Perjungimo relių apvijos grandinėse nuolatinė srovė relinę apsaugą ir automatizavimą dažniausiai lydi dideli viršįtampiai, kurie gali būti pavojingi šiose grandinėse naudojamiems puslaidininkiniams įtaisams. Perjungimo režimu veikiančių tranzistorių apsaugai pradėtos naudoti apsauginės grandinės (1 pav.), kurios jungiamos lygiagrečiai su perjungiamos relės apvija (2 pav. - čia įjungiamos relės apvija pavaizduota ekvivalentu grandinė - induktyvumas L, aktyvioji varžos R dedamoji ir susidaranti posūkio talpa C ) ir sumažinti viršįtampius, atsirandančius tarp apvijų gnybtų 1 ir 2.

Tačiau šiuo metu nėra skiriama pakankamai dėmesio apsauginių grandinių parametrų nustatymui ir jų įtakos relinės apsaugos įtaisų veikimui vertinimui. Be to, kuriant ir projektuojant relinius apsaugos įtaisus, kuriuose naudojami puslaidininkiniai diodai, veikiami perjungimo viršįtampių, diodų apsauga daugeliu atvejų nėra numatyta.

Tai lemia gana dažną diodų gedimą ir įrenginio gedimą arba netinkamą veikimą. Grandinių, kuriose viršįtampiai gali paveikti diodą, pavyzdys yra grandinė, parodyta 3 pav. Čia atskyrimo diodas VD yra veikiamas perjungimo viršįtampio ir gali būti pažeistas atsidarius kontaktams KI ir užsidarius kontaktams K2. Norint apsaugoti šį diodą, prie apvijos gnybtų 1 ir 2 turi būti prijungta apsauginė grandinė. relė K3. Diodai gali būti apsaugoti ta pačia apsaugine įranga, kuri naudojama tranzistoriams apsaugoti (1 pav.).

8.1 Diodų pasirinkimas

Apsauginės grandinės diodai parenkami pagal sąlygas:

E< 0,7*Uдоп. (5)

Atsižvelgiant į tai, kad E=220 V, pasirenkame D229B tipo diodą, kurio Udop=400V.

8.2 Rezistorių pasirinkimas

Rezistoriaus varžos reikšmės nustatomos naudojant 4 pav. pateiktas kreives ir atitinka Um=f(Rp) kreivės susikirtimo tašką su tiesia linija 0,7*Uadm.-E=0,7*400-220= 60 V, lygiagrečiai Rp ašiai.

P-1b, P-2b, P-3b pav. pateiktose grandinėse apsauginės grandinės rezistoriaus varža nustatoma iš kreivių relės RP-251, RPU-2 ir atitinkamai lygi R= 2,4 kOhm, R5 = 4,2 kOhm, R7 = 4,2 kOhm.

P-5c pav. grandinės skaičiavimas yra trijų lygiagrečiai sujungtų relių apvijų K6, K7, K8 išjungimo kontaktais K3 atvejis, kai kontaktai K1 yra uždari. Tokiu atveju, jei P-5c pav. grandinėje nėra apsauginės grandinės, tai diodai VD1, VD2 yra veikiami perjungimo viršįtampio. Apsauginės grandinės rezistoriaus varža apibrėžiama kaip lygiavertė trims lygiagrečiai sujungtoms lygiagrečioms varžoms, iš kurių viena (Rp) nustatoma pagal RP-23 relės kreivę 4 pav.:

R2 \u003d Rp / 3 = 2,2 / 3 \u003d 0,773 kOhm

P-5c pav. pavaizduotoje grandinėje verta atkreipti dėmesį į K8 relės veikimo galimybę, kai atsidaro K2 kontaktai. Atsakymą į šį klausimą nagrinėjamu atveju galima gauti palyginus didžiausią srovės, einančios per relės K8 apviją pereinamuoju režimu, vertę su mažiausia šios relės veikimo srove. Srovė I, einanti per relės K8 apviją, kai atsidaro kontaktai K2, yra srovės I1 suma, kuri yra relių K4, K5 apvijų srovių sumos dalis ir srovės I2 dalis - dalis relės K6, K7 apvijų srovių suma. didžiausios srovių I1, I2, I vertės nustatomos taip:

Čia: Ik4, Ik5, Ik6, Ik7 - srovės, praeinančios atitinkamai per relės K4, K5, K6, K7 apvijas.

• 220 - maitinimo įtampa (V);
• 9300, 9250 - atitinkamai RP-23 relės apvijos ir RP-223 relės apvijos nuolatinės srovės varža, sujungta nuosekliai su papildomu rezistoriumi (Ohm).

Minimali relės K8 (RP-23) įjungimo srovė:

Taigi srovės, praeinančios relės K8 apvijoje, kai atsidaro kontaktai K2, nepakanka relei veikti (jei Im > Iav.k8, tada relė K8 veiks, kai bus sąlyga
tb > tav, kur:

• tav – laikas, per kurį Im > Iav.k8;
• tb - relės K8 veikimo laikas.

9 Nuorodos:

• 1. Fedorov Yu.K., Puslaidininkinių įtaisų apsaugos nuo perjungimo viršįtampių relinės apsaugos ir automatikos nuolatinės srovės grandinėse priemonių efektyvumo analizė, "Elektros stotys", Nr. 7, 1977 m.
• 2. Puslaidininkinių diodų, tranzistorių ir integrinių grandynų vadovas. Pagal bendrą redakciją. N.N. Goriunova, 1972 m
• 3. Fedorov Yu.K., Viršįtampa be lanko išjungiant indukcines nuolatinės srovės grandines relinės apsaugos ir automatikos sistemose, "Elektros stotys", Nr. 2, 1973 m.
• 4. Aleksejevas V.S., Varganov G.P., Panfilov B.I., Rosenblum R.Z., Apsauginė relė, red. „Energija“, M., 1976 m

Jis naudojamas ten, kur nepageidautina arba neįmanoma įrengti RC grandinę lygiagrečiai su relės kontaktais. Skaičiavimui siūlomos šios apytikslės elementų vertės:

C \u003d 0,5 ... 1 mikrofaradas 1 A apkrovos srovės;

R = 50...100% atsparumo apkrovai.

Apskaičiavus R ir C nominalus, reikia patikrinti papildomą relės kontaktų apkrovą, atsirandančią pereinamojo proceso (kondensatoriaus įkrovimo) metu, kaip aprašyta aukščiau.

Pateiktos R ir C reikšmės nėra optimalios. Jei reikalinga maksimali kontaktų apsauga ir maksimalus relės resursas, tada reikia atlikti eksperimentą ir eksperimentiškai pasirinkti rezistorių ir kondensatorių, stebint pereinamuosius veiksnius naudojant osciloskopą.

RC grandinės lygiagrečiai su apkrova privalumai:

geras lanko slopinimas, nėra nuotėkio srovių į apkrovą per atvirus relės kontaktus.

Trūkumai:

esant didesnei nei 10 A apkrovos srovei, didelės talpos vertės lemia poreikį montuoti palyginti brangius ir didelius kondensatorius; norint optimizuoti grandinę, pageidautina eksperimentinė patikra ir elementų parinkimas.

Nuotraukose pavaizduotos įtampos bangos formos indukcinei apkrovai maitinimo atjungimo momentu be manevravimo (33 pav.) ir su sumontuota RC grandine (34 pav.). Abiejų bangų formų vertikali skalė yra 100 voltų/div.

Čia nereikia ypatingų komentarų, iš karto matosi kibirkštinio gesinimo grandinės įrengimo efektas. Aukšto dažnio aukštos įtampos trukdžių generavimo procesas kontaktų atidarymo momentu yra ryškus, prie šio reiškinio grįšime analizuodami relės EMC.

Nuotraukos paimtos iš universiteto ataskaitos apie RC grandinių, įdiegtų lygiagrečiai su relės kontaktais, optimizavimą. Ataskaitos autorius atliko sudėtingą matematinę indukcinės apkrovos elgsenos analizę su RC šuntu, tačiau galiausiai elementų skaičiavimo rekomendacijos buvo sumažintos iki dviejų formulių:

33 pav
Indukcinės apkrovos išjungimas sukelia labai sudėtingą pereinamąjį veiksmą

34 pav
Teisingai parinkta apsauginė RC grandinė visiškai pašalina pereinamąjį procesą

kur C – RC grandinės talpa, mikrofaradai, I – apkrovos darbinė srovė. BET;

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

kur Eo yra apkrovos įtampa. V, I - apkrovos darbinė srovė. A, R - RC grandinės varža, Ohm.

Atsakymas: C \u003d 0,1 mikrofarado, R = 20 omų. Šie parametrai puikiai sutampa su anksčiau pateikta nomograma.

Pabaigoje susipažinkime su lentele iš tos pačios ataskaitos, kurioje parodyta praktiškai išmatuota įvairių kibirkštinio gesinimo grandinių įtampa ir delsos laikas. Indukcinė apkrova buvo elektromagnetinė relė esant 28 VDC/1 W ritės įtampai, kibirkštinio gesinimo grandinė buvo įrengta lygiagrečiai su relės rite.

) ir šiandien pažvelgsime į kitą esminį elementą – būtent kondensatorius. Taip pat šiame straipsnyje apžvelgsime diferencijuojanti ir integruojanti RC grandinę.

Supaprastinus, galime pasakyti, kad kondensatorius yra rezistorius, bet ne paprastas, o priklausomas nuo dažnio. Ir jei rezistoriuje srovė yra proporcinga įtampai, tai kondensatoriuje srovė yra proporcinga ne tik įtampai, bet ir jos kitimo greičiui. Kondensatoriams būdingas toks fizinis dydis kaip talpa, kuri matuojama Faradais. Tiesa, 1 faradas yra velniškai daug talpos, dažniausiai talpos matuojamos nanofaradais (nF), mikrofaradais (uF), pikofaradais (pF) ir t.t.

Kaip ir straipsnyje apie rezistorius, pirmiausia pažiūrėkime lygiagretus ir nuoseklus kondensatorių jungimas. Ir jei vėl palyginsime kondensatorių jungtis su rezistorių jungtimis, tada viskas yra visiškai priešingai)

Bendras pajėgumas tuo atveju lygiagretus ryšys kondensatoriai bus lygus .

Bendras pajėgumas tuo atveju serijinis ryšys kondensatoriai bus taip:

Su kondensatorių jungimais tarpusavyje iš principo viskas aišku, nėra ką ypatingai aiškinti, tad judam toliau 😉

Jei užrašysime diferencialinę lygtį, susijusią su srove ir įtampa šioje grandinėje, ir tada ją išspręsime, gausime išraišką, pagal kurią kondensatorius įkraunamas ir iškraunamas. Nekraunu čia nereikalingos matematikos, tiesiog pažiūrėk į galutinį rezultatą:

Tai yra, kondensatoriaus iškrova ir įkrovimas vyksta pagal eksponentinį dėsnį, pažiūrėkite į grafikus:

Kaip matote, laiko reikšmė τ čia pažymima atskirai. Būtinai atsiminkite šią reikšmę - tai yra RC grandinės laiko konstanta ir ji yra lygi: τ \u003d R * C. Grafikai iš esmės rodo, kiek per tą laiką kondensatorius įkrauna / išsikrauna, todėl daugiau apie tai nekalbėsime. Beje, yra naudinga nykščio taisyklė - per laiką, lygų penkioms RC grandinės laiko konstantoms, kondensatorius įkraunamas arba iškraunamas 99%, na, tai yra, galime manyti, kad visiškai)

Ką visa tai reiškia ir kas yra kondensatorių lustas?

Ir viskas paprasta, faktas yra tas, kad jei kondensatoriui bus taikoma pastovi įtampa, jis tiesiog įkraus ir viskas, bet jei taikoma įtampa yra kintama, tada viskas prasidės. Tada kondensatorius bus iškraunamas, tada įkraunamas, atitinkamai, srovė veiks grandinėje. Ir dėl to gauname svarbią išvadą - jis lengvai teka per kondensatorių kintamoji srovė, bet konstanta negali. Todėl viena iš svarbiausių kondensatoriaus paskirčių yra atskirti nuolatinės ir kintamosios srovės komponentus grandinėje.

Mes tai išsiaiškinome, o dabar aš jums apie tai papasakosiu diferencijuojant ir integruojant RC grandines.

diferencijuojantisRC grandinė.

Skiriamoji grandinė taip pat vadinama aukšto dažnio filtru - aukšto dažnio filtru, jo grandinė pateikiama žemiau:

Kaip rodo pavadinimas, taip, iš tikrųjų tai matyti iš schemos - RC grandinė nepraleidžia pastovaus komponento, o kintamasis ramiai pereina per kondensatorių į išvestį. Vėlgi, pavadinimas sufleruoja, kad išvestyje gausime įvesties funkcijos skirtumą. Pabandykime pritaikyti stačiakampį signalą į diferencijavimo grandinės įvestį ir pažiūrėkime, kas vyksta išėjime:

Kai įėjimo įtampa nesikeičia, išėjimas yra lygus nuliui, nes skirtumas yra ne kas kita, kaip funkcijos kitimo greitis. Įtampų šuolių metu įėjime išvestinė yra didelė ir mes stebime viršįtampius išėjime. Viskas logiška

Ir ką turėtume pateikti į tai RC grandinės, jei norime gauti stačiakampius impulsus išėjime? Teisingai – pjūklo įtampa. Kadangi pjūklas susideda iš linijinių sekcijų, kurių kiekviena išėjime suteiks mums pastovų lygį, atitinkantį įtampos kitimo greitį, tada bendras išėjimas atskirianti RC grandinę gauname stačiakampius impulsus.

IntegruojantisRC grandinė.

Dabar atėjo laikas integravimo grandinei. Taip pat vadinamas filtru žemi dažniai. Pagal analogiją nesunku atspėti, kad integravimo grandinė praeina pastovų komponentą, o kintamasis eina per kondensatorių ir nepereina į išėjimą. Schema atrodo taip:

Jei prisiminsite šiek tiek matematikos ir užsirašykite įtampų ir srovių išraiškas, paaiškės, kad išėjimo įtampa yra įėjimo įtampos integralas. Taip grandinė gavo savo pavadinimą.

Taigi, mes išnagrinėjome labai svarbias, nors ir iš pirmo žvilgsnio, paprastas schemas. Svarbu iš karto suprasti, kaip visa tai veikia ir kam viso to apskritai reikia, kad vėliau, sprendžiant konkrečias problemas, iš karto matytumėte tinkamą grandinės sprendimą. Apskritai, iki greito susitikimo kituose straipsniuose, jei kils klausimų, būtinai klauskite 😉