книги / Электрические аппараты. Общий курс

тока при угле открытия а = 0 и номинальных условиях охлаждения. Средний ток установки не должен превы­ шать номинальный ток тиристора. Расчет среднего тока для различных схем выпрямления приведен в [Л. 13-14].

2. С к о р о с т ь н а р а с т а н и я п р я м о г о т о к а через вентиль определяется параметрами цепи. При большой скорости нарастания возможно повреждение структуры вентиля (прожигание). Поэтому должно быть

Иногда для ограничения [ специальные дроссели.

3. Т о к в ы к л ю ч е н и я — величина прямого тока, обрываемого вентилем при разомкнутой цепи управле­ ния, должен выбираться так, чтобы минимальный мгно­ венный ток установки был больше этого тока.

равления. При последовательном соединении приборов распределение обратного напряжения по тиристорам

амплитуды напряжения синусоидальной формы, дли­ тельно прикладываемое в прямом и обратном направле­

ся системой, которая управляет тиристором. Они вы­ бираются таким образом, чтобы обеспечить быстрое и надежное его открытие в требуемый момент времени и; с другой стороны, избежать повреждения тиристора.

Диаграмма управления тиристора дана на рис. 13-33. Величины iy и Uy должны лежать в области между кри­ выми 1 и 2, определяющими надежное открытие тирис­

его окончания ток успел нарасти до значения, превыша­ ющего ток выключения в 2—5 раз. При уменьшении длительности открывающего импульса возрастает вели* чина тока управления. Так, при сокращении импульса со 100 до 10 мкс, ток управления возрастает в 2 раза. Рекомендуемая скорость нарастания управляющего тока

-у - =0,2-f-2 А/мкс. Во избежание ложного включения dt

величина напряжения помехи на управляющем электро­ де должна быть меньше минимального напряжения от­ крытия в заданных условиях.

13-10. Транзисторные элементы релейной защиты для высоковольтных распределительных устройств и низковольтных автоматических выключателей

Стремление сделать релейную защиту более совершенной, ма­ логабаритной, внедрение прогрессивной технологии и автоматиза­ ции производственных процессов привели к созданию устройств за­

щиты, автоматики и управления КРУ 3—10 кВ (§ 25-2) на полу­ проводниковых приборах. В этих устройствах используются серий­ ные элементы «.Логика Т» (§ 13-7). Устройство выполнено в виде отдельных, конструктивно оформленных блоков релейной защиты, автоматики и управления [Л. 13-10].

Рассмотрим модуль релейной защиты, структурная схема кото­ рого представлена на рис. 13-34. В качестве логических элементов и оконечных усилителей используются элементы Т-205, Т-303 и Т-402.

Рис. 13-34. Структурная схема модуля защиты.

Работа элемента выдержки времени Т-303 рассмотрена в § 13-8. Раз­ берем более подробно работу пускового органа (рис. 13-35). Разде­ лительный насыщающийся трансформатор с отпайками служит для регулирования тока срабатывания и ограничения входного сигнала на элементе Т-109 при больших кратностях тока.

Напряжение, пропорциональное первичному току (для линей­ ной зоны Тр), подается на выпрямительный мост. После выпрям­ ления сигнал поступает на вход релейного усилителя (§ 13-3), выполненного на элементе Т-205. До тех пор, пока напряжение £/вх меньше напряжения пробоя £/Проб стабилитрона Д6 все транзисто­ ры усилителя находятся в состоянии отсечки и выходной сигнал отсутствует. При £/Вх>£/ироб все транзисторы переходят в насы­ щенное состояние и на выходе появляется сигнал, который посту­ пает на элемент времени.

Плавное регулирование тока срабатывания /сР осуществляет­ ся резистором /?4, скачкообразное — отпайками трансформатора Тр. Для расширения диапазона изменения /Ср трансформатор Тр вы­ пускается в нескольких модификациях.

Для защиты пускового органа при больших кратностях тока предусмотрен диод Д5, закрытый напряжением £/П2= 2 4 В. При на­ пряжении £/Вх>£/п2 диод Д5 шунтирует вход элемента Т-205.

Распределительное устройство снабжается также модулем ав­

держки обратно пропорционально квадрату тока нагрузки. Кроме того, модуль автоматики содержит устройства, обеспечивающие

Рис. 13-36. Схема бесконтактного устройства защиты.

автоматическое повторное включение, автоматическое включение резерва и др. Модуль управления содержит усилители мощности. На вход этого модуля подаются команды от модуля защиты, ав­ томатики и командоаппаратов. Выход усилителей воздействует на силовые цепи — электромагниты включения, отключения выключате­ ля, элементы сигнализации.

На базе полупроводниковых элементов созданы релейные защи­ ты от перегрузки и токов короткого замыкания для автоматиче­

Выход

Измерительные элементы 1 выдают сигнал, пропорциональный току нагрузки автомата. Они же являются источниками питания все­ го устройства. Блок 2 выделяет из трех сигналов блоков 1 наибольщий и подает его на цепочку перегрузки (блоки 3 и 4) и на цепочку

При переменном токе в качестве дат­ чика тока используют насыщающийся трансформатор.

На постоянном токе в качестве датчика используется дроссельный магнитный усилитель в режиме подавления четных гармоник в цепи управления [Л. 6-1]. В таком режиме сохраняется равенство мгно­ венных и средних значений м. д. с. рабочей обмотки и м. д. с. обмот­ ки управления усилителя IpW — IyWy — /у, так как wY= 1.

