Главная страница
Культура
Искусство
Языки
Языкознание
Вычислительная техника
Информатика
Финансы
Экономика
Биология
Сельское хозяйство
Психология
Ветеринария
Медицина
Юриспруденция
Право
Физика
История
Экология
Промышленность
Энергетика
Этика
Связь
Автоматика
Математика
Электротехника
Философия
Религия
Логика
Химия
Социология
Политология
Геология

Билет №1. Розрахунок електродинамічних сил по зміні запасу електромагнітної енергії контурів



Скачать 163.86 Kb.
НазваниеРозрахунок електродинамічних сил по зміні запасу електромагнітної енергії контурів
АнкорБилет №1.docx
Дата27.02.2018
Размер163.86 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаБилет №1.docx
ТипРозрахунок
#17146

БИЛЕТ №1

Розрахунок електродинамічних сил по зміні запасу електромагнітної енергії контурів.

Електромагнітне поле навколо провідників зі струмом має деякий запас енергії. Для провідника, обтікаючого струмом i, електромагнітна енергія дорівнює:

.

Для двох контурів зі струмами i1 і i2 електромагнітна енергія

,

де: L1 і L2 - індуктивність контурів;

М - взаімоіндуктивність контурів.

Усяка зміна взаємного розташування контурів чи зміна розташування окремих елементів контура приводить до зміни запасу електромагнітної енергії. При цьому робота сил у будь-якій системі дорівнює зміні запасу енергії цієї системи:

,

де dW - зміна запасу енергії системи при деформації її в напрямку х під дією сили F.

На останньому законі заснований другий метод визначення електродинамічних сил у контурах.

Електродинамічна сила в контурі чи між контурами, що діє в напрямку х (чи іншому), дорівнює швидкості зміни запасу енергії системи при деформації її в тому ж напрямку:

.

На підставі приведених вище виражень електродинамічна сила контуру зі струмом i

,

а електродинамічна сила між двома взаємозалежними контурами зі струмом i1 і i2 буде.



Електродинамічні сили в котушках і між витками котушок

Більшість котушок електричних апаратів утворено кільцевими витками. Тому необхідно розглянути електродинамічні сили, що виникають як у самому витку, так і між витками.

У кільцевому витку зі струмом i (мал.24) виникають сили, що прагнуть збільшити його периметр, тобто прагнуть розірвати його. Індуктивність витка за умови, що радіус провідника значно менше радіуса витка (Rr), визначається вираженням

.

За законом визначення електродинамічної сили при деформації контуру в напрямку радіуса загальна сила, що діє на всю окружність витка, дорівнює

,

чи

(н).

На одиницю довжини кола витка буде діяти сила

.

Для визначення сили FR, що прагне розірвати виток, необхідно проінтегрувати проекції радіальних сил, що діють на чверті витка. На елемент кола Rdy діє сила fRRdy. Проекція цієї сили на горизонтальну вісь х буде fRRdyCos. Відкіля

.

Підставимо в останній вираз значення й одержимо силу, що прагне розірвати виток:

.

Крім сил, що прагнуть розірвати виток і діють усередині кожного витка, у котушках існують електродинамічні сили між витками. При протіканні у витках струмів однакового напрямку, виникають сили притягання F (мал.25,а). Сила F може бути представлена як результат двох сил, а саме, сила Fу, що прагне притягти витки один до одного, і сила Fх, що прагне виток більшого радіуса зжати, а виток меншого радіуса розтягти. Отже, в одному витку (більшого радіуса) сила Fх віднімається із сили FR, а в іншому витку сили Fх і FR підсумовуються.

Величини складових сил взаємодії між двома витками визначаються виразами:

, (н);

(н),

де: с = R2 - R1 при R2R1/

Залежності Fх і Fу від відстані між витками представлені на мал.25,б,в.

електродинамічні сили виникають і в інших струмоведучих частинах апарата (струмопідвід до контактів і т.д.)

Електродинамічні сили при змінному струмі.

Приведені в попередніх параграфах вираження для визначення електродинамічних сил справедливі і для змінного струму, але в цьому випадку сили будуть мати змінні значення.

У загальному випадку електродинамічна сила може бути представлена вираженням

(н),

де с - коефіцієнт, що залежить від форми чи контуру контурів і їхнього взаємного

розташування.

При змінному струмі і , тобто сила змінюється з подвійною частотою в порівнянні зі зміною струму. Тому що косинус кута приймає значення від +1 до -1, то сила f буде змінюватися від f= 0 до , не змінюючи свого знака. У розрахунках варто враховувати максимальне значення сили . З цього вираження видно, що при однофазному перемінному струмі максимальне значення сили при тому самому струмі (діюче значення) у 2 рази більше, ніж при постійному. Крім того, що руйнує дія пульсуючої сили більше, ніж постійної.

Ранішє відзначалося, що при нормальному режимі електродинамічні сили не несуть небезпеки для апарата. Однак при коротких замиканнях струми зростають у кілька разів у порівнянні з нормальними, а електродинамічні сили ростуть пропорційно квадрату струму.

При цьому варто мати на увазі наступне. На відміну від постійного струму, де максимальне значення струму короткого замикання дорівнює його сталому значенню Fy (якщо зневажити зміною опору за рахунок нагрівання), на перемінному струмі, у залежності від моменту короткого замикання, перша амплітуда iуд.мах може істотно перевершувати амплітудне значення сталого струму короткого замикання (мал.26):

iуд.мах = (1 1,8) Im.

Максимальне зусилля в цьому випадку буде

,

отже, при рівному значенні сталого струму короткого замикання електродинамічна сила на перемінному струмі може виявитися в 6,5 разів більше, ніж на постійному струмі.

Максимальне для даного апарата значення струму, що апарат, будучи у включеному стані, може витримати без відключення і руйнування, називається динамічною стійкістю.

У кратності від номінального струму значення динамічної стійкості лежить у межах від 10Iн до 20Iн.

Для контакторів на динамічну стійкість розраховують контакти; для апаратів, що включаються в ланцюг послідовно з якорем (статорами) машин, розраховують котушки.

2.Нагрев Э.А. при нормальном режиме эксплуатации. Уравнение теплового баланса. Графическое представление нагрева ЭА.

Нагрев электрических аппаратов в кратковременном и повторно-кратковременном режимах


Ранее было указано, что температура аппарата или отдельных его частей в процессе нагрева (или охлаждения) определяется отношением времени нагрева к постоянной времени нагрева аппарата или отдельной его части.

Уравнение процесса нагрева при отдаче тепла в окружающую среду по закону Ньютона имеет следующий вид:

image086.      (1.10)

Теоретически время достижения установившегося превышения температуры бесконечно, но если задаться точностью 2 %, то при этом можно считать, что для достижения установившегося превышения температуры время нагрева t должно быть больше, чем , так как image087.  Если время нагрева image088, то температура аппарата не достигнет установившегося значения. Аналогично при охлаждении аппарата, если время охлаждения аппарата (ток через аппарат не протекает) больше 4Т, то можно считать, что за такой промежуток времени температура аппарата станет равной температуре окружающей среды.

Часто встречаются такие режимы работы аппаратуры, когда время, в течение которого аппарат включен (время нагрева image089), меньше, чем время, необходимое для нагрева до установившейся температуры, т.е. image089<, а время паузы image090(когда ток через аппарат не протекает) много больше, т. е. 4Т (image090>>4Т).

Подобный режим работы аппарата называется кратковременным. При кратковременном режиме работы допустимое значение тока может быть принято большим, чем при длительном режиме.

Пусть известны допустимое превышение температуры аппаратаimage091, длительно допустимый токimage092 или длительно допустимая мощность потерьimage093 и постоянная времени нагрева аппарата Т. Пусть через аппарат в кратковременном режиме за время image094протекает некоторый токimage095. Току image095соответствует мощность потерь image096.

Если бы ток image095протекал достаточно долго, то в соответствии с уравнением (1.10) превышение температуры аппарата установилось бы равным (рис. 1.5)

image097.

При времени протекания image094максимальное превышение температуры окажется равным

image098.

В качестве условия мы примем, что это максимальное превышение температуры в кратковременном режиме не должно превзойти установившегося значения в длительном режиме, т. е.

image099;

image100и

получим  image101, откуда коэффициент допустимой перегрузки по мощности в кратковременном режиме

image102.

Если принять в простейшем случае, что мощность потерь пропорциональна квадрату тока, то коэффициент перегрузки по току в кратковременном режиме

image103.

При конструировании аппаратов, специально предназначенных для кратковременного режима работы, надо стремиться к увеличению его постоянной времени нагрева Т, т.к. при этом растет коэффициент перегрузки по току и по мощности. Увеличение постоянной времени Т, как правило, достигается увеличением теплоемкости аппарата.

Существует ряд аппаратов, предназначенных для работы в повторно-кратковременном режиме. В этом режиме циклы нагрева и охлаждения аппарата строго чередуются.

Обозначим время работы аппарата в одном цикле (время протекания тока) image104, а время бестоковой паузы image090. Пустьimage104<image105

и image090<image105.

Сумму image104и image090назовем временем цикла image106.

Если в повторно-кратковременном режиме мощность потерь в аппарате в промежутке image104равна image107то, очевидно, максимальное превышение температуры в этом    режиме будет ниже, чем если бы мощность image107выделялась бесконечно т.е.           image108< image109.

Для полного использования материалов в аппарате и для обеспечения надежности его работы должно соблюдаться условие  image110.

Для любого цикла справедливы равенства

image111,                                      (1.11)

image112.                                                           (1.12)

Подставив (1.12) в (1.11), будем иметь

image113.                                    (1.13)

Установившееся превышение температуры при длительном процессе выделения мощности  image114

image115.                                                      (1.14)

С учетом условия  image110, равенства  image116и формул (1.14) и (1.13) получим

image117.

Тогда коэффициент перегрузки по мощности в повторно-кратковременном режиме

image118,

а коэффициент перегрузки по току

image119.

При расчетах ЭА, предназначенных для повторно-кратковременного режима работы, часто используется величина относительной продолжительности включения (ПВ), %. Она является выраженным в процентах отношением времени работы ко времени всего цикла, т. е.

image120.

Для аппаратов, предназначенных к работе в повторно-кратковременном режиме, обычно задается частота включения в час m. Тогда время цикла  и время работы аппарата могут быть записаны в виде

image121,   image122,

где  m - заданная частота включений в час.

С учетом полученных выражений коэффициент перегрузки по току определится следующим образом:

image123.                                       (1.15)

Уравнение Теплового Баланса. Первый Закон Термодинамики


Если тела образуют замкнутую систему и между ними происходит только теплообмен, то алгебраическая сумма полученных Qnи отданных Q0энергий равна нулю:

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki_renamed_16969.jpg

Полученная Qn и отданная Q0 теплоты численно равны, но Qn берется со знаком плюс, a Q0 - со знаком минус.

Итак, изменить внутреннюю энергию системы можно двумя способами: путем совершения работы (дельта U1 = A) и путем сообщения системе количества теплоты (дельта U2 = Q).

Первый закон термодинамики


Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии для систем, в которых существенную роль играют тепловые процессы:

Теплота Q, подведенная к системе, затрачивается на изменение дельта U ее внутренней энергии и на совершение работы А` системой над внешними телами:

Работа и теплопередача - характеристики процесса изменения внутренней энергии системы; они определяют функции процесса, но не состояния системы. В каждом состоянии система обладает вполне определенной внутренней энергией.

Применение первого закона термодинамики к процессам в одноатомных идеальных газах


  1. Изотермический процесс (Т = const):

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki_renamed_12759.jpg

При изотермическом процессе обмен энергией между идеальным газом и окружающими телами происходит и в форме теплопередачи, и в форме работы. Все подведенное к идеальному газу тепло затрачивается на совершение работы.

