Министерство образования и науки Российской Федерации
Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)

В.И. Нагай, А.С. Рыбников, Г.Н. Чмыхалов, П.А. Скляров

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО,
ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО ВЛИЯНИЯ НА
УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Методические указания к лабораторным работам

Новочеркасск 2004
УДК 621.316.925 (075.8)

Рецензент: канд. техн, наук, доц. Сацук Е.И.

Натай В.И., Рыбников А.С., Чмыхалов Г.Н., Скляров П.А.

Исследование гальванического, индуктивного и емкостного влияния на
устройства релейной защиты: Методические указания к лабораторным
работам/ Юж.-Рос. гос. техн, ун-т (НИИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004.
-20 с.

Рассмотрены механизмы гальванического, индуктивного и емкостного
влияния электрических цепей на устройства релейной защиты и автоматики

Методические указания предназначены для студентов специальности
21.04.00 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»,
изучающих дисциплину «Элементы автоматических устройств».

УДК 621.316.925 (075.8)

© Южно-Российский государственный
технический университет, 2004

© Нагай В.И., Рыбников А.С., Чмыхалов

Г.Н., Скляров П.А., 2004
Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА
КАТУШКУ ИНДУКТИВНОСТИ

1.1	Цель работы

Исследование электромагнитного воздействия плоскопарал-
лельного магнитного поля на катушку индуктивности.

1.2	Приборы и оборудование

Модель для исследования плоскопараллельных магнитных
полей на основе колец Гельмгольца, генератор сигналов С-4392,
мультиметр M-890F.

1.3	Пояснения к работе

Для создания однородных относительно слабых магнитных
полей (до —1600 А/м) широко используются системы катушек из
соосных кольцеобразных или квадратных секций. Взаимное
расположение, а также размеры секций и количество витков
выбирают из условия однородности поля. Кроме аксиальной
симметрии такие системы обладают обычно дополнительной
симметрией относительно центральной плоскости (z = О), так как
составляются из симметричных пар секций.

Катушки Гельмгольца представляют систему из двух
симметричных относительно плоскости z = 0 токовых витков, у
которых расстояние между центрами витков по вертикали 2h равно
радиусу витка R (рис. 1.1). Вертикальная компонента поля в точке z на
оси симметрии (г = О) равна
(1-1)

В точке z = 0 получим

(1-2)

Катушки Гельмгольца, приведенные на рисунке 1, используются
также для компенсации магнитного поля Земли (горизонтальной или
вертикальной компоненты) в различных измерительных устройствах
и электрофизических установках.

Рис. 1.1.

1.4	. Содержание работы

В ходе выполнения работы подать сигнал частотой 1071 Гц,
вырабатываемого генератором сигналов С-4392, на испытательную
модель, содержащую, в качестве объекта испытаний, дроссель.
Параметры испытуемого дросселя: W - количество витков, d -
диаметр, мм, 8=тгг2 - площадь поперечного сечения, мм2. Радиус
токовых колец R = 0,26 м, расстояние между кольцами h = R/2 =
0,26/2 = 0,13 м. Результаты измерений двух опытов свести в табл. 1.1.
аблица 1.

	11, А	иьв	12,а	и2,в
Дроссель с ферритовым сердечником				
Дроссель без сердечника				
Ортогональное расположение дросселя				

Используя соотношение (1.2) произвести расчет напряженности
магнитного поля колец Гельмгольца, результат сравнить с опытными
данными.

1.5	. Содержание отчета по лабораторной работе

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

а)	схему экспериментов;

б)	результаты экспериментов;

в)	краткое объяснение полученных результатов и основные
выводы по результатам.

1.6	. Контрольные вопросы

1.	На основании проделанной работы объяснить, как повлияет
изменение числа витков катушки на напряжение помехи, наводимое
на ней.

2.	Как повлияет на напряжение помехи наличие (отсутствие)
ферритового сердечника в катушке?

3.	Какие существуют меры по снижению помех, передаваемых
за счет взаимных индуктивностей между контурами?
Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

2.1	Цель работы

Изучить влияние общего обратного провода на уровень помех в
гальванически связанных электрических цепях.

2.2	Пояснения к работе

Рассмотрим два канала передачи информации связанных общим
обратным проводом (рис.2.1,п). В каждом канале действуют ЭДС
сигнала ЕС1 и ЕС2, которые через соответствующие сопротивления
проводов каналов связи ZnPd и ZnP2 связаны с сопротивлениями
нагрузки ZHd и ZH22, имеющими общую точку 0.

