Реле сопротивления: Реле сопротивления | ШДЭ2801, ШДЭ2802

alexxlab | 16.07.2023 | 0 | Разное

Моделирование реле сопротивления с круговой характеристикой

Реле сопротивление – ещё один вид реле, используемый в релейной защите. Отличием данного реле является то, что оно является реле с двумя подводимыми величинами, а его срабатывание определяется попаданием входной величины (замера) в некую характеристику срабатывания. Замером в данном случае является комплексное сопротивление Z.

Пройдите наш онлайн-курс по MATLAB/SIMULINK. Там вы научитесь пользоваться MATLAB как мощным калькулятором, создавать свои модели в SIMULINK, моделировать электрические цепи, а также сложные электроэнергетические системы с устройствами релейной защиты.

Выделяют большое количество реле сопротивления с различными характеристиками срабатывания [1]:

• с круговой характеристикой, в том числе со смещением;
• с эллипсовидной характеристикой;
• с полигональной характеристикой и др.

В данной статье рассмотрим пример реализации реле сопротивления с круговой характеристикой со смещением в Simulink.

Для начала приведём математическое описание данной характеристики. Сама характеристика приведена на рис. 1. Следует отметить тот факт, что центр характеристики располагается на линии максимальной чувствительности (это линия, проходящая через центр координат под углом максимальной чувствительности j_м.ч.).

Рис. 1. Вид характеристики реле сопротивления с круговой характеристикой со смещением

Реле сопротивления, в основном, применяется в качестве реле минимального действия. У данного типа реле сопротивления есть несколько уставок:

• уставка срабатывания Z_с.р, Ом;
• сопротивление смещения характеристики Z_см, Ом;
• угол максимальной чувствительности φ_м.ч., градус;
• коэффициент возврата k_в, определяющий возврат реле в несработанное состояние (характеристика, указанная на рис. 1 штриховой линией).

Срабатывание реле происходит при попадании замера в характеристику, указанную на рис. 1 сплошной линией, а возврат реле – при последующем уходе замера из характеристики, указанной на рис. 1 штриховой линией. Для определения условий срабатывания реле отметим на характеристике срабатывания центр характеристики Z₀ и её радиус R (рис. 2).

Примечание: подчёркивание снизу параметра, например, Z, обозначает, что используется комплексное число.

Рис. 2. Характеристика реле сопротивления с указанными центром и радиусом

Срабатывание реле происходит при выполнении условия

где Z – замер сопротивления на входе реле, Z₀ – координата центра характеристики; R – радиус характеристики.

Таким образом, для того, чтобы смоделировать данное реле сопротивления, необходимо определить значение координаты центра характеристики

Z₀ и значение её радиуса R. Учёт того факта, что центр характеристики располагается на линии максимальной чувствительности, приводит к следующим уравнениям:

где значения Z_{с. р} и Z_см определяются по следующим равенствам:

где Z_с.р, Z_см, φ_м.ч. – уставки реле.

Возврат реле осуществляется при выходе замера из характеристики срабатывания, которая отличается только большим радиусом при неизменном центра характеристики (рис. 1). Для реализации характеристики возврата достаточно только умножить величину R на коэффициент возврата k_в.

Реле сопротивления с круговой характеристикой вы можете приобрести в магазине. Вид схемы приведён на рис. 3. Отметим, что дополнительная логика, такая как учёт тока точной работы реле и др., в данном примере не рассмотрена.

Рис. 3. Реализация реле сопротивления с круговой характеристикой в Simulink

Протестируем данное реле с использованием замера Z, у которого угол постоянный и равен углу максимальной чувствительности. Уставки реле выставлены следующие: Z_с.р = 100 Ом, Z_см = 50 Ом, φ_{м. ч.} = 75°, k_в = 1,05. На рис. 4 приведён вид схемы для тестирования.

Рис. 4. Схема для тестирования реле сопротивления

На рис. 5 приведён модуль входного замера и результат срабатывания и возврата реле сопротивления.

Рис. 5. Результаты тестирования реле сопротивления

Для более подробного тестирования на нашем сайте в дальнейшем дополнительно будет приведён специальный скрипт.

Однако, остаётся открытым вопрос правильности моделирования характеристики возврата реле сопротивления и расчёта самого коэффициента возврата.

Список использованной литературы

1. Чернобровов Н.В., Семёнов В.А. Релейная защита энергетических систем. ­­– М.: Энергоатомиздат, 1998.

