Пассивные линейные измерительные преобразователи синусоидальных напряжений и токов (стр. 5 из 6)

В общем случае ток 1^ содержит две составляющие, одна из которых /_н6нс обусловлена несимметричным расположением первичных токопроводов относительно вторичной обмотки, а вторая /_н6пм — неидентичностью магнитопрово-дов ТНП. В паспортных данных ТНП задают соответствующие им ЭДС небаланса ^нб.нс и при номинальном режиме трансформатора тока /_|ном и С/_пмном. Определяя ток небаланса, обе его составляющие складывают арифметически, причем составляющую /_н6нс находят не для номинального режима ТНП, а для случая внешнего короткого замыкания, когда в первичной цепи проходит ток, в к раз больший номинального:

Здесь

— соответственно сопротивление обмотки реле и эквива-

лентное сопротивление ветви намагничивания трансформатора тока, отнесенное к вторичной обмотке.

При исчезновении намагничивания второе слагаемое в равно нулю, но одновременно резко снижается сопротивление

Поэтому в целом ток 1^ может возрасти. Полагая в можно получить

При определении вторичного тока небаланса расчетным служит большее из двух значений, полученных по и. Первичный ток небаланса Г_ш, приведенный к вторичной обмотке в соответствии с эквивалентной схемой ТНП, распределяется между сопротивлениями

где w_t= 1 — число витков первичной обмотки ТНП.

Трансформатор тока нулевой последовательности с подмагничива-нием используется прежде всего в защитах от замыкания на землю синхронных генераторов.

Фильтр напряжения обратной последовательности. Напряжение обратной последовательности можно выделить с помощью ФНОП. Междуфазные напряжения Иы> И™ ^как известно, не содержат составляющих нулевой последовательности, поэтому для упрощения конструкций фильтра целесообразно включить его не на фазные, а на линейные напряжения. Наиболее распространены фильтры, состоящие из резисторно-конденсаторных цепей, рассмотренных в 6.

Фильтр содержит две цепи — а и с, включенные соответственно на напряжения и U^.. При этом вершине прямоугольного треугольника напряжений в цепи а соответствует точка т, а в цепи с — точка п, являющиеся выходными зажимами фильтра. Сопротивления цепей фильтра Х_а, R_Bи Х_с, R_cподбирают таким образом, чтобы при подводе к фильтру междуфазных напряжений, не содержащих составляющих обратной последовательности, на его выходных зажимах напряжение U_m„ было равно нулю. В этом случае на векторной диаграмме фильтра точки тип совпадают.

При построении векторной диаграммы прежде всего изображают векторы подведенных к цепям фильтра напряжений прямой последовательности U_labи U_ibc. Затем для каждой цепи строят треугольник напряжений с учетом принятых направлений токов /„ и /_с.

Из полученных треугольников можно определить соотношения сопротивлений R_B, Х_аи R_c, Х_с:

Так как конденсаторы имеют стандартные емкости, то резисторы выполняют с непрерывным изменением их сопротивлений, позволяющим устанавливать их расчетные соотношения. Сопротивления определяются расчетом фильтра исходя из условия отдачи максимальной мощности. Это достигается при равенстве абсолютных значений сопротивления нагрузки фильтра, например реле Z_p, подключаемого к фильтру, и внутреннего сопротивления фильтра Z_K^, замеренного со стороны вторичных зажимов при закороченных первичных.

Векторная диаграмма напряжений обратной последовательности отличается от векторной диаграммы напряжений прямой последовательности тем, что междуфазные напряжения Ц_аЬи Ц_саменяются местами, а вектор напряжения Иьс поворачивается на угол я. При этом изменяют положение и треугольники напряжений, а их вершины тип смещаются относительно друг друга. Напряжение U_mnмежду точками тип является напряжением на выходе фильтра в режиме, когда его выходные зажимы разомкнуты. Оно пропорционально подведенному напряжению обратной последовательности. Согласно векторной диаграмме

В общем случае, когда в подведенных к фильтру напряжениях содержатся составляющие прямой и обратной последовательностей, анализ работы фильтра проводится аналогично. При этом на его разомкнутых выходных зажимах тип появляется напряжение Ц_т„, пропорциональное только напряжению обратной последовательности, т. е.

, где т_х— коэффициент пропорциональности, называемый отношением холостого хода.

В нормальном симметричном режиме и при трехфазных коротких замыканиях на выходе фильтра имеется небольшое напряжение небаланса 1/_н6, которое определяется погрешностью в работе фильтра и наличием некоторой несимметрии системы входных напряжений. Погрешность в работе фильтра увеличивается при отклонении частоты, так как изменяется сопротивление конденсаторов фильтра и нарушается расчетное соотношение между Rи X.

Рассмотренный фильтр можно использовать и как фильтр напряжения прямой последовательности. Для этого достаточно поменять местами входные зажимы фильтра, например о и с. Если в фильтре нарушается указанное соотношение между Я и А', то получается комбинированный

Фильтр, напряжение на выходе которого пропорционально

8.Преобразователи синусоидальных токов и напряжений в постоянные токи и напряжения и их применение

Применяемые схемы выпрямления. Наибольшего распространения получила схема двухполупериодного выпрямления И9. Основными элементами ее являются вентили — обычно кремниевые диоды VD1—VD4. Они включаются так, что при активной нагрузке R„ в первый полупериод открытыми оказываются, например, диоды VD1—VD3, а во второй — диоды VD2—VD4.

При этом на выходе схемы в нагрузке R„ выпрямленные ток и напряжение не постоянны. Они содержат постоянную составляющую, которая является средним значением выпрямленных величин и переменную составляющую. Постоянные составляющие тока и напряжения

где /_ти, — максимальные, / и U— действующие значения синусоидальных тока и напряжения.

Переменная составляющая содержит в основном гармоническую двойной частоты. Для правильного функционирования устройств релейной защиты и автоматики переменная составляющая обычно нежелательна, поэтому принимают, меры по ее уменьшению. В частности, включают конденсатор параллельно нагрузке или реактор последовательно с ней.

Схемы трехфазного выпрямителя содержат шесть диодов, включенных так, что при подаче на вход схемы синусоидальных напряжений фаз А, В, С потенциал точки / равен высшему, а потенциал точки 2 —- низшему из потенциалов фаз А, В, С. При этом открытыми оказываются диод, связывающий точку / с фазой, имеющей высший потенциал, и диод, связывающий точку 2 с фазой, имеющей низший потенциал. Если в рассматриваемый момент времени фаза А имеет высший, а фаза В — низший потенциал, то открытыми будут диоды VD1 и VD5, а путь прохождения тока — таким, как показано на рис. 20, а. При симметричных напряжениях фаз и активной нагрузке среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке {/_ср = 2,34£/_ф, где и_ф— действующее значение фазного напряжения.

Если на вход схемы подаются синусоидальные токи, сумма которых в каждый момент времени равна нулю, то одновременно оказываются открытыми три диода.

Через один из них ток проходит в нагрузку, а через два других возвращается, либо через два диода проходит в нагрузку, а через один возвращается. Так, если ток проходит через VD2, то возвращается через VD4 и VD6. При симметричных токах среднее значение выпрямленного тока в активной нагрузке 1^ = 1,35/. Если в выпрямляемых токах имеются составляющие нулевой последовательности, то эти составляющие не смогут попасть в нагрузку. Для создания такого пути в схему выпрямления вводят дополнительно два диода VD4, VD8.

Максиселекторы и миниселекторы используются для выделения максимального тока или минимального напряжения, которые обычно являются током и напряжением поврежденной фазы. Эти устройства позволяют выполнить защиту от всех видов КЗ односистемной, т. е. имеющей только один измерительный орган. Так выполнена, например, максимальная токовая защита устройства ЯРЭ-2201. Для выделения максимального тока использован максиселек-тор, имеющий промежуточные трансформаторы тока TLA1—TLA3, к вторичным обмоткам которых подключены двухполупери-одные выпрямители VS1—VS3. Для выделения из подведенных токов /„, 1_Ь, 1_Стока, мгновенное значение которого больше, выходы выпрямителей соединены последовательно и подключены к нагрузке R„. Наибольший выпрямленный ток соответствующего выпрямителя проходит через нагрузку к двум остальным выпрямителям, открывая все их диоды. При этом два других тока замыкаются через диоды своих выпрямителей и не выходят во внешнюю цепь. Иногда подводимые к максиселектору токи предварительно преобразуются в напряжения, например, с помощью трансреакторов. При этом для максиселектора может быть использована рассмотренная выше трехфазная двухполупериодная схема выпрямления. Напряжение на выходе этой схемы пропорционально наибольшему из подводимых токов. Такой максиселектор применен, например, в дистанционной защите ДЗ-10.