В этом случае из-за наличия общего сопротивления обратного
провода ZnPOE напряжения на нагрузках будут отличаться от
истинного Uc на определенную величину напряжения помехи UnoM,

Рис. 2.1.
Для устранения таких гальванических связей обратный провод,
по возможности, должен иметь малое сопротивление или
выполняться отдельно для каждого контура. Тогда даже при наличии
гальванической связи между каналами (общая точка) взаимное
влияние будет сведено к минимуму (рис. 2.1,6).

Для получения качественной и количественной оценки влияния
обратного провода рассмотрим упрощенную схему механизма
гальванической связи на примере схемы рис.2.2., в которой в первом
канале действует один источник сигнала ЭДС ЕС1 с внутренним
сопротивлением источника ZCJ. Во втором контуре сигнал
отсутствует (EC2=Q), а его источник представлен своим внутренним
сопротивлением Zc,2.

Тогда при наличии ЕС1 на сопротивлении нагрузки Zff 2 будет
возникать напряжение помехи UnoM, величина которой, в общем
случае, зависит от соотношения параметров величин всех элементов
данной схемы (Ecl, ZnP, ZH, ZORnp).

Для упрощения анализа рассмотрим электрическую схему с
активными сопротивлениями всех элементов, работающую от
источника переменного напряжения Ес. Обозначим Zc + ZnP = Z7 ~ R,.
ZH = RH, ZnPOE = Ro, тогда схема по рис.2.2,а примет вид,
приведенный на рис.2.2,б. Примем положительное направление токов
Д, I2,10 в контурах.

Напряжение помехи на сопротивлении нагрузки RH 2

ипом = Uq= I2' Rh.2 = U2.

Можно показать, что в этом случае
U2 = ------EC-Ro-RH2------

Ro-R31+R0-R32+R31-R32

где R31 = Ri + Rh.i, R>2 Ro Rh.2 ~ эквивалентные сопротивления
независимых частей контуров.

Рассмотрим частный случай, когда сопротивления проводов
обоих каналов одинаковы и равны сопротивлению обратного
провода, т.е. Rnpi=RnP2 = = Ro, Rhi = Rh2 = Rh- Тогда, пренебрегая
внутренними сопротивлениями источников Rc = О (Rc « Rn), можно
показать, что

у? = Ес 'Rq 'rh
2'Ro 'Rc +Rc
где R3 = Ro + RH.

Таким образом, напряжение помехи будет определяться
соотношением сопротивлений нагрузки и обратного провода Кц k 
Ro и тогда

U2= Ес- к------= Ес-----к----

к2-4к + 3	(к + 1)-(к + 3)

Рис. 2.3
Можно показать, что функция U2 = f(k) имеет максимум при
к = 7з, т.е. максимальное значение помехи в данном частном случае
будет U2 = 0.134-Л'Г при/?;; = 7з= 1,73.

2.3.	Описание лабораторной установки

Лабораторная установка, подключаемая к регулируемому
источнику постоянного напряжения в диапазоне от 0 до 60 В
частотой 50 Гц, состоит из набора независимых регулируемых
наборов активных сопротивлений, из которых набираются два канала,
соединяемых обратным проводом. Номинальные значения
постоянных и переменных сопротивлений приведены на рис.2.4.

Рис.2.4.

Контроль Ес осуществляется вольтметром PV1, а напряжение
помехи (наводки) - вольтметром PV2.

2.4.	Порядок проведения работы

1.	Собрать схему с одним источником сигнала и
произвольным набором сопротивлений Rc + RnP, RH, Ro. выставить
заданное значение ЭДС сигнала (30 - 60 В) и замерить вольтметром
PV2 напряжение помехи. Произвести несколько замеров напряжений
помехи при различных сочетаниях Ес и сопротивлений RCI + Rnpi,
RC2 + RnP2, Rhi. Rh2, Ro- результаты свести в таблицу 2.1 и сравнить с
результатами расчетов по выражению 2.1.

2.	Аналогично произвести замеры напряжения помехи для
частного случая (Rnpi = Rhp2 = Ro', Rhi = Rh2 = Rh) при постоянном
значении Ec и различных соотношениях к = RH/Ro. Результаты свести
в табл.2.2 аналогичную табл.2.1. Построить график функции U2* =f(k)
для результатов эксперимента, сравнить данные эксперимента с
расчетными по выражениям (1.2) и (1.3).

