СХЕМЫ ЗАЩИТ НА ПОЛУПРОВОДНИКАХ



А) Бесконтактные схемы на статических элементах

Любая защита состоит из реагирующих (измерительных) орга­нов ИО и логической части ЛЧ, на выходе которой устанавли­вается выходное реле Рвых, посылаю­щее команду на отключение выключа­теля (рис. 11-43). В защитах на полупроводниковых элементах с помощью последних выпол­няются как измерительные органы, так и логическая часть, в результате чего схема защиты получается бескон­тактной.

Бесконтактные схемы, выполненные на надежных элементах, обладают боль­шей надежностью и требуют меньшего  ухода, чем многоконтактные схемы с электромеханическими реле. Этими принципиальными преимуществами бесконтактных схем объяс­няется имеющаяся тенденция к их внедрению в релейной защите.

В бесконтактных схемах применяются единичные контактные реле в качестве выходных реле Рвых защиты и т. д. В последнее время для этой цели пытаются использовать как более надежные и малогабаритные герметичные, магнитоуправляемые, безъякорные реле (г е р к о н ы) [Л. 108].

Устройство основных реагирующих органов на полупровод­никах (реле тока, мощности, сопротивления) было разобрано выше. Теперь кратко рассмотрим общие вопросы по выполнению логи­ческой части схем с помощью полупроводниковых элементов.

Б) Логические элементы и выполняемые ими операции

Логическая часть защиты воспринимает сигналы основных органов, реагирующих на состояние сети, и по опреде­ленной предусмотренной схемой программе в зависимости от ха­рактера и сочетания поступивших сиг­налов производит операции, обес­печивая действие или недействие за­щиты.

Логическую часть сложных защит можно подразделить на несколько со­ставных элементов, выполняющих от­дельные простейшие операции. На вход такого простейшего логического элемента ЛЭ, условно изображенного на рис. 11-44, подаются сигналы, которые при определенном сочетании вызывают появление выход­ного сигнала. Под сигналами в бесконтактных схемах на полу проводниках подразумевается появление или изменение напря­жения на зажимах логических элементов. Если логический эле­мент не работает, то напряжение на его выходе U вых равно нулю или меньше заданного значения Uс.р. При действии элемента Uвых 0 или больше Uc. Обычно каждый сигнал обозначается определенной буквой и ему приписываются два условных цифро­вых значения: 0 и 1. Нуль означает отсутствие сигнала, а еди­ница — его появление.

Такое обозначение используется для условной записи логиче­ских функций, характеризующих зависимость выходного сигнала от входных [Л. 82—87]. Для облегчения проектирования разрабо­тана теория проектирования и анализа сложных логических схем, основанная на использовании математических дисциплин, в част­ности алгебры логики [Л. 105].

Логические схемы релейной защиты относительно просты и пока не требовали применения подобных методов анализа. Однако наименование основных логических операций и формы их записи были заимствованы из алгебры логики и стали применяться при рассмотрении бесконтактных схем защиты.

В схемах релейной защиты используются в основном три простейших логических операции, условно названные (как и в алгебре логики) ИЛИ, И, НЕ. Каждая из этих операций может выполняться с помощью контактных и бесконтактных элементов.

Схема, осуществляющая операцию ИЛИ, показана на рис. 11-45. Сигналы на входе обозначены А, В и С, авыходной сигнал — буквой X . Сигнал X на выходе схемы ИЛИ возникает при появ­лении хотя бы одного входного сигнала: или А, или В, или С.

На рис. 11-45, б приведена контактная схема, выполняющая операцию ИЛИ. Контакты электромеханических реле А, В и С соединяются в этом случае параллельно. При срабатывании любого из них появляется выходной сигнал, поступающий на следующий элемент схемы. В защите эта операция очень распространена. Например, по схеме ИЛИ выполняется пуск любой защиты (рис. 11-45, б). В этом случае реле А, В, С — пусковые.

Бесконтактная схема ИЛИ применяется в ана­логичных случаях и может выполняться с помощью активных сопротивлений, диодов или триодов. Схема ИЛИ на активных сопротивлениях r показана на рис. 11-45, в. При отсутствии напряжения U вх , или, иначе говоря, входных сигналов на зажи­мах А, В и С сопротивлений r, напряжение U х = 0. Это означает, что выходного сигнала нет.

При подаче напряжения U вх хотя бы на один входной зажим А, или В, или С появляется напряжение U х = U вх — Ur , т. е. возни­кает выходной сигнал.

Схема с диодами (рис. 11-45, г) работает аналогично. При отсут­ствии входных сигналов выходной сигнал Ux также отсутствует. В случае появления положительного сигнала (напряжения) на одном из диодов А, или В, или С последний открывается и на его выходе в точке X возникает положительный сигнал U х = U вх — Ir д , где I и r д — ток и сопротивление открытого диода.

На рис. 11-45, д приведена схема ИЛИ на диодах, применяемая в тех случаях, когда в точке X нормально дежурит положительное напряжение +Е. Подобные условия имеют место, если элемент ИЛИ подает сигнал на триод усилителя. При подаче отрицатель­ного напряжения U вх на один из зажимов А, или В, или С соответ­ствующий диод открывается и на выходе схемы (на зажиме X) появляется отрицательное напряжение U х = U вх Irд. Во всех рассмотренных схемах в сопротивлении элемента ИЛИ ( r или rд)

теряется часть энергии, подводимой к входу элемента. За счет этого мощность выходного сигнала получается меньше входного, происходит ослабление сигнала.

Схемы на триодах не рассматриваются, так как они приме­няются редко.

В алгебре логики операция ИЛИ называется также логической суммой и обозначается знаком «+» или V . Она записывается в общем виде уравнением: А + В + С = X , где « +» читается как ИЛИ. Условное изображение элемента ИЛИ, применяемое в струк­турных схемах, приведено на рис. 11-45, а.

Схемы, выполняющие операцию И (рис. 11-46). Сигнал X на выходе этой схемы возникает только при одновременном появлении сигналов на всех входах схемы и В на рис. 11-46). Подобная операция имеет место, например, в схеме максимальной направлен­ной защиты, которая посылает импульс на реле времени, если сработает токовое реле и реле мощности, или в схеме дистан ционной защиты, которая приходит в действие, если сработают пусковой орган защиты и дистанционный, и т. д.

В контактных схемах операция И выполняется последова­тельным соединением контактов реле А и В (рис. 11-46, б).

Схема И с двумя входными сигналами А и В, построенная на диодах, показана на рис. 11-46, в. Нормально сигналы А и В отсутствуют. При появлении сигнала А в виде положительного напряжения U сА диод Д1 открывается и по сопротивлениям R 1 , R 2 проходит ток.

Потенциал точки X равен падению напряжения на R 2 , его величина мала и недостаточна для приведения в действие эле­мента, подключенного к выходу схемы X .

При появлении одного (положительного) сигнала В диод Д1 закрыт и не пропускает сигнал В в точку X . Если же сигналы А и В появятся одновременно, то сигнал В закроет диод Д1, высокий положительный потенциал от сигнала А попадет в точку X и поступит на элемент, подключенный к выходу схемы.

Аналогично работает второй вариант схемы И, изображенной на рис. 11-46, г. При отсутствии сигналов А и В диоды. Д1 и Д2 открыты. Выходное напряжение U х равно падению напряжения в R 1 и R2, оно близко к нулю и недостаточно для действия элемента, подсоединенного к выходу схемы. При появлении одного из сигналов или В) напряжение U х не меняется. Если же появятся два положительных сигнала А и В и величина каждого сигнала U са и U св > U оп, то оба диода закроются и на выходе схемы появится напряжение U х =Uоп, достаточное для действия элемента N.

В третьем варианте (рис. 11-46, д) напряжение U х на выходе схемы (в точке X ) появляется только при условии, что на в с е входные зажимы схемы А и В поданы напряжения положитель­ного знака: ЕА и Ев > Еоп. В этом случае диоды Да и Дв заперты и U х = U оп . При появлении только одного сигнала, например ЕА, диод Дв, не имеющий сигнала, под действием Еоп открыт и шунтирует выходные зажимы X — 0, поэтому напряжение U х — 0 и выходной сигнал отсутствует.

Условное изображение схемы И показано на рис. 11-46, о. В алгебре логики операция И рассматривается как логическое умножение, обозначае­мое знаком   или ^.

Условная запись этой операции имеет вид А X В = X , где знак умноже­ния X читается как И.

Схема, выполняющая операцию НЕ или НЕТ (рис. 11-47). При отсутствии входного сигнала А (рис. 11-47, а) на выходе схемы имеется сигнал X , при появлении входного сигнала А сигнал на выходе схемы исчезает. Сигнал X будет, если не будет сигнала А.

Примером операции НЕ может служить схема блокировки защиты от исчезновения напряжения (рис. 11-47, б). Нормально через замкнутые контакты реле Н на защиту подается плюс. В слу­чае обрыва цепи напряжения (по­является сигнал А) реле Н сраба­тывает, его контакты размыкаются и снимают плюс с защиты.

Аналогичная операция в бес­контактных схемах имеет много вариантов исполнения. На рис. 11-47, в показана схема НЕ, выпол­няемая с помощью транзистора Т. Нормально на базу Т подано по­ложительное смещение. Триод Т  закрыт. На выходе схемы X под­держивается отрицательное напряжение, поступающее через R 2 . При подаче на вход схемы А отрицательного сигнала триод откры­вается и шунтирует выход схемы. Напряжение в точке X падает до нуля (если принять, что сопротивление открытого триода R =0). Условное изображение схемы НЕ показано на рис. 11-47. В алгебре логики операция НЕ называется логическим отрицанием или инверсией и записывается в виде уравнения X = .

Элемент НЕ преобразует поступающий на вход сигнал на обрат­ный по величине и знаку. Например, если на входе, т. е. на базе триода, сигнал отсутствует и положительным смещением (+Ес) триод заперт, то напряжение на выходе триода эмиттер — кол­лектор отлично от нуля, а зажим X имеет отрицательный знак. Если же на вход подан отрицательный потенциал U а ≥ EC , то триод открыт, напряжение эмиттер — коллектор равно нулю и зажим X имеет положительный потенциал, т. е. обратный входному. Это свойство элемента НЕ, выпол­ненного на триоде, называют инвертированием сигнала, а сам элемент НЕ — инвертором. Такое название нельзя считать точным, так как в электротехнике инвертором называют устройство, преобразующее постоянный ток в переменный.


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 274; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!