Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Назначение, устройство и принцип действия трансреактора






Кроме широко применяемых измерительных преобразователей тока и напряжения (ТТ, ТН) в устройствах РЗиА часто возникает необходимость иметь элементы, которые могли бы преобразовать вторичный ток измерительного ТТ в пропорциональное ему напряжение. Эта необходимость диктуется рядом причин:

а) всё более широкое применение в устройствах РЗ полупроводниковых токовых реле требует применения трансреактора, который преобразует вторичный ток ТТ в напряжение, управляющее работой электронной схемы измерительного органа релейной защиты;

б) в некоторых измерительных органах РЗ (реле сопротивления, дифференциальные реле) для управления электронной схемой используется выработанное трансреактором напряжение, пропорциональное не одному фазному вторичному току, а геометрической сумме (или разности) вторичных токов, т.е. U TAV = K ∙ (I a + I в) или U TAV = K ∙ (I a - I в); в этом случае трансреактор выполняет две функции, - суммирование и преобразование;

в) в отдельных реле (реле сопротивления, некоторые фильтровые реле) трансреактор применяется для получения необходимого угла сдвига фаз между напряжением на его выходе и суммарным (разностным) входным током;

г) в отдельных реле (ДЗТ-21) трансреактор одновременно выполняет три функции: - суммирование, преобразование тока в напряжение и дифференцирование дифференциального тока ; последнее необходимо для улучшения функционирования дифференциального реле.

 

 


Рисунок 2.1 Структурная схема преобразования вторичного тока трансформатора тока в напряжение U 2 TAV

 

В общем случае трансреактор (ТАV) представляет собой трансформатор с воздушным (немагнитным) зазором в магнитопроводе.

Первичная обмотка трансреактора W1 включается во вторичную цепь измерительного ТТ. Вторичная обмотка трансреактора W2 замыкается на достаточно большое (до нескольких сотен Ом) сопротивление нагрузки Zн, благодаря чему трансреактор работает в режиме, близком к ХХ.

/Входное сопротивление измерительного органа велико, - Rвх Ио > Zн, поэтому входная цепь измерительного органа не оказывает заметного шунтирующего действия на Zн/

Вторичный ток трансреактора невелик, - он ограничивается большим сопротивлением Zн. Поэтому почти вся магнитодвижущая сила (МДС) первичной обмотки F1 = I2TA∙ W1 идёт на создание тока намагничивания.

(2.1)

Магнитный поток Фнам наводит во вторичной обмотке W2 ЭДС Е2, действующее значение которой определяется выражением

где (2.2)

- коэффициент преобразования трансреактора. Размерность КПр – Ом.

Если пренебречь падением напряжения на активном и реактивном сопротивлениях вторичной обмотки трансреактора (т.к. Z2 < Zн), можно считать, что выходное напряжение TAV U 2 TAV близко по величине к Е 2 и совпадает с ним по фазе. Из выражения (2.2) следует, что ЭДС Е 2, а значит и U 2 TAV пропорциональны току I 2 TA, поступающему со вторичной обмотки ТТ, т.е.

U 2Е 2 ≈ КПрI 2 ТА.

Согласно закону электромагнитной индукции наведённая ЭДС Е 2 отстаёт от индуктирующего её потока Ф нам на угол, близкий к 90º.

Следовательно, и выходное напряжение TAV U 2, TAV отстаёт от входного тока I 2, ТА на тот же угол. Это обстоятельство в некоторых релейных защитах требует принятия дополнительных мер для компенсации (или регулирования) фазового сдвига выходного напряжения U 2, TAV относительно входного тока, вносимого трансреактором. Так в статических реле направления мощности (РМ-11, РМ-12) применяются фазоповоротные схемы,

 

 
 

 

 


Рисунок 2.2 Упрощённая векторная диаграмма трансреактора

 

которые нужным образом корректируют фазовые соотношения U 2, TAV и I 2, ТА. В других реле (например, в реле сопротивления КРС-2) параметры вторичной цепи трансреактора рассчитываются и подбираются такими, при которых угол сдвига фаз между U 2, TAV и I 2, ТА составляет либо 80º, либо 65º. В иных реле (токовых статических) такая коррекция необязательна.