3.	Убедиться, что при Ro~^> (устранение обратного провода)
напряжение помехи также стремится к 0.

4.	Сделать выводы по проделанной работе и оформить отчет.

Таблица 2.1

№  опыта	СО	Ri= Ra + Rhpi, Ом	Ri = Rc2 + RhP2, Ом	Rai, Ом	R>2- Ом	Ro,  Ом	СО	U2*— =U2/EC	U2*pac4
1									
2									
3									

2.5.	Содержание отчета по лабораторной работе

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

а)	схему экспериментов;

б)	результаты экспериментов;
в)	графические зависимости результатов экспериментов;

г)	краткое объяснение полученных результатов и основные
выводы по результатам.

2.6.	Контрольные вопросы

1.	На примере рисунка 2.3 объяснить зависимость величин
сопротивления обратного провода и напряжения помехи.

2.	Пояснить на примере рисунка 2.3 природу возникновения
помехи.

3.	Что такое гальваническая развязка? Привести примеры.

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЕМКОСТНЫХ СВЯЗЕЙ

3.1	. Цель работы

Изучить влияние емкостных связей на уровни помех в
гальванически развязанных электрических цепях.

3.2	Пояснения к работе

Рассмотрим два гальванически развязанных электрических
контура, в котором, в общем случае, существуют емкостные связи
между отдельными проводами контуров (рис.3.1). Рассмотрим
наиболее простой случай, когда ЭДС ЕС1 действует только в одном
контуре, тогда при наличии емкостных связей между проводами
контуров С13, С14, С2з С24 во втором контуре возможно появление
напряжения помехи на нагрузке ZH2.

Примем в качестве допущения, что, в общем случае,
распределенная емкость между проводом “/и” и проводом “и”
заменяется сосредоточенной емкостью Стп. Под Z, и Z2 будем
подразумевать эквивалентные сопротивления источников ЭДС и
сопротивлений проводов связи каналов, т.е. Z, = ZC1 + ZnP1 vtZ2 = ZC2 +
%ПР2-

Можно показать, что схему по рис.3.1 можно представить в
виде, показанном на рисунке 3.2,а., и с учетом активного характера
сопротивлений (источников) канала связи и нагрузки в виде,
показанном на рисунке 3.2,6.

На схеме по рис.3.2.б приняты следующие обозначения:

Z^l/dcoC^); Z2=l/(ja>C24); Z3=I/(jcoC13); Z4 =l/(j<oC23);

K2 +KH2

где co = 2nf - угловая частота (a>=314 рад/с для/=50 Гц).
a)

Рис.3.2

Таким образом, напряжение помехи UnoM = U34 выделяется на
результирующем сопротивлении RP, включенном в диагональ моста,
образованного емкостями межпроводных связей.

Выражение для определения U34 в общем виде слишком
громоздко и трудно анализируется. Однако, учитывая, что емкости
межпроводных связей достаточно малы, а соответственно
сопротивления Z, ~ хс значительно превышают активные

сопротивления проводов и нагрузки, то можно принять напряжение

диагонали

uI2 = Ec'Rhi

Ri+Rhi

(3.1)

Используя метод эквивалентного генератора, можно легко
определить напряжение помехи (наводки за счет электростатической
индукции)

т - тт - Еэ -Rp
ПОМ - и 34 - ~~ ,

Rp +2э

(3.2)
ггтр F = L/12[Z3-(Z1+Z2)-Z1(Z3+Z4)]

Д6 Э (?.ЧЖЧ)	’

-	ЭДС эквивалентного генератора;

2 = ZrZ2 ! ZyZ4

Э Z7+Z2 Z5+Z/

(3.3)

(3.4)

-	сопротивление эквивалентного генератора.

Анализируя выражение (3.3) для Е. можно показать, что Еэ = О
и, соответственно, напряжение помехи U34 = 0, если точки 3 и 4
эквипотенциальны. Это условие будет обеспечено при следующем

соотношении емкостных сопротивлений

Z2 Z3+Z4	Z3Z4

— = —----- = к или =	= /с,

Z7 Z7+Z2	Z7 Z2

(3.5)

где к - любое число.

Наиболее простой случай - это равенство всех емкостей моста
С13 = С14 = С23 = С24. т.е. Zi = Z2 = Z3 = Z4. Естественно, чем больше
отличаются соотношения Z3/Zi и Z.4Z.2, тем больше будет напряжение
помехи. Поскольку с изменением частоты со сопротивления Z7, Z2. Z3.
Z4 будут изменяться одинаково, то соотношение Z3/Zi и Z.4Z.2 при

изменении частоты останутся неизменными в широком диапазоне
изменения со = 2тг/. практически неизменной остается ЭДС
эквивалентного генератора Еэ =	U12, однако обратно

пропорционально со уменьшается сопротивление эквивалентного

Z_	у

генератора z.=	. где Z3 - сопротивление эквивалентного

тп

генератора при со = 314 1/с; m = сот/314 - кратность увеличения
частоты сигнала со,.,, по отношению к со при f= 50 Гц.

В результате напряжения помехи будет практически линейно
возрастать с ростом угловой частоты со. Однако при дальнейшем
росте частоты сопротивление емкостного моста ZM = (Z7+ Z2) || ( Z3+
Z4) будет уменьшаться все сильнее и будет происходить
шунтирование RHI, соответственно уменьшение напряжения
диагонали UI2 и, тем самым, уменьшение помехи.

3.3.	Описание лабораторной установки

Лабораторная установка, принципиальная схема которой
приведена на рисунке 3.3, содержит регулируемый источник
переменного напряжения частотой 50 Гц или генератор частоты GF,
набор активных сопротивлений, имитирующих сопротивления канала
связи и нагрузки, и четыре батареи конденсаторов, емкость которых
можно независимо дискретно регулировать. Контроль ЭДС сигнала,
напряжения нагрузки UHI = UI2 и напряжения помехи UnoM = UH2 =
U34 осуществляется соответственно вольтметрами PV1, PV2, PV3.

Рис.3.3

3.4.	Порядок проведения работы

1.	Оценка влияния соотношения емкостей проводов. Задаться
значениями RH1, R2. RH2, Zu Z2. Z3. Z4. Собрать схему, выставить
заданное напряжение сигнала частотой 50 Гц и произвести замер
напряжения помехи. Сделать несколько опытов для различных
значений отношений Z3Z} и Z/Z2 при постоянных значениях /?/. /?,//.

Результаты опытов свести в табл. 3.1. Используя выражения
(3.1) - (3.4), провести расчет напряжений помехи для заданных
параметров схемы опыта. Сравнить результаты расчета и
эксперимента. Можно порекомендовать задаться определенным
постоянным отношением Z3/Z3 и варьировать отношение Z/Z2.

Примечания:

а)	Значение Z = —, Ом - определить для со = 314 с'1 при С в
й)С

мкФ.

б)	U34* = U34/EC1 - относительное значение напряжения помехи.

Расчеты удобнее проводить в относительных единицах. Так,
например, если принять за базу Z6 = xc = 3185 Ом соответствующее С
= 1 мкФ, то соотношения Z3/Z3 = 4 и Z.4Z.3 = 0,5 можно получить при
Z7 = 0,5Z6 (2 мкФ); Z2 = Z6 (1 мкФ); Z3 = 2-Zq (0,5 мкФ); Z4 = ^,3-Z6 (2
мкФ). Тогда Еэ = 0,466-U12; Z3 = 0,733-Z6; RP6 = RP/3185-Z6.
По результатам эксперимента построить зависимость
напряжения помехи в функции Z/Z2 для заданного Z3/Zi = const.

2. Оценка влияния частоты сигнала на величину помехи.
Подключить в качестве источника сигнала генератор звуковой
частоты GF. Задаться определенными значениями R,. RHI, R2, Rh2 и
соотношениями Z3/Zi и Z/Z2.

Задавшись постоянным значением ЭДС сигнала в диапазоне 15-
30 В, фиксировать изменение напряжения помехи в функции частоты,
контроль которой осуществляется частотомером PF. При проведении
опыта с помощью осциллографа постоянно следить за стабильностью
амплитуды ЭДС сигнала, которая может уменьшаться с ростом
частоты, и не допускать перегрузки генератора частоты. Результаты
экспериментов свести в таблицу 3.2 и таблицу 3.3, идентичную
предшествующей.

