Реле на сравнении величин двух напряжений с использованием переменной составляющей выпрямленных напряжений (или токов)

Реле выполняется так же, как и рассмотренные выше направленные реле сопротивления с круговой характеристикой (рис. 5.10).

Отличительными особенностями конструкции, позволяющими получить вместо круговой эллиптическую характеристику, являются:

  • 1) использование переменной составляющей выпрямленного тока, в связи с чем пульсация последнего не сглаживается, а, наоборот, сохраняется;
  • 2) применение в качестве реагирующего органа нуль-индикатора замедленного действия.

Упрощенная схема такого реле показана на рис. 5.12.

К реле подводятся два напряжения: U) = U - z I и Uf | = U - z I . Первое является тормозным, а второе - рабочим.

Схема сравнения их величин может выполняться на балансе токов или, как показано на рис. 5.1, на балансе напряжений. В последнем случае напряжение на выходе схемы

U =| Un- ид. (5.18)

тп 1 11 1 1 1 1 v 7

Это напряжение подводится к зажимам нуль-индикатора, работающего с выдержкой времени t = 0,01 с.

Реле с эллиптической характеристикой, основанное на использовании переменной составляющей выпрямленного тока

Рис. 5.12- Реле с эллиптической характеристикой, основанное на использовании переменной составляющей выпрямленного тока

Выходное напряжение. В схеме нс предусматривается сглаживающего устройства, поэтому выпрямленные напряжения / U/ и /ии/ и выходное напряжение Umn, имеют пульсирующий характер (рис. 5.13, а и б) и состоят из постоянной и переменной слагающих.

Из схемы сравнения и выражения (5.18) следует, что постоянная составляющая выходного напряжения U , равна разности постоянных составляющих сравниваемых напряжений / Ц/ И/И/:

и = U„ -|Г7| . (5.18,а)

тп_ ' 11'

а переменная составляющая Umn (UmnJ —геометрической разности переменных слагающих / Un/~ и / U/-:

U =U}J-U}. (5.18,6)

тп~ 1 П'~ 1 v7

Как видно из (5.18,а), величина постоянной составляющей выходного напряжения U , зависит только от абсолютных значений UH и U , которыми определяются величины их постоянных слагающих.

Величина же переменной слагающей Umn, определяемая геометрической разностью составляющих , | Un~ и | ?^1 зависит как от величины этих составляющих, так и от сдвига фаз 3' между ними.

Величины / U /~ и / U /~ в свою очередь определяются величиной сравниваемых напряжений U(| и U, , а 8' углом 3 между ними, поэтому переменная составляющая на входе нуль-индикатора в конечном счете зависит от величины и сдвига фаз между сравниваемыми напряжениями UH и Ur

Переменная слагающая выпрямленного напряжения приближенно равна его второй гармонике, и имеет поэтому в 2 раза большую частоту по сравнению с выпрямляемым напряжением. В результате этого при 8 = cot 8' =2 cot. т.е. 8' = 2 8.

При 8= 0 или 180° 8' = 0 или 360°, в этом случае переменные составляющие / Un/~ и / Ц/~ совпадают по фазе и направлены в контуре схемы сравнения встречно, поэтому напряжение Umn равно арифметической разности их абсолютных значений и имеет наименьшую, чем при других значениях 8, величину.

z^.^.^y/;V/zzzzzzzz/^fe ,

Т

^=0; ит„=О

д)

^=90°: 1^1=14 |=cz Umn -О;

е>

Рис. 5.13- Напряжение Umn на входе нуль-индикатор а и его составляющие (постоянная U — и переменная U ~) при различных углах д сдвига между Ut и Un

При 5 = 90 или 270° 8' = 180 или 540° переменные составляющие / UH/~ и / иу~ противоположны по фазе и направлены в контуре схемы сравнения в одну сторону, вследствие чего Umn~ равно арифметической сумме / Un/~ и / Ц/~. В этом случае переменная слагающая Umn~ на зажимах нуль-индикатора имеет максимальное значение.

При 8 > 0, но меньше 90°, 8' > 0, но меньше 180° напряжение Umn равно геометрической разности / U,,/~ и / U./~ и имеет промежуточное (между максимальным и минимальным) значение.

Из сказанного следует, что величины Umn~ и Umn, результирующего есть функция угла 8.