Благодаря наличию воздушного зазора в сердечнике магнитное сопротивление Rµ магнитопровода имеет повышенное значение по сравнению с Rµ сердечника ТТ и определяется в основном сопротивлением зазора. Наличие немагнитного зазора в сердечнике уменьшает магнитный поток намагничивания Фнам, ограничивает насыщение сердечника и обеспечивает линейное изменение магнитной индукции в сердечнике.

 
 

 

 


Рисунок 2.3 Характеристики намагничивания магнитопровода трансреактора без

воздушного зазора в сердечнике -; магнитопровода трансреактора с воздушным зазором в сердечнике -

 

При отсутствии насыщения сердечника TAV коэффициент преобразования КПр в выражении (2.2) постоянен (КПр ≈ const) и, как следствие этого, зависимость величины U 2, TAV от тока I 2, ТА имеет линейный характер.

 
 


 

Рисунок 2.4 Вольт-амперная характеристика ТАV

 

Значение КПр трансреактора определяется:

- взаимоиндукцией первичной и вторичной обмоток (числами витков W1 и W2, конструкцией обмоток, взаимным расположением);

- частотой токов, проходящих по обмоткам W1 и W2;

- магнитным сопротивлением сердечника ТАV.

В свою очередь Rµ во многом определяется величиной немагнитного зазора, который можно изменять (регулировать) в некоторых пределах. Регулировка взаимоиндукции и магнитного сопротивления сердечника производится на заводе-изготовителе.

Значение выходного напряжения трансреактора U2, TAV определяется величиной КПр и значением вторичного тока ТАV I2, проходящего через Zн. При неизменном значении КПр и неизменном сопротивлении Zн вторичный ток трансреактора линейно-пропорционально зависит от тока I 2, ТА, проходящего по обмотке W1. Следовательно, выходное напряжение трансреактора U2, TAV также пропорционально зависит от значения тока I1, проходящего по первичной цепи защищаемого элемента. В этом заключается суть преобразования трансреактором совместно с измерительным ТТ первичного тока I1 (сотни-тысячи ампер) защищаемого элемента в выходное напряжение U2, TAV (единицы-десятки вольт), которое подаётся на входные зажимы измерительного органа (например, токового статического реле) для сравнения с уставкой срабатывания реле.

С учётом того, что напряжение U 2, TAV сдвинуто по фазе относительно входного тока I 2, ТА на угол, близкий к 90º, коэффициент преобразования трансреактора может рассматриваться как некоторое реактивное сопротивление (рисунок 2.5). В приведённой схеме замещения трансреактора напряжение U 2, TAV отстаёт от входного тока I 2, ТА на угол, близкий к 90º.

 

 


Рисунок 2.5

 

Таким образом, трансреактор эквивалентен реактивному элементу с сопротивлением ≈ КПр, включённому в цепь тока I 2, ТА. Этим объясняется его название - трансформаторный реактор.

Трансреактор можно рассматривать как элемент, производящий дифференцирование входного тока i2, ТА по времени, т.е.

(2.3)

Рассмотрим несколько примеров.

1 Пусть i2, TA = I2, ТА, m ∙ sin ω t

Тогда мгновенное значение выходного напряжения U2, TAV определяется выражением

 

 

Рисунок 2.6 а)

 

Следует отметить, что мгновенное значение напряжения на выходе

ТАV пропорционально не только входному току I2, ТА, m но и скорости его изменения, о чём свидетельствует наличие в приведённом выше выражении ω = 2π f.

 

2 Пусть iвх = const

Тогда

рисунок 26, б)

 

 

 
 

 


Рисунок 2.6 б)

 

3 Пусть iвх = Io + K∙ I ∙ t, т.е. входной ток линейно нарастает во времени от некоторого начального значения Io.

Тогда

рисунок 26, в)

 
 

 

 


Рисунок 2.6 в)

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.