Использование балластных сопротивлений для проверки ЭМ реле

При проверке электромеханических реле тока возникает необходимость обеспечения стабильного значения выдаваемого тока при их срабатывании, поскольку в это время может меняться внутреннее сопротивление реле. Если источник тока имеет малое выходное сопротивление, рекомендуется последовательно с обмоткой источника включать балластный резистор, номинал которого превышает сопротивление обмотки реле в 5-10 раз. В этом случае небольшое изменение внутреннего сопротивления реле при срабатывании почти не скажется на величине протекаемого тока.

Производимое НПП «Динамика» испытательное устройство РЕТОМ-21 для проверки простых защит имеет один регулируемый источник напряжения постоянного тока (И1) и два регулируемых источника напряжения и тока переменной частоты (И2 и И3). Источник И3 является основным рабочим каналом устройства РЕТОМ-21 и содержит четыре выхода, выполненных в соответствии с величиной выходного напряжения и тока («500 В – 4 А», «250 В – 8 А», «40 В – 50 А», «10 В – 200 А»), а также балластные сопротивления номиналами 6, 150 или 300 ОМ, которые размещены внутри корпуса устройства. В процессе эксплуатации пользователи нередко задают нам вопрос: «Почему в устройстве РЕТОМ-21 нет промежуточных балластных сопротивлений, например на 20 и 70 Ом?». Чтобы на него ответить, рассмотрим схему работы данного устройства.

Источник И3 устройства РЕТОМ-21 имеет классическую схему источника напряжения, включающую в себя ЛАТР и выходной трансформатор с несколькими отпайками. Для обеспечения стабильного значения тока необходимо преобразовать источник напряжения в источник тока. С этой целью между ЛАТРом и трансформатором подключаются балластные сопротивления (рисунок 1). При этом величина выходного сопротивления на каждой отпайке будет зависеть не только от подключенного балластного сопротивления, но и от коэффициента трансформации на данной отпайке и сопротивления выходной обмотки трансформатора. Из таблицы 1 видно, что даже при отключенном балластном сопротивлении имеется некоторое значение сопротивления, ограничивающее ток.

Рисунок 1. – Балластные сопротивления устройства РЕТОМ-21

Наибольшим внутренним сопротивлением обладает выход «500 В – 4 А». Так, при включенном балластном сопротивлении 300 Ом, его значение превышает 1600 Ом, что позволяет получить плавную регулировку тока в диапазоне от единиц до 200 мА. При 150 Ом внутреннее сопротивление уменьшается до 900 Ом, а ток возрастает до 0,5 А. Если требуется большее значение тока, то галетный переключатель необходимо установить на другой диапазон. Например, на выходе «250 В – 8 А» при балластном сопротивлении 150 Ом ток достигает 1,1 А при внутреннем сопротивлении в 240 Ом и т.д. Таким образом, можно получить плавную регулировку тока при проверке любых реле.

Таблица 1. – Значения выходного сопротивления источника и максимального тока при использовании балластных сопротивлений.

Следует отметить, чем больше величина тока срабатывания реле, тем меньше сопротивление его обмотки, и, следовательно, требуется меньшее балластное сопротивление.

В качестве примера рассмотрим требования по проверке реле тока РТ-40. В таблице 2 приведены значения сопротивлений катушки для разных типоисполнений и схем включения, а также диапазон уставок срабатывания.

Таблица 2. – Уставки и соответствующие им значения сопротивлений реле РТ-40.

Из таблицы видно, что реле РТ-40/0,2 имеет максимальное значение сопротивления, равное 80 Ом, при наименьшей уставке 0,05 А. Данное реле легко проверяется на диапазоне «500 В – 4 А» с помощью балластных сопротивлений 150 или 300 Ом. Для проверки реле РТ-40/0,6 необходимо использовать выход «250 В – 8 А». Остальные типы реле обладают более малым внутренним сопротивлением, поэтому проще в тестировании.

Допустим, что в устройстве РЕТОМ-21 помимо балластных сопротивлений 6, 150 и 300 Ом имеются также дополнительные резисторы номиналами 20, 40 и 70 Ом. Учитывая, что выходное сопротивление обладает пропорциональной зависимостью от включенных в цепь балластных сопротивлений, получаем для выбранных номиналов данные, приведенные в таблице 3.

Таблица 3. – Выходное сопротивление источника при дополнительных балластных сопротивлениях.

Анализируя данные таблиц 1 и 3, можно сделать вывод, что встраивать в устройство РЕТОМ-21 дополнительные резисторы не имеет смысла, поскольку имеющиеся в нем балластные сопротивления полностью перекрывают выходные значения, получаемые с помощью резисторов 20, 40, 70 Ом. Для обеспечения требуемого рабочего диапазона тока достаточно лишь выбрать соответствующий выход источника И3 и имеющееся балластное сопротивление.

Кроме этого, стоит отметить, что при увеличении балластных сопротивлений возрастает и их мощность. Так, при сопротивлении 20 Ом на нем будет рассеиваться почти 2400 Вт, что сопоставимо с мощностью источника, а при сопротивлении в 40 и 70 Ом, соответственно 1200 и 700 Вт. Размещение таких резисторов внутри испытательного устройства значительно увеличит его габариты и вес, но при этом не добавит новых функциональных возможностей.

Применение балластных сопротивлений повышает точность проверки устройств РЗА в ручном режиме. Помимо этого в устройстве РЕТОМ-21 реализованы дополнительные меры по повышению точности измерений, например, функция аппаратной фиксации. Фиксация срабатывания «на глазок», часто проводимая пользователем, не обеспечивает высокой точности и должной стабильности измеряемых параметров. Аппаратная же фиксация позволяет записывать в память значение тока, протекающего по обмотке реле в момент замыкания/размыкания его контактов при срабатывании/возврате, которое затем выводится на индикатор. Фиксацию можно настроить не только на действие контролируемого контакта, но и на обрыв тока, что удобно при проверке реле прямого действия. В устройстве РЕТОМ-21 данная функция включена по умолчанию.

Продемонстрировать эффективность данной функции можно на примере проверки реле РТ-40/20. В таблице 4 представлены результаты измерений тока срабатывания реле РТ-40/20, полученные с помощью устройства РЕТОМ-21 с включенной и отключенной функцией фиксации.

Таблица 4. – Результаты измерения тока срабатывания реле РТ-40/20.

Из таблицы видно, что результаты, полученные с использованием фиксации гораздо стабильнее и точнее по сравнению с результатами, полученными без этой функции.

Также немаловажным фактором, влияющим на точность испытаний, является скорость вращения ручки ЛАТРа: чем медленнее вращение, тем точнее результаты. Во избежание перегрева реле или источника в устройстве РЕТОМ-21 имеется режим импульсной подачи тока, который защищает проверяемые реле от чрезмерно большого тока. Совместное использование импульсного режима подачи тока и фиксации позволяет измерить одновременно и ток срабатывания, и время срабатывания.

Таким образом, устройство РЕТОМ-21, обладая встроенными балластными сопротивлениями, расширяющими диапазон плавного регулирования тока и повышающими точность проводимых измерений, позволяет полноценно решать задачи по проверке всех типов ЭМ реле.