Моделирование устройств РЗиА: реле сопротивления

Дистанционная защита срабатывает по сопротивлениям контуров фаза-фаза для защиты от междуфазных КЗ или по контуру фаза-земля для защиты от коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.
Линейные комбинации токов и напряжения выбираются таким образом, чтобы замер дистанционного органа был пропорционален расстоянию до точки металлического КЗ. Для примера:

В дальнейшем изложении будем считать, что мы уже имеем ортогональные составляющие напряжения и тока, которые заранее рассчитаны для вычисления сопротивления. Тогда формула для расчета сопротивления будет выглядеть следующим образом:

Ее можно использовать как для дальнейших расчетах в дистанционных реле, так и просто для индикации. В случае только индикации этот расчет можно выполнять в более медленном темпе, чем расчеты для работы алгоритмов защиты.
Характеристикой срабатывания дистанционной защиты в комплексной плоскости является область, ограниченная линией, заданной пользователем с помощью уставок, таких как угол линии, полное сопротивления, активное сопротивление.
Несмотря на возможные различия характеристик у разных производителей, наиболее популярными остаются характеристики в форме окружности, четырехугольника и треугольника.
Рассмотрим характеристику “окружность”. Чтобы задать окружность на плоскости достаточно задать три точки, не лежащие на одной прямой. Точек может быть меньше, но тогда обязательным должно быть дополнительное условие, которое определит однозначность построения.
Например, для задания характеристики может быть заданы две уставки: полное сопротивление Z и угол линии φ (рис. 1).

Рис. 1. Характеристика срабатывания

Этих данных недостаточно для построения характеристики. Из рисунка видно, что дополнительными условиями являются: окружность проходит через точку (0, 0), точки (0, 0), (Zcos(ф), Zsin(ф)) лежат на диаметре окружности.
Теперь данных достаточно, чтобы определить координаты центра (x0, y0) и радиус R. Ими соответственно являются (Zcos(ф)/2, Zsin(ф)/2) и Z/2.
Как определить, лежит точка с координатами (x,y) внутри или вне окружности? Ответ хорошо виден из следующего рисунка (рисунок 2).

Рис. 2. Определение положения точки с координатами (x, y) относительно характеристики срабатывания

Необходимо, чтобы:

Или в ортогональных составляющих

Квадратный корень является ресурсоемкой операцией, и необходимости его извлечения для полного соответствия формул нет. Достаточно из уставок высчитать не радиус, а квадрат радиуса.
Рассмотри характеристику “четырехугольник” (рис. 3):

Рис. 3. Характеристика срабатывания в форме четырехугольника

Характеристика ограничена четырьмя линиями, а уставок для настройки характеристики только три. Естественно, что должно быть достаточно дополнительных условий по наклону и положению сторон характеристики, на положение которых никак не влияют уставки доступные для изменения.
Для того, чтобы разобраться с четырехугольником, нужно понять, как определять положение точки относительно прямой.
Неравенство  ax + by ≥ c  определяет верхнюю полуплоскость, т.е. все точки верхней полуплоскости являются решением неравенства, а нижние нет. Граничная линия определяется превращением неравенства в равенство (рис. 4).

Рис. 4. Определение положения точки с координатами (x, y) относительно линии

Таким образом, для определения положения точки относительно характеристики реле сопротивления надо определить положение точки относительно четырех прямых. Объединение условий по логическому «И» будет определять срабатывание реле сопротивления (рис. 5).

Рис. 5. Определение положения точки с координатами (x, y) относительно характеристики срабатывания

Найдем для примера уравнение стороны «1» – kx+b.
Коэффициент k равен тангенсу угла наклона прямой. Получаем k=tg(-5°)=-tg(5°). Из рисунка также видно, что эта прямая проходит через точку (Zcos(ф), Zsin(ф)). Тогда

Получаем уравнение первой стороны:

 

Из рисунка видно, что условием нахождения точки ниже первой стороны будет выполнение неравенства  f1(x) ≤ 0  при подстановке туда вместо x, y рассчитанных на данных момент активного и реактивного сопротивления (координаты точки в обозначениях сопротивлений будут записаны в виде (R, jX)). Важно не путать обозначение оси абсцисс x и обозначение реактивного сопротивления jX.

Используя такие же элементарные вычисления, можно получить уравнения оставшиеся уравнения сторон – f2(x), f3(x), f4(x). Тогда условием срабатывания реле сопротивления будет истинность логического выражения

В каждое из уравнений сторон необходимо подставить значения активного и реактивного сопротивлений в текущий момент времени.

