Пассивные линейные измерительные преобразователи синусоидальных напряжений и токов (стр. 3 из 6)

В дифференциальной токовой защите для улучшения ее характеристик при переходных процессах применяются насыщающиеся трансформаторы тока. На основе НТТ выполняют измерительные реле двух разновидностей: с насыщающимися трансформаторами тока и с магнитным торможением. При внешних коротких замыканиях и при включениях, например, силовых трансформаторов возникает переходный процесс. Как в том, так и в другом случае защита действовать не должна. Однако ток переходного процесса воздействует на дифференциальную защиту. В начальный момент он обычно содержит апериодическую слагающую. Она и используется для обеспечения недействия защиты, имеющей НТТ.

Насыщающийся трансформатор тока TLATсодержит трехстержне-вой ферромагнитный сердечник. Воздействующая величина поступает в первичную обмотку w_uа к вторичной w₂подключается измерительное максимальное реле тока КА. Характеристика /_р =J{Ii) насыщающегося трансформатора зависит от характера изменения тока /,. Если ток /, синусоидальный, то магнитная индукция в сердечнике изменяется в широких пределах — B_min<В< +В_тях.

Указанному изменению индукции пропорционально среднее значение ЭДС вторичной обмотки и ток /_р в реле. В этом случае НТТ действует как обычный трансформатор тока.

Апериодическая слагающая изменяет режим работы НТТ, она насыщает его магнитопровод. На рис. 10, б показан случай, когда ток /_бр из-за апериодической слагающей полностью смещен относительно оси времени. Прохождение такого тока по обмотке w, НТТ сопровождается изменением индукции только в пределах +B_S>В> +В_Г.

Поэтому среднее значение ЭДС вторичной обмотки и ток в реле получаются намного меньшими, несмотря на то, что ток /_6ртах > I_mi. Обмотки

предусмотрены для усиления действия апериодической слагающей. Они соединены так, что магнитные потоки левого и среднего стержней складываются. Поэтому часть тока обмотки w, попадает в обмотку w₂путем двойной трансформации. Таким образом, апериодическая слагающая не трансформируется в обмотку w'_Kи ухудшает трансформацию периодической слагающей. Ток двойной трансформации поэтому оказывается относительно мал. При отсутствии апериодической слагающей ток двойной трансформации возрастает.

Изменять характеристику НТТ можно также путем изменения степени его намагничивания дополнительным током управления /_у. Для этого предусматривается обмотка управления w_y. Магнитный поток Ф_у, обусловленный током /_у, замыкается только в крайних стержнях магнитопровода и намагничивает их. Для исключения влияния на работу реле ЭДС, индуцированных этим потоком в секциях вторичной обмотки w₂, секции включены так, чтобы ЭДС вычитались. При этом магнитный поток Ф, от тока в первичной обмотке индуцирует в этом контуре ЭДС, действующие согласно и обусловливающие ток в обмотке реле. Таким образом, в НТТ существует трансформаторная связь только между обмотками w, и w₂, зависящая от степени намагничивания магнитопровода, т. е. от тока /_у. С увеличением тока /_у, например от /_у1 до /_у3, степень намагничивания увеличивается и для получения одного и того же вторичного тока /_р, необходимо увеличивать ток /, соответственно от

до Зависимость называется тормозной характеристикой, а обмотка управления — тормозной обмоткой.

6. Фазоповоротные и частотно-зависимые схемы

Фазоповоротные схемы. С помощью фазоповоротных схем производят линейные преобразования напряжения в напряжение. При этом напряжение на выходе схемы смещается по фазе относительно напряжения на ее входе на некоторый угол а. В процессе преобразования может измениться и значение величины.

Одна из фазоповоротных схем показана на рис. 12, о. Схема содержит две одинаковые резисторно-конденсаторные цепи, соединенные параллельно, к которым подводится напряжение U_vПреобразованное напряжение

измеряют между точками вид.

Электрическая цепь из последовательно соединенных резисторов Rl, R2 и конденсаторов CI, С2 с сопротивлениями Rи Х_сдает возможность получать напряжения

пропорциональные подведенному напряжению Ц_ино смещенные относительно него по фазе на некоторые углы в стороны опережения и отставания, которые определяются соотношением Rи Х_с, а угол между U_Rи Ц_сво всех случаях остается равным я/2.

Таким образом, напряжения Ц_х, Ц_ки Ц_собразуют прямоугольный треугольник, опирающийся на диаметр окружности — вектор напряжения Hiс вершиной, скользящей по дуге окружности при изменении соотношения Я и Х_с. На этой основе построена векторная диаграмма фазоповоротной схемы.

Фазоповоротная схема, преобразующая ток /, в ток

, показана на рис. 12, е. Ее векторная диаграмма не требует пояснений. Изменение угла а достигается изменением сопротивления резистора Я

В ряде случаев на выходе того или иного элемента необходимо иметь величину вида

, Если это ток, то для получения к₂1 используют рассмотренную фазоповоротную схему. Преобразовать напряжение в ток можно путем включения в цепь сопротивления На рис. 13, а показана схема, состоящая из двух цепей. На вход одной подается напряжение Л, а на вход другой — ток /. Цепи соединены параллельно, и этим достигается получение в нагрузке Z„ суммарного тока . На рис. 13, б показана схема для получения величин и ____являющихся напряжениями. При этом напряжение к₂£ получено с помощью трансреактора ТАК

Частотно-зависимые схемы. В ряде автоматических устройств используется изменение частоты синусоидального напряжения. Составной частью измерительных органов этих устройств являются так называемые частотно-зависимые схемы. Изменение частош. напряжения на входе преобразуется ими в изменения амплитэдры или фазы напряжения на выходе.

На рис. 14, а показана частотно-зависимая схема, преобразующая изменение частоты в изменения фазы. Ее использовали, например, для выполнения измерительного реле частоты РЧ-1.

Схема состоит из частотно-зависимого элемента и делителя напряжения. На вход схемы подается напряжение Ц с изменяющейся частотой. Ток £_к, проходящий по цепи делителя, и напряжение Ц_к совпадают по фазе с напряжением JZ. Фаза тока в цепи частотно-зависимого элемента относительно напряжения Uопределяется соотношением сопротивлений Х_ыи Х_с, которые зависят от частоты. При этом ток LtЈ может опережать, совпадать и отставать по фазе от напряжения Ц. Напряжение Hueсовпадает по фазе с током Таким образом, изменение частоты напряжения Ы. сопровождается изменением угла <р сдвига фаз между напряжениями Hue^иUr- Схема выполнена так, что напряжение Ц'ю отстает от напряжения JZ*, если частота /' напряжения И больше частоты действия реле

, а опережает его, если

7. Фильтры симметричных составляющих тока и напряжения

При нарушении симметричного режима трехфазной системы, например вследствие несимметричных коротких замыканий, в полных фазных токах и напряжениях наряду с током /, и напряжением U&bsol; прямой последовательности появляются составляющие обратной последовательности /₂, Ы.2 и нулевой последовательности /₀, Но. Это дает возможность, в частности, выполнить защиту, реагирующую на появление данных составляющих. Для их выделения из полных фазных токов и напряжений используют устройства, называемые фильтрами симметричных составляющих.

Фильтр тока обратной последовательности. Первичный ток обратной последовательности определяется выражением

, где — фазные токи соответственно

фаз А, В и С;

— оператор фазы.

Таким образом, складывая геометрически вторичный ток /„ с повернутыми против часовой стрелки на угол

током 1_Ъи на угол

током /_с, из несимметричной системы вторичных фазных токов можно выделить составляющую обратной последовательности. В общем случае при наличии несимметрии в полных фазных токах содержатся все симметричные составляющие, а на выходе фильтра должен появиться только ток обратной последовательности. Для упрощения фильтра к нему подводят токи, уже не содержащие составляющих нулевой последовательности. Если это фазные токи, то из них предварительно исключают ток нулевой последовательности, т. е. фильтр включают на разности токов, например и. Составляющие нулевой последова-• тельности в фазных токах равны по абсолютному значению и совпадают по фазе, поэтому в разностях фазных токов,, они отсутствуют. В связи с этим фильтры тока обратной последовательности включают и на разности фазных токов. Существует множество различных схем фильтров. Один из них — активно-емкостный фильтр, используемый в устройствах полупроводниковых реле тока обратной последовательности РТФ-8УХЛ4, РТФ-9УХЛ4, предназначенных для защиты электрических установок. Фильтр состоит из вторичных измерительных трансформаторов тока TLA1 и TLA2. Первичные обмотки трансформаторов включены на разности токов Ц„ - /₀) и - К вторичным обмоткам трансформаторов подключены рези-сторно-конденсаторные цепи так, что токи 1'_аи£'_сразветвляются между.сопротивлениями резисторов Rи конденсаторов С. При этом в цепи тп ток

. Для получения фильтра тока обратной последовательности необходимо сопротивления резисторов R1, R2 и конденсаторов Х_а, Х_авыбрать так, чтобы при отсутствии в полных фазных токах, а следовательно, и в токах тока обратной последовательности ток /„„ отсутствовал.