Preklopni namotaji releja u krugovima jednosmerna struja relejnu zaštitu i automatizaciju obično prate značajni prenaponi, koji mogu biti opasni za poluvodičke uređaje koji se koriste u ovim kolima. Za zaštitu tranzistora koji rade u prekidačkom režimu počeli su se koristiti zaštitni krugovi (slika 1), koji su povezani paralelno s namotom uključenog releja (slika 2 - ovdje je namotaj uključenog releja predstavljen ekvivalentom krug - induktivnost L, aktivna komponenta otpora R i rezultirajuća zavojna kapacitivnost C) i smanjiti prenapone koji nastaju između terminala namota 1 i 2.

Međutim, trenutno se ne poklanja dovoljna pažnja određivanju parametara zaštitnih lanaca i procjeni njihovog uticaja na rad uređaja relejne zaštite. Osim toga, u razvoju i dizajnu uređaja za relejnu zaštitu koji koriste poluvodičke diode podložne komutacijskim prenaponima, zaštita dioda u mnogim slučajevima nije predviđena.

To dovodi do prilično čestog kvara dioda i kvara ili nepravilnog rada uređaja. Primjer kola u kojima prenaponi mogu utjecati na diodu je kolo prikazano na slici 3. Ovdje je razdjelna dioda VD pod utjecajem komutacijskog prenapona i može se oštetiti kada se kontakti KI otvore, a kontakti K2 zatvore.Da bi se ova dioda zaštitila, zaštitni krug mora biti spojen na stezaljke 1 i 2 namotaja relej K3. Diode se mogu zaštititi istom zaštitnom opremom koja se koristi za zaštitu tranzistora (slika 1).

8.1 Izbor dioda

Diode zaštitnog kola biraju se na osnovu uslova:

E< 0,7*Uдоп. (5)

S obzirom da je E=220 V, biramo diodu tipa D229B, koja ima Udop=400V.

8.2 Izbor otpornika

Vrijednosti otpora otpornika određuju se pomoću krivulja na slici 4 i odgovaraju tački presjeka krive Um=f(Rp) sa pravom linijom 0,7*Uadm.-E=0,7*400-220= 60V, paralelno sa Rp osom.

U krugovima prikazanim na sl. P-1b, P-2b, P-3b, otpor otpornika zaštitnog kola se određuje iz krivulja za relej RP-251, RPU-2 i, shodno tome, jednak je R= 2,4 kOhm, R5=4,2 kOhm, R7=4,2 kOhm.

Proračun za kolo na slici P-5c je slučaj isključenja kontaktima K3 tri paralelno povezana relejna namotaja K6, K7, K8 sa zatvorenim položajem kontakata K1. U ovom slučaju, ako nema zaštitnog kola u kolu na slici P-5c, tada su diode VD1, VD2 izložene komutacijskom prenaponu. Otpor otpornika zaštitnog lanca definiran je kao jednak trima paralelno spojenim jednakim otporima, od kojih je jedan (Rp) određen iz krive na slici 4 za relej RP-23:

R2 = Rp / 3 = 2,2 / 3 = 0,773 kOhm

U krugu prikazanom na slici P-5c, pažnju zaslužuje razmatranje mogućnosti rada releja K8 kada su kontakti K2 otvoreni. Odgovor na ovo pitanje u slučaju koji se razmatra može se dobiti poređenjem maksimalne vrijednosti struje koja prolazi kroz namotaj releja K8 u prolaznom režimu sa minimalnom radnom strujom ovog releja. Struja I koja prolazi u namotu releja K8 kada su kontakti K2 otvoreni je zbir struje I1, koja je dio zbira struja u namotajima releja K4, K5 i struje I2 - dio je zbir struja u namotajima releja K6, K7. maksimalne vrijednosti struja I1, I2, I određuju se na sljedeći način:

Ovdje: Ik4, Ik5, Ik6, Ik7 - struje koje prolaze, respektivno, u namotajima releja K4, K5, K6, K7.

• 220 - napon napajanja (V);
• 9300, 9250 - DC otpor namotaja releja RP-23 i namota releja RP-223 povezanih u seriju s dodatnim otpornikom (Ohm).

Minimalna struja aktiviranja releja K8 (RP-23):

Dakle, količina struje koja prolazi u namotaju releja K8 kada su kontakti K2 otvoreni nije dovoljna za rad releja (ako je Im > Iav.k8, tada će relej K8 raditi kada se ispuni uvjet
tb > tav, gdje:

• tav – vrijeme tokom kojeg Im > Iav.k8;
• tb - vrijeme rada releja K8.

9 Reference:

• 1. Fedorov Yu.K., Analiza efikasnosti sredstava zaštite poluprovodničkih uređaja od komutacionih prenapona u DC krugovima relejne zaštite i automatizacije, "Električne stanice", br. 7, 1977.
• 2. Priručnik za poluvodičke diode, tranzistori i integrirana kola. Pod generalnim uredništvom. N.N. Gorjunova, 1972
• 3. Fedorov Yu.K., Prenapon pri isključenju induktivnih jednosmernih kola u sistemima relejne zaštite i automatizacije bez luka, "Električne stanice", br. 2, 1973.
• 4. Alekseev V.S., Varganov G.P., Panfilov B.I., Rosenblum R.Z., Zaštitni relej, ur. "Energija", M., 1976

Koristi se tamo gdje je nepoželjno ili nemoguće ugraditi RC kolo paralelno s kontaktima releja. Za izračun su ponuđene sljedeće približne vrijednosti elemenata:

C \u003d 0,5 ... 1 mikrofarad po 1 A struje opterećenja;

R = 50...100% otpora opterećenja.

Nakon izračunavanja nazivnih vrijednosti R i C, potrebno je provjeriti dodatno opterećenje kontakata releja koje nastaje tokom prijelaznog procesa (punjenje kondenzatora), kako je gore opisano.

Date vrijednosti R i C nisu optimalne. Ako je potrebna najpotpunija zaštita kontakata i ostvarenje maksimalnog resursa releja, tada je potrebno provesti eksperiment i eksperimentalno odabrati otpornik i kondenzator, promatrajući tranzijente pomoću osciloskopa.

Prednosti RC kola paralelnog sa opterećenjem:

dobro suzbijanje luka, nema struje curenja do opterećenja kroz otvorene kontakte releja.

Nedostaci:

pri struji opterećenja većoj od 10 A, velike vrijednosti kapacitivnosti dovode do potrebe za ugradnjom relativno skupih i velikih kondenzatora; eksperimentalna provjera i odabir elemenata je poželjna za optimizaciju kruga.

Na fotografijama su prikazani valni oblici napona na induktivnom opterećenju u trenutku isključenja struje bez ranžiranja (Sl. 33) i sa ugrađenim RC krugom (Sl. 34). Oba valna oblika imaju vertikalnu skalu od 100 volti/div.

Ovdje nije potreban poseban komentar, efekat ugradnje kruga za gašenje iskri je odmah vidljiv. Proces stvaranja visokofrekventnih visokonaponskih smetnji u trenutku otvaranja kontakata je upečatljiv, na ovu pojavu ćemo se vratiti kada analiziramo EMC releja.

Fotografije su preuzete iz univerzitetskog izvještaja o optimizaciji RC kola instaliranih paralelno sa kontaktima releja. Autor izvještaja je izvršio složenu matematičku analizu ponašanja induktivnog opterećenja sa RC šantom, ali su se na kraju preporuke za proračun elemenata svele na dvije formule:

Slika 33
Isključivanje induktivnog opterećenja uzrokuje vrlo složen prijelazni proces

Slika 34
Ispravno odabrano zaštitni RC lanac potpuno eliminiše prolazni proces

gdje je C kapacitivnost RC kola, mikrofaradi, I je radna struja opterećenja. ALI;

R \u003d Eo / (10 * I * (1 + 50 / Eo))

gdje je Eo napon na opterećenju. V, I - radna struja opterećenja. A, R - otpor RC kola, Ohm.

Odgovor: C = 0,1 mikrofarada, R = 20 oma. Ovi parametri se odlično slažu sa prethodno datim nomogramom.

U zaključku, hajde da se upoznamo sa tabelom iz istog izveštaja, koja prikazuje praktično izmereni napon i vreme kašnjenja za različite krugove za gašenje varnica. Induktivno opterećenje je bilo elektromagnetni relej sa naponom zavojnice od 28 VDC/1 W, kolo za gašenje varnica je ugrađeno paralelno sa zavojnicom releja.

) a danas ćemo se osvrnuti na još jedan fundamentalni element – ​​naime kondenzator. Također u ovom članku ćemo pogledati diferencirajuće i integrirajuće RC kolo.

Pojednostavljeno, možemo reći da je kondenzator otpornik, ali ne običan, već ovisan o frekvenciji. A ako je u otporniku struja proporcionalna naponu, onda je u kondenzatoru struja proporcionalna ne samo naponu, već i brzini njegove promjene. Kondenzatore karakterizira takva fizička veličina kao što je kapacitivnost, koja se mjeri u Faradima. Istina, 1 farad je pakleno veliki kapacitet, obično se kapaciteti mjere u nanofaradima (nF), mikrofaradima (uF), pikofaradima (pF) itd.

Kao u članku o otpornicima, pogledajmo prvo paralelno i serijsko povezivanje kondenzatora. A ako opet usporedimo veze kondenzatora s vezama otpornika, onda je sve upravo suprotno)

Ukupan kapacitet u slučaju paralelna veza kondenzatoriće biti jednako .

Ukupan kapacitet u slučaju serijska veza kondenzatori bit će ovako:

Sa međusobnim vezama kondenzatora u principu je sve jasno, nema se šta posebno objašnjavati, pa idemo dalje 😉

Ako zapišemo diferencijalnu jednačinu koja povezuje struju i napon u ovom kolu, a zatim je riješimo, dobićemo izraz u skladu s kojim se kondenzator puni i prazni. Neću ovdje učitavati nepotrebnu matematiku, samo pogledajte konačni rezultat:

Odnosno, pražnjenje i punjenje kondenzatora odvija se prema eksponencijalnom zakonu, pogledajte grafikone:

Kao što vidite, vrijednost vremena τ je ovdje posebno zabilježena. Obavezno zapamtite ovu vrijednost - ovo je vremenska konstanta RC kruga i jednaka je: τ \u003d R * C. Grafikoni, u principu, pokazuju koliko se kondenzator puni / prazni za to vrijeme, tako da se nećemo više zadržavati na tome. Usput, postoji korisno pravilo - u vremenu koje je jednako pet vremenskih konstanti RC kola, kondenzator se puni ili isprazni za 99%, pa, to jest, možemo pretpostaviti da je u potpunosti)

Šta sve ovo znači i šta je čip kondenzatora?

I sve je jednostavno, činjenica je da ako se na kondenzator primijeni konstantni napon, onda će se on jednostavno napuniti i to je to, ali ako je primijenjeni napon promjenjiv, onda će sve početi. Kondenzator će se tada isprazniti, zatim napuniti, odnosno struja će teći u krugu. I kao rezultat, dobijamo važan zaključak - lako teče kroz kondenzator naizmjenična struja, ali konstanta ne može. Stoga je jedna od najvažnijih namjena kondenzatora da odvoji DC i AC komponente struje u kolu.

Shvatili smo, a sada ću vam pričati o tome diferencirajući i integrirajući RC kola.

razlikovanjeRC lanac.

Lanac diferencijacije naziva se i visokopropusni filter - visokopropusni filtar, njegov krug je prikazan u nastavku:

Kao što naziv govori, da, u stvari, to se može vidjeti iz šeme - RC kolo ne propušta konstantnu komponentu, a varijabla mirno prolazi kroz kondenzator do izlaza. Opet, naziv nagovještava da ćemo na izlazu primiti diferencijal ulazne funkcije. Pokušajmo primijeniti pravokutni signal na ulaz diferencirajućeg kruga i vidjeti što se događa na izlazu:

Kada se ulazni napon ne mijenja, izlaz je nula, jer razlika nije ništa drugo do brzina promjene funkcije. Prilikom skokova napona na ulazu, derivacija je velika i na izlazu opažamo udare. Sve je logično

I šta treba da podnesemo na input ovoga RC lanci, ako želimo dobiti pravokutne impulse na izlazu? Tako je - pilasti napon. Budući da se pila sastoji od linearnih sekcija, od kojih će nam svaki na izlazu dati konstantan nivo koji odgovara brzini promjene napona, onda u zbiru izlaz diferencirajući RC lanac dobijamo pravougaone impulse.

IntegracijaRC lanac.

Sada je vrijeme za lanac integracije. Naziva se i filter niske frekvencije. Po analogiji, lako je pogoditi da integraciono kolo prolazi kroz konstantnu komponentu, a varijabla prolazi kroz kondenzator i ne prelazi na izlaz. Šema izgleda ovako:

Ako se sjetite malo matematike i zapišete izraze za napone i struje, ispada da je izlazni napon integral ulaznog napona. Tako je lanac dobio ime.

Dakle, ispitali smo vrlo važne, iako na prvi pogled, jednostavne sheme. Važno je odmah shvatiti kako sve to funkcionira i zašto je sve to uopće potrebno, kako biste kasnije, prilikom rješavanja konkretnih problema, odmah vidjeli odgovarajuće kolo. Općenito, vidimo se uskoro u sljedećim člancima, ako imate pitanja, obavezno pitajte 😉