РЕЛЕ  НА  ВЫПРЯМЛЕННОМ ТОКЕ, РЕАГИРУЮЩИЕ НА ОДНУ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ВЕЛИЧИНУ



К реле, реагирующим на одну электрическую величину, отно­сятся реле тока и напряжения. Наибольшее распространение получили реле, включаемые на ток или напряжение сети через выпрямители, выполняемые с помощью полупроводниковых диодов.

Устройство и принцип действия токового реле на выпрямлен­ном токе показаны на рис. 2-42. Реле постоянного тока Р элек­тромагнитное, поляризованное или магнитоэлектрическое вклю­чается на ток сети через выпрямитель В на полупроводниковых диодах. Наилучшей схемой выпрямителя, широко применяемой в релейной технике, является двух полупериод н а я  мостовая схема, приведенная на рис. 2-42, а.

Как следует из рис. 2-42, а, в положительный полупериод переменный ток It = 1тsin w t, показанный стрелкой с одним штрихом, проходит через реле по двум открытым для положительного тока вентилям 1 и 3, при этом вентили 2 и 4 закрыты. В отрицательный полупериод ток It (стрелка с двумя штрихами) проходит в реле через вентили 2 и 4, которые в этом случае откры­ваются, а вентили 1 а 3 закрываются.

Из показанного на рис. 2-42, а токораспределения видно, что ток после выпрямителя идет через реле все время в одном (положительном) направле­нии как в положительный, так и в отрицательный полупериод переменного тока.

Мгновенные значения выпрямленного тока пропорциональны соответ­ствующим мгновенным значениям переменного тока, поэтому кривая выпрям­ленного тока | | имеет пульсирующий характер (рис. 2-42, в), изменяясь от нуля до максимума, но в отличие от кривой переменного тока она сохраняет постоянный знак.

Выпрямленный ток можно представить как сумму постоянной составляющей 1 d, равной среднему значению выпрямленного тока, и переменной, соcтавляющей I~, являющейся синусоидальной функцией с частотой 100 Гц (рис. 2-42 г).

Постоянная составляющая выпрямленного тока

где 1т = амплитуда выпрямляемого тока I; Iср - среднее значение выпрям­ленного тока.

           Переменная составляющая

 


 


Из (2-39) следует, что постоянная слагающая Id пропорциональна мак­симальному значению выпрямляемого тока I и может поэтому рассматри­ваться как модуль (абсолютная величина) его вектора, т. е. Id = k| | .

Разложение выпрямленного тока на составляющие осуществляется с помощью ряда Фурье [Л. 29 и 95], согласно которому выпрямленный ток | | состоит из постоянной слагающей и гармонических составляющих с нарастающей частотой и убывающими амплитудами.

При двухполупериодном выпрямлении синусоидального тока i = I т sin w t [см. Л. 29 и 95] переменные слагающие ряда Фурье состоят только из четных косинусоидальных гармоник.

В этом случае выпрямленный ток

где Id— постоянная слагающая ряда Фурье; I 2, I 4, I 6 … — амплитуды 2, 4, 6-й ... гармоник ряда; w = 2 p f 1 -  угловая скорость выпрямляемого тока I, имеющего частоту f 1= 50 Гц.

Выражая постоянную и гармонические составляющие через амплитуду выпрямляемого тока 1т, получаем:

Из (2-40) следует, что среднее значение выпрямленного тока | I |равно сумме средних значений его составляющих, и так как среднее значение каждой гармонической составляющей за период равно нулю, то Iср = Id .

Составляющие 4-й гармоники и выше очень малы, и поэтому ими пре­небрегают, считая, что переменная слагающая выпрямленного тока состоит в основном из 2-й гармоники I 2 с амплитудой, равной согласно (2-40а) , угловой скоростью 2w и частотой f 2=2 f 1 = 100 Гц, т. е. так, как это было принято в (2-39а).

Пульсация выпрямленного тока вызывает вибрацию контак­тов исполнительного органа Р, поэтому ее необходимо устранять 1. Для этой цели применяются специальные устройства, сглажи­вающие кривую выпрямленного тока.

Устройство для сглаживания тока огра­ничивает попадание переменных составляющих тока в реле. По­добные устройства показаны на рис. 2-43. В схеме на рис. 2-43, а последовательно с обмоткой реле Р включен дроссель L , индук­тивное сопротивление которого х L , = w L= 2 p fL имеет значительную величину для переменной составляющей с f = 100 Гц и равно нулю для постоянного тока. В результате постоянная составляющая выпрямленного тока свободно проходит в реле, а величина переменной ограничивается.

В схеме на рис. 2-43, б обмотка реле Р зашунтирована конденсатором С с сопротивлением хс = которое обратно пропорционально f. Поэтому большая часть переменной состав­ляющей выпрямленного тока, для которой хс мало, замыкается через конденсатор С, минуя реле. Для постоянной составляющей конденсатор является бесконечно большим

1 В рассматриваемых нише схемах сравнения абсолютных значений двух электрических величин пульсация выпрямленного тока вызывает кроме вибрации нежелательную зависимость срабатывания реле от угла сдвига между сравниваемыми величинами.

 

 

сопротивлением, и поэтому она полностью замыкается через реле.

В схеме на рис. 2-43, в применен контур LС, настроенный в ре­зонанс на частоту 2-й гармоники 100 Гц, преобладающей в выпрям­ленном токе. Такой фильтр свободно пропускает постоянную со­ставляющую через индуктивность L и представляет большое со­противление для переменной слагающей. Схемы на рис. 2-43, а, б дают наилучший результат для источников переменного тока с ма­лым сопротивлением по отношению к нагрузкам (реле Р); схема на рис. 2-43, в более эффективна для источников с большим по от­ношению к нагрузке сопротивлением.

Все приведенные схемы содержат индуктивность и емкость, замедляющие нарастание постоянной составляющей тока в обмотке реле, что вызывает замедление их действия. Особенно большое за­медление создают схемы на рис. 2-43, а я б.

В тех случаях, когда увеличение времени действия недопустимо, может применяться более сложная схема (рис. 2-43, г). В этой схеме подлежащий выпрямлению ток I расщепляется на три составляю­щие I 1, I 2 и I 3, равные по величине и взаимно сдвинутые по фазе

на 120° с помощью индуктивных и емкостных сопротивлений. Ток

рис. 2-43, г и д). Каждый из этих токов самостоятельно выпрямляется, затем они суммируются и подаются, в обмотку реле. Результирующий ток в реле I р весьма близок к посто­янному. Эта схема не влияет на быстродействие реле.

Имеется второй вариант выполнения реле тока и напряжения: на выпрямленном токе. По этому варианту (рис. 2-44, а) измеряе­мая величина U и сравнивается с эталонной величиной U э, изме­няющейся по другому закону или имеющей постоянное значение (как показано на рис. 2-44, б). Реле работает, если U иU э

Реле на выпрямленном токе отличаются малым потреблением и небольшими размерами.

2-16. РЕЛЕ НА ВЫПРЯМЛЕННОМ ТОКЕ, СРАВНИВАЮЩИЕ АБСО­ЛЮТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ U 1 и UII


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 216; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!