Реле, основанное на измерении времени совпадения знаков мгновенных значений сравниваемых напряжений

Принцип действия

Рис. 29.

К реле подводятся напряжения U_I и U_II, сдвинутые на угол y (см. рис. 29. а). В течение определенной части положительного полупериода U_I, знаки мгновенных значений U_I и U_II одинаковы, а в другой – различны. То же и в отрицательном полупериоде. (См. рис. 29. б)).

Угол совпадения j_с и соответствующее ему время t_c зависят от угла сдвига фаз y.

; , , , .

Зависимость можно представить графически (см. рис. 29. в)). При совпадении фаз y =0, знаки U_I и U_II будут совпадать в течение всего полупериода - . Когда фазы U_I и U_II разойдутся на 180°(j=p) j_с и t_c =0.

Взаимосвязь t_c и y положена в основу конструкции реле. Схема измеряет время t_c. Это время сравнивается с установленным временем t_у, которому соответствует определенное значение y=y_у.

Реле действует, если t_c³ t_у и не работает, если t_c< t_у. Т.к. каждому t_c и t_у соответствует определенный y, реле работает при: . Зона действия реле ограничена двумя углами: и .

Область работы реле: . (См. рис. 29. г)).

Если принять , то область действия реле будет ограничена прямой линией. (См. рис. 29. д)).

Структурная схема реле

Рис. 30.

Обозначения на схеме:

УС1 – устройство совпадения;

УИ – устройство интегрирования;

УС2 – устройство сравнения;

ИО – исполнительный орган.

На выходе УС1 получают импульсы U_сов, длительность каждого импульса равна t_с. Непосредственно сравнение времен t_с и t_у – сложно, поэтому вместо времен сравниваются пропорциональные им напряжения U_c и U_э. Напряжение получается с помощью интегрирующей схемы УИ.

Напряжение U_c сравнивается с эталонным напряжением в устройстве УС2. На выходе появляется напряжение U_вых значение и знак U_вых зависят от разности U_c – U_э:

- U_вых >0 – ИО срабатывает;

- реле не действует.

Схема реле направления мощности

Отечественной промышленностью выпускается несколько типов реле. Более совершенно реле РМ-11. В нем раздельно сравнивается время совпадения мгновенных значений электрических величин в положительном полупериоде с временем несовпадения в отрицательном полупериоде. Этим достигается отстройка реле от апериодических составляющих во входных сравниваемых величинах.

Структурная схема реле представлена на рис. 31. а).

Рис. 31.

На структурной схеме: 1, 2 – фазоповоротные устройства, с помощью которых обеспечивается заданное значение угла максимальной чувствительности; 3, 4 – формирователи импульсов совпадения.

С выхода 1, 2 синусоидальные сигналы положительной полярности поступают на схему совпадения 3, а сигналы отрицательной полярности – на схему 4. Здесь они преобразуются в положительные прямоугольные импульсы. Далее эти импульсы интегрируются соответствующими интеграторами 5, 6. Ограниченные элементом 7, они суммируются сумматором 8 и поступают на вход порогового элемента 9, который управляет исполнительным органом 10.

Принципиальная схема представлена на рис. 31. б).

Схемы совпадения выполнены на диодах VD1-VD6, транзисторах VT1, VT2 и резисторах R1-R6.

При наличии несовпадающих по фазе A_i и B_i транзисторы открыты, так как в течение времени несовпадения открытым будет один из каждой пары диодов VD1, VD3 и VD2, VD4 и на базы VT1 и VT2 подаются положительные потенциалы. Только при совпадении по фазе A_i и B_i оба диода каждой пары закрываются. В этом случае потенциал базы соответствующего транзистора становится отрицательным и транзистор закрывается на время совпадения входных величин A_i и B_i.

Дискретные сигналы а и b на выходе схем совпадения подаются на интеграторы 5, 6 состоящие из конденсаторов С1, С2, зарядных резисторов R7, R8, разрядных резисторов R9, R10 и диодов VD7, VD8. При наличии сигнала соответствующий конденсатор заряжается, а при отсутствии сигнала разряжается. Таким образом, прямоугольные сигналы на входе интеграторов преобразуются в напряжения U1, U2, изменяющиеся пилообразно на выходе. Эти напряжения ограничиваются ограничителем 7, состоящим из выпрямителя VS. Пределы ограничения U_огр и U’_огр устанавливаются резистором R14.

Выходные напряжения интеграторов U1 и U2 суммируются сумматором 8, состоящим из резисторов R11, R12 равного сопротивления. Поэтому напряжение на выходе сумматора: .

В качестве порогового элемента 9 использован ОУ А, включенный по схеме триггера Шмидта. На его И-вход подается положительное напряжение . При достижении этим напряжением значения U_сраб триггер Шмидта переключается и на его выходе появляется напряжение отрицательной полярности. Реле срабатывает.

Если время совпадения, а следовательно и продолжительность импульсов меньше допустимых, то конденсаторы С1 и С2 не успевают зарядиться до требуемых напряжений, а . не достигает значения напряжения срабатывания.

Параметры реле: U_{ср. мин} =0,25 В; Мощность – 0,5 ВА при номинальном токе и 3 ВА при номинальном напряжении; j_м.ч.=30±5°;45±5°.

Временные диаграммы реле представлены на рис. 31. в).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: