Курсовая работа: Пассивные линейные измерительные преобразователи синусоидальных напряжений и токов

6. Фазоповоротные и частотно-зависимые схемы

Фазоповоротные схемы. С помощью фазоповоротных схем производят линейные преобразования напряжения в напряжение. При этом напряжение на выходе схемы смещается по фазе относительно напряжения на ее входе на некоторый угол а. В процессе преобразования может измениться и значение величины.

Одна из фазоповоротных схем показана на рис. 12, о. Схема содержит две одинаковые резисторно-конденсаторные цепи, соединенные параллельно, к которым подводится напряжение U_v Преобразованное напряжениеизмеряют между точками вид.

Электрическая цепь из последовательно соединенных резисторов Rl, R2 и конденсаторов CI, С2 с сопротивлениями Rи Х_с дает возможность получать напряженияпропорциональные подведенному напряжению Ц_и но смещенные относительно него по фазе на некоторые углы в стороны опережения и отставания, которые определяются соотношением Rи Х_с , а угол между U_R и Ц_с во всех случаях остается равным я/2.

Таким образом, напряжения Ц_х , Ц_к и Ц_с образуют прямоугольный треугольник, опирающийся на диаметр окружности — вектор напряжения Hiс вершиной, скользящей по дуге окружности при изменении соотношения Я и Х_с . На этой основе построена векторная диаграмма фазоповоротной схемы.

Фазоповоротная схема, преобразующая ток /, в ток, показана на рис. 12, е. Ее векторная диаграмма не требует пояснений. Изменение угла а достигается изменением сопротивления резистора Я

В ряде случаев на выходе того или иного элемента необходимо иметь величину вида, Если это ток, то для получения к₂ 1 используют рассмотренную фазоповоротную схему. Преобразовать напряжение в ток можно путем включения в цепь сопротивления На рис. 13, а показана схема, состоящая из двух цепей. На вход одной подается напряжение Л, а на вход другой — ток /. Цепи соединены параллельно, и этим достигается получение в нагрузке Z„ суммарного тока. На рис. 13, б показана схема для получения величини____являющихся напряжениями. При этом напряжение к₂ £ получено с помощью трансреактора ТАК

Частотно-зависимые схемы. В ряде автоматических устройств используется изменение частоты синусоидального напряжения. Составной частью измерительных органов этих устройств являются так называемые частотно-зависимые схемы. Изменение частош. напряжения на входе преобразуется ими в изменения амплитэдры или фазы напряжения на выходе.

На рис. 14, а показана частотно-зависимая схема, преобразующая изменение частоты в изменения фазы. Ее использовали, например, для выполнения измерительного реле частоты РЧ-1.

Схема состоит из частотно-зависимого элемента и делителя напряжения. На вход схемы подается напряжение Ц с изменяющейся частотой. Ток £_к , проходящий по цепи делителя, и напряжение Ц_к совпадают по фазе с напряжением JZ. Фаза тока в цепи частотно-зависимого элемента относительно напряжения Uопределяется соотношением сопротивлений Х_ы и Х_с , которые зависят от частоты. При этом ток LtЈ может опережать, совпадать и отставать по фазе от напряжения Ц. Напряжение Hueсовпадает по фазе с током Таким образом, изменение частоты напряжения Ы. сопровождается изменением угла <р сдвига фаз между напряжениями Hue^и Ur- Схема выполнена так, что напряжение Ц'ю отстает от напряжения JZ*, если частота /' напряжения И больше частоты действия реле , аопережает его, если

7. Фильтры симметричных составляющих тока и напряжения

При нарушении симметричного режима трехфазной системы, например вследствие несимметричных коротких замыканий, в полных фазных токах и напряжениях наряду с током /, и напряжением U\ прямой последовательности появляются составляющие обратной последовательности /₂ , Ы.2 и нулевой последовательности /₀ , Но. Это дает возможность, в частности, выполнить защиту, реагирующую на появление данных составляющих. Для их выделения из полных фазных токов и напряжений используют устройства, называемые фильтрами симметричных составляющих.

Фильтр тока обратной последовательности. Первичный ток обратной последовательности определяется выражением

, где— фазные токи соответственно

фаз А, В и С;— оператор фазы.

Таким образом, складывая геометрически вторичный ток /„ с повернутыми против часовой стрелки на уголтоком 1_Ъ и на угол

током /_с , из несимметричной системы вторичных фазных токов можно выделить составляющую обратной последовательности. В общем случае при наличии несимметрии в полных фазных токах содержатся все симметричные составляющие, а на выходе фильтра должен появиться только ток обратной последовательности. Для упрощения фильтра к нему подводят токи, уже не содержащие составляющих нулевой последовательности. Если это фазные токи, то из них предварительно исключают ток нулевой последовательности, т. е. фильтр включают на разности токов, например и. Составляющие нулевой последова-• тельности в фазных токах равны по абсолютному значению и совпадают по фазе, поэтому в разностях фазных токов,, они отсутствуют. В связи с этим фильтры тока обратной последовательности включают и на разности фазных токов. Существует множество различных схем фильтров. Один из них — активно-емкостный фильтр, используемый в устройствах полупроводниковых реле тока обратной последовательности РТФ-8УХЛ4, РТФ-9УХЛ4, предназначенных для защиты электрических установок. Фильтр состоит из вторичных измерительных трансформаторов тока TLA1 и TLA2. Первичные обмотки трансформаторов включены на разности токов Ц„ - /₀ ) и - К вторичным обмоткам трансформаторов подключены рези-сторно-конденсаторные цепи так, что токи 1'_а и£'_с разветвляются между.сопротивлениями резисторов Rи конденсаторов С. При этом в цепи тп ток. Для получения фильтра тока обратной последовательности необходимо сопротивления резисторов R1, R2 и конденсаторов Х_а , Х_а выбрать так, чтобы при отсутствии в полных фазных токах, а следовательно, и в токахтока обратной последовательности ток /„„ отсутствовал.

Этому соответствует векторная диаграмма токов. Здесь токи прямой последовательности, проходящие по цепи тп, равны и имеют противоположные направления, поэтомуПри построении векторной диаграммы заданными являлись векторы токов прямой последовательностиа определению подлежали их составляющие /_ш , 1_хС2 и соответственнопредставляющие собой катеты треугольников тока, как и в фазопо-воротной схеме. Из векторной диаграммы следует

Так как сопротивления обратно пропорциональны токам, то

Для обеспечения равенства токовпо абсолютному значению необ-

ходимо, чтобы

при этомЕсли на вход фильтра подать только токи обратной последовательности, то этому случаю будет соответствовать векторная диаграмма, показанная на рис. 15, е.