Используя данные идеи, можно реализовать довольно тщательную проверку реле сопротивления с помощью устройства РЕТОМ. При автоматической проверке реле сопротивления выходными данными РЕТОМа являются два массива – массив углов (от 0° до 360°) с заранее заданным шагом и массив значений сопротивлений, при которых произошло срабатывание пускового органа. Экспортировав данные, например, в Excel, можно получить погрешности срабатывания в каждой точке, если в Excel корректно прописаны все формулы и углы перехода с одной стороны характеристики на другую.

Углы перехода рассчитываются также из уравнений. Формулы получаются громоздкими, но принципиально не сложнее, чем приведенные выше.

Результаты таких испытаний приведены на рисунках ниже. На рисунках синим показана теоретическая характеристика, а цветными маркерами – точки РЕТОМа (рис. 6, 7).

Рис. 6, 7. Экспериментальные и теоретические данные проверки реле сопротивления

Пояснения к рисункам:

– При равномерном шаге по углу попасть в угол перехода с одной стороны на другую практически невозможно, поэтому может наблюдаться «срезание углов». В программе РЕТОМ есть очень полезная для этих целей функция «уточнение при переломе». При ее введении характеристика между изломами будет обработана с уменьшенным в 10 раз шагом.

– Даже без аналитического расчета погрешности видно, что экспериментальные точки ложатся очень близко к теоретическим прямым.

– Если Excel файл подготовлен заранее, то такие испытания не требуют практически ничего, кроме копирования данных из программы РЕТОМ в Excel.

Как узнать, неисправно ли реле

Реле является электромеханическим часть, хотя в настоящее время уже существует так называемое твердотельное реле. Ан электромеханический означает сочетание электрических и механических воздействий или функции. Для любителя важно, как узнать, неисправно ли реле. Но прежде чем перейти к этому, давайте лучше обсудим основы реле. понимание.

Как упоминалось выше, реле является электромеханической деталью. Его схема управления электрическая, а переключающие контакты механические. Ниже находится символ реле. Катушка управляется электрическим воздействием, в то время как контакт представляет собой просто механический узел, который замыкается и размыкается, когда на катушку подается питание и обесточивается. Термин «запитывается» означает, что на катушку подается напряжение.

Символ реле

Часть катушки на самом деле представляет собой индуктор с последовательным сопротивлением. Вы можете часто слышать о термине сопротивление катушки реле. Ниже представлена ​​расширенная модель катушки реле с последовательным сопротивлением R и индуктивностью L.

Модель катушки реле

Значение последовательного сопротивления указано в техническом паспорте при номинальной температуре. Индуктивность также указана. Последовательное сопротивление отвечает за установку тока, протекающего к катушке, когда есть приложенное напряжение. Катушка рассчитана только на малые токи, в отличие от контактов, рассчитанных на большие токи.

1. Визуальный и физический осмотр

Шаги:

1. 1. Внимательно осмотрите контакты катушки реле, контактные контакты и/или весь внешний вид. Обратите внимание на отсутствие следов гари, механических деформаций или необычного запаха.

1.2. Если есть сомнения, основанные на наблюдении, то замените реле новым.

1.3. Проверьте исходное состояние контакта реле. Реле может быть нормально разомкнутым и нормально замкнутым контактом. Нормально разомкнутый контакт означает, что состояние контакта разомкнуто, когда реле не находится под напряжением. С другой стороны, нормально замкнутый контакт означает, что состояние контакта замкнуто или имеет нулевое сопротивление, когда реле не находится под напряжением. Обратите внимание на состояние контактов реле.

1.4. Полностью закрытый контакт в идеале будет иметь нулевое сопротивление. С другой стороны, полностью открытый контакт в идеале будет иметь бесконечное сопротивление. Если контактное сопротивление не падает ни в одном из условий, возможно, реле неисправно. Заменил на другой.

2. Проверка и измерение сопротивления катушки

2.1. Получите реле, чтобы проверить и определить контакты катушки. Если вы знаете номер детали реле, вы можете поискать в сети техническое описание и чертеж. Если у вас нет информации о номере детали, штыри катушки часто меньше, чем контактные штифты. Сам корпус реле может иметь направляющую.

2.2. Возьмите цифровой мультиметр и установите его на измеритель сопротивления. Пока не подавайте питание на катушку реле.

2.3. Подсоедините датчики цифрового мультиметра, как показано ниже. Неважно, поменяны ли местами красный и черный щупы, поскольку мы измеряем только сопротивление.

Проверка сопротивления реле

2.4. Прочтите показания цифрового мультиметра, это сопротивление катушки

2.5. Как узнать, действительно ли реле неисправно? Просто измеренное сопротивление не совпадает с сопротивлением в паспорте. А как быть с паспортом реле, так как на реле нет маркировки на корпусе? Есть некоторые нормы, которые могут быть использованы в суждении. Во-первых, если у вас есть заведомо исправная часть реле (та же самая часть), то вы можете сравнить с ней сопротивление катушки. Во-вторых, если нет подходящей детали для сравнения, можно сделать разумное предположение. Как и в автомобильных приложениях, сопротивление катушки реле в основном составляет от 50 до 200 Ом. Для систем 24 В сопротивление катушки может достигать от 200 до 600 Ом.

3.

Подача питания на катушку реле Подача питания на реле

Шаги:

3.1. Если вы знаете номер детали реле, то вы будете знать необходимое напряжение для подачи питания на катушку реле. Если это так, возьмите источник напряжения и подайте его на контакты катушки реле. Если вы слышите щелчок контакта реле, возможно, оно работает. Но для верности измерьте контактное сопротивление. В идеале оно должно быть равно нулю, когда контакт реле переключается с открытого на замкнутый, и очень высоким сопротивлением, когда контакт реле переключается с замкнутого на разомкнутый.

3.2. Если вы не знаете каталожный номер реле и не можете его получить, воспользуйтесь методом проб и ошибок. Обычные катушки реле рассчитаны на 5 В, 12 В, 24 В, 36 В или 48 В. Если вы знаете назначение платы, на которой установлено реле, то можете иметь представление о том, что является источником напряжения схемы. Например, приложение автомобильное, тогда источник напряжения цепи наверняка находится в диапазоне от 12 В до 24 В. Итак, начните использовать источник напряжения 12 В. Подсоедините к контактам катушки реле и проверьте, нет ли щелчков и изменения контактного сопротивления. Увеличьте до 24 В, если источник 12 В не работает.

3.3. Если нет представления о схеме или плате, то начинайте использовать 5В, затем 12В, 24В и так далее. Я предлагаю не подключать источник напряжения в течение длительного периода времени, чтобы катушка не подвергалась нагрузке, если когда-либо используемый источник напряжения будет выше, чем номинальное значение катушки.

3.4. Полностью закрытый контакт в идеале будет иметь нулевое сопротивление. С другой стороны, полностью открытый контакт в идеале будет иметь бесконечное сопротивление. Если контактное сопротивление не падает ни в одном из условий, возможно, реле неисправно. Заменил на другой.

Обычный режим отказа реле

Реле обычно не повреждается, особенно в цепях малой мощности или слабого сигнала. Но чаще всего это происходит в сильноточной цепи. Режим отказа реле может быть расплавленным/сгоревшим контактом, защелкивающимся контактом, сгоревшей катушкой, разомкнутой катушкой или даже короткой катушкой.

Сопротивление катушки для реле спросил

4 года, 6 месяцев назад

Изменено 3 года, 11 месяцев назад

Просмотрено 10 тысяч раз

\$\начало группы\$

У меня перестал работать холодильник. Несколько лет назад сгорела плата рядом с контактом реле, поэтому я рассматривал плату как основного виновника. Я пытаюсь проверить реле, чтобы определить, сломаны ли они, но у меня нет опыта в этом, и информация, которую я получил, была не очень полезной. Для реле 832A-1C-S я проверил сопротивление (два нижних контакта) и получил 153,8 Ом. Означает ли это (согласно спецификациям; ссылка ниже), что это реле не работает? Что касается 812H-1A-S, я не уверен, что можно что-то проверить с помощью мультиметра. Любая помощь будет оценена.

Спецификации для этих реле: https://www.mouser.com/datasheet/2/378/832a-257239.pdf http://www.songchuan.com/db/pictures/AdminModules/PDT/PDT090410001/201191914401494858.pdf

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Судя по даташиту, сопротивление катушки должно быть около 155\$\small\Omega\$, тогда ваше реле по этой информации похоже не повреждено, хотя это не значит повреждено оно или нет.

Катушка может быть исправна, но возможен сбой механических контактов.

Итак, чтобы убедиться, работает он или нет, подключите его к источнику постоянного напряжения 12\$\маленький В постоянного тока\$ и попробуйте зажечь светодиод или подать питание на любую другую нагрузку.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Одним из способов проверки реле является подача и снятие указанного напряжения на катушке (12 В пост. тока для показанных) и проверка целостности цепи на контактах с помощью мультиметра, установленного на Ом или Целостность (который подает звуковой сигнал, поэтому вам не нужно смотреть на счетчик).

Источником напряжения может быть 9-вольтовая батарея, которой может быть достаточно для включения реле, но если это не сработает, используйте 12-вольтовый источник питания или даже автомобильный аккумулятор (

осторожно: не Короткое замыкание автомобильного аккумулятора!).