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

следовательно, рассматриваемое устройство представляет собой схему сравнения двух электрических величин по фазе. При этом, согласно (8.7),

Фг = + л [(см- (2.21)1.

Вместо величин U и / могут быть использованы Е\ и Е2, полу­

ченные из 0 и / методами, рассмотренными в § 3.5 и 3.6, в соответ­

ствии с выражениями (2.3) и (2.4).

г

Рис. 8 .6 . Схема сравнения двух электрических вели­ чин по фазе с применением элемента Холла:

/—обмотка, создающая индукцию в*датчикеЛ Холла; 2—проме­ жуточный трансформатор тока; X—элемент Холла; Н.

нуль-индикатор; Вых.—выходной сигнал

При использовании элемента Холла как схемы сравнения неко­ торые требования, указанные в § 5.6, отпадают. Действительно, в данном случае играет роль не абсолютное значение, а только знак постоянной слагающей э. д. с. Холла. В связи с этим отпадает тре­ бование линейности. Необходимо лишь, чтобы диапазон углов срабатывания, определяемый неравенством (8.6), сохранялся неиз­

менным.

С другой стороны, к элементу Холла как схеме сравнения предъявляются обычно большие требования по чувствительности и быстродействию при значительной кратности величин U и / (£i и Е2) на входе. Большая кратность величин на входе приводит

к необходимости работы при малых индукциях, когда входная ве­ личина, от которой зависит индукция, уменьшается. При этом э. д. с. Холла также оказывается малой и требуются усилители с низким порогом чувствительности по напряжению. Полупроводни­ ковые усилители могут при этом оказаться неудовлетворитель­ ными.

Внастоящее время предложено два пути для выполнения реле

сэлементом Холла:

1 ) применение двухкаскадных усилителей с магнитным усили­

телем в качестве первого и полупроводниковым в качестве второго каскада [Л.41]. Применение магнитного усилителя в качестве пер­

369

вого каскада дает возможность понизить порог чувствительности. В то же время относительно низкий коэффициент усиления первого каскада позволяет ограничить время действия, которое, как извест­ но, для магнитных усилителей резко возрастает с увеличением коэффициента усиления. Недостаточный коэффициент усиления возмещается наличием второго полупроводникового каскада;

2) ограничение напряжения на обмотке датчика, которое долж­ но быть обеспечено без изменения фазы этого напряжения [Л.21 и 41]. При этом возможно повышение индукции Вмин при минималь­

ном значении входной величины без недопустимого увеличения индукции Вмакс при максимальном значении входной величины. Увеличение минимальной индукции позволяет увеличить минималь­ ное значение э. д. с. Холла и применить полупроводниковый усили­ тель.

Выполнение усилителей по п. 1 и методы ограничения напряже­ ния на обмотке датчика по п. 2 подробно здесь не рассматрива­ ются.

При отсутствии ограничения напряжения на обмотке расчет датчика не отличается от рассмотренного в § 3.38 I издание книги. Здесь линейность преобразования не требуется, а поэтому может не проверяться. С другой стороны, целесообразно определить чув­ ствительность датчика, т. е. произведение входных величин UI(EiE2) при угле максимальной чувствительности, создающее

э. д. с. Холла, на которую еще реагирует примененный нуль-инди­ катор.

§8.4. Сравнение времени совпадения с заданным

На рис. 8.7 показаны изменения во времени двух сину­ соидальных величин в\ и е2, причем е2 отстает от et на угол ср'.

Как видно из рисунка, в течение одной части полупериода знаки е, и е2 совпадают, в течение другой — противоположны. Диапазон углов Фсовш в котором знаки е1 и е2 совпадают, зависит от угла q/

между ними:

где Т — время периода.

Зависимость (8.9) показана на рис. 8.8. Если выполнить орган, который будет действовать при

*совп>*у. (8Л°)

370

где ty — заданное время (уставка по времени), то зона его дей­

ствия будет ограничена определенным диапазоном значений угла ф', как показано стрелками на рис. 8.8 [Л.42].

Подставляя в (8.10) значение /Совп из (8.9), находим

[см. (2.21)1.

Возможное осуществление органа, реализующего условие (8.10), показано на рис. 8.9.

Если один из диодов, Д 2 или Дз, открыт или контакт Я зам­ кнут, то триод Тр открыт током, протекающим по цепи эмиттер— база триода Тр через открытый диод или контакт Я. При этом

емкость С, если она была заряжена, разряжается через резистор R и цепь эмиттер — коллектор триода Тр. Напряжение на емкости С становится равным нулю, а потенциал точки 4 — потенциалу точки 0. Нуль-индикатор Н.И не действует, так как потенциал точ­ ки 5 ниже потенциала точки 0, а следовательно, и точки 4. Нуль-

индикатор действует при протекании тока в направлении стрелки. На точку 1 нормально подается через резистор Ra отрицатель­ ный сигнал (относительно точки 0), который снимается пусковым

органом. Если пуск не нужен или осуществляется другими спосо­ бами, то эта цепь может отсутствовать.

Две сравниваемые по фазе величины ех и е2 подаются между точкой <У и точками 2 и 3. Если хотя бы одна из этих э. д. с. отри­

цательна (направлена против стрелки) или равна нулю, то соот­ ветствующий диод (Д2 или Дз) открыт. При этом открыт и триод

371

Тр даже при разомкнутом контакте Я. Если же обе э. д. с., ех и

имеют положительное значение, большее, чем разность потенциа­ лов между точками 0 и 0' (которая обычно весьма мала), а кон­ такт П разомкнут, то триод Тр закрывается. Таким образом, триод Тр закрыт в течение времени, когда обе э. д. с., е\ и е2, положи­ тельны, т. е. времени совпадения / Совп-

Рис. 8.9. Схема сравнения двух электрических ве­ личин по фазе, основанная на сопоставлении вре­ мени совпадения с заданным

Диод Д\ необходим, для того чтобы обратное напряжение в

этом режиме было приложено к закрытым диодам, а не к триоду. Когда триод Тр закрыт, то емкость С заряжается через рези­ сторы R и R\ и потенциал точки 4 понижается, Когда напряжение

на емкости (]с превзойдет уровень

то потенциал точки 5 становится выше потенциала точки 4 и нуль-

индикатор действует, давая сигнал на выходе.

Схема рис. 8.9 дает выходной сигнал в виде импульсов, так как конденсатор периодически разряжается. Поэтому, если нужно иметь длительный импульс на выходе, необходимо применить рас­ ширитель импульсов, описанный в § 8.10.

Емкость заряжается напряжением питания через сопротивле­ ние R\ + R. Однако следует иметь в виду, что емкость шунтирует­

ся сопротивлением нуль-индикатора, которое считаем постоянным, и сопротивлением делителя. Эквивалентная схема может быть представлена по теореме об активном двухполюснике как напря­ жение холостого хода t/x.x (напряжение между точками 4 и 0 при

разомкнутой цепи емкости), приложенное к внутреннему сопротив­ лению схемы и емкости С, соединенным последовательно. Напря­ жение холостого хода определяется по схеме рис. 8.10.

372