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

Как следует из (8.97), Ucp> U cr, что несколько ограничивает применение схемы. Однако это ограничение может быть легко устранено использованием в качестве постоянной величины части напряжения стабилитрона, как показано на рис. 8.27, б.

В действительности напряжение срабатывания несколько боль­ ше, чем по (8.97), из-за наличия напряжения срабатывания нульиндикатора и падения напряжения от тока срабатывания нуль-ин-

реннем сопротивлении двух потенциометров схемы рис. 8.27, б. Обычно сопротивления потенциометров выбираются достаточно малыми, чтобы заметно не увеличивать напряжения срабатыва­

по отношению к стабилитрону и выбирается из условий, указан­ ных в § 5.11.

Недостатком схем рис. 8.27 является зависимость напряжения стабилитрона, а следовательно, и напряжения срабатывания от температуры. Для устранения этого недостатка необходима тем­ пературная стабилизация. Осуществление такой стабилизации применительно к схемам рис. 8.27 здесь не рассматривается.

Для схем рис. 8.27 необходимо напряжение U постоянного тока. Если схема должна быть использована для синусоидального напряжения, то его необходимо выпрямить (см. § 5.1-г-5.3) и под­ вести к схеме рис. 8.27. Если схема должна быть использована для синусоидального тока, то его необходимо преобразовать в напряжение (см. § 3.4), а затем полученное напряжение выпря­ мить. Более подробно схема рис. 8.27 рассматривается в [Л. 10]. Там же рассматриваются и другие возможные выполнения органов

содной электрической величиной.

В§ 2.4 рассмотрено также выполнение органа с одной элект­ рической величиной с использованием опрокидывающейся схемы.

Вкачестве примера опрокидывающейся схемы рассматривается схема с туннельным диодом (рис. 8.28) [Л.45]. Туннельный диод

нельного диода он включается последовательно с активным сопро­ тивлением (см. рис. 8.28). При этом напряжение на туннельном диоде по второму закону Кирхгофа

Уравнение (8.98) изображается в координатах ыт, iT прямой, показанной на рис. 8.29 штрихами (нагрузочная линия). Так как значения ыт и tT должны одновременно удовлетворять характери­ стике диода, действительные их значения определяются точкой

401

пересечения нагрузочной линии [прямой (8.98)] с характеристи­ кой диода (рабочая точка). Для прямой рис. 8.29 таких точек три: точки 1 и 3 являются устойчивыми, а точка 2 неустойчивой.

+

Действительно, в точках 1 и 3 при случайном (например вызванном помехами) небольшом отклонении тока в диоде в сто­ рону его увеличения происходит, в соответствии с характеристикой диода, увеличение и напряжения диода. При этом левая часть уравнения (8.98), определяемая характеристикой диода, становит­ ся больше правой части, определяемой нагрузочной линией. В результате ток уменьшается и возвращается к прежнему значе­ нию. При отклонении тока в сторону его уменьшения произойдет уменьшение напряжения ит, левая .часть (8.98) станет меньше правой и ток возвратится к прежнему значению. Напротив, в точке 2 увеличение тока приводит к снижению напряжения «т, левая часть (8.98) становится меньше правой, что приводит к дальнейшему росту тока и снижению напряжения. Так продол­ жается до совпадения рабочей точки (ыт, £т) с точкой 1, где наступает новое равновесие. При уменьшении тока напряжение возрастает, что приводит к дальнейшему уменьшению тока и воз­ растанию напряжения до совпадения рабочей точки с точкой 3.

Положение нагрузочной линии [прямой (8.98)] зависит от сопротивления R и напряжения питания Umт. При изменении Нпнт прямая перемещается параллельно себе, пересекая каждый

диода в начале координат (рис. 8.30, положение а).

При увеличении напряжения нагрузочная прямая скользит вверх (положения б, в, г). Опрокидывание в этой части характе­ ристики невозможно, так как точки пересечения 1 соответствуют устойчивому состоянию диода. Когда прямая достигнет касатель­ ной к характеристике диода (положение б), происходит опроки­ дывание, и рабочая точка перемещается во второе возможное

402

устойчивое состояние (точка 3). При этом скачком возрастает значение ит (ток £т несколько уменьшается).

В случае уменьшения напряжения прямая проходит положе­ ния д, г и в в обратном порядке. При этом точка пересечения 3

ристики.

Положение точки касания зави­

сит от наклона нагрузочной линии, т. е. от сопротивления R. Одна­ ко при R, достаточно больших по сравнению со значением

—du^/dii в неустойчивой части характеристики, точка касания пе­ ремещается мало. Для разных типов диодов и разных температур это значение колеблется. Однако ориентировочно можно опреде­ лить —duTldiT= (0,1 -4-0,15)//опр. Для того, чтобы ток опрокидыва­ ния мало изменялся, а после опрокидывания напряжение доста­ точно сильно менялось, сопротивление R должно быть заметно больше этой величины. Принимаем

Кроме того, вблизи максимума кривой ток £т мало изменяется при небольших перемещениях точки касания. Поэтому можно считать, что ток t'onp, при котором происходит опрокидывание, мало зависит от сопротивления R.

Втабл. 8.2 даны наименования некоторых туннельных диодов

итоки £опр, соответствующие их опрокидыванию при увеличении

Таблица 8.2

403

напряжения питания. Эти токи колеблются в зависимости от экземпляра диода.

Напряжение ы0пр. соответствующее таку ipnp, мало зависит от типа диода и составляет примерно 50 мв. Более значительна за­ висимость тока 1'опр от температуры. Для приведенных в табл. 8.2 типов диодов ток tonp уменьшается с уве­ личением температуры. Это уменьшение, практически линейное в небольшом ин­ тервале температур, можно охарактери­

зовать коэффициентом ke (%), подобным коэффициенту ke (%) для стабилитронов (см. § 5.11). Ток при температуре 0 мо­ жет быть выражен аналогично (5.99):

ность осуществления простой температурной компенсации путем включения последовательно с туннельным диодом сопротивления R или стабилитрона, у которых температурный коэффициент ke

пературы; Re — значение второй части сопротивления R при тем­ пературе 0:

Подставляя в (8.102) значения (опрв. из (8.100), иопре из (8.101) и

404

Пренебрегая последним членом, ввиду его малости, находим, что независимость напряжения U от температуры достигается при равенстве нулю выражения в квадратных скобках. Значение

(&9/100) ыопр 0 также весьма мало и им можно пренебречь. Тогда получаем, что для независимости U от 0 необходимо

ся постоянным. Поэтому регулировка этими сопротивлениями на­ пряжения на входе при условиях опрокидывания неудобна (нуж­ но регулировать одновременно два сопротивления). Эта регули­ ровка должна осуществляться другим аппаратом (например потенциометром), как и во втором из рассматриваемых случаев.

При выполнении (8.105) напряжение на входе при опрокиды­ вании

4 0 5