Если газ получает теплоту (Q > 0), то он совершает положительную работу (А` > 0), если газ отдает теплоту (Q < 0), то А` < 0. Работа внешних сил над газом в этом случае положительная (А > 0).

  1. Изобарический процесс (р = const):

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki_renamed_15984.jpg

При изобарическом процессе обмен энергией между идеальным газом и окружающими телами происходит в форме работы и теплопередачи. Сообщенная идеальному газу теплота затрачивается и на изменение внутренней энергии, и на совершение газом работы:

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki_renamed_31861.jpg

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki_renamed_4763.jpg

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki_renamed_13100.jpg

  1. Изохорический процесс:

При изохорическом процессе обмен между идеальным газом и окружающими телами происходит только в форме теплопередачи. Вся подведенная к идеальному газу теплота затрачивается на изменение его внутренней энергии:

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki_renamed_21702.jpg

  1. Адиабатический процесс (Q = 0):

Адиабатический процесс - процесс, при котором физическая система не получает теплоты извне и не отдает ее. Этот процесс протекает без теплообмена с окружающими телами.

При адиабатическом процессе:

uravnenie_teplovogo_balansa_perviiy_zakon_termodinamiki.jpg

При адиабатическом процессе обмен энергией между идеальным газом и окружающими телами происходит только в форме работы. Работа при адиабатическом процессе совершается за счет изменения внутренней энергии газа.

Если А` > 0 (газ расширяется), то дельта U < 0 - температура газа понижается. Если же А` < 0 (газ сжимается), то дельта U > О - температура повышается.

3,Методы расчета магнитных проводимостей воздушных зазоров

Проводимость воздушного зазора - проводимость между параллельными дисками, обращенными друг к другу.
Проводимость воздушного зазора Ge зависит от профиля якоря.
Проводимость воздушного зазора среднего сердечника GI в рассматриваемой системе принимается равной сумме ( проводимостей двух крайних зазоров.
Зная проводимость воздушного зазора, можно определить и индуктивность обмотки L, от которой в значительной степени зависит время срабатывания электромагнитного механизма ( см. гл.
Определим проводимости воздушного зазора с учетом поля выпучивания для цилиндрических полюсов.
Определяя проводимости воздушных зазоров при различных величинах зазоров, необходимо рассчитать соответствующие этим величинам значения магнитных потоков или магнитных индукций в зазоре, а затем по формуле Максвелла ( 118) рассчитать возникающие при этом тяговые усилия.
Расчет проводимости воздушного зазора с учетом поля выпучивания при комбинированном расположении полюсов ( рис. 6 - 6 и 6 - 9) следует проводить для каждой грани в отдельности, учитывая вид расположения полюса.
К определению магнитной проводимости поля с ребра, угла и боковой поверхности полюса. Расчет проводимостей воздушного зазора методом суммирования простых объемных фигур поля, предложенный Ротерсом [4.11], на практике получил достаточно широкое распространение. Однако существенным недостатком этого метода является заранее предписанная конфигурация магнитного поля. Вместе с тем для сугубо приближенных расчетов проводимостей, а также при использовании поправочных коэффициентов, полученных на основе экспериментов [4.12], этот метод представляет определенный интерес. Суть метода сводится к тому, что сложное объемное магнитное поле в воздушном зазоре и вблизи его заменяется суммой элементарных объемных полей, описываемых простыми уравнениями.
Значение проводимостей воздушных зазоров и рассеяния определяются по методике, изложенной в гл.
Чтобы определить проводимость воздушного зазора, не надо знать, является ли он рабочим или нерабочим, но зато важно знать, между какими поверхностями - эквипотенциальными или неэквипотенциальными - он заключен. В первом случае все точки каждой из этих поверхностей имеют одинаковый магнитный потенциал, во втором - потенциал меняется вдоль поверхностей.
Ответ: Проводимость воздушного зазора уменьшится в 1 95 раза.
Пример разбиения поля на простые формы.| Картина поля в рабочем зазоре прямоходово-го электромагнита. Метод определения проводимости воздушного зазора путем построения реальной картины поля основан уже на точном построении трубок индукции и эквипотенциальных поверхностей. На рис. 1 - 7 приведен пример картины поля в зазоре между якорем и стопом прямоходового электромагнита.
Таким образом, проводимость воздушного зазора с учетом поля выпучивания рассчитывается довольно просто, если удельные-проводимости с боковых граней определять из кривых рис. К13, построенных по формулам, полученным при исследованиях.

