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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 171

Скачиваний: 1

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

Тогда ток

базы,

необходимый

для

получения

заданного

тока

коллектора,

по (6.14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

= Мк/Ьгь.мин =

2 • 0,7 • 10-*/34,8 =

40 • 10"» а.

 

 

Напряжение £/э к по кривым рис.

6.5

при /б =

40 •

10“®а

и /к =

0,7 • 10“ 3

а

 

 

 

1УЭК »

0,05 в.

 

 

 

 

 

По кривым рис. 6.3 при На.к « 0

и / 6=40-10~в а

 

 

 

 

 

 

 

иэ.б =0, 2 в.

 

 

 

 

 

8 .

Падение напряжения

на

диоде

Дг(Дз) при протекании по нему

то

/б=40-10_в а по рис. 6 . 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уд < 0 , 0 1

в.

 

 

 

 

 

Таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^э.б + уд « ° - 2 в-

Минимальная мощность трансформатора, которым вводится в схему э.д.с. ei(en), будет при выполнении условия (8.44)

откуда

 

I(,R„ = из6-\-и^,

 

 

 

Ra =

(£/в.б + £/д)//в = 0 ,2/(40 • 1 0 -8) = 5000 ом.

9.

Определяем напряжение U0Q, по (8.40):

 

U0Q, > U3 6+

i/д + /б^и = 0,2 + 0 ,0 1 + 4 0 • 10-е . 5000 = 0,41 в.

Принимаем U00, = 0,5 в.

10.Определяем сопротивление /?п:

 

Яп < (£/пит-

и в.б)/1б =

(7,5 -

0 ,2)/(40 • 10-“) =

183 000

ол.

Принимаем # п=150 000 ом.

необходимое

значение

э.д.с.

ДтшДЯгмин).

11.

Определяем минимальное

обеспечивающее заданную точность, по (8.41):

 

 

 

 

 

UQQ,

 

0,5

 

 

 

^мин—

___

— 2,23 8 ,

 

 

1 ^ 2 sin (Дф/ 2 )

Y 2 sin(0

, 1 я / 2 )

 

 

где Д ф = я—0,9 я =0,1 я

по условию.

 

(8.45) и

(8.49):

 

12.

Определяем £ 1 макс(£2 макс) по условиям

 

 

^макс ^ ^доп.д\ V 2 ~

2 = 35 в;

 

 

здесь Uдоп.д=50 в (из табл. 6 .1 ) принято без запаса, так как амплитудное зна­ чение напряжения достигается лишь кратковременно;

 

1б.макс'

и,00'

(бО • 10-з

- Ы - Л 5000 — 0,5 299 в;

 

150000

у

382


здесь / в.Mine принят с двойным запасом

по отношению к

допустимому току,

так как он протекает длительно,

 

 

'б.макс = 'б.доп/2 = 12° ’

= 60 * 10'*

«•

По совокупности обоих условий

 

 

£цакс—35 в.

Следует отметить, что значение Еилк0 легко може7 быть увеличено примене­ нием другого типа диода. Допустимая кратность напряжения Еi и Ег

kp = ЕКакс1Еыян = 35/2,23 = 15,7.

13. Мощность источника при максимальном значении напряжения по (8.42)

SH= £*акс/2Яи = 352/(2 • 5000) = 0,123 м .

§ 8.5. Схема сравнения двух величин по фазе с помощью кольцевого модулятора

мощью

Схема сравнения двух величин е\ и е2 по фазе с по­

симметричного кольцевого

модулятора

показана

на

рис. 8.16

(стрелки у э. д. с. е\ и е2

 

 

 

указывают положительное

направ­

*i*t

 

 

ление этих э. д. с.; стрелка у нуль-

 

 

 

 

 

индикатора Н. И указывает направ­

 

 

 

ление тока, при котором нуль-инди­

 

 

 

катор срабатывает).

