Uал.сраб " ^ф 2вых (/цлгр.сраб                                        ~ ) • (6-37)

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 101 из 137Следующая ⇒

r0r?h

<ря f

в

■fait

-Ut ы

z,

1 нагр

Zhmp

Рис. 6-1, Схема замещения цепей напряжения ФНОП (а) и схема за­мещения ФНОП (б).

Z леи

Фильтр напряжения

от 0-

■4 ~Ч—-
ное отношению э. д. с. на выходе фильтра при отсутствии нагрузки- £ф._н к напряжению соответствующей последо­вательности U1 или U2 на входе, и внутреннее сопротив­ление фильтра, равное сопротивлению между выходны­ми зажимами фильтра тип при закороченных входных зажимах фильтра. Схема замещения фильтра напряже­ния приведена на рис. 6-1,6. Ток через нагрузку фильт­ра и напряжение на ней определяются из выражений:

/ = Ф-^и _ ^фв^а ^нагр 2ф._н 4" 2_1ИГр 2ф.ц -j- Ziiarp

0/7 /770

ту __/ 7 "-'нагр 'нагр ^нагр*

Рис. 6-2. Схема замещения трехфазной цепи тока и ФТОГТ.

ft

гв-HSh

Для обеспечения наибольшей мощности, отдаваемой фильтром в нагрузку, внутреннее сопротивление фильт­ра и сопротивление нагрузки должны быть комплексны­ми, сопряженными [30].

Фильтры тока прямой и обратной последовательности включаются либо на фазные токи, либо на разность то­ков двух фаз, например 1_а—h и h—h (рис. 6-2, о, б). В первом случае фильтр должен иметь устройство для компенсации токов нулевой последовательности, во вто­ром случае этого не требуется. Схема замещения фильт­ра может быть изображена двумя способами, приведен­ными на рис. 6-2, в, г. Независимо от примененной схе­мы замещения напряжение и ток нагрузки фильтра оп­ределяются уравнениями:

J ______  ^к-з ф            ₌             т .                     /с о\

•■нагр 7, 7                          7. I 7 >

^ф-т ^нагр -^ф.т ^нагр
^нагр ^нагр ^нагр>                               (6-4)

где /к.в.ф=&фт/— ток в выходной цепи фильтра при за­короченных выходных зажимах т и п и симметричном токе соответствующей последовательности на входе; 2ф._Т — внутреннее сопротивление фильтра, измеренное со стороны выходных зажимов при разомкнутых входных зажимах; Ёф т=&ф т^ф.т/— э. д. с. на выходе фильтра при отсутствии нагрузки и прохождении по входным це­пям симметричного тока соответствующей последова­тельности; &ф_Х — отношение к. з., равное отношению то­ка к. з. фильтра /к.з.ф к симметричному току соответству­ющей последовательности на входе фильтра.

Условия отдачи фильтром тока максимальной мощ­ности в нагрузку те же, что и для фильтров напряжения.

Фильтры тока и напряжения нулевой последователь­ности в реле, как правило, не встраиваются. Для получе­ния напряжения нулевой последовательности использу­ются вторичные обмотки трансформаторов напряжения, соединенные в разомкнутый треугольник. Для получе­ния тока нулевой последовательности используется ну­левой провод соединенных в звезду трансформаторов тока. В обоих случаях на вход реле подается непосред­ственно утроенное значение составляющей нулевой по­следовательности 3 t/₀ или 3 /₀, тогда как у фильтров симметричных составляющих прямой и обратной после­довательности выходное напряжение или ток только пропорциональны соответственной составляющей и сдви­нуты по фазе на некоторый угол.

Реле мощности обратной последовательности подклю­чается к фильтрам тока и напряжения обратной после­довательности. Ток в токовой обмотке реле мощности определяется уравнением

'•ф т г ^р.т

где /р.т — ток в токовой обмотке реле мощности; 2_Р._Т — сопротивление токовой обмотки реле мощности.

После подстановки выражений:

/к.з.ф = &2ф.т ha = &2ф.т/₂а^е'^Ч'^{ф Т};                                                                    (6*6)

2ф._т-2ф._те^/<"Ф-                                        (6-7)

Z_p._T = г_р._те^,фр-^т,                                         (6-8)

где Ч'ф.т — угол между током к. з. фильтра и током об­ратной последовательности фазы А, получим:'

f                                                                    к%ф._т 1₂а _____ |____________ _v

Jp.T =-------------------- ^-- --------- _г                                                                                                          ^Х

г^[2]          г

2 _ЕЛ _Co_S (ф_ф._т — ф_р._Г) + 1

^гф.т             ^гФ'^т

X е¹ (^ф.х+ч'Ф.Т-^),                               (6-9)

, гл,._т sin фф.т + 2р._т sin ф₀._т

где а_х = arctg —--------------------- —---- —угол полного со-

2ф т COS фф т + г_р._т COS ф_р._т

противления последовательно соединенных внутренне­го сопротивления фильтра и сопротивления токовой об­мотки реле мощности.

/

Аналогично получим выражение для тока в обмотке напряжения реле мощности:

^р.н

/ -

ф-н

j).H и2а ____________  X

ХеН^ф.и-^ан);                                   (6-10)

Up.u= Ip.uZp.m                     (6-И)

где /р.н—ток в обмотке напряжения реле мощности;" 2_Р.н, фр н—абсолютное значение и угол сопротивления обмотки напряжения реле мощности; Фф .н -— угол между э. д. с. фильтра напряжения и напряжени­ем обратной последовательности фазы А; а_н=

2ф.н sin фф.н + Zp.H sin фр.н

= arctg--------------------- ;-------------- — угол сопротивления по-

^& 2ф._н COS фф.„ + г_р._и COS фр._и ^J

следовательно соединенных внутреннего сопротивления фильтра напряжения и сопротивления обмотки напря­жения реле мощности.

Если ток обратной последовательности отстает от на­пряжения обратной последовательности той же фазы на угол ф_р, то угол р между векторами токов в обмотках реле мощности будет равен:

\

Р = Ф_Р + —а„) — (¥_ф._т + Ф_ф._х —а_т). (6-12)

Момент на подвижной системе индукционного реле мощности Щи определяете» выражением:

М_р = k_u w_H wJ_p._T /_р._н sin p.                         (6-13)

В момент срабатывания- электромеханический мо­мент на подвижной системе реле должен быть равен мо­менту противодействующих сил (пружины, трения по­коя и др.), взятому с обратным знаком:

М_р = — М_Пр.                          (6-14)

Подставив в (6-13) выражения (6-9), (t6-10) и (6-14), после соответствующих преобразований получим выра­жение для мощност срабатывания обратной последо­вательности:

о          т TI ____  M_np\Z^._T + Z_p._T\ |%„+Zp.„l                           i с\

^Л2ерай— ^l2a^U SBi-------------------- Г~7-------- Г---------------- I----------------- V⁰"¹⁰'

«М Кгф.н &2ф.Т ®н 2ф._т Sin р

где k_M — коэффициент пропорциональности между вра­щающим моментом на подвижной системе индукционно­го реле и м.д. с. его обмоток; йу_т, w_h — число витков об­моток тока и напряжения реле мощности.

Мощность срабатывания обратной последовательно­сти будет наименьшей при р=90°, Отсюда для индукци­онного реле мощности обратной последовательности

" Ф_Р.м._ч-90° + (¥_ф._т + фф.₁-а₁)-(¥ф._н-а_н). (6-16)

Параметры реле мощности: других систем определя­ются аналогично.

Напряжение небаланса фильтров. При подаче на простой фильтр какой-то последовательности симметричной системы величин другой последовательности напряжение на его выходных эажнмах, как правило, бывает отлично от нуля. Это напряжение, измеряемое обыч­но при отсутствии нагрузки, принято называть напряжением неба­ланса. Появление напряжения небаланса объясняется несоответстви­ем параметров элементов фильтра их расчетным значениям или на­личием высших гармонических составляющих в подаваемых на фильтр токах или напряжениях. Причины несоответствия парамет­ров элементов фильтров их расчетным значениям включают в себя:

неточность изготовления отдельных элементов фильтра;

изменение параметров отдельных элементов фильтра при изме­нении температуры окружающей среды или при изменении напряже­ния и частоты питающем сети;

потери в стали трансформаторов и диэлектрике конденсаторов.

Для устранения первой причины в фильтрах, как правило, пре­дусматриваются элементы с регулируемыми параметрами, позволя­ющие компенсировать неточности изготовления как своих, так и других элементов. Для уменьшения зависимости от окружающей тем­пературы резисторы выполняются из материалов с. малым темпера­
турным '-коэффициентом (коиставтан щ др.)). Влиянию ннпряжения подвержены в основном индуктивности со стальным сердечником вследствие нелинейности характеристик последних. Уменьшение влияния напряжения производится подбором обмоточных данных и габаритов сердечников, а также введением воздушных зазоров. Влия­нию частоты подвержены индуктивные и емкостные сопротивления фильтров; уменьшить это влияние можно только подбором соответ- ствующего типа фильтра с частотной компенсацией.

Напряжение небаланса ограничивает применение чувствительных реле на выходе фильтра При напряжении небаланса, соизмеримом с напряжением срабатывания реле, последнее может сработать в нормальном режиме; при напряжении небаланса, соизмеримом с на­пряжением возврата, — не вернуться в исходное положение при ис­чезновении несимметрпи в сеги после срабатывания реле. Таким об­разом напряжение возврата реле, подключенного к фильтру, должно быть больше напряжения небаланса.

Некоторую отстройку от напряжения небаланса дает примене­ние схем выпрямления на выходе фильтра. При малых уровнях не­баланса диоды выпрямителя заперты, при больших отперты и умень­шают напряжение небаланса на величину прямого падения напряже­ния на них. Применение выпрямления позволяет также снизить потребление и габариты реле

Определение напряжения небаланса фильтра, как правило, про­изводится при подаче на вход фильтра строго симметричной системы токов или напряжений. Следует иметь в виду, что в питающей сети обычно содержатся составляющие высших гармоник, свобсшо про­ходящие сквозь фнльтр и увеличивающие напряжение небаланса. Если в системе фильтр — реле не предусмотрен фильтр высших гар­моник, то для точного определения значения напряжения небаланса следует применять селективный вольтметр настроенный на частоту 50 Гц. Для точной настройки фильтра можно использовать электрон­но-лучевой осциллограф. Для этого длительность временной разверт­ки осциллографа следует установить такой, чтобы на экране ясно была видна огибающая частоты 50 Гц на фоне гармоники. Регули­ровку фильтра производят до исчезновения огибающей.

Получение строго симметричной трехфазной системы токов или напряжений зачастую бывает затруднительным. В этом случае поль­зуются упрощенным способом получения заданных значений симмет­ричных составляющих на входе фильтра.

(6-17)

В случае фильтра напряжения два входных зажима фильтра закорачиваются, между нимн и третьим входным зажимом подклю­чается источник напряжения (на рис. 6-3 напряжение U_аъ, что соот­ветствует к. з. фаз бис). Такое включение эквивалентно металли­ческому к. з. в месте установки защиты. Векторная диаграмма начряжений такого к. з. и разложение их на симметричные составля­ющие прямой и обратной последовательности показаны иа рис. 6-3. Линейные напряжения прямой н обратной последовательности будут равны:

и_1аь = -~=и_аье'^Ж-,

(6-18)

ут

t/₂₆= ~=и_аЬе-'^ж, V3

(6-19)

Фазные напряжения прямой и обратной последовательности оп­ределяются из уравнений:

Ula = U2а £/аб/3.

В фильтре тока через два любых входных зажима пропускается ток. На рис. 6-4 ток hc=h—/с соответствует к. з. фаз бис. Там же при­ведены соответствующие векторные диаграммы. Симметричные со-

Uic ^ии             ^и1Ь

Рис. 6-3. Получение симметричных составляющих напряжения.

.и

о о—о

a b с Ф И

т On

2_ндгр

4ZZH

0 р р

a b с

<Р Т tfm 8п

hca hea

гьс

Рис. 6-4. Получение симметричных составляющих токов.

ставляющие определяются из выражении: i         J 90°.

УТ

(6-20)

(6-21)

^,Ь ,_е-/9 0°.

hab = l_be^im°

hab = he-^im\ Для определения напряжения небаланса фильтра даииый метод получения симметричных составляющих тока и напряжения непри­годен.

6-2. РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РНФ-1М

Реле максимального напряжения обратной последо­вательности РНФ-1М предназначено для использования в схемах защиты в качестве органа, реагирующего на- напряжение обратной

Т ^ci ^R1Т '

Рис. 6-5. Схема внутренних соеди­нений реле РНФ-1М.

а- 6-

последовательности при возникновении не­симметричных к. з. На напряжения прямой и нулевой последователь­ности оно не реагирует.

Реле состоит из двухплечевого активно- емкостного фильтра на­пряжения обратной по­следовательности (ФНОП), выпрямите­ля и исполнительного органа. Введение в схе­му реле выпрямителя произведено с целью

(6-22) (6-23)

снижения вибраций подвижной системы исполнительно­го органа и уменьшения мощности, потребляемой реле в целом. В качестве исполнительного органа применено реле серии РН-50 с одним размыкающим и одним замы­кающим контактами. Для устранения влияния напряже­ния нулевой последовательности реле подключается к двум линейным напряжениям трехфазной сети перемен­ного тока. Схема внутренних соединений приведена на рис. 6-5. На рис. 6-6, а приведена векторная диаграмма

ФНОП при подаче на его вход симметричного напряже­ния прямой последовательности Выходные зажимы фильтра имеют одинаковый потенциал (точки тип), подключение к ним нагрузки изменений в режим схемы не внесет, ток через нагрузку будет равен нулю. Так как падения напряжения на сопротивлениях резисторов филь­тра пропорциональны этим сопротивлениям, то из век-

Рис 6-6. Векторная диаграмма ФНОП реле РНФ-1М.

(6-24)

-при подаче напряжения прямой последовательности, б —при подаче на­пряжения обратной последовательности

торной диаграммы можем найти необходимое соотноше­ние сопротивлений плеч ФНОП:

R,!x_cl — %c^rJ

Напряжения плеч ФНОП в симметричном режиме равны:

(6-25) (6-26)

'т

U_Ri-=U_a=V 3£/_л/2;

U J 2.

(6-27) (6-28)

Соответственно токи плеч ФНОП определятся урав­нениями:

I_C1 = UJ2x, V3UJ2x_cr

Ток в фазе В равен геометрической сумме токов Ici и/нг: '

⁷>= 2^/^ + 42.                                             (6-29)

или

ь >2п_и x_cl V

где

п_и = CJC₂ = xjx_ci.                              (6-30)

Для определения потребления фильтра, В-А/фазу, при симметричном режиме прямой последовательности достаточно ток соответствующей фазы умножить на

UJV з .

Рассмотрим векторную диаграмму ненагруженного ФНОП при подаче на его вход симметричного напряже­ния обратной последовательности Для этого на сторо­нах и_2аь и U₂bc треугольника линейных напряжений об­ратной последовательности построим треугольники на­пряжений плеч фильтра (рис 6 6,6) Электродвижущая сила на выходных зажимах ФНОП Ел, н — определяется отрезком тп — основанием равнобедренного треуголь­ника с боковыми сторонами U_m и U_C2 и углом при вер­шине 120°. В соответствии с (6-25) найдем:

Дм=1,бг/_ал.                                        (6-31)

Электродвижущая сила на выходе фильтра опережа­ет по фазе линейное напряжение [)_2аъ на 60°

Нагрузкой ФНОП является обмотка исполнительно­го органа w, подключенная к фильтру через выпрями­тельный мост Д\—Д₄ Ток через нагрузку определяется внутренним сопротивлением фильтра 2_Ф„ и сопротивле­нием нагрузки Внутреннее сопротивление фильтра, со­противление между выходными зажимами фильтра при закороченных входных определяются выражениями:

*Ф„ = О-⁵ КЗхь + ЗДГ_С1ДГ_С2 + 4₂; (6-32) Фф.в = — arctg            .          (6-33)

УЗ (*С1 +х_С2)

При введении коэффициента п_я выражения упро­стятся:

_2фн = 0,5*_q Уъ + 3п_й + п1;                                (6-34)

_Фф._н = - arctg —i±5s------------------ .                 (6-35)

V3 (1+л,,)

С некоторым приближением за сопротивление на­грузки можно принять сопротивление обмотки исполни­тельного органа постоянному току R_w Обратным сопро­тивлением диодов моста можно пренебречь, а прямое сопротивление диодов заменить их прямым напряжени­ем и_л С принятыми допущениями ток через обмотку ис­полнительного органа равен:

/н_агр = — (1,5^-26/Л-                                       (6-36)

*вых \ Кф                                     1

где —коэффициент формы;

2вы_Х= V [К + г_фи cos ф_{ф H}f + г£_Л1 sin² <_{Рф н}

— геометрическая сумма внутреннего сопротивления ФНОП и сопротивления обмотки исполнительного орга­на постоянному току.

Отсюда напряжение срабатывания обратной последо­вательности будет равно:

■J                  \                                  ^гвых /

Прямое напряжение диода определяется из вольт- амперной характеристики последнего по известному то­ку срабатывания исполнительного органа.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология