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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 172

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

жению (8.20). Зная это напряжение и допустимый ток триода, можно найти R. Поскольку ток разряда емкости кратковременен,

то не нужно вводить запас к допустимому току триода. Сущест­

вует даже точка зрения, что ввиду

кратковременности

разряда

сопротивление R вообще не нужно,

т. е. можно

принять $ = 0.

После выбора значения R находится

R i как (R + R\) —R.

По

значению

R i

определяется

ток коллектора триода / к в режиме

насыщения. Он должен быть мень­

ше длительно допустимого тока.

Здесь

желателен

запас.

Если ток

оказывается больше

допустимого,

то необходимо его уменьшить, уве­

личив сопротивление R\, и уточнить

соответственно значения т, k и п.

По

коллекторному току триода

можно

определить

максимальный

ток базы триода /б аналогично то­ му, как это делалось в § 6.4 и при­

Рис. 8.15.

Определение

погреш­

мере 6.1.

 

базе

можно опреде-

ности измерения

времени совпаде­

 

По току в

 

ния

 

 

 

' лить сопротивление Rn, а также па­

 

 

 

 

 

 

 

дение напряжения Us,б и напряже­

ние £/д на диоде Д 2 или Дз,■когда по

нему

протекает

ток

базы

(при отключенном Rn).

должно

быть

достаточно

для

создания

Напряжение

Uоо-

необходимого

тока h

при

отключенном Rn и одном

закрытом

диоде (Д 2 или Дз), т. е.

необходимо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и 00- > и э.б + ия + 1 ^ я,

 

 

 

(8.40)

где Rn — сопротивление источника э. д. с. в\ или е2.

Для

закрытия

диодов Д 2 и Дз

в момент,

когда величины в\

и е2 положительны,

эти э. д. с. должны быть больше напряжения Uоо-.

На

рис. 8.15

показано

изменение

этих э. д. с.

во времени. Только при

дости­

жении каждой э.д. с.

значения

Uw

оба диода закрыты.

Таким

образом, диоды закрыты не в течение всего

времени совпадения,

а меньшего.

Погрешность

определяется суммой углов

Дф1 + Дфг,

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

•

^00'

 

*

•

^00'

 

 

 

Дфх = arcsin— =— ,

Дф, = arcsin — =— ;

 

 

 

 

 

 

 

/ 2 Е 1

 

 

V 2 Ег

 

 

здесь £ х

и Ег — действующие

значения сравниваемых величин eY и

е2. При равенстве Ег = Е2 — Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дф =

Дфх -f Дф, = 2 arcsin -- -- - .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 2

Е

 

 

 

378

Отсюда, необходимое минимальное действующее значение э. д. с., обеспечивающее погрешность по углу, не превышающую Дф,

U,00'

(8.41)

1^2 sin (Дф/2)

 

Мощность, отдаваемая источником э. д. с., может быть ориен­

тировочно определена как

 

S„ = EV(2R„),

(8.42)

здесь не учтено увеличение тока источника под влиянием дополни­ тельного напряжения U0о— U3.б — Uд, которое обычно пре­ небрежимо мало по сравнению с э. д. с. Е. Двойка в знаменателе

объясняется тем, что мощность отдается только один полупериод, когда э. д. с. Е отрицательна.

Если сопротивление R„ может выбираться произвольно и нуж­

но минимизировать мощность S„, следует учесть, что согласно

(8.42), (8.41) и (8.40)

(ЦэЛ + ия+ 1бЯ«)2

(8.43)

4R„ sina (Дф/2)

 

Правая часть выражения (8.43) при изменении RH имеет минимум при

/ бД„ — U,л + и я.

(8.44)

Выражение (8.44) и дает возможность выбрать оптимальное зна­ чение Rit.

В основу расчета можно положить и выбор величины т. Уменьшение т снижает погрешность б по (8.39), но ограничивает­

ся допустимым значением коллекторного тока / к либо мощностью источника. В первом случае по значению / к следует определить Ri. Затем можно определить т, задаваясь значением R, и найти вели­ чины k и п по кривым рис. 8.14. Затем уточняется сопротивле­ ние R и вносятся поправки в величины т, k и п. Далее расчет

продолжается так же, как было указано.

Если же заданы мощность источника и допустимая погреш­ ность по углу Аф, то по выражению (8.43) с учетом (8.44) можно определить ток базы Iб. По нему определяется ток коллектора /,,

и далее расчет ведется так же, как в предыдущем случае. Если значения сравниваемых э. д. с. могут изменяться в kp

раз, то минимальное значение ограничивается допустимой погреш­

ностью Дф и определяется по

(8.41). Максимальное же

значение

ограничивается

допустимым

напряжением и д0п.д на диодах

Д 2

и Д 3, а также

максимальным

током базы / б.макс триода

Тр

(см.

рис. 8.9):

 

 

 

 

 

£ 1накс ^ б/доп.д/V 2, Е 2№акс б/доп.д/1/2.

(8.45)

Максимальный ток базы триода определяется суммой трех сос­ тавляющих:

379

током / п через сопротивление RK (см.

рис. 8.9):

 

 

= ^пит/^п»

 

 

(8.46)

токами I-i и / 2, создаваемыми э.

д. с.

Е1ыакс и £ 2макс>

/х =

(Еы*кс +

С/оо')/2/?их;

(8-47)

U =

(£2макс +

а д /2 /? „ .

(8.48)

В выражениях (8.46) -Э (8.48) не

учтены

падения

напряжения в

триоде Гр и диодах Д 2 и Д 3 (см. рис. 8.9),

что увеличивает значе­

ния токов и идет в запас надежности. Наличие двойки в знамена­ телях (8.47) и (8.48) объясняется тем, что эти токи протекают лишь в один полупериод, поэтому средние значения их вдвое меньше. Суммарный ток не должен превышать допустимого. Пола­ гая ^ Шакс,^^2макс= ^макс и # hi = -Rh2= Rh, находим

Гамаке ~Г^00' , Г/яит

^ j

 

------ 5---------1----5--- ^ •'б.макс»

*М1

 

 

ИЛИ

 

 

£„а„с < ( /б.«кс-----Ди -

НоО'.

(8.49)

*41

J

 

Условиями (8.45) и (8.49) ограничивается

значение £ макс.

Эффект шунтирования емкости нуль-индикатором может быть

частично устранен включением в цепь нуль-индикатора диода, пропускающего ток только в направлении срабатывания. При этом до открытия диода заряд емкости производится напряжением UmlT через сопротивление R + Ri. Расчет времени заряда при этом упро­

щается, а необходимое напряжение питания уменьшается. Однако

такой способ имеет недостатки:

 

 

 

 

должно быть

1) напряжение на емкости при срабатывании

больше на величину прямого падения напряжения на диоде;

 

 

2)

при расчете создается иллюзия, что соотношение сопротив­

лений

R + R 1 и нуль-индикатора не

влияет

на

работу

схемы.

В действительности,

с

момента

открытия

диода

до достижения

током

базы триода

значения,

необходимого

для

срабатывания

нуль-индикатора, диод открыт и нуль-индикатор

шунтирует

ем­

кость.

При больших

отношениях

(Ri+ R)/Rhm

схема

может

вообще отказать в действии, что не учитывается расчетом.

 

 

В главе девятой дана схема с вентилем в цепи нуль-индика­

тора

(рис. 9.43), аналогичная схеме рис. 8.9. При больших

вы­

держках времени это целесообразно для уменьшения С.

 

 

Пример 8.1. Рассчитать

схему сравнения двух

электрических величин

по

фазе путем сопоставления времени совпадения с заданным временем. Диапазон

углов срабатывания

— я /2< ф '< я /2

не

регулируется. Для выполнения схемы

рис. 8.9

применяется

полупроводниковый

триод П416Б, диоды Д-223 и нуль-ин­

дикатор

с параметрами срабатывания

t/ср.н.и = 0.05 в и /ср.н.и = 0,5-10- 4 а.

Входное сопротивление нуль-индикатора мало изменяется. Сравниваемые вели­ чины ej и е2 вводятся в схему вторичными обмотками трансформаторов, мощ­

380

ность

которых

желательно сделать

минимальной.

Емкость

принимается

С= 2,5 мкф.

элементы схемы и определить минимальные значения £ (= £ 2,

Выбрать все

при которых схема надежно работает в

пределах

—0,45 л

+0, 45 я. Тем­

пература 0=20° С. Данные триода

П416Б

и диода

Д-223

приведены в табл. 6.1

и на рис. 6.3, 6.4,

6.5, 6 .6 ; Uпят = 7,5

в.

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

1.

Согласно условию срт= я/2; тогда по (8.11)

 

 

 

Я “ фу h = 0)

я — я /2

= 0,005 сек.

2я50

2. По заданным параметрам нуль-индикатора

 

^H.H = t/cp.H.H// cp.H.H = 0 -05/(0 -5 • 10-*) = 1000 <ш.

3.

п = tyl(CRHM) = 0,005/(2,5 • 10"» • 1000) = ]2 .

По кривым рис. 8.14 находим

А: = 0,405; т = 10,78

и соответственно по (8.25) и (8.19):

Ucp= Ш ат =

0,405 •7 ,5 =

3,04 в;

Rx + R = mRH и=

10,78 • 1000 =

10780 ом.

Следует отметить, что отклонение величин С, k и т вполне допустимо при условии сохранения значения /у, т. е. равенства (8.37). Точная установка зна­ чения /у производится обычно экспериментально.

4. Определяется относительная погрешность. По (8.39)

бмин

1 +

km

 

1 + 0 .4 0 5 • 10,78

(1 k ) £/Пит

-

= 1.29 [1/е].

 

(1— 0,405) 7,5

Так, при отклонении

UCp

на

A U = 0,05 в, относительная погрешность

1,29-0,05=0,065 или 6,5°/о- Для уменьшения погрешности можно увеличить зна­

чение т , потребление схемы и емкость конденсатора.

 

 

5.

Максимальное напряжение на емкости не превышает напряжения холо

стого хода. По (8.20)

 

 

 

 

 

 

 

 

^х.х = Un

1 - f km

 

1+ 0,405 • 10,78

 

 

1 + m “

’

1 +

 

 

3,44 в.

 

 

 

10,78

 

Чтобы ток разряда емкости не превышал допустимого тока коллектора,

выбираем

 

 

 

 

 

 

 

 

Я Х 'х.х/'к.доп =

3 .44/020 .10 -3)

= 2 8 ,6 <ш.

 

Принимаем R = 80 ом\ тогда l?i=10 700 ом.

 

 

 

 

6 .

Определяем ток коллектора триода в режиме насыщения

 

 

/ к =

t/пнт/^х =

7,5/10 700 =

0,7 • 10-3 а.

 

7.

Определяем

минимальное

значение

коэффициента усиления по

ток

триода

по (6.13). По кривой рис.

6.4

£ ы = 0,8.

Так

как 0 = 2О°С, то Afte = 1

и

 

^ ‘^Й9^21э.мнн

 

0 , 8

• 1

•

90

 

 

h21 э.мин

^1^22макс

 

1 + 10700 •

 

34,8.

 

 

1 Т

 

100 • 10-“

 

381

Смотрите также файлы