Файл: Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового энергоснабжения..pdf

ЭЛЕКТРОННЫЕ

УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ В СИСТЕМАХ ТЯГОВОГО

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

П о д р е д а к ц и е й

доктора техн. наук В. Я. ОВЛАСЮКА

М О С К В А «Т Р А Н С П О Р Т », 1 974

УДК 621.331:621.311:621.316.925-523.8 +621- 331:621.311-523.8

Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового энергоснабжения.

спорт», 1974 г., 1—304.

В рукописи изложены вопросы применения полупроводниковых приборов в устройствах ре­ лейной защиты и автоматики тяговых подстан­ ций. Рассмотрены принципы построения основ­ ных функциональных и логических элементов, приведено описание этих элементов, дана мето­ дика их расчета. Значительное место отведено описанию промышленных образцов электронных устройств защиты, которые в настоящее время эксплуатируются или подготовлены к серийному производству. Материал рукописи составлен на основании исследований и разработок, выполнен­ ных в ЦНИИ МПС, и опыта эксплуатации про­ мышленных образцов электронных устройств за­ щиты-

Книга предназначена для широкого круга инженерно-технических работников, занимаю­

соответствующих специальностей высших и сред­ них учебных заведений. Рис. 172, табл. 5. список лит. 28 назв.

<g) Издательство «ТРАНСПОРТ», 1974.

ОТ АВТОРОВ

К настоящему времени на электрифицированных железных до­ рогах страны уже получили широкое применение многие электрон­ ные устройства. Это в первую очередь системы телемеханики, аппаратура автоматического регулирования мощности выпрями­ тельных агрегатов, бесконтактная фидерная автоматика, ряд устройств релейной защиты и др. Большие перспективы открыва­ ются в связи с применением единых электронных комплексов ав­ томатики, телемеханики и релейной защиты, объединенных эле­ ментными, схемными и конструктивными решениями, общими входными и выходными узлами, единой системой сигнализации и регистрации процессов и т. д.

В книге рассмотрены отдельные положения теории, принципов построения и некоторые практические реализации - транзисторных (электронных) устройств релейной защиты и автоматики, а также единых электронных управляющих комплексов ЭСА и ТУ (элек­ тронные системы автоматического и телемеханического управления для устройств энергоснабжения электрифицированных железных дорог), разработанных во Всесоюзном Научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта (ЦНИИ МПС).

Книга рассчитана на инженерно-технических работников, а также может быть полезна студентам, специализирующимся в об­ ласти энергоснабжения электрифицированных железных дорог.

§2, 43—51; В. А. Зимаковым — § 52, 61—65 главы XI; канд. техн.

наук Л. Н. Шиловым —- глава VIII и § 53, 54; В. С. Хальковым —

§58, 59, 60; глава VI написана В. А. Быковым, В. А. Зимаковым и В. Я- Овласюком.

Авторы выражают глубокую благодарность рецензенту книги д-ру техн. наук И. Д. Сухопрудскому за большую работу по рецен­ зированию и полезные замечания и советы, которые помогли улуч­ шить содержание книги.

3

ТРАНЗИСТОРЫ

I В УСТРОЙСТВАХ АВТОМАТИКИ

ИРЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

§1. Основные параметры транзисторов для низкочастотных переключающихся схем ЭСА и ТУ

Анализ работы транзисторов в низкочастотных переключаю­ щихся схемах показывает, что основную .роль играют следующие их параметры: средний (статический) коэффициент усиления В, остаточное напряжение на коллекторе в режиме насыщения UKн, напряжение на базе в режиме насыщения Uбн, нулевые токи кол­ лектора /ко, эмиттера /эо и сквозной ток эмиттер — коллектор при Uбэ=0 и /кэо,' напряжение полного закрытия транзистора Uб3 и на­ пряжение на базе при открытом транзисторе С/бо или при насы­ щенном транзисторе /Дн. Определенное значение имеют такие пре­ дельные параметры, как допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе Рк ДОп, допустимые напряжения на коллек­

Параметры транзисторов В и /ко (в отдельных случаях /э0) яв­ ляются наиболее нестабильными во времени, имеют большой раз­ брос значений для различных экземпляров транзисторов и оказы­ вают значительное влияние на работоспособность транзисторной схемы.

Коэффициент усиления транзисторов В зависит от величины то-, ка коллектора при насыщении / Кн, напряжения UKB> от температу­ ры, а также изменяется при старении. Для переключающихся схем, работающих в режиме насыщения и при относительно низ­ ких частотах (на один-два порядка ниже предельной частоты уси­

расчете схем исходя из требований их стабильной работы в раз­ личных условиях нужно учитывать только возможное умень­ шение В.

Средний коэффициент усиления транзисторов, работающих в режиме переключения в схеме с заземленным эмиттером,

(1)

где 1оа — ток базы, соответствующий току /кн.

в зависимости от степени насыщения транзистора. •

Ток / бн при /Kn = const сильно возрастает с увеличением степени насыщения транзистора. Ток /бн в значительной степени является неопределенным, так как он в зависимости от степени насыщения может иметь бесконечное множество значений.

.Средний коэффициент усиления связан с дифференциальным

Зависимости В==/(/к) и p= f(/K) существенно отличаются друг от друга (рис. 1, б). Значения В определяются наклоном прямой, про­ веденной из начала координат в точку переходной характеристики

.(рис. 1, а), для которой определяется В, а значение р наклоном ка­ сательной к данной точке. Максимум B — f(IK) сдвинут в сторону больших значений 1К, а спад характеристики более пологий. Таким образом, если при расчете переключающихся схем воспользовать­ ся данными технических условий по р, то может быть допущена значительная ошибка.

Для потенциальных переключающихся схем с резисторными, диодными и непосредственными связями большое значение имеет величина остаточного напряжения Z/KHв режиме насыщения. В этих схемах всегда существует некоторая максимальная величина Вкн; при. более высоком остаточном напряжении работа схемы наруша-

Рис- 1. Переходная характеристика

и Р = /(/кн) (6)

5