Devrelerde röle sargılarının değiştirilmesi doğru akım röle koruması ve otomasyona genellikle bu devrelerde kullanılan yarı iletken cihazlar için tehlikeli olabilecek önemli aşırı gerilimler eşlik eder. Anahtarlama modunda çalışan transistörleri korumak için, anahtarlamalı rölenin sargısına paralel olarak bağlanan koruyucu devreler (Şekil 1) kullanılmaya başlandı (Şekil 2 - burada anahtarlamalı rölenin sargısı eşdeğeri ile temsil edilir) devre - endüktans L, direncin aktif bileşeni R ve elde edilen dönüş-dönüş kapasitansı C ) ve sargı terminalleri 1 ve 2 arasında meydana gelen aşırı gerilimleri azaltır.

Bununla birlikte, şu anda, koruyucu zincirlerin parametrelerinin belirlenmesine ve bunların röle koruma cihazlarının çalışması üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesine yeterli özen gösterilmemektedir. Ayrıca, anahtarlama aşırı gerilimlerine maruz kalan yarı iletken diyotlar kullanan röle koruma cihazlarının geliştirilmesinde ve tasarımında, çoğu durumda diyotların korunması sağlanmaz.

Bu, diyotların oldukça sık arızalanmasına ve cihazın arızalanmasına veya yanlış çalışmasına neden olur. Aşırı gerilimlerin diyotu etkileyebileceği devrelere bir örnek, Şekil 3'te gösterilen devredir. Burada, ayırıcı diyot VD, bir anahtarlama aşırı geriliminin etkisi altındadır ve KI kontakları açıldığında ve K2 kontakları kapatıldığında hasar görebilir.Bu diyotu korumak için, sargının 1 ve 2 numaralı terminallerine bir koruyucu devre bağlanmalıdır. röle K3. Diyotlar, transistörleri korumak için kullanılan aynı koruyucu ekipmanla korunabilir (Şekil 1).

8.1 Diyot seçimi

Koruyucu devre diyotları duruma göre seçilir:

E< 0,7*Uдоп. (5)

E=220 V olduğunu göz önünde bulundurarak, Udop=400V olan D229B tipi bir diyot seçiyoruz.

8.2 Direnç seçimi

Direncin direnç değerleri Şekil 4'teki eğriler kullanılarak belirlenir ve Um=f(Rp) eğrisinin 0.7*Uadm.-E=0.7*400-220= düz çizgisi ile kesiştiği noktaya karşılık gelir. 60V, Rp eksenine paralel.

Şekil P-1b, P-2b, P-3b'de gösterilen devrelerde, koruyucu devre direncinin direnci, RP-251, RPU-2 rölesi için eğrilerden belirlenir ve buna göre R='ye eşittir. 2.4 kOhm, R5=4.2 kOhm , R7=4.2 kOhm.

Şekil P-5c'deki devre için hesaplama, K1 kontaklarının kapalı konumu ile K6, K7, K8 paralel bağlı üç röle sargısının K3 kontakları tarafından kapatılması durumudur. Bu durumda, Şekil P-5c'deki devrede koruyucu devre yoksa, VD1, VD2 diyotları bir anahtarlama aşırı voltajına maruz kalır. Koruyucu zincir direncinin direnci, RP-23 rölesi için Şekil 4'teki eğriden biri (Rp) belirlenen, paralel bağlı üç eşit dirence eşdeğer olarak tanımlanır:

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

Şekil P-5c'de gösterilen devrede, K2 kontakları açıldığında K8 rölesinin çalışma olasılığının dikkate alınması dikkati hak etmektedir. Söz konusu durumda bu sorunun cevabı, geçici modda K8 rölesinin sargısından geçen akımın maksimum değeri ile bu rölenin minimum çalışma akımı karşılaştırılarak elde edilebilir. K2 kontakları açıkken K8 rölesinin sargısında geçen akım I, K4, K5 ve akım I2 rölelerinin sargılarındaki akımların toplamının bir parçası olan I1 akımının toplamıdır - K6, K7 rölesinin sargılarındaki akımların toplamı. I1, I2, I akımlarının maksimum değerleri aşağıdaki gibi belirlenir:

Burada: Ik4, Ik5, Ik6, Ik7 - sırasıyla K4, K5, K6, K7 rölesinin sargılarında geçen akımlar.

• 220 - güç kaynağı voltajı (V);
• 9300, 9250 - Ek bir dirençle (Ohm) seri olarak bağlanmış RP-23 röle sargısının ve RP-223 röle sargısının sırasıyla DC direnci.

K8 rölesinin minimum çalıştırma akımı (RP-23):

Böylece K2 kontakları açıldığında K8 rölesinin sargısından geçen akım miktarı röleyi çalıştırmaya yetmemektedir (Im > Iav.k8 ise, koşul gerçekleştiğinde K8 rölesi çalışacaktır.
tb > tav, burada:

• tav – Im > Iav.k8 olduğu süre;
• tb - röle K8 çalışma süresi.

9 Referanslar:

• 1. Fedorov Yu.K., Röle koruma ve otomasyonun DC devrelerinde yarı iletken cihazları anahtarlama aşırı gerilimlerinden koruma araçlarının etkinliğinin analizi, "Elektrik İstasyonları", No. 7, 1977
• 2. Yarı iletken diyotlar, transistörler ve entegre devreler el kitabı. Genel editörlük altında. N.N. Goryunova, 1972
• 3. Fedorov Yu.K., Röle koruma ve otomasyon sistemlerinde endüktif DC devrelerin arksız olarak kapatılması sırasında aşırı gerilim, "Elektrik İstasyonları", No. 2, 1973
• 4. Alekseev V.S., Varganov G.P., Panfilov B.I., Rosenblum R.Z., Koruma rölesi, ed. "Enerji", M., 1976

Röle kontaklarına paralel olarak bir RC devresinin kurulmasının istenmediği veya imkansız olduğu durumlarda kullanılır. Elemanların aşağıdaki yaklaşık değerleri hesaplama için sunulmaktadır:

C \u003d 0,5 ... 1 mikrofarad her 1 A yük akımı için;

R = %50...100 yük direnci.

R ve C derecelendirmelerini hesapladıktan sonra, yukarıda açıklandığı gibi geçici süreç (kapasitör şarjı) sırasında meydana gelen röle kontaklarının ek yükünü kontrol etmek gerekir.

Verilen R ve C değerleri optimal değildir. Kontakların en eksiksiz korunması ve rölenin maksimum kaynağının gerçekleştirilmesi gerekiyorsa, bir deney yapmak ve bir osiloskop kullanarak geçici olayları gözlemleyerek deneysel olarak bir direnç ve bir kapasitör seçmek gerekir.

Yüke paralel bir RC devresinin avantajları:

iyi ark bastırma, açık röle kontakları aracılığıyla yüke kaçak akım olmaz.

Kusurlar:

10 A'dan fazla yük akımında, büyük kapasitans değerleri, nispeten pahalı ve büyük kapasitörler kurma ihtiyacına yol açar; devreyi optimize etmek için deneysel doğrulama ve eleman seçimi istenir.

Fotoğraflar, şönt olmadan (Şekil 33) ve RC devresi kuruluyken (Şekil 34) güç kesilmesi anında endüktif yük üzerindeki voltaj dalga biçimlerini göstermektedir. Her iki dalga biçiminin de 100 volt/böl dikey ölçeği vardır.

Burada özel bir yoruma gerek yok, bir kıvılcım söndürme devresi kurmanın etkisi hemen görülebilir. Kontakları açma anında yüksek frekanslı yüksek voltajlı parazit oluşturma süreci dikkat çekicidir, rölenin EMC'sini analiz ederken bu fenomene geri döneceğiz.

Fotoğraflar, röle kontaklarıyla paralel olarak kurulan RC devrelerinin optimize edilmesiyle ilgili bir üniversite raporundan alınmıştır. Raporun yazarı, bir RC şantlı endüktif yükün davranışının karmaşık bir matematiksel analizini yaptı, ancak sonunda, elemanların hesaplanması için öneriler iki formüle indirildi:

Şekil 33
Endüktif bir yükün kapatılması çok karmaşık bir geçici olaya neden olur

Şekil 34
doğru seçilmiş koruyucu RC zinciri geçici süreci tamamen ortadan kaldırır

burada C, RC devresinin kapasitansı, mikrofaradlar, I, yükün çalışma akımıdır. ANCAK;

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

burada Eo, yükteki voltajdır. V, I - çalışma akımını yükleyin. A, R - RC devresinin direnci, Ohm.

Cevap: C \u003d 0.1 mikrofarad, R \u003d 20 ohm. Bu parametreler daha önce verilen nomogram ile mükemmel bir uyum içindedir.

Sonuç olarak, çeşitli kıvılcım söndürme devreleri için pratik olarak ölçülen voltajı ve gecikme süresini gösteren aynı rapordaki tabloyla tanışalım. endüktif yük elektromanyetik röle 28 VDC/1 W bobin gerilimi ile kıvılcım söndürme devresi röle bobinine paralel olarak kurulmuştur.

) ve bugün başka bir temel unsura bakacağız - yani kapasitör. Ayrıca bu yazıda, RC devresini ayırt etme ve entegre etme.

Basitleştirilmiş olarak, bir kapasitörün bir direnç olduğunu söyleyebiliriz, ancak sıradan değil, frekansa bağlı. Ve eğer bir dirençte akım voltajla orantılıysa, o zaman kapasitörde akım sadece voltajla değil, değişim hızıyla da orantılıdır. Kapasitörler, Farad cinsinden ölçülen kapasitans gibi fiziksel bir nicelik ile karakterize edilir. Doğru, 1 farad çok fazla kapasitanstır, genellikle kapasitanslar nanofaradlar (nF), mikrofaradlar (uF), pikofaradlar (pF) vb. ile ölçülür.

Dirençlerle ilgili makalede olduğu gibi, önce kondansatörlerin paralel ve seri bağlantısı. Ve kapasitörlerin bağlantılarını dirençlerin bağlantılarıyla tekrar karşılaştırırsak, her şey tam tersidir)

Toplam kapasite paralel bağlantı kapasitörler eşit olacaktır.

Toplam kapasite seri bağlantı kapasitörlerşöyle olacak:

Kondansatörlerin birbirine bağlantıları ile prensipte her şey açık, anlatılacak özel bir şey yok, o halde geçelim 😉

Bu devredeki akım ve gerilim ile ilgili diferansiyel denklemi yazıp çözersek, kapasitörün şarj ve deşarj olmasına uygun bir ifade elde ederiz. Buraya gereksiz matematik yüklemeyeceğim, sadece nihai sonuca bakın:

Yani, kapasitörün deşarjı ve şarjı üstel bir yasaya göre gerçekleşir, grafiklere bakın:

Gördüğünüz gibi, τ zaman değeri burada ayrıca not edilir. Bu değeri hatırladığınızdan emin olun - bu, RC devresinin zaman sabitidir ve şuna eşittir: τ \u003d R * C. Grafikler, prensip olarak, bu süre zarfında kapasitörün ne kadar şarj / deşarj olduğunu gösterir, bu yüzden tekrar üzerinde durmayacağız. Bu arada, kullanışlı bir kural var - RC devresinin beş zaman sabitine eşit bir zamanda, kapasitör% 99 oranında şarj olur veya boşalır, yani, bunu tamamen varsayabiliriz)

Bütün bunlar ne anlama geliyor ve kapasitörlerin çipi nedir?

Ve her şey basit, gerçek şu ki, kapasitöre sabit bir voltaj uygulanırsa, o zaman basitçe şarj olur ve bu kadar, ancak uygulanan voltaj değişkense, o zaman her şey başlayacaktır. Kondansatör daha sonra deşarj olacak, daha sonra şarj edilecek, sırasıyla akım devrede çalışacaktır. Sonuç olarak, önemli bir sonuca varıyoruz - kapasitörden kolayca akar alternatif akım, ancak sabit olamaz. Bu nedenle kondansatörün en önemli amaçlarından biri devredeki akımın DC ve AC bileşenlerini ayırmaktır.

Anladık ve şimdi size anlatacağım RC devrelerini ayırt etme ve entegre etme.

ayırt ediciRC zinciri.

Farklılaştırıcı zincire ayrıca yüksek geçiren filtre - yüksek geçiren filtre denir, devresi aşağıda sunulmuştur:

Adından da anlaşılacağı gibi, evet, aslında bu şemadan görülebilir - RC devresi sabit bileşeni geçmez ve değişken sakince kapasitörden çıkışa geçer. Yine isim, çıktıda girdi fonksiyonunun diferansiyelini alacağımızı ima ediyor. Diferansiyel devrenin girişine dikdörtgen bir sinyal uygulamaya çalışalım ve çıkışta ne olduğunu görelim:

Giriş voltajı değişmediğinde, diferansiyel, fonksiyonun değişim oranından başka bir şey olmadığı için çıkış sıfırdır. Girişteki voltaj dalgalanmaları sırasında türev büyüktür ve çıkışta dalgalanmalar gözlemleriz. Her şey mantıklı

Ve bunun girdisine ne sunmalıyız? RC zincirleri, çıkışta dikdörtgen darbeler almak istiyorsak? Bu doğru - testere dişi voltajı. Testere, her biri çıkışta bize voltaj değişim hızına karşılık gelen sabit bir seviye verecek olan doğrusal bölümlerden oluştuğu için, toplamda çıkış ayırt edici RC zinciri dikdörtgen darbeler alıyoruz.

entegreRC zinciri.

Şimdi entegre zincir zamanı. Filtre de denir düşük frekanslar. Analojiyle, entegre devrenin sabit bileşenden geçtiğini ve değişkenin kapasitörden geçtiğini ve çıkışa geçmediğini tahmin etmek kolaydır. Şema şöyle görünür:

Biraz matematiği hatırlarsanız ve voltajlar ve akımlar için ifadeler yazarsanız, çıkış voltajının giriş voltajının integrali olduğu ortaya çıkar. Zincir adını bu şekilde almıştır.

Bu nedenle, ilk bakışta da olsa çok önemli basit şemaları inceledik. Her şeyin nasıl çalıştığını ve tüm bunların neden gerekli olduğunu hemen anlamak önemlidir, böylece daha sonra belirli sorunları çözerken hemen uygun bir devre çözümünü görebilirsiniz. Genel olarak aşağıdaki yazılarda görüşmek üzere, herhangi bir sorunuz varsa mutlaka sorun 😉