Таблица 3.2

№ п/п	Гц	Сп, В	UnoM~U  34, В	и  U 14*	  Ес  (опыт)	U34* (расче т)	Заданные параметры  схемы
1						Ri= Ом; RHl=  Ом;  R2= Ом; Rh2=
2						
3						
4						Ом;  С13= мкФ; С14=  мкФ;  С23= мкФ; С24= мкФ; 7	7  ^3 =	• ^4 =  Z1	’ Z2

По результатам экспериментов построить графическую
зависимость UnoM= f((o). Используя выражения (3.1) - (3.4), провести
расчеты напряжений помехи для частоты f = 50 Гц и какой-либо
заданной частоты (ч„,>314 с'1.

3.5	Содержание отчета по лабораторной работе

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

а)	схему экспериментов;

б)	результаты экспериментов;

в)	графические зависимости результатов экспериментов по п.3.1
и п.3.2;

г)	краткое объяснение полученных результатов и основные
выводы по результатам.

3.6	Контрольные вопросы

1.	Объяснить, используя амплитудно-частотную характеристику
UnOM=f(a>), почему с ростом частоты напряжение помехи
увеличивается, а затем начинает спадать.

2.	Привести возможные способы устранения взаимного

емкостного влияния между контурами.
Лабораторная работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОННОГО
РЕЛЕ ТИПА РТЗ - 51 В УСЛОВИЯХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПОМЕХ

4.1.	Цель работы

Ознакомиться с принципом действия микроэлектронного реле
типа РТЗ - 51, изучить влияние коммутационных помех по цепям
оперативного постоянного тока на работу реле.

4.2.	Пояснения к работе

Микроэлектронное реле тока типа РТЗ-51 с повышенной
чувствительностью применяется в сетях с изолированной нейтралью
напряжением 6-35 кВ для защиты от замыканий на землю
генераторов, трансформаторов, электродвигателей, воздушных и
кабельных линий.

Замыкание на землю - наиболее распространенный вид
повреждения в сетях с изолированной или компенсированной
нейтралью. Сопротивление нулевой последовательности в таких
сетях определяется в основном емкостью линий относительно земли,
и поэтому установившийся ток замыкания значительно меньше токов
междуфазных КЗ, а в большинстве случаев и тока нагрузки, особенно
в воздушных сетях 6-10 кВ, где емкость сети относительно земли
невелика.

В токе замыкания на землю всегда содержатся составляющие с
частотами, отличными от промышленной частоты. Они могут
возникать кратковременно при переходном процессе замыкания на
землю, а также существовать длительно вследствие
несинусоидальности напряжения сети. Реле тока типа РТЗ -51
реагирует на основную гармонику (50 Гц) тока нулевой
последовательности 3/0, появляющегося в сети при замыкании на
землю. В качестве датчика тока нулевой последовательности
используется трансформатор тока нулевой последовательности
ТТНП.

Принципиальная схема подключения реле приведена на рис.4.1.
В общем случае защита объекта от междуфазных повреждений
обеспечивается комплектом АК. включенным на фазные токи (группа
трансформаторов тока ТА). Трансформатор тока нулевой
последовательности TAN охватывает кабель (или кабельную вставку)
и к его вторичной обмотке подключается чувствительное токовое
реле KAZ (реле тока с встроенным селективным фильтром основной
частоты). Три фазы кабеля в этом случае являются первичными
обмотками трансформатора тока нулевой последовательности, в
котором осуществляется суммирование магнитных потоков, а не
токов как это имеет место в фильтрах тока нулевой
последовательности, выполняемых для сетей с эффективно
заземленной нейтралью, т.е. для сетей напряжением ПО кВ и выше.
Это обусловлено необходимостью минимизации погрешности в
выделении токов нулевой последовательности, когда полезный
сигнал значительно меньше сигналов помехи, т.е. токов короткого

замыкания и токов нагрузки.

Рис. 4.1

Принципиальная электрическая схема реле приведена на рис.4.2.
В реле использованы операционные усилители (ОУ), что выдвинуло
ряд требований к условиям применения реле и его эксплуатации.
Кроме того, применение упрощенного блока питания в реле на базе
параметрического стабилизатора (с непосредственной электрической
связью с цепями постоянного тока) обусловило необходимость
принятия комплекса мероприятий, обеспечивающих
помехозащищенность устройства.

Входная часть реле состоит из промежуточного трансформа-тора
/А/. резисторов R2-R7, которые совместно с переключателями SB1 —
SB5 служат для дискретной регулировки уставки по току
срабатывания.