Условия срабатывания реле. Время действия нуль-индикатора t принято равным периоду, переменной слагающей 100 Гц (который равен 0,01 с). При таком исполнении нуль-индикатор может сработать только в случае, если Umn =U -U имеет положительное значение в течение времени mn- mn~ г

действия нуль-индикатора t = 0,01 с (кривая I на рис. 5.13, г).

Следовательно, для срабатывания рассматриваемого реле необходимо выполнить два условия:

первое, как обычно для реле на сравнении двух величин,

1Ц,|>|Ц| (5.19)

и второе, обусловленное замедлением нуль-индикатора,

t

вых. пол

> t = 0,01 сек,

ни 7

(5.19,а)

где

t — продолжительность непрерывного положительного импульса выходного напряжения Umn.

Графически условия срабатывания показаны на рис. 5.13, г.

Кривая I напряжения Umn, соответствует началу работы реле, так как при этом t = t . Если кривая U , расположена выше кривой I, t пол увеличивается и условия работы реле улучшаются, если же кривая Umn, окажется ниже (кривая 2), то условие (5.19,а) не выполняется t < t и реле работать не будет.

Поскольку U =U -U , то для обеспечения пограничных (начальных) условий действия реле необходимо иметь такое преобладание Un над Up при котором синусоида Umn займет предельное положение, совпадающее с кривой 1 на рис. 5.13, г.

Сопротивление срабатывания. Покажем, что AU (равное

Un— Up а следовательно, и zcp зависят от угла 8 сдвига фаз между Ц и Uir Действительно при совпадении фаз UH и U, когда 8 = О, пограничным условием действия реле будет равенство U] = Un . В этом случае постоянные и переменные слагающие U , равны разности соответствующих составляющих / U/ и / Un/ вследствие чего U = 0. Реле в этом случае обладает наибольшей чувствительностью, так как для его срабатывания достаточно незначительное превосходство UH над Uj (рис. 5.13,д). Соответствующее этому zcp показано на рис. 5.14, вектором zc р максс Углом Ф = Фм ч- Это z р = Z’, что следует из рассмотрения уравнений (5.1$)

При 8^ 0 в Umn появляется переменная составляющая U , достигающая максимального значения при 8=90°, когда U =/

При /Un/ = /Uj/ постоянная составляющая Umn~ = 0 и к нуль-индикатору подводится только Umn~, расположенное симметрично относительно нулевой линии (кривая 2 на рис. 5.13, е). Условие (5.19,а) не выполняется, и реле не работает, для срабатывания реле необходимо увеличить Un на величину AU", так чтобы кривая напряжения Umn, не имела отрицательных значений (рис. 5.13,е). Условие срабатывания реле для этого случая можно выразить равенством

|Г„| =|Г,|+ДГ (5.19,6)

Срабатывание реле в этом случае произойдет при большем U(| а следовательно, и 1р, так как U|( = kip , чем это должно быть при 8 = 0 из (5.19)]. Это означает, что гсрпри 8У0 будет меньше, чем при 8= 0, а угол ср вектора z будет отличаться от ср : ср +Фм.,-

Чем ближе к 90° будет 8, тем больший избыток U (AU) необходим для работы реле, соответственно будет увеличиваться I и уменьшаться z

р V, ср

Сопротивления zcp, а следовательно, и чувствительность реле имеют наименьшее значение при 8 = 90°, так как амплитуда U , в этом случае будет равна арифметической сумме / Up/~+/ Uy~ и достигнет наибольшего значения, чему соответствует максимальная величина AU в (5.19,6).

Характеристика реле. Таким образом, когда 5 = 0, реле имеет наибольшую чувствительность (рис. 5.14) и его зона действия равна z акс = z’, т. е. равна диаметру АВ окружности, а когда 5^ 0, чувствительность реле уменьшается и его зона действия сокращается, так как для срабатывания реле при том же Up необходимо большее, чем в предыдущем случае, увеличение I (т. е. UN). При этом zcp получается меньшее, чем zcMaKc (диаметра окружности), что приводит к сжатию окружности и превращает ее в эллипс (рис. 5.14).

Эллиптическая характеристика реле по рис. 5-12

Рис.5.14- Эллиптическая характеристика реле по рис. 5-12

Степень сжатия окружности характеризуется величиной малой оси эллипса, ее можно изменять, включая емкость Ср которая меняет относительное значение переменной составляющей в выпрямленном токе.

Подобная конструкция реле сопротивления разработана ВНИИЭ и применяется в дистанционных защитах ДЗ-2, выпускаемых ЧЭАЗ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >