Г) Реле сравнения фаз на кольцевой фазочувствительной схеме



Устройство и принцип действия реле (рис. 2-62, й). Основ­ным элементом фазосравнивающей схемы являются четыре выпря­мителя /, 2, 3, 4, соединенные последовательно по замкнутой кольцевой схеме. Сравниваемые напряжения U 1 и UII по­даются на кольцевую схему к точкам АС и В D соответственно.

Исполнительный орган Р подключен к средним точкам ти n делителей напряжения R 1 и RII . В качестве исполнительного органа Р используется любое чувствительное реле, реагирующее на полярность постоянного тока, в том числе имагнитоэлектрическое реле.

Выпрямители в данной схеме выполняют роль коммутацион­ных устройств (переключателей), открывающих    путь току

независимо от другой 1. Полные токи находятся наложением токов от U 1 и от UII .

Сначала рассмотрим токи, возникающие под действием напря­жения U 1  при UII = 0.

В положительный полупериод U 1 (рис. 2-62, б) выпрямители 1и 2 открываются, а 3 и 4 закрываются, так как управляющее напряжение U 1  приложено к первым — в прямом, а ко вторым — в обратном направлениях, что видно из рис. 2-62, а, где стрелкой показано положительное направление U 1 . Под дей­ствием U 1  возникают два тока I 1 ´ и I ² 1 (рис. 2-62, б). Ток I 1 ´  замы­кается по контуру тАВпРт, а ток I ² 1  — по контуру тРпВСт. Оба тока равны, так как напряжение и сопротивления контуров одинаковы. В реле Р эти токи направлены встречно и взаимно компенсируются. Поэтому любое управляющее напряжение, в том числе и U 1 , тока в реле Р не создает. Токи, обусловленные напряже­нием U 1 , замыкаются по открытым выпрямителям 1 и 2.

Теперь рассмотрим токораспределение от меньшего напряже­ния UII  при U 1 = 0 (рис. 2-62, в), считая, что выпрямители 1 и 2 открыты. Под влиянием UII возникает ток III . Положительный ток III изображен на рисунке сплошными стрелками.

1 Метод, наложения применим только для линейных цепей, поэтому полупроводниковые диоды в схеме реле должны условно рассматриваться как линейные сопротивления.

 

Он проходит по выпрямителям 1 и 2, открытым управляющим напряжением U 1 , по обеим половинкам делителя R 1 и по обмотке реле Р, как пока­зано на рис. 2-62, в. Напряжение UII не может создать тока поло­жительного знака на нижней половине сопротивления RII (рис. 2-62, а и б), так как выпрямители 3 и 4 закрыты напряже­нием U 1 и меньшее напряжение UII их открыть не может.

Ток III отрицательного знака, появляющийся в отрицательный полупериод UII , показан пунктирными стрелками. Он проходит по тому же пути, что и положительный ток III , но противоположен ему по направлению. С учетом, что U 1 тока в реле не дает, ток, полученный от UII, является током, питающим исполнитель­ный орган Р, при этом положительный и отрицательный ток на­правлены в реле противоположно.

Кривая тока в реле за положительный полупериод U 1 показана на рис. 2-63, б; при этом учтено, что U 1 отстает от UII на угол ψ, и принято, что ток III совпадает по фазе с UII, так как в конту­ре, по которому циркулирует III , преобладает активное сопро­тивление.

Следует заметить, что в токораспределении на рис. 2-62, в по­ложительный ток III проходит по выпрямителю 1 и отрицательный ток III — по выпрямителю 2 в обратном для него направлении.

Можно условно считать, что сопротивление открытого диода равно нулю как для прямого, так и для обратного тока.

Физически ток через выпрямитель может проходить только в прямом направлении. В действительности в контуре тока III на рис. 2-62, в (контур пВАтРп) действуют не одно, (как условно рассматривалось по методу нало­жения), а одновременно два встречно направленных напряжения: 0,5U 1и 0,5UII. Создаваемый ими действительно идущий через выпрямитель 1 ток

где Rк — сопротивление контура, в котором открытый выпрямитель 1 учтен сопротивлением прямого направления.

Ток I проходит по выпрямителю 1 в прямом направлении поскольку U 1 > UII  и, следовательно, разность 0,5 ( U 1 — UII) положительна.

Из (2-50) видно, что ток I можно рассматривать состоящим из двух составляющих:                         

Эти составляющие получаются и при применении метода наложения, как это было показано в приведенном выше рассмотрении. Ток 11  положителен, а ток III отрицателен, ото означает, что II  проходит через вы­прямитель 1 в прямом направлении, а III — в обратном. Такое представ­ление и принято в приведенном рас­смотрении, оно является условным (математическим) и вытекает из ме­тода наложения. Наложение фиктив­ных токов +III  и — III  дает действи­тельный ток I. Аналогичным обра­зом объясняется прохождение в об­ратном направлении тока III  по вы­прямителю 2.

Во втором, отрица­тельном полуперио­де U 1 (рис. 2-62, г) выпрями­тели 1 и 2 закрываются, а вы­прямители 3 и 4 открываются. Под действием UII  через откры­вшиеся выпрямители 3 и 4 пой­дет ток III, так же как и в предыдущем случае, замыкаясь через обмотку исполнительного органа — реле Р.

Из токораспределений на рис. 2-62, в и г видно, что поло­жительный ток III в течение положительного полупериода U 1  и отрицательный ток III  во время отрицательного полупериода U 1  идут в реле Р в одном положительном направлении. Соответственно совпадают отрицательные и положительные то­ки III . С учетом этого на рис. 2-63, б построена кривая тока III в реле Р для отрицательного полупериода U 1 .


 


Исполнительный орган Р реагирует на знак среднего значения тока III :


 

где S(+) — S(_) — разность площадей положительного и отрица­тельного знака ограниченных кривой тока III (рис. 2-63) за полу­период напряжения U 1 (Т/2).

Если за полупериод преобладает положительный ток III (т. е. S(+) > S(_)), то реле работает; при преобладании отрицательной составляющей (S(_) > S(+)) реле не действует.

Соотношение площадей S(+) и S(_) зависит от угла сдвига фаз ψ между U 1 и UII, это видно из рис. 2-63. Границей действия реле будет ψ ± 90°, при этом 5(+) = 5(_), а ток в реле III ср = 0. Отсюда следует, что условие работы реле выражается неравенством

                            —90°< ψ < + 90°.                      (2-52)

При ψ = 0 ток II ср достигает максимального значения, и, следовательно, реле имеет наибольшую чувствительность. К таким же выводам можно прийти аналитическим путем:

Найденное выражение подтверждает, что III ср = f(ψ) и что зона действия реле определяется (2-52).

При рассмотрении работы реле было принято, что U 1 » UII . В тех случаях, когда разница амплитуд U 1 и UII невелика, а  ψ ≠ 0, функции управляющего напряжения будут поочередно выполняться как U 1 , так и UII .

Это не меняет принципа работы реле, но затрудняет определения и расчет I ср, поэтому в вышеприведенном анализе и было принято условие U 1 » UII .

ность при φp = 0). Сдвигая искусственным путем фазу U 1  или UII, можно получить реле промежуточного и синусного типа.

Отечественная промышленность выпускает реле направления мощности на кольцевой схеме.


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 201; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!