Ограничения коммутационных электромагнитных помех в цепях управления

Таблица 10.9. Номинальный отводимый импульсный ток iи.ном металлооксидных варисторов для

различного числа коммутаций т

коэффициентом RF, который может быть получен в зависимости от длительности импульса т (рис. 10.41). Например, для

т = 5 мс при т = 10⁶ срабатываний полу­чаем коэффициент RF ~ 0, 06. Для упомяну­того варистора выполняется соотношение

Это означает, что выбранный варистор применим, когда номинальный ток /_ном,

протекающий через варистор, меньше или равен 0, 6 А. Если это не так, то должен быть выбран варистор с большей нагрузоч­ной способностью и диаметром.

0, 02

0, 01 _

10¹ 2 5 10² 2 5 10³ 2 5 т, мкс

Рис. 10.41. Коэффициент уменьшения RF для дли­тельности импульса т > 20 мкс

Величина т может быть оценена при по­мощи соотношения

T=to=LsIном/Usmax 1 \П (\\

(1U-O)

где U_smax — перенапряжение при отключе­нии катушки (см. рис. 10.40). Уравнение (10.6) получается путем упрощения дан­ного в табл. 10.9, столбец 4 соотношения

для t_[t.

Z-диоды. Z-диоды (диоды Зенера) имеют асимметричную вольт-амперную характе­ристику (рис. 10.42, а). Чтобы при включен­ном приборе через помехозащищающую цепь не протекало тока, включается встреч­но диод D (см. табл. 10.8, столбец 6). Требу­емое значение U₇ Z-диода (рис. 10.42, а) оп­ределяется по одной из пар величин: Usmax/Uном; to/3T. Обычно она выбирается в пределах U_z= (I, 5-2, 5)U_HOM (рис. 10.42, б). Как правило, Z-диод должен быть способен кратковременно проводить ток /_ном защища­емого прибора, т.е.

'Izmax =Iном

и должен быть выбран по рассеиваемой энергии

(Ю.8)

372 Глава 10. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОМЕХ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ И ПОДСТАНЦИЯХ

Рис. 10.42. Характеристики Z-диодов:

а — вольт-амперная характеристика; б — t₀/3T_s = f(U_smax/U_ном) согласно табл. 10.8, столбец 6

Определение параметров диода произ­водится, как указано в столбце 2 табл. 10.8.

Z-диоды, хотя и имеют малое время сра­батывания и обеспечивают эффективное ограничение перенапряжений при отключе­нии, являются сравнительно дорогими. Их нагрузочная способность по импульсному току и возможность поглощения энергии, так же как и U_/r ограничены, гак что они могут использоваться только в небольших, управляемых полупроводниковыми схе­мами приборах, с низкими номинальными напряжениями U_ном < (Q, 4-0, 8)U_z. Луч­шими свойствами в этом отношении обла­дают специально разработанные для отвода переходных перенапряжений TAX- диоды (переходные поглощающие стабилитроны).

RC-цепочки. Очень хорошими свой­ствами по ограничению перенапряжений при отключении, снижению производных напряжения, так же как и по обеспечению малого времени срабатывания обладают соответствующим образом подобранные ЯС-цепочки. В простейшем случае они сос­тоят из резистора R и конденсатора С, расположенных параллельно катушке индуктивности (см. табл. 10.8, столбец 7). При включении С быстро (постоянная времени заряда T_L = C_pR_p заряжается до номинального напряжения U_ном. После этого через цепь помехоподавления течет

лишь ток утечки конденсатора, которым можно пренебречь.

ЛС-цепочка рассчитывается так, что в ней после отключения происходит затуха­ющий колебательный разряд:

(10.9)

Rp=(0, 2-1)Rs

причем нельзя переходить за нижнее гра­ничное сопротивление R_p = U_s/I_ном, чтобы при включении не произошло сваривания контактов выключателя:

.Cp=Ls/4Rs⁴ (10.10)

Цепь помехозащиты должна кратковре­менно проводить ток I_ном, а конденсатор должен быть рассчитан на двух-трехкрат-ное номинальное напряжение. Поскольку в процессе разряда меняется направление тока, то используются, как правило, только металлобумажные конденсаторы.

RCD-цепочки. Еще одна помехозащит­ная комбинация (рис. 10.43), состоящая из последовательности диод — конденсатор — резистор, представлена в табл. 10.8, стол­бец 8. Конденсатор после отключения обмотки возбуждения заряжается до момента t_{). Смена направления тока через

диод невозможна; С разряжается через R_E. Поскольку не возникает низкочастотных колебаний, этот вариант схемы специально подходит для выключателей. Устраняется

10.8. Ограничения коммутационных электромагнитных помех в цепях управления

а) б)

Рис. 10.43. КС-схемы со вспомогательным выпрямителем:

а — с разрядным резистором; 6 — с варистором в качестве разрядного сопротивления

повторное втягивание якоря. Основы рас­чета RCD-цепочки состоят в следующем.

Диод выбирается согласно табл. 10.8, столбец 8, емкость конденсатора рассчиты­вается по формуле

(10.11)

(10.12)

(10.13)

где Т — время паузы между двумя отклю­чениями.

Если сравнить отдельные защитные схемы согласно данным в и. 10.8.3 крите­риям оценки, можно дать следующие реко­мендации:

• если замедление времени возврата не
играет роли, удобна диодная схема (см.
табл. 10.8, столбец 2);

• если время реакции защищаемого
прибора по возможности не должно изме-­
няться, преимущество имеют комбинации
с металлооксидными варисторами (см.
табл. 10.8, столбец 5) или RС-цепочки (см.
табл. 10.8, столбцы 7 и 8); для небольших
приборов пригодны Z-диоды или T^Z-диод-
ные схемы (см. табл. 10.8, столбец 6);

• резисторы (см. табл. 10.8, столбец 3)
не годятся в качестве защиты от помех.