиг. 1 ток в катушках реле, создаваемый током /, обозначен через if, а ток, создаваемый напряжением и, обозначен ij/-Cj - емкость в цепи катушки I для создания нужного сдвига фаз токов в катушках I и II.

В схеме замещения по фиг. 2 Xi, и Ci - индуктивное, омическое и емкостное сопротивления цепи катушки I, Х и Rz-индуктивное и омическое сопротивления цепи катушки II, (-Е и () -э. д. с., создаваемые током /.

Наиболее наглядное представление о работе схемы ваттметрового замера дает векторная диаграмма,изображенная на фиг. 3, где даны векторы тока, напряжения и потоков ваттметрового реле.

Ток первой катушки реле опережает результирующее напряжение ( на угол р.

Ток второй катушки отстает на угол а от результирующего напряжения (С/р (/ - Е.

Если (a-f-p)90° и момент равен нулю, то угол Y должен быть равен 90°, а это может быть только при U Ef, так как в этом случае

линия аЪ будет диаметром окружности, на который о пираются векторы ф+Ё и (U-Et).

Угол ф, под которым геометрически суммируются и и , зависит от угла между током и напряжением. Нетрудно убедиться из векторной диаграммы, что изменение этого угла не изменит угла между магнитными потоками 01 к Фа катушек, так как в этом случае линия аЬ, вращаясь, будет оставаться диаметром окружности, и результирующие напряжения будут меняться по величине, но опираться будут на диаметр аЬ следовательно, угол -( будет равен для всех значений угла {, а так как (a-j-p) 90 то, следовательно, угол между 01 и Ф, будет равен 180 а момент равен нулю.

Так как при моменте ваттметрового реле, равном нулю, напряжение равно электродвижущей силе тока:

и Е,, а E,, то следовательно, (, откуда, решая это равенство относительно отношения напряжения к току, получим:

I - - «/.

Так, например, если трансформатор в схеме ваттметрового замера имеет kf 1 0,5, т. е. на каждый ампер получается 0,5 вольта, то следовательно, вся схема настроена на 0,5 ома. Импедансы выше 0,5 ома дают размыкание, а ниже 0,5 ома - замыкание контактов ваттметрового реле.

Вышеописанная схема ваттметрового замера предназначена для индукционного ваттметрового реле. Применение динамометрического ваттметрового реле также возможно; при этом изменится лишь характер сдвига потоков между обмотками реле.

Настройка защитного импедансного реле, схема которого дана на фиг. 4,

весьма проста. Для настройки нужно раздельно подключить верхнюю и нижнюю катушки к двум напряжениям, сдвинутым на 90°, затем, изменяя сопротивление R, найти такое положение, при котором момент равен нулю. Трансформатор тока для того, чтобы иметь пропорциональность между током и э. д. с., должен выполняться с значительным воздушным промежутком в железе. Изменение этого промежутка дает возможность компенсировать неточность исполнения в производстве обмоток трансформатора и различную проводимость железа; в результате получается возможность выпуска реле с идентичными характеристиками настройки.

Ступенчатую характеристику (Z) можно получить, применяя общеизвестные схемы с мгновенными дистанционными реле. Такая схема приведена на фиг. 5 чертежа.

Авария в первой зоне замыкает контакты Z импедансного реле, что дает мгновенное выключение масляного выключателя MB через контакты ПЭ пускового элемента.

Авария во второй зоне не приводит к замыканию контактов ;импедансного реле. Работает первый контакт PBi многоконтактного реле времени РВ. От первого контакта реле времени срабатывает промежуточное реле РП, разрывающее цепь отключения первой зоны и перестраивающее, при помощи автотрансформатора, реле на импеданс конца второй зоны. Контакты импедансного реле замыкаются и происходит срабатывание выключателя от вторых контактов PBz реле времени.

Авария в третьей зоне не приводит к замыканию контактов импедансного реле при перестройке его на импеданс конца второй зоны. Отключение может произойти лишь через третьи контакты IPBg времени.

Описанное импедансное реле, хотя и будет обладать повышенной скоростью действия за счет малого хода подвижной системы и больших моментов, получение которых возможно в результате удачного использования обмоток, но тем не менее не может считаться быстродействующим в виду наличия большого момента инерции диска. Для получения быстрого действия может быть применено реле на том же принципе ваттметрового замера, но имеющее систему вращения в виде цилиндра, как показано на фиг. 6.

Предмет изобретения.

1.Ваттметровое импедансное реле, содержащее одну ваттметровую магнитную систему индукционного или динамометрического типа с конденсатором в цепи напряжения, отличающееся тем, что, с целью устранения зависимости измеренного импеданса от угла между током и напряжением, в цепь напряжения, содержащую две катушки ваттметровой системы, включены вторичные обмотки промежуточного трансформатора, первичная обмотка которого питается от цепи тока так, чтобы в одной из катушек получалась геометрическая сумма, а в другой - геометрическая разность напряжений и индуктированных электродвижущих сил.

2.В реле по п. 1 выполнение магнитопровода промежуточного трансформатора с воздущным зазором.

к авторскому свидетельству А. С. Тулина

№ 56610

Шиг.1 jA i,,/,

ПГif

-Sn

Л

;иг4 /

- F

rl

Е

Л j

rff

фиг. Б

У «7 1