РЕЛЕ НА ВЫПРЯМЛЕННОМ ТОКЕ, РЕАГИРУЮЩИЕ НА ОДНУ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ВЕЛИЧИНУ

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 145Следующая ⇒

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 I_t = 1_тsin 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 I_t (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 1_т = амплитуда выпрямляемого тока I; Iср - среднее значение выпрямленного тока.

Переменная составляющая

Из (2-39) следует, что постоянная слагающая I_d пропорциональна максимальному значению выпрямляемого тока I и может поэтому рассматриваться как модуль (абсолютная величина) его вектора, т. е. I_d = 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 I_d— 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 1_т, 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 I_ср = I_d .

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 х_с = которое обратно пропорционально f. Поэтому большая часть переменной составляющей выпрямленного тока, для которой х_с 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 _и ≥ U _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 U_II

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 332; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 15 16 17 18 192021 22 23 24 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!