Фурье, представляющих проводимость воздушного зазора на статорной ( а) и роторной ( р) сторонах; ро, р - сдвиги по фазе этих гармоник относительно осей полей в точке а - О; шг - угловая скорость ротора.
У неявнополюсной машины проводимость воздушного зазора по продольной и поперечной осям одинакова, поэтому Хах9 - хс.
Таким образом, проводимость воздушного зазора с учетом поля выпучивания определяется довольно просто. Расчет значительно облегчается, если удельные проводимости с боковых граней определять из кривых рис. 4.23, построенных по формулам ряда авторов [ 4.12 J.
Рассмотрим метод определения проводимости воздушного зазора с учетом поля выпучивания [ 8J, когда сложное плоскопараллельное поле заменяется однородным ( не имеющим поля выпучивания), при этом действительные полюсы заменяются-расчетными.
По найденным значениям проводимости воздушных зазоров вычисляют коэффициент рассеяния как отношение суммарной проводимости ЕС. Поэтому использование справочных данных по коэффициентам рассеяния обычно приводит к большим ошибкам.
Рассмотрим метод определения проводимости воздушного зазора с учетом поля выпучивания, когда сложное поле заменяется однородным ( не имеющим поля выпучивания); при этом действительные размеры полюса, заменяются расчетными.
Некоторые формы воздушных зазоров. Точный аналитический расчет проводимостей воздушного зазора, который базируется на методах теории поля, весьма трудоемок, поэтому обычно применяют более простые графические методы.
Полученные уравнения позволяют определить проводимости воздушного зазора с учетом поля выпучивания с боковых граней и ребер и с торцовых ребер, а также учесть в случае необходимости падение магнитного напряжения в полюсах.
Для сравнительно простых форм полюсов проводимость воздушных зазоров может быть вычислена аналитически.
Рабочие воздушные зазоры электрических аппаратов. При расчете электромагнитных приводов определение проводимости воздушных зазоров затруднено в основном из-за различных конфигураций применяемых элементов.
При расчете магнитной цепи необходимо определить проводимость воздушного зазора, прямо пропорциональную сечению объема, по которому проходит магнитный поток, и обратно пропорциональную длине зазора.
При расчете магнитной цепи необходимо определить проводимость воздушного зазора, пропорциональную сечению объема, по которому проходит магнитный поток, и обратно пропорциональную длине зазора.
При отклонении якоря от нейтрального положения вследствие изменения проводимости воздушного зазора между якорем и сердечниками изменяется индуктивность датчика и на вторичных обмотках появляется напряжение переменного тока, амплитуда которого пропорциональна величине отклонения якоря от нейтрального положения, а фаза определяется направлением отклонения. Таким образом, движением фрезы определяется положение корпуса измерительного устройства, а движением копировального пальца-положение якоря. Напряжение с выхода измерительного устройства подается на управляющий усилитель. Первый каскад ( лампы Л1 и Л2, рис. 1.28) является демодулятором, преобразующим напряжение сигнала ошибки переменного тока в напряжение постоянного тока. Причем напряжение постоянного тока на выходе демодулятора пропорционально амплитуде напряжения переменного тока на входе демодулятора; полярность выходного напряжения постоянного тока должна изменяться на противоположную при.

Интересно сравнить полученные результаты с боковой проводимостью и проводимостью воздушного зазора, когда влиянием d / S на боковое поле пренебрегают.
Уравнение ( 6 - 24) есть выражение для проводимости воздушного зазора Я ] ( а) в системе координат с началом на оси паза.
Расстояние / 2 нейтрали от торца обмотки зависит от соотношения проводимостей воздушных зазоров.
В последнем разделе рассматриваются вопросы расчета магнитных цепей с учетом проводимостей воздушных зазоров и потоков рассеяния.
Как следует из предыдущего ( 6 - 30), для проводимости воздушного зазора сравнительно точно применим принцип суперпозиций. Это значит, что при анализе достаточно рассмотреть только одну гармонику.
Если возникает эксцентричность воздушного зазора из-за эксцентричного крепления ротора на валу, то проводимость воздушного зазора изменяется с угловой скоростью сог.
При рассмотрении проводимости воздушных участков магнитной системы телефона не обращалось особого внимания на проводимость воздушного зазора между мембраной и полюсными наконечниками. Эта проводимость может быть найдена с помощью ф-л (2.14) и (2.15) или им подобных.
Схемы электромагнитов с внутренним якорем. На форму тяговой характеристики существенно влияет форма стопа: коническая форма позволяет увеличить проводимость воздушного зазора и тем самым увеличить начальное тяговое усилие. Броневые магниты с незамкнутой магнитной системой ( рис. 9.1, в) и соленоиды ( рис. 9.1, д) - электромагниты без неподвижного магнитопровода - позволяют получить более или менее постоянное тяговое усилие на длине рабочего хода.
Кривые размагничивания. Выражение ( 7 - 42) дает решение задачи для магнитов замкнутой формы, где проводимости воздушных зазоров могут быть вычислены с достаточной для практических целей точностью. Для прямых магнитов задача вычисления проводимостей потока рассеяния весьма трудна.
К определению проводимости воздушного зазора. При расчете магнитной цепи электромагнита необходимо определить общие ампер-витки, ампер-витки магнито-провода - ампер-витки и проводимость воздушного зазора. Проводимость воздушного зазора зависит от формы стопа ярма и якоря, а закон ее изменения существенно влияет на изменение тяговой характеристики электромагнита.
К определению магнитной энергии магнита.| Кривые возврата. Выражение ( 7 - 42) дает решение задачи для магнитов замкнутой формы, где проводимости воздушных зазоров могут быть вычислены с достаточной для практических целей точностью. Для прямых магнитов задача вычисления проводимостей рассеяния весьма трудна.

Выражение ( 9 - 9) дает решение задачи для магнитов замкнутой формы, где проводимости воздушных зазоров могут быть вычислены с достаточной для практических целей точностью. Для прямых магнитов задача вычисления проводимостей рассеяния весьма трудна.
В - активная и реактивная составляющие полной проводимости цепи; кроме проводимости сердечников, они учитывают проводимости воздушного зазора, якоря, экрана, рассеяния, а также потери в стали и экране.
В машинах, имеющих явно выраженные полюса ( например, в синхронных двигателях и гидрогенераторах), проводимость воздушного зазора зависит от направления потока.
Однако после соединения ( сборки) магнита с арматурой увеличение магнитной индукции до значения Вт, вследствие увеличения проводимости воздушного зазора, будет происходить не по кривой размагничивания, а по другой пунктирной кривой, мало отличающейся от прямой b fB T и называемой кривой возврата.
Поляризованные электромагниты. а - дифференциальный. б - мостовой. Поляризующий поток Фп, выходя из якоря, разветвляется на две части Ф и Ф в соответствие с проводимостями воздушных зазоров справа и слева от якоря.
Точный расчет магнитной цепи с воздушным зазором во многом зависит от точности расчета проводимости между боковыми поверхностями полюсов или проводимости воздушного зазора с учетом поля выпучивания. Эта проводимость при определенных значениях воздушного зазора составляет значительную часть от основной проводимости между торцами полюсов.
Если магнитная цепь имеет воздушный зазор, то его магнитное сопротивление ( Гн 1) Ямв1 / Св, где Ge - проводимость воздушного зазора.

4.Электромеханические реле, их классификация и основные параметры 

Реле называется устройство, в котором осуществляется скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала под воздействием управляющего (входного) сигнала, изменявшегося непрерывно в определённых пределах.

Релейные элементы (реле) находят широкое применение в системах автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д. Наибольшее применение реле находят в области релейной защиты и автоматики.

Реле классифицируются по различным признакам: по виду входных физических величин, на которые они реагируют; по функциям, которые они выполняют в системах управления; по конструкции и т. д. По виду физических величин различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические и т.д. реле. При этом следует отметить, что реле может реагировать не только на значение конкретной величины, но и на разность значений (дифференциальные реле), на изменение знака величины (поляризованные реле) или на скорость изменения входной величины. разновидности реле защиты и релейных защит

Устройство реле

Реле обычно состоит из трех основных функциональных элементов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного. Воспринимающий (первичный) элемент воспринимает контролируемую величину и преобразует её в другую физическую величину. Промежуточный элемент сравнивает значение этой величины с заданным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент. Исполнительный элемент осуществляет передачу воздействия от реле в управляемые цепи. Все эти элементы могут быть явно выраженными или объединёнными друг с другом. Воспринимающий элемент в зависимости от назначения реле и рода физической величины, на которую он реагирует, может иметь различные исполнения, как по принципу действия, так и по устройству.

По устройству исполнительного элемента реле подразделяются на контактные и бесконтактные.

Контактные реле воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических контактов, замкнутое или разомкнутое состояние которых позволяет обеспечить или полное замыкание или полный механический разрыв выходной цепи.

Бесконтактные реле воздействуют на управляемую цепь путём резкого (скачкообразного) изменения параметров выходных электрических цепей (сопротивления, индуктивности, емкости) или изменения уровня напряжения (тока). Основные характеристики реле определяются зависимостями между параметрами выходной и входной величины. разновидности реле защиты и релейных защит

По способу включения реле разделяются:

  • Первичные – реле, включаемые непосредственно в цепь защищаемого элемента. Достоинством первичных реле является то, что для их включения не требуется измерительных трансформаторов, не требуется источников оперативного тока и не требуется контрольных кабелей.

  • Вторичные - реле, включаемые через измерительные трансформаторы тока или напряжения.

Наибольшее распространение в технике релейной защиты получили вторичные реле, к достоинствам которых можно отнести: они изолированы от высокого напряжения, расположены в удобном для обслуживания месте, выполняются стандартными на ток 5(1) А или напряжение 100 В независимо от тока и напряжения первичной защищаемой цепи.

По исполнению реле классифицируются:

  • Электромеханические или индукционные - с подвижными элементами.

  • Статические - без подвижных элементов (электронные, микропроцессорные).

По назначению реле подразделяются: разновидности реле защиты и релейных защит

  • Измерительные реле. Для измерительных реле характерно наличие опорных элементов в виде калиброванных пружин, источников стабильного напряжения, тока и т.п. Опорные (образцовые) элементы входят в состав реле и воспроизводят заранее установленные значения (называемые уставкой) какой-либо физической величины, с которой сравнивается контролируемая (воздействующая) величина. Измерительные реле обладают высокой чувствительностью (воспринимают даже незначительные изменения контролируемого параметра) и имеют высокий коэффициент возврата (отношение воздействующих величин возврата и срабатывания реле, например, для реле тока - Кв=Iв / Iср).

  • Реле тока реагируют на величину тока и могут быть: - первичные, встроенные в привод выключателя (РТМ); - вторичные, включенные через трансформаторы тока: электромагнитные - (РТ-40), индукционные - (РТ-80), тепловые - (ТРА), дифференциальные - (РНТ, ДЗТ), на интегральных микросхемах - (РСТ), фильтр - реле тока обратной последовательности - (РТФ).

  • Реле напряжения реагируют на величину напряжения и могут быть: - первичные - (РНМ); - вторичные, включенные через трансформаторы напряжения: электромагнитные – (РН-50), на интегральных микросхемах - (РСН), фильтр - реле напряжения обратной последовательности - (РНФ).

  • Реле сопротивления реагируют на величину отношения напряжения и тока - (КРС, ДЗ-10);

  • Реле мощности реагируют на направление протекания мощности КЗ: индукционные – (РБМ-170, РБМ-270), на интегральных микросхемах - (РМ-11, РМ-12). • Реле частоты реагируют на изменение частоты напряжения - на электронных элементах (РЧ-1, РСГ).

  • Цифровое реле - это многофункциональное программное устройство, одновременно выполняющее функции реле тока, напряжения, мощности и т.д.

Реле могут быть максимальные или минимальные. Реле, срабатывающие при возрастании воздействующей на него величины называются максимальными, а реле, срабатывающие при снижении этой величины, называются минимальными.

Логические или вспомогательные реле подразделяются на:

  • Реле промежуточные передают действие измерительных реле на отключение выключателя и служат для осуществления взаимной связи между элементами релейной защиты. Промежуточные реле предназначены для размножения сигналов, полученных от других реле, усиления этих сигналов и передачи команд другим аппаратам: электромагнитные постоянного тока – (РП-23, РП-24), электромагнитные переменного тока – (РП-25, РП-26), электромагнитные постоянного тока с замедлением при срабатывании или отпадании – (РП-251, РП-252), электронные на интегральных микросхемах - (РП-18),

  • Реле времени служат для замедления действия защиты: электромагнитные постоянного тока – (РВ-100), электромагнитные переменного тока – (РВ-200), электронные на интегральных микросхемах - (РВ-01, РВ-03 и ВЛ)

  • Реле сигнальные или указательные служат для регистрации действия как самих реле, так и других вторичных аппаратов (РУ-21, РУ-1).

По способу воздействия на выключатель реле разделяются:

  • Реле прямого действия, подвижная система которых механически связана с отключающим устройством коммутационного аппарата (РТМ, РТВ

  • Реле косвенного действия, которые управляют цепью электромагнита отключения коммутационного аппарата.

Основные виды релейной защиты:

  • Токовая защита – ненаправленная или направленная (МТЗ, ТО, МТНЗ).

  • Защита минимального напряжения (ЗМН).

  • Газовая защита (ГЗ).

  • Дифференциальная защита.

  • Дистанционная защита (ДЗ).

  • Дифференциально-фазная (высокочастотная) защита (ДФЗ).

1,5. Вольт-амперная характеристика тиристора

Вольт-амперная характеристика диодного тиристора, приведенная на рисунке 7.4, имеет несколько различных участков. Прямое смещение тиристора соответствует положительному напряжению VG, подаваемому на первый p1-эмиттер тиристора.

Участок характеристики между точками 1 и 2 соответствует закрытому состоянию с высоким сопротивлением. В этом случае основная часть напряжения VG падает на коллекторном переходе П2, который в смещен в обратном направлении. Эмиттерные переходы П1 и П2 включены в прямом направлении. Первый участок ВАХ тиристора аналогичен обратной ветви ВАХ p-n перехода.

При достижении напряжения VG, называемого напряжением включения Uвкл, или тока J, называемого током включения Jвкл, ВАХ тиристора переходит на участок между точками 3 и 4, соответствующий открытому состоянию (низкое сопротивление). Между точками 2 и 3 находится переходный участок характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением, не наблюдаемый на статических ВАХ тиристора.

http://dssp.petrsu.ru/book/chapter7/imgs/content/704.gif

Рис. 7.4. ВАХ тиристора:
V
G - напряжение между анодом и катодом; Iу, Vу - минимальный удерживающий ток и напряжение; Iв, Vв - ток и напряжение включения
написать администратору сайта