Файл: Фабрикант, В. Л. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование учеб. пособие.pdf

2) учет влияния нагрузки соответственным увеличением и изме­ нением по фазе напряжений холостого хода элементов. Если же значения ZBHm меняются при регулировке, то необходимо ввести в

схему дополнительно (например последовательно с нагрузкой) сопротивление ZAOn, регулируемое по величине и углу, с тем, чтобы величину ZBH+ Z A0„- сохранить неизменной.

Эквивалентная схема, соответствующая выражениям (3.2) (3.3) и (3.4), показана на рис. 3.6.

§3.6. Получение суммарного тока Е

по выражению (3.1)

Аналогично методу получения суммарной э. д. с. (на­

пряжения) Е по выражению (3.1) можно получить и ток на вы­ ходе по тому же выражению. Для этого необходимо иметь эле­

менты, преобразующие напряжение 0 в ток k\U и преобразующие

ток / в ток k%/.

Наиболее простым способом получения тока из напряжения является включение сопротивле­ ния соответствующей величины и фазы. Имеется в виду, что сопро­ тивление Z (рис. 3.7) регулиру­ ется как по величине, так и по

ма аналогична диаграммам рис. 3.1, в и г с той лишь разницей,, что на ней даны токи, а не напряжения. Как видно из диаграммы^

изменение сопротивления R меняет ток /' только по фазе, сохра­ няя его величину.

Аналогично рис. 3.2 можно составить схему, где регулирование тока /' на выходе производилось бы не по величине и фазе, как в.

схеме рис. 3.8, а по двум составляющим: совпадающей с током / и сдвинутой по отношению к нему на угол я/2. Также можно со­ ставить схему с двумя, а не с одним контуром. Поскольку эти во­ просы уже достаточно выяснены при рассмотрении схем рис. 3.1 и 3.2, указанные модификации здесь не приводятся.

53

Получение суммарного тока E = k\U + k2I достигается парал­ лельным соединением выходных зажимов элементов, показанных

где 1кт—ток короткого замыкания т-го элемента; Унагр= 1/Унагр— проводимость нагрузки; YBHm— внутренняя проводимость т-го элемента; п — число параллельно включенных элементов.

64

Таким образом, ток в нагрузке, а следовательно, и напряжение на ней, пропорциональны сумме токов короткого замыкания эле­ ментов.

Рис. 3.9. Пример получения тока Е суммированием отдельных его составляющих

Аналогично тому, как в схеме получения суммарной э. д. с. Ё следовало обеспечить соответствующее (3.1) соотношение напряже­

ний холостого хода, так и в схеме получения суммарного тока Е необходимо обеспечить соответствую­ щее соотношение токов короткого за­ мыкания. Регулировка элементов должна производиться по их токам ко­ роткого замыкания.

Ток в нагрузке, однако, отличается от суммарного тока короткого замыка­ ния. Это отличие тем меньше, чем меньше суммарная внутренняя прово­ димость по сравнению с проводи­ мостью нагрузки.

Для устранения влияния отклоне­ ния тока в нагрузке от расчетного зна­ ния принимаются следующие меры, аналогичные указанным в § 3.5:

1)уменьшение внутренней проводимости схемы по сравнению

спроводимостью нагрузки, что приводит, однако, к увеличению

потребления схемы и ее габаритов; 2) учет влияния нагрузки соответственным изменением токов

короткого замыкания элементов и (если это необходимо) введение дополнительного регулируемого элемента.

55

§ 3.7 Аппараты, входящие в схемы линейных преобразований

Как видно из рассмотрения устройств, преобразующих входные токи и напряжения в выходные, для такого преобразова­ ния применяются следующие аппараты:

1) сопротивления, регулируемые по величине и углу; 2) потен­ циометры; 3) трансформаторы и автотрансформаторы напряже­ ния; 4) трансформаторы тока; 5) трансреакторы; 6) фазоповорот­ ные схемы для напряжения и тока. В дальнейшем рассматривается каждый из указанных элементов.

Следует иметь в виду, что активные сопротивления, в том чис­ ле регулируемые, и емкости выпускаются промышленностью в го­ товом виде. Индуктивные сопротивления, трансформаторы, авто­ трансформаторы и трансреакторы требуют, как правило, индивиду­ ального изготовления. Предпочтительнее, естественно, применение готовых изделий. Кроме того, если можно заменить индуктивность -емкостью, следует учитывать дополнительные преимущества емко­ сти: большую линейность и меньшие активные потери.

Активные сопротивления характеризуются значением сопротив­ ления (ом) и допустимой мощностью (вт) ; конденсаторы — зна­ чением емкости (ф), допустимым напряжением (в) и активной утечкой (1/ом-ф); индуктивные катушки — значением индуктивно­ сти (гн), допустимой реактивной мощностью РХ (вар) и постоян­ ной времени L/R (сек) или добротностью соL/R для заданной ча­ стоты.

Магнитные сердечники характеризуются зависимостью индук­ ции от напряженности магнитного поля и удельных активных по­ терь от индукции. Кроме того, все эти элементы имеют определен­ ную зависимость указанных параметров от температуры и частоты. Габариты элементов в основном определяются их мощностью, а для индуктивностей также добротностью.

Наиболее желательным регулируемым элементом является активное сопротивление, которое при весьма простой конструкции обеспечивает высокую плавность регулировки.

§3.8 Сопротивления, регулируемые по величине

иуглу

Сопротивления, регулируемые по величине и углу, про­ ще всего иметь в виде последовательно или параллельно соединен­ ных активного и индуктивного или активного и емкостного элемен­ тов. При этом должны регулироваться как активный, так и инду­ ктивный или емкостный элементы. Однако регулируемые емкостные элементы выпускаются лишь в виде воздушных конден­ саторов и имеют очень малые емкости. В большинстве случаев они не могут обеспечить необходимый диапазон регулировки.

56

Индуктивные сопротивления могут регулироваться изменением числа витков или воздушного зазора в сердечнике. Изменение зазора конструктивно сложно для сердечников, набираемых иэ стандартных пластин стали. Изменение числа витков не всегда обеспечивает необходимую плавность, хотя иногда и применяется.

Как уже указывалось, наиболее желательным элементом регу­ лировки является активное сопротивление. На рис. 3.11 показана

индуктивное или активно-емкостное сопро­ тивление

схема сопротивления, регулируемого по величине и углу, выпол­ ненного при помощи двух регулируемых активных сопротивлений и постоянного (нерегулируемого) реактивного сопротивления.

Эквивалентное сопротивление схемы рис. 3.11

значение реактивной слагающей ZaKBt а затем регулировкой сопро­ тивления R 1 — необходимое значение активной слагающей.

Область в комплексной плоскости возможных значений сопро­

0^/?г^-/?2макс изображается площадью (рис. 3.12), ограниченной двумя эквидистантными дугами окружностей, осью абсцисс и па­ раллельной ей прямой. Размеры отдельных элементов фигуры показаны на рисунке.

Левая полуокружность характеризует изменение Z3KBпри R 1=0». при этом:

5T