Положение переключателей на схеме соответствует
минимальной уставке. Последовательно с первичной обмоткой
промежуточного трансформатора ТА1 включено сопротивление R1,
ограничивающее величину тока во вторичной обмотке ТТНП при
больших токах двойных замыканий на землю, когда насыщение
трансформатора ТА1 приводит к уменьшению сопротивления
нагрузки ТТНП.
Диоды VD1-VD4 предназначены для ограничения амплитуды
входного сигнала. Преобразующая часть представляет собой
активный фильтр на ОУ DA1 с многоконтурной обратной связью,
включающей резисторы R8, R9 и R10 и конденсаторы С1 и С2.
Отстройка реле от высших гармонических составляющих во входном
токе осуществляется фильтром, настроенным на частоту 50 Гц.

Сравнивающая часть реле состоит из порогового элемента,
выполненного на ОУ DA2. времязадающей цепи VD5, R15, R16 и С8,
триггера Шмитта, построенного на ОУ DA3. Конденсаторы СЗ, Сб,
С7 и С9 являются корректирующими элементами операционных
усилителей, исключающими их возбуждение.

Конденсатор С5 служит для динамического торможения,
исключающего ложную работу реле, при подаче и снятии
напряжения питания.

Резистор R17 является элементом обратной связи. Для питания
операционных усилителей в схеме реле применен параметрический
стабилизатор, состоящий из резисторов R26 и R27, стабилитронов
VD11 и VD12, конденсаторов С12 и ('13 и обеспечивающий
постоянное напряжение ±15 В.

Схема питания реле от оперативного переменного тока
включает в себя выпрямительный мост VS1, резистор R28 и
конденсатор С14.

Исполнительный орган реле представляет собой усилительный
каскад на транзисторе VT1, в цепь коллектора которого включено
выходное быстродействующее реле К1.

Резисторами R24, R25 задается ток, открывающий транзистор
VT1 в режиме срабатывания.
Для защиты транзистора VT1 и диодов моста 1'87 от
перенапряжений в схеме используются варисторы RV1 vtRV2.

Оперативные цепи реле могут подключаться как к источнику
постоянного напряжения с номинальным напряжением 110 или 220 В
соответственно, так и к источнику переменного тока с номинальным
напряжением 100 В.

Изменение уставки может производиться ступенями п - 6, 12,
24, 36 и 48 мА. Значение величины тока срабатывания на
соответствующей уставке определяется по формуле: 1 = (20+Еи)-10'3
А.

Порог срабатывания сравнивающей части реле задается
резисторами RH, R12 и R14. Изменением сопротивления R11
обеспечивается настройка реле на минимальной уставке.

Сигнал с выхода усилителя DA2 в зависимости от его
полярности заряжает или разряжает конденсатор С8. Для ускорения
срабатывания и возврата реле предусмотрено ограничение уровня
заряда и разряда конденсатора С8, которое выполнено на резисторах
R18 - R23 и диодах VD6 - VD9.

При отсутствии входной воздействующего сигнала и в режиме,
когда этот сигнал меньше установившегося порога срабатывания
порогового элемента DA2 конденсатор С8 времязадающей цепи
заряжен до положительного потенциала, триггер Шмитта находится в
несработанном состоянии, транзистор VT1 закрыт и входное реле К1
не срабатывает.

При появлении входной воздействующей величины,
превышающей порог срабатывания ОУ DA2, конденсатор С8
перезаряжается до напряжения достаточного для срабатывания
триггера. Транзистор VT1 открывается и входное реле К1
срабатывает.

Как показал опыт эксплуатации, функционально реле РТЗ - 51
полностью заменяет реле РТЗ - 50, которое имело следующие
недостатки:

-	значительный разброс уставок срабатывания по первичному
току при работе с различными ТТНП одного типа;

-	большую зависимость фактической (по первичному току)
кратности регулирования уставок срабатывания от типа ТТНП;

-	недостаточную фактическую кратность регулирования уставок
срабатывания при подключении защиты к двум и более ТТНП
одновременно, соединенным своими обмотками последовательно или
параллельно, согласно или встречно и др.

Реле может использоваться при различном включении
измерительных трансформаторов тока типа ТЗЛМ и ТЗРЛ. Наличие в
реле РТЗ - 51 частотного селективного фильтра позволяет снизить
коэффициент броска емкостного тока, требуемый для выбора
уставок. Отмеченные недостатки в новом реле устранены.

Потребление цепи оперативного тока составляет около 5 В-A на
переменном и 10 Вт - на постоянном напряжении. Частотный фильтр
обеспечивает загрубление реле более чем в 4 раза на частоте 150 Гц и
более чем в 15 раз на частоте 400 Гц. Поэтому реле РТЗ - 51 в
отличие от РТЗ - 50 практически реагирует только на основную
гармонику тока.
Хотя в целом опыт эксплуатации реле РТЗ - 51 можно признать
положительным, необходимо отметить, что при использовании реле в
шкафах КРУ неоднократно наблюдались случаи ложного
срабатывания его при коммутации близко расположенных
электромеханических промежуточных реле и реле времени.
Причиной, вызывающей срабатывание реле РТЗ - 51 в этих режимах,
являются перенапряжения в цепях питания реле, приводящие к
возбуждению активного фильтра. Ограничение уровня
перенапряжений, возникающих при коммутации индуктивной
нагрузки, может быть достигнуто установкой на обмотках указанных
реле искрогасительных контуров, в простейшем случае состоящих из
цепочки последовательно включенных диода (с обратной
полярностью включения) и резистора. При этом наличие резистора
является обязательным не только по условию достижения требуемых
времен возврата электромеханических реле, но и для защиты диода,
опасность пробоя которого имеет место, когда из-за вибрации
управляющих контактов и недостаточных высокочастотных свойств
диода через него протекает большой ток.

4.3.	Порядок проведения работы

Проверка реле типа РТЗ -51, Собрать схему испытаний реле,
приведенную на рисунке 4.3. Измерительный прибор РА -
миллиамперметр 250 мА. Реостат RR величиной сопротивления 600
Ом. Регулировка тока 1Р обеспечивается изменением напряжения на
входе схемы потенциометром R в диапазоне 10 - 100 В. Проверить
уставки срабатывания реле в диапазоне регулирования; при
необходимости подстроить ток срабатывания резистором R11.
Зафиксировать токи возврата 1В на каждой уставке и определить
коэффициент возврата kB=IB/ICP. С помощью осциллографа
проконтролировать напряжения в контрольных точках реле 1, 9, 10,
11, 12 до срабатывания и после срабатывании и зарисовать их форму.

Снять амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) активного
частотного фильтра. С этой целью при снятом оперативном токе
подключить ко входу фильтра (контрольные точки 1-4) генератор
звуковой частоты с регулируемым напряжением 1-5 В. К выходу
частотного фильтра DA1 (контрольные точки 9-4) подключить
электронный вольтметр или осциллограф. Подать оперативный ток на
реле. Установить на генераторе напряжение около 2 В и, плавно
изменяя частоту в диапазоне 20-500 Гц, снять АЧХ фильтра,
поддерживая постоянное значение входного напряжения.

Рис. 4.3

Проверка влияния коммутационных перенапряжений. На схеме
испытаний по рисунку 4.3. подключить промежуточное реле
постоянного тока KL, например типа РП-24 с UHOM=220 В.
Первоначально шунтирующая цепочка VD-Rd отключена (накладка
SX разомкнута), при помощи ключа SA2 производить коммутацию
промреле KL, наблюдая при этом реакцию реле РТЗ - 51 и
контролируя напряжения на выходе ОУ DA1 и в других контрольных
точках. В первичной обмотке реле ток 1Р может отсутствовать или
выставлен значительно меньше 1ср. Убедиться, что происходит
ложное срабатывание реле (т.е. срабатывание при отсутствии
требования срабатывания к данному устройству) практически всегда
как при включении, так и при отключении ключа SA, а особенно при
“дребезге” его контакта. Зарисовать сигналы на выходе ОУ DA1 в
этих условиях. Включить шунтирующую цепочку VD-Rd и убедиться
в практическом отсутствии ложных срабатываний реле (в принципе
они возможны при сильном “дребезге” контактов).

4.4.	Содержание отчета по лабораторной работе

Отчет должен содержать:

а)	схему испытания реле;

б)	поясняющие временные диаграммы, иллюстрирующие работу
реле в различных режимах работы;

в)	амплитудно-частотную характеристику селективного фильтра
реле;

г)	временные диаграммы работы реле при коммутациях в цепях
оперативного тока;

д)	краткие объяснения полученных результатов и выводы по
результатам испытаний.

4.5	Контрольные вопросы

1.	Объяснить природу возникновения и механизм передачи
помехи, возникающей при коммутации промежуточного реле.
Привести способ ее устранения.