Довольно давно, будучи студентом, я сдавал экзамен по теоретическим основам электротехники. Всё шло обычно: вопросы, ответы, задачи, зачётные книжки. Внезапно между одним из студентов и преподавателем возникла «дискуссия» о последовательном соединении источников тока, нетрудно догадаться, что экзамен студент не сдал.
Так как же обстоят дела сегодня? В ТОЭ ничего не изменилось, и это хорошо, а какова ситуация на практике, а именно в области проверочного оборудования?
Мы все понимаем, что идеальность источников тока любого проверочного устройства весьма условна: это и не бесконечное выходное сопротивление, и не бесконечное напряжение, развиваемое на нагрузке, и частотные ограничения, и нелинейность, и многое другое. Источник тока любого проверочного устройства – это усилитель с обратной связью, следящей за выходным током. Выходное напряжение любого усилителя, в основном, определяется напряжением питания, то есть, как только напряжение на нагрузке приблизится к напряжению питания, усилитель будет перегружен. Нетрудно догадаться, что последовательное соединение усилителей увеличит их выходное напряжение. Для чего это нужно? Интересный вопрос! Давайте порассуждаем.
Общепринято считать, что токовая нагрузка – это что-то очень низкоомное. Сопротивление токовых цепей современного терминала редко, когда превышает десятки миллиОм – это хорошая информация. Однако в шкаф установили два или три терминала, производитель немного сэкономил на сечении монтажных проводов, и их длина велика, всевозможные клеммные соединители, – и миллиОмы, увы, трансформировались в Омы. Кроме этого вам необходимо проверить старую электромеханическую защиту, построенную на РТ-40, и т.д, и т.п. В моей практике бывало, что сопротивление токовых цепей доходило до полутора сотен Ом. Конечно, для такой нагрузки нужны мощные источники тока, развивающие большое выходное напряжение.
Далее перейдем к главному критерию истины – ПРАКТИКЕ. Конечно, я буду рассказывать о РЕТОМах и буду рассматривать РЕТОМ-61 и РЕТОМ-71, так как именно эти два прибора имеют по шесть источников тока, а РЕТОМ-71 – дополнительно и две группы с несвязанными землями. Соберём схему, изображённую на рисунке 1.
Рис.1 «Трёхфазная последовательная система» (извините за термин)
Будем измерять следующие параметры: выдаваемый ток, напряжение на нагрузке, фазовый сдвиг, максимальное сопротивление нагрузки при заданном токе.
Начнём с РЕТОМ-61. В первом столбце (табл.1) отображены вышеперечисленные параметры, полученные от одного источника, во втором – от двух последовательно соединённых, фазовый сдвиг измерялся между сигналами с источника напряжения и выходным током токового канала.
Ток и напряжение в табл.1,2 приведены в действующих значениях.
Табл.1
РЕТОМ-61 | ||||||||
Задание (А) | Один источник (Ia) | Два источника (Ia-Ia1) | ||||||
Выдаваемый ток (А) | Напряжение на нагрузке (В) | Фазовый сдвиг (Гр) | Максимальное сопротивление нагрузки (Ом) | Выдаваемый ток (А) | Напряжение на нагрузке (В) | Фазовый сдвиг (Гр) | Максимальное сопротивление нагрузки (Ом) | |
0,5 | 0,498 | 24,9 | 1,787 | 50,0 | 0,498 | 45,2 | 1,712 | 90,8 |
1,0 | 0,998 | 24,8 | 0,887 | 24,8 | 0,997 | 46,5 | 0,884 | 46,6 |
2,0 | 1,996 | 26,1 | 0,464 | 13,1 | 1,996 | 48,6 | 0,459 | 24,3 |
5,0 | 4,992 | 26,2 | 0,182 | 5,2 | 4,992 | 47,6 | 0,187 | 9,5 |
10,0 | 9,986 | 26,7 | 0,092 | 2,7 | 9,986 | 47,9 | 0,096 | 4,8 |
20,0 | 19,984 | 23,7 | 0,045 | 1,2 | 19,978 | 46,5 | 0,059 | 2,3 |
36,0 | 36,026 | 20,5 | 0,027 | 0,6 | 35,926 | 45,0 | 0,049 | 1,3 |
В РЕТОМ-71 мы будем измерять те же параметры, что и в РЕТОМ-61. В первом столбце (табл.2) отображены параметры, полученные от одного источника, во втором – от двух последовательно соединённых, в третьем – от четырёх последовательно соединённых источников тока. Табл.2
РЕТОМ-71 | ||||||||||||
Задание (А) | Один источник (Ia) | Два источника (Ia-Ia1) | Четыре источника (Ia-Ia1,Ib-Ib1) | |||||||||
Выдаваемый ток (А) | Напряжение на нагрузке (В) | Фазовый сдвиг (Гр) | Максимальное сопротивление нагрузки (Ом) | Выдаваемый ток (А) | Напряжение на нагрузке (В) | Фазовый сдвиг (Гр) | Максимальное сопротивление нагрузки (Ом) | Выдаваемый ток (А) | Напряжение на нагрузке (В) | Фазовый сдвиг (Гр) | Максимальное сопротивление нагрузки (Ом) | |
0,5 | 0,501 | 19,3 | 1,329 | 38,5 | 0,5006 | 39,7 | 1,439 | 79,3 | 0,4998 | 82,0 | 1,528 | 164,1 |
1,0 | 1,001 | 19,2 | 0,646 | 19,2 | 1,0007 | 39,8 | 0,707 | 39,8 | 0,9996 | 82.2 | 0,753 | 82,2 |
2,0 | 2,001 | 19,1 | 0,305 | 9,5 | 2,0006 | 40,1 | 0,341 | 20,0 | 1,9992 | 81,6 | 0,364 | 40,8 |
5,0 | 5,001 | 18,5 | 0,103 | 3,7 | 5,0002 | 39,6 | 0,122 | 7,9 | 4,9984 | 79,1 | 0,131 | 15,8 |
10,0 | 10,0002 | 18,2 | 0,037 | 1,8 | 9,9992 | 36,8 | 0,043 | 3,7 | 9,9963 | 75,1 | 0,051 | 7,5 |
20,0 | 19,981 | 16,1 | 0,009 | 0,8 | 19,9413 | 32,6 | 0,028 | 1,8 | Перегрузка по сети |
Из таблиц видно, что при последовательном соединении источников тока РЕТОМ-61 максимально развивает порядка 48 В, а РЕТОМ-71 – 82 В действующего значения (68 и 115 В амплитудного значения соответственно).
Проведём опыт с высокоомным реле РТ-40/02, наглядно демонстрирующим, что его проверка требует источника, способного развить на выходе не менее 120 В (см.рис.2).
Рис. 2 Синяя кривая – ток обмотки реле, красная – напряжение на обмотке реле.
Для измерения времени возврата был задан ток 0,7 А, амплитуда напряжения при данном токе составила 120 В.
Кривые сняты с четырёх последовательно соединённых источников тока РЕТОМ-71.
Научно-производственное предприятие «Динамика» исследовало практически все проверочные устройства, представленные на российском рынке, в том числе американских, европейских и азиатских производителей, которые гарантируют «супер параметры» источников тока при сопротивлении нагрузки лишь до 0,5-0,7 Ом. Однако с увеличением нагрузки проявляются дополнительные погрешности. Так, в результате исследований было установлено, что при увеличении сопротивления нагрузки фазовая погрешность образцов вырастала до десятков градусов.
При тех же условиях погрешность РЕТОМ-61 и РЕТОМ-71 не превышала двух градусов. Это свойство позволяет использовать последовательное включение каналов тока данных комплексов для повышения выходного напряжения, что значительно облегчает процесс проверки особенно высокоомных реле (цепей) и гарантирует достоверный результат.
Принимая во внимание тот факт, что парк электромеханических защит в настоящее время составляет значительную долю в общем числе эксплуатируемых устройств РЗА, а также часто встречающиеся на практике высокоомные цепи в шкафах, содержащих микропроцессорные терминалы, проверочные устройства с увеличенной мощностью каналов тока за счёт повышения выходного напряжения будут востребованы ещё долгое время.
Мещеряков П.В.
НПП «Динамика»
г. Чебоксары
Декабрь 2018