Реле, основанное на кольцевой фазочувствительной схеме

Устройство и принцип действия

Основу устройства составляют четыре диода VD1-VD4 соединенные последовательно по замкнутой кольцевой схеме. (См. рис. 32. а))

Рис. 32.

Сравниваемые напряжения U_I и U_II подаются к точкам АС и BD. Исполнительный орган ЕА подключен к средним точкам m и n делителей напряжения R1 и R2. Работа выпрямителей в каждый момент времени определяется большим из двух подведенных напряжений U_I и U_II. Большее напряжение является управляющим. Меньшее – управляемым или измеряемым – питает током исполнительный орган реле ЕА через выпрямители, открываемые управляющим напряжением. При такой схеме среднее значение тока в ЕА зависит от угла сдвига фаз y между U_I и U_II .

Работа реле

Рассмотри работу реле используя метод наложения. Будем считать, что напряжение U_I намного превышает напряжение U_II по величине, напряжения сдвинуты на некоторый угол y.

Положительный полупериод U_I

VD1 и VD2 открыты, 3 и 4 закрыты. (См. рис. 32. б)) Под действием U_I возникают два тока и . Контура замыкания токов показаны на рис. 32. б). Оба тока равны, так как напряжения и сопротивления контуров одинаковы. В реле эти токи направлены встречно и взаимно компенсируются, поэтому любое управляющее напряжение тока в реле ЕА не создает.

Рассмотрим токораспределение от меньшего напряжения (см. рис. 32. в)).

Под влиянием U_II возникает ток I_II. В положительный полупериод U_II он показан жирной стрелкой Ток I_II отрицательного знака, появляющийся в отрицательный полупериод U_II - тонкой.

С учетом того, что U_I тока в реле не создает, ток полученный от U_II, является током, питающим ЕА, при этом положительный ток и отрицательный ток направлены в реле противоположно.

Кривая тока в реле представлена на рис. 33.

Рис. 33.

Ток I_II совпадает по фазе с U_II так как в контуре, по которому циркулирует I_II, преобладает активное сопротивление.

На рис. 32. в). положительный ток I_II проходит по выпрямителю 1, а отрицательный ток I_II по выпрямителю 2 в обратном для него направлении.. Физически же ток может проходить через выпрямитель только в прямом направлении. В действительности же в контуре тока I_II действуют не одно, а одновременно два встречно направленных напряжения и . Создаваемый ими действительно идущий через выпрямитель ток: , где k – сопротивление контура. и ток I проходит по выпрямителю 1 в прямом направлении.

Ток I можно рассматривать состоящим из двух составляющих: и наложение фиктивных токов и дает действительный ток I.

Отрицательный полупериод U_I

Рис. 34.

Открыты выпрямители 3 и 4.

Под действием U_I через открывшиеся выпрямители пойдет ток I_II.

Из токораспределения на рис. 34. видно, что положительный I_II в течение положительного полупериода U_I и отрицательный I_II во время отрицательного полупериода U_I идут в исполнительном органе ЕА в одном (положительном) направлении. С учетом этого построена кривая тока I_II в реле. Исполнительный орган ЕА реагирует на знак среднего значения тока: . Если за полупериод преобладает положительный ток I_II (т.е. ), то реле работает.

Соотношение и зависит от угла y между U_I и U_II. Границей действия реле будет . Условие работы реле: . При y =0 . Реле имеет наибольшую чувствительность.

При рассмотрении работы реле принято, что . В тех случаях, когда разница амплитуд невелика, а y ¹0, функции управляющего напряжения будут поочередно выполнять как U_I так и U_II. Это не меняет принцип работы реле.

Реле направления мощности

Если , то реле будет работать как реле направления мощности. Это будет реле косинусного типа. Сдвигая искусственным путем фазу U_I или U_II можно получить реле промежуточного и синусного типа.

Оценка реле на сравнении фаз

Достоинства: из принципа работы реле следует, что они срабатывают в течении первого полупериода тока КЗ – то есть отличаются большим быстродействием.

Недостатки: работа таких реле может искажаться влиянием апериодической слагающей тока КЗ и гармонических составляющих в напряжениях. Отстройка от помех – важная проблема при конструировании таких реле.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: