А) Общие принципы выполнения реле
На сравнении фаз двух электрических величин можно выполнять реле направления мощности и различные типы реле сопротивлений. В качестве сравниваемых величин используются два напряжения U 1 и UII , которые являются линейными функциями напряжения и тока сети U р и Ip по выражениям (2-38).
Принцип действия. Реле на сравнении фаз (рис. 2-53, а) состоят из устройства сравнения фаз (фазосравнивающей схемы) 1 иисполнительного органа 2, реагирующего на знак выходного напряжения U вых .
Реле реагирует на угол ψ сдвига фаз между сравниваемыми напряжениями U 1 иUII и приходит в действие при значении ψ,
Б) Реле на сравнении фаз, работающие на импульсном принципе
Принцип действия. Сравнение фаз в этой конструкции осуществляется сопоставлением знаков мгновенных значений, подведенных к реле напряжений ( U 1 и UII ), в определенный момент времени, например в момент положительного максимума напряжения U 1 (рис. 2-54).
Для этой цели при прохождении напряжения U 1 через положительный максимум формируется короткий импульс напряжения U ² 1 (рис. 2-54, а). Если положительный импульс U ² 1 совпал с положительным мгновенным значением второго напряжения UII то на выходе схемы (рис. 2-53, а) появляется сигнал (напряжение U вых) и исполнительный орган реле срабатывает. Если знаки импульса U ² 1 и напряжения UII различны — реле не действует.
Как видно из рис. 2-54, а, при выбранном моменте сравнения (во время прохождения U 1 через максимум) совпадение положительных значений U 1 и UII возможно при условии, что угол сдвига фаз ψ между U 1 и UII будет находиться в пределах от — 90° до +. 90°. Следовательно, условие работы реле имеет вид:
|
|
-90° ≤ ψ ≤ + 90°. (2-45)
Выражение (2-45) показывает, что диапазон изменения угла ψ, в пределах которого реле срабатывает, равен 180°. Угловая характеристика работы импульсного реле приведена на рис. 2-54, б.
в диапазоне + 90° ÷ - 90°. На этом базируется устройство импульсных реле.
Структурная схема и диаграмма работы импульсного реле приведены на рис. 2-55. Основным элементом схемы является устрой ство 1 для формирования импульса напряжения U ² 1 в момент прохождения U 1 через положительный максимум.
Импульс U ² 1 и напряжение UII подаются на схему совпадения 2. Последняя выполнена так, что напряжение на ее выходе Uвых появляется, только когда оба входных напряжения U ² 1 и UII положительны. Выходное напряжение имеет характер кратковременного импульса, продолжительность которого равна длительности U ² 1 и составляет доли периода. Чтобы обеспечить продолжительность действия выходного реле 4, достаточную для отключения выключателей, предусматривается устройство 3, удлиняющее импульс U вых до необходимой величины. Удлиненный импульс U´вых воздействует на исполнительный орган 4, который дает команду на отключение.
|
|
Диаграмма работы импульсного реле показана на рис, 2-55, б.
В качестве примера на рис. 2-56, а приведено устройство для получения импульса U ² 1. Напряжение U 1 подается на промежуточный трансформатор ПТН, питающий мостовую фазоповоротную схему.
Напряжение U´1 между вершиной моста В и средней точкой А вторичной обмотки ПТН подается на базу триода Т1. Сопротивление R принимается равным хс, при этом условии U´1 опережает U 1 на угол 90° (рис. 2-56, б). В цепи коллектора Т1 включен пик-трансформатор ПТ.
Триод Т1 заперт в течение положительной полуволны U´1 и открыт в те
чение отрицательной. Открываясь, триод Т1 замыкает цепь первичной об
мотки ПТ, в которой под действием э. д. с. Е возникает постоянный ток 11
(рис. 2-56, а).
Открытие и закрытие триода происходит в момент перехода U´1 через нуль. В этот момент в первичной обмотке ПТ появляется и исчезает ток I1 и возникает переходный процесс, сопровождающийся появлением во вторичной цепи ПТ пикообразного напряжения U ² 1 = — М обратной поляр-
|
|
ности. Кривые токов и напряжений в пик-трансформаторе даны на рис. 2-56, б.
Таким образом, импульс напряжения U ² 1 получается с помощью пик-трансформатора. Его возникновение в момент прохождения через максимум U 1 обеспечивается тем, что напряжение U´1, управляющее пик-трансформатором, смещено посредством фазосмещающей схемы на 90° по отношению к U 1.
Если принять ψу= p/2, то область действия реле будет ограничена прямой линией, совпадающей с осью х (рис. 2-59, б), и
Транзисторы Т1 и Т2 образуют схему совпадения. Их эмиттеры и коллекторы включены параллельно. При отсутствии положительных напряжений U 1 и UII на базе транзисторов Т1 и Т2 каждый из них открыт отрицательным потенциалом, поступающим по R3 и R4, и поэтому напряжение между входными зажимами а и 6 схемы совпадения равно нулю. Появление положительной полуволны напряжения U 1 или UII на одном из триодов закрывает его, но поскольку второй триод открыт, выходное напряжение остается равным нулю, и только одновременное поступление положительных полуволн U 1 и UII на оба транзистора Т1 и Т2 приводит к одновременному закрытию их и появлению напряжения Uсов на выходных зажимах а и Ь схемы совпадения. Напряжение имеет формы прямоугольных импульсов неизменной амплитуды. Продолжительность импульса равна tС.
|
|
Конденсатор С1 и сопротивление R= R6 + R7 образуют интегрирующий элемент. Конденсатор С1 нормально зашунтирован транзисторами Т1 и Т2и начинает заряжаться только в период времени tС совпадения положительных значений U 1 и UII. В течение этого времени напряжение на конденсаторе нарастает от 0 до Uс = tc, как показано на рис. 2-60, б. При заряде
Управление транзистором Т3 происходит под влиянием разности потенциалов между точками б и d, равной Uб — Ud. Потенциал точки d задан и равен Uэ≡ tн (см. рис. 2-60, б). Напряжение поддерживается постоянным с помощью стабилитронов Д12 и Д13. Потенциал точки b определяется состоянием транзисторов Т1 и Т2. Когда один или оба транзистора Т1 и Т2 открыты, т.о. точка b имеет положительный потенциал, равный потенциалу точки е (при этом предполагается, что сопротивление открытого транзистора равно нулю). В этом случае Uс — 0, а Ub > Ud и триод Т3 закрыт, так как разность Ub — Ud имеет положительное значение. Когда транзисторы Т1 и Т2 закрываются, то вследствие заряда конденсатора С1 напряжение Uс на его зажимах (а и 6) начинает расти, соответственно начинает уменьшаться потенциал точки b, который связан с Uс уравнением: Ub = Uпит — Uс. При Ub < Ud транзистор Т3 и диод Д10 открываются на время Δ t (рис. 2-60) пока не откроется вновь транзистор Т1 или Тг.
Зажимы эмиттера и коллектора Т3 зашунтированы конденсатором С2, которые обеспечивает работу реле Р после кратковременного открытия транзистора Т3. При открытии Т3 конденсатор С2 шунтируется и мгновенно разряжается. Когда Т3 закроется, зарядный ток конденсатора С2, проходя через реле Р, удерживает его в сработанном состоянии до поступления нового импульса, открывающего транзистор Т3.
Работа реле. При совпадении положительных значений U 1 и UII транзисторы Т1 и Т2 закрываются одновременно на время tс, в течение которого оба напряжения имеют положительный знак. В этот интервал времени tС происходит заряд емкости С1. Если tС ≥ tу, то потенциал точки b ( Ub) станет меньше потенциала точки d (Uэ). Транзистор Т3 откроется, и выходное реле Р сработает. Принимая tу = Т/4 из (2-44), получим, что условием действия рассмотренного реле является неравенство —90 ≤ φp ≤ +90°; здесь учтено, что ψ = φр. Характеристика такого реле показана на рис. 2-59, б.
Реле с такой характеристикой является органом направления мощности синусного типа. Для получения косинусного или промежуточного реле необходимо соответствующим образом сместить по фазе U 1.
Реле, работающие на рассмотренном принципе, отличаются особым быстродействием, их время действия не превышает половины периода сравниваемых напряжений, так как время совпадения
tc=
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 373; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!