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

При &в и ke, противоположных по знаку, R получает положи­ тельное значение. При этом напряжение на входе при опрокиды­ вании

г)

Поскольку сопротивление R определяется выражением (8.110) и не может изменяться, регулировка должна производиться дру­ гим элементом, например потенциометром П. Такая схема показа­ на на рис. 8.32.

Напряжение U' остается постоянным и определяется равенст­

мостью значения ionp R2 от 0 пренебрегаем; при необходимости эта зависимость может быть учтена).

Компенсация сопротивлением (первый из рассмотренных случаев) имеет то преимущество, что значение сопротивления не ограничивается условиями компенсации. Для компенсации важно

лишь отношение составляющих R элементов Rq/R’, которое

должно удовлетворять условию (8.105). Сумма же их /? = /?' -f Ro ограничена только условием (8.99).

406

Кроме того, Ucр при компенсации стабилитроном не может

быть меньше, чем £/ст0(1— &е/&е) [см. (8.111)]. Такого ограни­ чения нет при компенсации сопротивлением.

Одним из преимуществ схем с туннельным диодом является возможность непосредственного их использования при синусои­ дальном напряжении на входе. Если амплитуда синусоидального напряжения меньше напряжения срабатывания, то опрокидывания схемы не происходит и напряжение UВЫх мало (меньше U0пр).

Если же амплитуда напряжения на входе превышает напря­ жение срабатывания, то происходит следующее. При отрицатель­ ной полуволне напряжения туннельный диод имеет практически линейную характеристику. Напряжение на нем совпадает по знаку с током и весьма мало (см. характеристику рис. 8.29). При положительной полуволне в момент достижения напряжением и значения Ucр происходит опрокидывание диода. При этом скачком значительно повышается напряжение на туннельном диоде и шых (примерно до 10 t/onp). Обратное опрокидывание происходит при

выходное напряжение имеет форму импульсов, необходимо сгла­ живающее устройство.

Естественно, что при синусоидальном напряжении на входе потенциометр (см. рис. 8.32) может быть заменен трансформато­ ром или автотрансформатором. При этом ограничение значения Ucр для схемы со стабилитроном отпадает, так как трансформа­ тор (автотрансформатор) может быть и повышающим (U<U').

на входе схемы при ее возврате к напряжению Ucр на входе при срабатывании kB — UB/Ucp) весьма мал, коэффициент возврата при включении на синусоидальное напряжение равен единице. Это объясняется тем, что возврат схемы происходит принудительно при проходе входного напряжения через нуль. Поэтому достаточ­ но снижения амплитуды входного напряжения до значения, меньшего чем напряжение срабатывания, чтобы в следующем периоде опрокидывания не произошло и импульсы выходного на­

пряжения прекратились.

Недостатком туннельного диода является возможность его опрокидывания от помех. Если на выходе устройства имеется элемент времени, то такое опрокидывание несущественно, по­ скольку помехи кратковременны и могут создать лишь однократ­ ный импульс на выходе. Применение туннельных диодов в устрой­ ствах мгновенного действия пока не рекомендуется.

Пример 8.3. Определить параметры схемы рис. 8.28 с температурной ком­ пенсацией. Применяемый туннельный диод имеет следующие параметры:

407

= 15-10~3 a; UОПр=50-10_3 в; f c g = — 0,2. Для компенсации сопротивление R

выполняется частично из манганина (R'), частично из меди (R"). Температурный

коэффициент манганина близок к нулю; температурный коэффициент меди

*д0 = 0,004 .

Желательно получить минимальное значение U при опрокидывании.

Ре ш е н и е . 1. Проверяем условие (8.106);

—kRQ < Aq/ Ю° < 0 ; — 0,004 < — 0 ,0 0 2 < 0.

Условие выполняется; следовательно, компенсация возможна.

2. Поскольку требуется минимальное значение U при опрокидывании, при­ нимаем минимальное значение R = R' + R0 [см. (8.107], определяемое условием

<8.106), R > 2 /i0np=2/(15-10~3) = 133 ом. Принимаем

]£7? = Rr—(- Rq= 140 ом.

3. Определяем отношение R0IR' по (8.105):

5 . Определяем напряжение U при опрокидывании по (8.107):

U = *опр o(R'+ К ) + «опр 0= 15• 10-з - 140 + 50 ■10-8 = 2, 15 в.

§8.10. Расширители импульсов

Врассмотренной в § 8.4 схеме сравнения времени совпаде­ ния по знаку двух электрических величин с заданным сигнал на выходе нуль-индикатора представляет собой прямоугольные им­ пульсы напряжения. В зоне действия схемы вблизи граничной линии продолжительность этих импульсов tn (рис. 8.34) значительно меньше

периода их следования Т (в пределе ^и-^-О). Такое же явление может иметь место для измерительного органа с одной электри­ ческой величиной (см. § 8.9), если производится сравнение мгно­ венного значения выпрямленной величины с заданной. Тогда при незначительном превышении амплитудой сравниваемой величины

Между тем, в большинстве случаев для воздействия измери­ тельных органов на другие элементы устройств релейной защиты

408

и автоматики, например элементы выдержки времени (см. § 9.14), необходимо при срабатывании этих органов иметь непрерывный выходной сигнал с постоянной амплитудой. В связи с этим появляется потребность в специальном элементе, преобразующем импульсный выходной сигнал измерительного органа в постоян­ ный,— р а с ш и р и т е л е и м п у л ь с о в . Наиболее просто схема

рис. 8.35 являются потенциалы, отрицательные по отношению к нулевой шинке и достаточно большие по абсолютному значению. При рассмотрении принципов действия данной и последующей схем расширителей импульсов для упрощения расчетных выраже­ ний, описывающих эти принципы, в них в большинстве случаев пренебрегаем прямыми падениями напряжений в диодах, перехо­ дах эмиттер — база и эмиттер — коллектор открытых триодов, а также обратными токами коллекторов в предположении, что все рассматриваемые напряжения и токи, действующие в схеме, зна­ чительно превышают неучитываемые величины.

В случае отсутствия входного сигнала триод 7Y закрыт за

дом Т\ от источника питания и зашунтирован сопротивлениями Rz,

Ra, и Rs.

В момент появления на некоторое время ta достаточно боль­ шого импульса UвI триод Т\ открывается и переходит в режим на­ сыщения, если выполнено условие

При соответствующем выборе параметров элементов схемы после открытия Т1 имеет место

Рис. 8.36. Изменение токов и напряжений во времени для схемы рис. 8.35

значения Uc . Сопротивление R3 ограничивает потребляемый от источника питания схемы (Ек) зарядный ток, а кроме того обес­ печивает появление тока ц и открытие благодаря этому триода Т2

410