Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


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 wt, 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 1d, 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 = Iтsinwt [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; I2, I4, I6 … — амплитуды 2, 4, 6-й... гармоник ряда; w = 2pf1 - угловая скорость выпрямляемого тока I, имеющего частоту f1= 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 I2 с амплитудой, равной согласно (2-40а) , угловой скоростью 2w и частотой f2=2 f1 = 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 хL, = wL= 2pfL 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 I1, I2 и I3, 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 Iр 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 Uи сравнивается с эталонной величиной Uэ, изме­няющейся по другому закону или имеющей постоянное значение (как показано на рис. 2-44, б). Реле работает, если UиUэ

Реле на выпрямленном токе отличаются малым потреблением и небольшими размерами.

2-16. РЕЛЕ НА ВЫПРЯМЛЕННОМ ТОКЕ, СРАВНИВАЮЩИЕ АБСО­ЛЮТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ U1 и UII

а) Принципы выполнения и работы

Общие принципы выполнения и структурная схема всех видов реле на сравнении абсолютных значений двух напряжений и одинаковые и показаны в виде блок-схемы на рис. 2-45. Реле состоят из суммирующего устройства 1 выпрямителей 2 (В1 и В 2), схемы сравнения абсолютных значений и 3 и исполнительного органа 4.

Напряжение и ток сети и подводятся к суммирующему устройству, на выходе которого с помощью вспомогательных трансформаторов образуются два напряжения и , по выражениям (2-38). Каждое из этих напряжении выпрямляется двухполупериодными выпрямителями В1, В2 на полупроводниковых диодах. На их выходе получаются выпрямленные напряжения пропорциональные модулям (абсолютным значениям) векторов и

 


Выпрямленные напряжения подводятся к схеме сравнения 3, где они вычитаются друг из друга, образуя на выходе схемы напря­жение

На это напряжение к вы­ходным зажимам схемы сравнения включается испол­нительный орган 4.

 

 

 

Реле должно действовать при условии, что | | ≤ | |.

В соответствии с этим исполнительный орган 4 дол­жен действовать только при положительных значениях Uвых; это означает, что исполнитель­ный орган должен быть направленным, т. е. реагиро­вать на полярность подводимого к нему напряжения.

Напряжение U1, вызывающее работу реле, называется рабо­чим, а UII — тормозным; соответственно именуются элементы схемы, связанные с U1 и UII.

Изменяя с помощью суммирующего устройства характер зави­симости сравниваемых напряжений U1 и UII от Uр и Ip, можно получить как реле мощности, так и различные виды реле сопротив­лений.

Рассмотренное реле работает на выпрямленном токе.

 

б) Выполнение основных элементов реле

Суммирующее (формирующее) устройство служит для образования (ф о р м и р о в а н и я) напряжений и тока Ip и напряжения Uр, защищаемого элемента по выражению (2-38).

Схема суммирования, показанная на рис. 2-46, служит для получения реле мощности. Если исключить из схемы соединения ТА и ТВ обмотки А2 и В1, по =k1 , а =k2 , при таком суммирующем устройстве реле превратится в ненаправленное реле сопротивления (см. § и-ш, и;, иимшаи из схемы обмотку Вг, получим направленное реле сопротивления (см. § 11-10, в).

Как уже отмечалось, напряжения U1 и UII, образуемые сум­мирующим устройством, должны иметь линейную зависимость от Uр и Ip. Для выполнения этого требования э. д. с. вторичных об­моток трансформаторов Та и Тв, из которых формируются напряже­ния U1 и UII, должны быть строго пропорциональны: Еа1 и Еа2. — напряжению Uр, а ЕВ1 и ЕВ2— току Ip. Чтобы получить вто­ричную э. д. с, пропорциональную Uр, трансформатор Та выпол­няется в виде трансформатора напряжения. Электродвижущая си­ла, индуктируемая напряжением Uр в каждой вторичной обмотке Та, Еа= , и так как коэффициент трансформации пН имеет по­стоянное значение, то Еа1 и Еа2 пропорциональны Uр.

 

 

Электродвижущая сила ЕВ Ip получается от трансформатора ТВ, который для этой цели выполняется в виде трансреак­тора.

Трансреактор (рис. 2-46, б) представляет собой трансформатор с воздушным зазором в магнитопроводе. Первичная обмотка транс­реактора, так же как и у трансформатора тока, включается после­довательно в цепь первичного тока (в схеме на рис. 2-46, а в цепь тока Ip). Вторичная обмотка трансреактора замыкается на боль­шое сопротивление нагрузки zН и по существу (в отличие от транс­форматора тока) работает в разомкнутом режиме. Как следствие этого вторичный ток I2 очень мал, и поэтому можно счи­тать, что магнитный поток трансреактора Ф1 создается только н. с. первичной обмотки, равной в нашем случае Ipw1. и что Ф1 = .

Магнитный поток Ф1 создает во вторичной обмотке трансреак­тора э. д. с. Е2 (обозначенную на рис. 2-46, а ЕВ1 и ЕВ2). Вторичная э. д. с. трансреактора


 

Благодаря наличию воздушного зазора δ магнитное сопротивле­ние Rм магнитопровода трансреактора имеет повышенное значение и определяется в основном сопротивлением воздушного зазора. Это уменьшает величину магнитного потока Ф1 по сравнению с его значением при том же токе Ip в таком же, но замкнутом сталь­ном магнитопроводе и ограничивает насыщение магнитопровода трансформатора.

Величина воздушного зазора δ подбирается так, чтобы в жела­емом диапазоне токов Ip магнитопровод трансреактора не насы­щался. При соблюдении этого условия коэффициент к в выра­жении (2-42а) будет постоянной величиной и, как следствие этого, зависимость Е2 от Ip будет линейной (рис. 2-46, г), и следовательно условие Е2 Ip будет обеспечено. Следует отметить, что коэф­фициент k в (2-42 а) определяет соотношение между величинами вторичной э. д. с. Е2 и первичным током I1 = Ip. Из (2-42 а) k = Е2/IР. Это выражение показывает, что коэффициент k имеет размерность сопротивления. С учетом, что ток I1 (Ip) сдвинут отно­сительно Е2 на 90°, величина к может рассматриваться, как некоторое реактивное сопротивление х в цепи первичного тока Ip или как сопротивление взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками трансреактора. Таким образом; трансреактор равноценен реактору с сопротивлением х= к, включенным в цепь тока Ip. Этим и объясняется его название трансформаторный реак­тор или сокращенно трансреактор.

Из всего сказанного выше следует, что трансреактор преобра­зует первичный ток Ip во вторичное напряжение Е2, пропорцио­нальное первичному току, и может работать с разомкнутой вто­ричной обмоткой аналогично трансформатору напряжения. Эти особенности трансреактора объясняются наличием воздушного зазора в его магнитопроводе. Обычный трансформатор тока не может обеспечить линейной зависимости Е2 от Ip из-за насыщения магнитопровода и не допускает работы с разомкнутой вторичной об­моткой, так как при этом за счет исчезновения размагничиваю­щего действия тока I2 резко возрастает магнитный поток Ф1 вследствие чего увеличиваются до опасного значения вызываемые им э. д. с. E2 и вихревые токи в магнитопроводе.

Трансреакторы применяются не только в суммирующих устройствах, они широко используются в схемах и устройствах современ­ных релейных защит.

Выпрямители. Выпрямление напряжений U1 и UII осуще­ствляется по двухполупериодной схеме выпрями­тельными мостами из полупроводниковых диодов. Сглаживание выпрямленных напряжений производится с помощью схем на рис. 2-43.

Схемы сравнения [Л. 87, 105]. Сравнение величины двух вы­прямленных напряжений | |и | |можно осуществить электриче­ским путем, сравнивая эти напряжения или пропорциональные им токи, или магнитным путем, сравнивая магнитные потоки, пропорциональные напряжениям U1 и UII. В соответствии с этим применяются три схемы сравнения: на равновесии (на балансе) напряжений, на балансе (циркуляции) токов и на балансе маг­нитных потоков (рис. 2-47).