принципа дей­

 

 

 

Для

объяснения

 

 

 

ствия

схемы

предположим,

что

 

 

 

е { ^ е 2. При этом

режим

работы

 

 

 

диодов (какие диоды открыты и ка­

 

 

 

кие закрыты, а также сопротивле­

 

 

 

ния открытых диодов) определяется

 

 

 

только э. д. с. е\. Обратной прово­

 

 

 

димостью диодов при этом прене­

 

 

 

брегаем.

 

 

 

 

при

Рис. 8.16. Схема

симметричного

Легко видеть, что э. д. с. в\

кольцевого модулятора

 

положительном

направлении

(по

 

 

 

стрелке)

открывает диоды Д\ и Д 2 и закрывает диоды Дз и Д^.

При ^том диоды Д\

и Д 2 имеют некоторое сопротивление /?цр,

за­

висящее от значения э. д. с. et. При известном сопротивлении дио­

дов действие схемы может быть

рассмотрено наложением двух

режимов.

е2 = 0, т. е. зажимы п\ и п2 за­

П е р в ы й р е ж и м — э. д. с.

корочены. При этом схема рис. 8.16 приобретает вид, показанный на рис. 8.17. Открытые диоды заменены сопротивлениями /?щ,, закрытые отброшены.

Как видно из рис. 8.17, между двумя эквипотенциальными точками а и b включена цепь из нуль-индикатора Н. И и двух

383


сопротивлений R2/2 и Я2/2+Явв2, включенных параллельно друг

другу и последовательно с нуль-индикатором. По этой цепи ток, естественно, не протекает. Таким образом, ток через нуль-индика­ тор в рассмотренном режиме отсутствует, т. е. э. д. с. ех не вызы­

вает тока в нуль-индикаторе.

Рис. 8.17. Эквивалентная схема пер-

Рис.

8.18. Эквивалентная схема вто-

вого режима (ег=0) схемы рис. 8.16

рого

режима (ei=0) схемы рис. 8.16

при e i> e 2

 

при е О е г

В т о р о й р е ж и м — э. д. с.

ei = 0, т. е. зажимы т\ и m2 за­

корочены. При этом схема рис. 8.16 приобретает вид, показанный на рис. 8.18.

Как видно из рис. 8.18, между двумя точками ах и Ь\ включена

цепь, состоящая из следующих элементов, соединенных последо­ вательно: нуль-индикатора; двух сопротивлений Яi/2 цепи э. д. с. еи включенных параллельно друг другу, и двух сопротивлений Япр,

также включенных параллельно друг другу. По этой цепи проте­

кает

ток от точки ct\ к точке Ьх при положительном

значении

э. д.

с. е2 и в обратном направлении при отрицательном.

Поскольку

в первом режиме ток в нуль-индикаторе отсутствует, то суммар­ ный ток определяется вторым режимом (по Явш ток не идет).

Таким образом, при положительных э. д. с. ех и е2 суммарный

ток через нуль-индикатор протекает в положительном направле­ нии, а при положительном ех и отрицательном е2— в отрицатель­ ном направлении (на рис. 8.16 положительное направление еи е2

и тока Н.И показано стрелками).

Аналогичное рассмотрение при отрицательном значении ех (от­ крыты диоды Дз и Д 4, закрыты диоды Д\ и Д 2) показывает, что

и в этом случае ток нуль-индикатора положителен при совпада­ ющих и отрицателен при противоположных знаках э. д. с. ех и е2.

Более точный анализ [Л.22] показывает, что и при любом соотношении между абсолютными значениями ех и е2 эта зависи­

мость направления тока в нуль-индикаторе от совпадения или несовпадения знаков ех и е2 остается в силе.

384


Схема кольцевого модулятора ограничивает напряжение на нуль-индикаторе, которое не может быть больше двойного паде­

ния напряжения на диодах.

и е2 время

совпадения

их знаков

При синусоидальных в\

определяется по (8.9):

 

 

 

*соьп=

7 7 2 - |Ф' |/(о.

 

 

В остальное время полупериода — время

несовпадения ta— знаки

э. д. с. не совпадают:

 

 

 

/н = 772 — /совп = | ф' 1/ю.

(8.50)

Знак среднего значения

тока в нуль-индикаторе

зависит от

того, какое из этих времен больше. Этот знак положителен и нульиндикатор действует, если

А

*S

со ОО

е

 

Подставляя в (8.51) значения /Совп из (8.9) найдем

772 — |ф' |/(о > |ф ' |/(о,

откуда

|ф'|<а>774 = я/2,

или

— я/2 < ф ' < я/2.

(8.51)

и tB из (8.50),

(8.52)

Таким образом, схема кольцевого модулятора (см. рис. 8.16) является схемой сравнения двух величин по фазе. Преимуществом схемы кольцевого модулятора является отсутствие сложных полу­ проводниковых элементов (элементов Холла, триодов), если нуль-индикатор не включает этих элементов. Недостатками яв­ ляются нерегулируемый диапазон углов срабатывания, а также требование к равенству сопротивлений диодов в кольцевом моду­ ляторе. При необходимости ослабить значение последнего требо­ вания последовательно с диодами включаются значительные бал­ ластные сопротивления. При этом, однако, схема теряет свойство ограничения напряжения на нуль-индикаторе.

Расчет схемы не рассматривается.

Необходимо отметить, что в схеме рис. 8.16 место присоеди­ нения нуль-индикатора можно обменять с местом присоединения одной из э. д. с. При этом схема становится несимметричной ( н е ­ с и м м е т р и ч н ы й к о л ь ц е в о й мо д у л я т о р ) .

§8.6. Измерение суммы первых гармоник стабилизированных коротких импульсов

Сущность метода заключается в следующем.

А. Из синусоидальных величин в\ и е2 формируются ста­ билизированные короткие импульсы. Импульсы образуются при определенной фазе фи=(о/и той величины е (в\ или е2), из которой

1 3 у а Зак . 216

385


они формируются (рис. 8.19). Обычно в течение периода образу­ ются два импульса, сдвинутые на полпериода (на угол л) и про­ тивоположные по знаку.

Б. Из этих импульсов выделяется первая гармоника.

Рис. 8.19. Короткие импульсы, сформирован­ ные из синусоидальной величины е

Рис. 8.20. Структурная схема органа сравнения двух элект­ рических величин по фазе, ос­ нованного на измерении суммы первых гармоник стабилизиро­ ванных коротких импульсов:

Имп.—устройство для образования импульсов; Ф—фильтр перюй гармо­ ники; Инд.—индикатор

В. Первые гармоники импульсов, полученных из величин в\ и е2, суммируются. В результате получается синусоидальная ве­

личина U.

Г. Полученная величина U воздействует на некоторый инди­ катор, настроенный на определеную величину срабатывания UcР. Если U >U Cр, то происходит срабатывание индикатора.

Структурная схема описанного устройства показана на рис. 8.20. Вместо того, чтобы суммировать первые гармоники двух серий импульсов, на схеме производится суммирование самих импульсов с выделением первой гармоники из этой суммы. По­ скольку выделение первой гармоники является линейной опера­ цией, выходная величина U от этого не изменяется. Схема же получается более экономной (один фильтр вместо двух). Соответ­ ственно, для срабатывания значение суммарной первой гармоники на входе фильтра должно превырить напряжение срабатывания, приведенное ко входу фильтра:

U' > (Ар.

(8.53)

Амплитуда и фаза первой гармоники

£A = f/iMaKcSin(urf-|-0i)

серии импульсов, изображенной на рис. 8.19, определяется по из­ вестным [Л .14] выражениям:

где

^1«аКс = УВ \ + С\, tg 0Х= CJBU

(8.54)

я

 

я

 

 

 

 

Вх = —

Сел sin (at d(at),

Ct = —

Геи cos at d (serf).

(8.55)

и

,}

я

J

 

 

о

 

о

 

386