В качестве обмотки управления используется шина, по которой протекает измеряемый постоянный ток. Выпрямленный мостом ток

рабочей обмотки пропорционален току управления. Этот ток исполь­ зуется для работы пускового органа. На рис 13-37 показан такой датчик. Тороидальный магнитопровод с обмотками 2 защищен маг­ нитным экраном 3. Часть тока автомата ответвляется в шунт /. Схе­ ма включения датчиков в двух полюсах выключателя показана на рис. 13-38. Источник переменного тока имеет э. д. с. с прямоугольной формой кривой. Недостатком датчика по рис. 13-37 является слож­ ность припайки шунта к шине 4 и недостаточное быстродействие (5—10 мс) [Л. 13-15].

Более быстродействующим является датчик рис. 13-39. Ток уп­ равления протекает по шине, пропущенной через окно тороидального сердечника с обмотками. Магнитопровод выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса: Элемент имеет рабочую обмотку адр, включенную на нагрузку R и обмотку смещения wcмДля уст­ ранения наведенного тока в цепи обмотки смещения включен дрос­ сель L. В номинальном режиме |/н| </cmî0cm и магнитопровод на­ ходится в насыщенном состоянии. Для срабатывания элемента необ­ ходимо условие:

^сраб к-з — ^см^смН" 2ЯС/,

где 2HQ— динамическая ширина петли гистерезиса; / —средняя длина тороида.

При достижении током значения / сраб.к.э происходит перемагничивание магнитопровода и на нагрузке появляется импульс, который используется для запуска последующих полупроводниковых элемен­ тов защиты.

Г л ава ч ет ы р н а д ц ат а я ДАТЧИКИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

14-1. Общие сведения

Автоматизация производственных процессов, авто­ матическое управление сложными системами немысли­ мы без датчиков неэлектрических величин. Датчик пре­ образует непрерывное изменение входной (контролируе­ мой) величины в изменение какой-либо электрической величины, являющейся выходной величиной.

Датчики могут быть основаны на применении самых разнообразных физических явлений. В качестве выход­ ных величин чаще всего используются активное, индук­ тивное, емкостное сопротивления, ток, э. д. с. или паде­ ние напряжения, частота и сдвиг фаз переменного тока.

В практике пользуются также относительной чувст­ вительностью

величины, вызывающее наименьшее изменение выход­ ной величины, которое может быть обнаружено без ка­

к а называется зависимость выходной величины от вход­ ной, которая приписывается паспортом и используется как расчетная при проведении измерений. Эксперимен­ тально снятая, реальная зависимость «вход — выход» отличается от номинальной на погрешность.

Различают абсолютную и относительную погреш­ ности датчика по входу.

Абсолютная погрешность АХ равна:

Л * = *вх.в - * д, относительная погрешность

Yo = АХ/ХД,

где XBXtH— значение входной величины датчика, опре­ деляемое по физическому значению выход­ ной величины и номинальной характери­ стике;

Хд— истинное ^значение входной величины. Аналогично могут быть рассмотрены погрешности

датчика по выходу.

На погрешность оказывают влияние внешние усло­ вия: температура, магнитные и электрические поля, влажность окружающей среды, напряжение и частота источника питания, вибрации и др.

Допустимая интенсивность внешних (влияющих) факторов ограничивается техническими условиями или стандартом.

Погрешности датчика при нормальных значениях влияющих внешних факторов называются основными.

На рис. 14-1 показана зависимость относительной погрешности у0 от входной величины X. Здесь Хп — ниж­

ницы нормируемых, то возникают дополнительные по­

ка к внешним факторам, либо уменьшают их действие путем экранирования и других средств.

Наряду с высокой чувствительностью и малой по­ грешностью датчики должны обладать следующими свойствами: необходимым диапазоном изменения вход­ ной величины, удобным согласованием с измерительной схемой, минимальным воздействием на входную величи­ ну. При быстропротекающих процессах изменения вход­ ной величины важно, чтобы датчик был малоинерци­ онным.

Существует весьма большое число как принципов датчиков, так и их конструктивных оформлений. В табл. 14-1 рассмотрены принципы действия и области приме­ нения индуктивных датчиков, имеющих очень широкое распространение.

ны е (активные). К последним относятся датчики, ис­ пользующие эффект электромагнитной индукции, пье­ зоэффект, эффект Холла и появление э. д. с. при воз­ действии радиоактивных излучений, термопары, фото­ элементы с запирающим слоем и т. п.

В настоящем учебнике мы рассматриваем устройст­ во, основные характеристики и область применения не­ которых датчиков, которые по своему принципу дейст­ вия близки к электроаппаратостроению. Подробные сведения по датчикам самых различных принципов даны в [Л. 14-1 — 14-3, 14-6, 3-14].

14-2. Резистивные и контактные датчики

а) Резистивный датчик. В таких датчиках ползунок переменного резистора связан с элементом, перемеще­ ние которого контролируется. Конструктивные исполне­ ния датчика могут быть разнообразными (рис. 14-2).

Если сечение каркаса датчика всюду одинаково (рис. 14-2, а и б), то сопротивление датчика меняется пропорционально углу поворота а или ходу х. При необ­ ходимости зависимость R (a,x) может быть сделана не­ линейной, если каркас имеет переменное сечение или резисторы гI—г6 неодинаковы по сопротивлению (рис.

14-2,в и г). Возможные схемы включения датчиков при­ ведены на рис. 14-3. Наиболее простой является реостат­ ная схема рис. 14-3, а. Широко применяется потенцио­ метрическая схема рис. 14-3,6. Если входное сопротив­ ление измерительной схемы велико, то выходное напряжение связано с а или х уравнением (14-1) и не за ­ висит от сопротивления Ro‘.

dx *мако

Д ля повышения чувствительности желательно увели­ чивать напряжение питания U0. Однако при этом растет мощность, рассеиваемая датчиком. Максимальная чув­ ствительность Ямакс равна:

^1МК0 —

V p 1мако J *мако