В. схеме сравнения на равновесии (ба­лансе) напряжений (рис. 2-47, а) выпрямители В1 и В2 соединяются между собой одноименными полюсами (плюс с плю­сом и минус с минусом). В рассечку провода к зажимам т п включается реле (исполнительный орган) ИО. В контуре ИО на­пряжения | | и | | направлены встречно. Под влиянием раз­ности | || |в исполнительном органе появляется ток Ip, направление которого зависит от того, какое из напряжений боль­ше. При | |> | | ток Ip имеет положительный знак и ИО рабо­тает, при | |> | | ток /р имеет отрицательный знак и ИО не действует.

Резисторы R1 и R2 шунтируют выпрямители и образуют кон­тур с малым сопротивлением, по которому проходит ток Ip помимо выпрямителей, представляющих большое сопротивление для токов обратного напряжения. В рассмотренной схеме балансируются (уравновешиваются) напряжения U1 и UII, что и определило название схемы.

В схеме сравнения на циркуляции (ба­лансе) токов (рис. 2-47, б) выпрямители В1 и В2 соединяются последовательно разнополярными зажимами. Исполнительный орган ИО включается к зажимам тп параллельно обоим выпрями­телям. Сравниваемые напряжения U1 и UII создают пропорциональ­ные им токи | | и | |, замыкающиеся через ИО навстречу друг другу. В реле ИО проходит ток Ip = | |— | |. Направление этого тока зависит от того, какое из напряжений U1 или UII больше. При равенстве U1 и UII ток Ip = 0. Таким образом, в дан­ной схеме сравнение U1 и UII производится путем вычитания созда­ваемых ими токов в обмотке реле. Балластные сопротивления R1 и R2 устанавливаются для того, чтобы исполнительный орган не оказался зашунтированным сопротивлением работающего вы­прямителя приемной стороны (так называется выпрямитель, имею­щий меньшее напряжение). Необходимость балластных сопротивле­ний зависит от соотношения сопротивлений реле и выпрямителей.

Рассмотренная схема называется схемой с циркулирующими токами, поскольку в проводах, соединяющих выпрямители В1 и В2, всегда проходит (циркулирует) ток.

В схеме с магнитным сравнением (рис. 2-47, в) исполнительный орган выполняется с двумя обмотками Рг и Р2.

Каждая из обмоток подключается к своему выпрямителю так, чтобы токи в них имели встречное направление.

При этом условии токи Ip1 и Ip2 создают встречно-направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2, которые и сравниваются между собой в магнитопроводе реле.

На рис. 2-47, б показана полная схема реле направления мощ­ности на фазочувствительной схеме при сравнении напряжений U1 и UII на принципе баланса токов. Для упрощения в схеме не пока­заны сглаживающие устройства.

Исполнительный орган. Как уже отмечалось, исполнительный орган включается на выходные зажимы схемы сравнения и должен действовать только при положительных значениях тока или на­пряжения на этих зажимах. Поэтому исполнительный орган дол­жен выполняться с помощью направленных реле постоянного тока, реагирующих на знак тока Ip.

Устройство подобного типа часто называют нуль-инди­катором, поскольку оно реагирует на отклонение от нуля выходного тока или напряжения, т. е. реагирует не на величину, а на знак входного сигнала. К рассматриваемому реагирующему (исполнительному) органу (нуль-индикатору) предъявляются че­тыре основных требования: высокая чувствительность, т. е. спо­собность реагировать на знак возможно меньшего сигнала (тока или напряжения); малое потребление мощности; быстрота действия; надежность работы.

В качестве исполнительных органов (нуль-индикаторов), отве­чающих предъявленным требованиям, могут использоваться:

1) высокочувствительные электромеханические реле — поля­ ризованные или магнитоэлектрические;

2) электромеханические реле, включаемые через полупровод­никовый усилитель;

3) бесконтактные реле на полупроводниковых приборах.
Наиболее простым и довольно часто применяемым вариантом является первый: использование поляризованных или магнито­электрических реле.

В тех случаях, когда требуется повышенная чувствительность, применяется включение электромеханических реле через усилитель постоянного тока. Потребление мощности при срабатывании таких усилителей составляет около 3 • 10-5 Вт.

Усилитель постоянного тока реагирует на знак входного сиг­нала, поэтому исполнительное реле, включаемое на его выходе, может быть ненаправленным, так как усилитель будет подавать в него ток только при положительных значениях Uвых схемы срав­нения. Поэтому имеется возможность применения обычного более грубого электромагнитного реле с более надежной контактной системой.

Еще большее повышение чувствительности при полном исклю­чении электромеханических конструкций можно получить при при­менении усилителя, работающего в релейном режиме. Мощность, необходимая для срабатывания такого реле, равна примерно 10-5 - 10-6 Вт.

В виде примера на рис. 2-49 приведена одна из наиболее про­стых схем усилителя, разработанная лабораторией Энергосетьпроекта, которая может применяться в качестве нуль-индикатора по второму варианту.

Поскольку основным элементом усилителя являются полупро­водниковые триоды (транзисторы), напомним некоторые особенно­сти их работы [Л. 15, 16, 17, 105].

Плоскостной полупроводниковый триод (транзистор) (рис. 2-48, а) представляет монокристалл (германия или кремния), состоящий из трех слоев

с чередующейся проводимостью: р-п-р или п-р-п. В области полупроводника с проводимостью п основными (преобладающими) носителями заряда являются отри­цательные электроны, а в области с проводимостью р — положи­тельные дырки. Рассмотрим транзистор типа р-п-р. Нижняя об­ласть транзистора (рис. 2-48, а) называется эмиттером (Э), средняя — базой (Б) и верхняя — коллектором (К). База по сравнению с эмиттером и коллектором имеет очень малень­кую ширину слоя и значительно меньшую концентрацию носите­лей заряда.

Эмиттер, база и коллектор выполняют функции, аналогичные функциям катода, сетки и анода электронной лампы (рис. 2-48, а и б), при этом роль управляющей сетки лампы выполняет база транзистора.

Полупроводниковый триод состоит из двух переходов р-п и п-р: один — между эмиттером и базой, называемый эмиттерным, и второй — между базой и коллектором, называемый коллек­торным.

Переход р-п работает как выпрямитель, пропускающий ток только в одном направлении при подаче на него внешнего напря­жения прямой полярности, т. е. при подводе плюса к области -р. и минуса к области п. При отсутствии внешнего напряжения пере-

ход заперт вследствие образующихся на его границе объемных зарядов противоположных знаков, которые создают электрическое поле препятствующее переходу дырок из области р в область п и электронов из области п в область р. При подаче обратного внеыь него напряжения (плюса на п и минуса на р) поле объемных заря­дов усиливается внешним полем и переход запирается еще больше.

Это свойство переходов р-п играет решающую роль в работе триодов.

Для усиления мощности поступающего сигнала очень распространена схема с общим эмиттером (рис. 2-48, в), при которой на транзистор р-п-р от источника внешнего напряжения плюс подается к эмиттеру, а минус — к коллектору. Управляющий сигнал подключается между базой и эмиттером.

При отсутствии входного сигнала оба перехода — эмиттерный и коллекторный — заперты и триод не работает — закрыт. Если на базу подан положительный потенциал относи­тельно эмиттера, то эмиттерный переход остается закрытым, так как такая полярность напряжения является для него обратной.

При подаче на базу транзистора р-п-р отрицательного по отношению к эмиттеру потенциала переход база — эмиттер открывается, поскольку поданное напряжение является прямым для перехода р-п.

В этом случае дырки, являющиеся носителями положитель­ных зарядов, двигаются под действием электрического поля, соз­данного приложенным напряжением от эмиттера в базу, частично рекомбинируются, вызывая ток Iб, замыкающийся через источник управляющего сигнала. Остальная, большая часть дырок (90—99%) вследствие малой толщины слоя базы достигает границы коллек­торного перехода. Коллекторный переход закрыт для основных но­сителей базы — электронов, но дырки обладают положительным зарядом и поэтому, попадая в сильное электрическое поле, созда­ваемое отрицательным потенциалом коллектора, ускоряются и втя­гиваются — «захватываются» коллектором. Там они рекомби­нируются с электронами, поступающими из внешней сети.

Таким образом, в триоде р-п-р появляется ток, обусловлен­ный движением положительно заряженных дырок.

На основе сказанного можно сделать краткий вывод: триод типа р-п-р открывается при подаче на базу отрицательного сиг­нала, открывающего эмиттерный переход; после открытия эмит-терного перехода происходит впрыскивание дырок из эмиттера в базу, «дрейф» их в базе в направлении коллекторного перехода и захват дырок коллектором.

Транзистор типа п-р-п включается по схеме на рис. 2-48, г. Для его открытия на базу триода необходимо подать положительный по отношению к эмиттеру потенциал.

В транзисторах обоих типов сигнал, поданный на базу (Iб = 0, 05 Iэ), открывает транзистор, и под влиянием внешнего источника в нагрузке появляется ток Iк = IэIб. Если принять Iэ = 1, то ток Iк приблизительно равен (1 —0, 05) Iэ = 0, 95I3. Отношение Δ IkIэ= a называется коэффициентом усиления по току, он достигает величины 0, 9—0, 95.

Транзисторы используются как усилители напряжения, тока и мощности, позволяющие при слабом сигнале на входе (на базе) по­лучить усиленный сигнал на выходе. При этом напряжение на на­грузке Rн, создаваемое внешним источником, во много раз пре­восходит напряжение сигнала на входе усилителя (зажимы 12). Так, за счет мощности постороннего источника происходит усиление сигнала с помощью полупроводникового триода.

Нуль-индикатор [Л. 17, 18, 87, 105], показанный на рис. 2-49, представляет собой усилитель постоянного тока на полупроводни­ковых триодах, на выходе которого включается поляризованное реле Р. Чем больше усили­вается входной сигнал, тем чувствительнее нуль-индика­тор. Поэтому усилитель нуль-индикатора выполняется из нескольких каскадов. Усили­тель рассматриваемого нуль-индикатора выполнен двух-каскадным по схеме с общим эмиттером (см. § 11-14, в), обеспечивающей наибольшее усиление входного сигнала (Uвх)

От внешнего источника напряжения на коллекторы триодов Т1 и Т2 подан минус, а на эмиттеры — плюс. Управляю­щий сигнал UС, получаемый с выхода схемы сравнения, подается на входные зажимы усилителя 1 и 2, к которым подключены база и эмиттер.

В качестве выходного реле Р (нуль-индикатора) применено поляризованное реле. Его обмотка включена в цепь коллектора триода Т2.

Резистор R1 служит для подачи отрицательного смещения на базу триода Т1. Сопротивление R2 вместе с сопротивлением три­ода Т1 (между коллектором и эмиттером) образует делитель напря­жения, к точке 3 которого подключена база триода Т2.

При отсутствии входного сигнала на зажимах 1—2 (IС и UС = 0) триод Т1 получает отрицательный по отношению к эмиттеру потенциал через сопротивления R1, поэтому Т1 открыт. Сопротив­ление открытого триода Т1 близко к нулю, вследствие этого по­тенциал точки -3 и база Т2 имеют положительный знак. При положительном знаке на базе триод Т2 закрыт и ток в реле Р отсутствует (или, точнее, он очень мал и равен обратному току коллекторного перехода Т2).
При появлении на входе 12 отрицательного сигнала триод Т1 остается открытым, а Т2 закрытым. Если же на вход 1—2, а сле­довательно, и на базу Т1 поступает положительный сигнал, то триод Т1 закрывается, его сопротивление резко возрастает и в результате этого на базе Т2 появляется отрицательный потенциал через сопротивление R2. Триод Т2 открывается, в реле Р появля­ется ток Iк. Если Iк > Iс р реле Р, то оно действует.

