РЕЛЕ ТОКА

Полезная модель относится к электротехнике и может использоваться в электрических схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики.
Известно максимальное реле тока РТ-80 [Алексеев B.C., Варганов Г.П., Панфилов Б.И., Розенблюм Р.З. Реле защиты. - М.: Энергия, 1976, с.163-175], которое содержит орган индукционного типа, формирующий зависимость выдержки времени от тока, элемент отсечки электромагнитного типа, сигнальный элемент, сигнализирующий о срабатывании отсечки и контакты механического типа, коммутирующие выходные цепи.
Недостатками аналога являются:
- большая погрешность тока срабатывания и низкая стабильность по току срабатывания вследствие характерных для механических систем допусков и вибрации подвижной системы;
- низкая износостойкость в результате быстрого износа многочисленных подвижных соединений механических узлов;
- сложность конструкции, большие габаритные размеры и масса, обусловленные наличием большого количества деталей, выполненных из металла;
- ограниченная устойчивость к механическим воздействиям, так как реле содержит подвижные детали, которые неуравновешенны.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемой полезной модели принятому за прототип является реле тока серии РСТ-80АВ («Электрооборудование: эксплуатация и ремонт» 2008 г., стр.34-37) (см. фиг.1), содержащее входной трансформатор 1, диодной мост 2, блок питания 3, балластный резистор 4, электронный преобразователь 5, орган формирования зависимой выдержки времени 6, элемент отсечки 7, выходной орган 8.
Электронный преобразователь 5 прототипа преобразует уровень напряжения с балластного резистора 4 в рабочий сигнал, во-первых, необходимый для формирования зависимой выдержки времени органом формирования зависимой выдержки времени 6, и, во-вторых, требуемый для срабатывания без выдержки времени элемента отсечки 7. Орган формирования зависимой выдержки времени 6 обеспечивает получение выдержки времени срабатывания реле, зависящей от кратности входного тока относительно уставки срабатывания. Элемент отсечки 7 обеспечивает срабатывание реле без выдержки времени при больших кратностях входного тока относительно уставки срабатывания.
Принцип преобразования аналоговых сигналов, используемый в реле, позволяет получить времятоковые характеристики типов А и В, предусмотренные ГОСТ 3698. Двоичный счетчик обеспечивает получение семейства этих характеристик с широким диапазоном по времени.
Недостаток прототипа является невысокая точность тока срабатывания отсечки во всем диапазоне кратностей уставки, обусловленная наличием противоречивых требований к параметрам входного трансформатора, который должен обеспечивать качественное функционирование реле во всем диапазоне уставок при отношении максимальной и минимальной уставок тока:
- с одной стороны, напряжение вторичной обмотки входного трансформатора должно достигать уровня, необходимого для стабильного питания элементов схемы реле, уже при значении входного тока, равного 30…40% относительно минимальной уставки диапазона регулирования уставок по току; это определяет выбор работы трансформатора в режиме, близком к режиму холостого хода при указанных значениях входного тока и одновременно - переход его в режим насыщения при номинальном токе, что необходимо во избежание перегрузки элементов блока питания 3 при больших токах;
- с другой стороны, ток вторичной обмотки входного трансформатора должен быть пропорционален току его первичной обмотки во всем диапазоне значений входного тока вплоть до 100% максимальной уставки диапазона регулирования уставок по току, для чего необходимо, чтобы трансформатор работал в режиме короткого замыкания, т.е. при минимальном напряжении на его вторичной обмотке.
Для обеспечения работоспособности реле параметры входного трансформатора выбираются по первому условию, что вызывает неизбежное несоблюдение второго условия, а именно - непропорциональность тока вторичной обмотки трансформатора току его первичной обмотки, резко возрастающую при больших кратностях уставки относительно номинального тока реле, когда сердечник трансформатора работает в зоне глубокого насыщения.
Технический результат заявляемой полезной модели - повышение точности тока срабатывания во всем диапазоне уставок реле и износотойкости.
Технический результат достигается тем, что в реле тока, содержащим входной трансформатор, диодный мост, балластный резистор, соединенный с электронным преобразователем, орган формирования зависимой выдержки времени, элемент отсечки и выходной орган, введен измерительный трансформатор, первичная обмотка которого последовательно соединена с первичной обмоткой входного трансформатора, балластный резистор соединен с выходами измерительного трансформатора и с дополнительным входом электронного преобразователя, а диодный мост выходами соединен непосредственно с блоком питания.
Благодаря введению в заявляемую полезную модель измерительного трансформатора, соединенного с входным трансформатором, и соединению балластного резистора с измерительным трансформатором, а также соединению диодного моста непосредственно с блоком питания, обеспечивается изностойкость и повышается точность тока срабатывания во всем диапазоне уставок реле.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом. На фиг.2 - показана схема заявляемого реле тока, где приняты следующие обозначения:
1 - входной трансформатор;
2 - диодный мост;
3 - блок питания;
4 - балластный резистор;
5 - электронный преобразователь;
6 - орган формирования зависимой выдержки времени;
7 - элемент отсечки;
8 - выходной орган;
9 - измерительный трансформатор.
Заявляемое реле тока содержит входной трансформатор 1, диодный мост 2, выходами соединенный непосредственно с блоком питания 3, балластный резистор 4 соединенный с выходами измерительного трансформатора 9 и с входами электронного преобразователя 5, орган формирования зависимой выдержки времени 6, элемент отсечки 7 и выходной орган 8, измерительный трансформатор 9. Первичная обмотка измерительного трансформатора 9 последовательно соединена с первичной обмоткой входного трансформатора 1, балластный резистор 4 соединен с выходами измерительного трансформатора 9 и с дополнительным входом электронного преобразователя 5.
Работа заявляемого реле тока осуществляется в следующем порядке. Напряжение вторичной обмотки входного трансформатора 1, выпрямленное диодным мостом 2, поступает на вход блока питания 3, который формирует стабилизированное напряжение для питания функциональных блоков - электронного преобразователя 5, органа формирования зависимой выдержки времени 6, элемента отсечки 7, выходного органа 8.
Ток вторичной обмотки измерительного трансформатора 9, пропорциональный току его первичной обмотки, протекая по балластному резистору 4, создает падение напряжения на нем, пропорциональное току первичной обмотки трансформатора 9. Электронный преобразователь 5 преобразует это падение напряжения в сигнал, смещенный из области недопустимых, в область рабочих сигналов реагирующей части органа формирования зависимой выдержки времени 6.
Предварительные испытания заявляемого реле тока подтвердили его преимущество перед известными аналогами. Заявляемое реле тока обладает высокой точностью и стабильностью уставки тока срабатывания во всем диапазоне уставок, а также высокой износостойкостью.