При прекращении входного сигнала, схема возвращается в первоначальное состояние. Триод Т2 закрывается, и ток Iк в обмотке реле исчезает. Вследствие индуктивности L обмотки реле Р на ее зажимах возникает значительная э. д. с. самоиндукции

e= , которая может вызвать пробой триода Т2. Для пре­дотвращения этого обмотка реле шунтируется резистором R и ди­одом Д. При наличии такого шунта ток в реле после закрытия Т2 исчезает не сразу, а постепенно, замыкаясь по цепи R — Д, в результате чего э. д. с. самоиндукции не достигает опасного зна­чения. Диод Д запирает прохождение тока IК при открытом три­оде Т2 по шунтирующему резистору R. Благодаря этому весь ток Iк проходит через обмотку реле Р. Для упрощения на схеме не пока­заны диоды и цепи, предусматриваемые для компенсации влияния температуры на работу триодов и ограничения на них напряже­ния, поскольку они не имеют принципиального значения для работы схемы.

Рассмотренный усилитель потребляет при срабатывании выход­ного реле около 6 • 10-5 Вт.

На базе описанной схемы выполняются полупроводниковые бесконтактные реле. В этом случае схема усилителя дополняется обратной связью (показана пунктиром) и он работает как триггер [Л. 17, 18, 87]. Широкое применение находят также трехкаскадные усилители, позволяющие по­лучить на выходе большую мощ­ность, чем двухкаскадные.

в) Реле направления мощности

Схема и принцип действия.

Схема реле направления мощности на сравнении величин двух на­пряжений U1 и UII, построенная по блок-схеме (рис. 2-45), приве­дена на рис. 2-50. Для упрощения на схеме не показано суммирую­щее устройство, которое выпол­няется согласно рис. 2-46, а. В качестве схемы сравнения принята довольно распространенная схема на балансе напряжений, а в качестве нуль-индикатора НИ показано магнитоэлектрическое (или поляризованное) реле. Применяются и другие варианты использования обоих элементов.

 

 

 


 

2-17. РЕЛЕ НА СРАВНЕНИИ ФАЗ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН U1 и UII

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 U1 и UII, которые являются линейными функциями напряжения и тока сети Uр 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 Uвых.


Реле реагирует на угол ψ сдвига фаз между сравниваемыми на­пряжениями U1 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 (U1 и UII), в определенный мо­мент времени, например в момент положительного макси­мума напряжения U1 (рис. 2-54).

Для этой цели при прохождении напряжения U1 через поло­жительный максимум формируется короткий импульс напряжения 1 (рис. 2-54, а). Если положительный импульс 1 совпал с положительным мгновенным значением второго напряже­ния UII то на выходе схемы (рис. 2-53, а) появляется сигнал (напряжение Uвых) и исполнительный орган реле срабатывает. Если знаки импульса 1 и напряжения UII различны — реле не действует.

Как видно из рис. 2-54, а, при выбранном моменте сравнения (во время прохождения U1 через максимум) совпадение положи­тельных значений U1 и UII возможно при условии, что угол сдвига фаз ψ между U1 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 1 в момент про­хождения U1 через положительный максимум.


Поделиться:



Популярное:

  1. Врачебный кабинет на одну стоматологическую установку должен занимать площадь не менее
  2. Выбор реле защиты от недопустимого тока возбуждения
  3. Доходы от реализации товаров в организациях торговли и факторы, влияющие на их величину
  4. Законы автоматического регулирования в АСУТП. Типы релейного регулирования. Особенности релейного регулирования охлаждением и нагреванием. Применение гистериза при регулировании и сигнализации.
  5. ЗАЩИТЫ, РЕАГИРУЮЩИЕ НА ТОКИ НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА
  6. Изображение схем релейной защиты на чертежах
  7. ИНДУКЦИОННЫЕ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ
  8. ИНДУКЦИОННЫЕ РЕЛЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
  9. Камера над обратным клапаном пневмореле
  10. Квантовая физика дает еще одну возможность прославить Бога
  11. МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения
  12. На какой высоте от верха головки рельса пересекаемых неэлектрифицированных железнодорожных путей должны находиться воздушные линии связи при максимальной стреле провеса?


Последнее изменение этой страницы: 2016-05-29; Просмотров: 1407; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.084 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь