Схемы управления стрелочными электроприводами переменного тока: Методические указания к лабораторной работе Т-9 по курсу «Станционные системы автоматики и телемеханики», страница 3

Принцип действия фазочувствительного реле основан на свойстве смещения нулевой точки несимметричной трехфазной нагрузки, включенной звездой, относительно нулевой точки питающего генератора. Из-за несимметричности нагрузки происходит возникновение напряжения U₀₀ между нулевой точкой 0 генератора и нулевой точкой нагрузки 0₁, равное:

где  – фазные напряжения генератора;  – проводимости ветвей несимметричной нагрузки.

Напряжения  на соответствующих фазах нагрузки определяются по формулам:

Эскиз магнитной системы реле представлен на рис. 3.

Конструктивно реле ППР-3Ф представляет собой поляризованный электромагнит о дифференциальной магнитной системой, который содержит сердечники 1 и 2 с полюсными наконечниками 3 и 4, поляризующий постоянный магнит 5, ярмо 6 и якорь 7. На сердечниках 1 и 2 находятся катушки 8 и 9, на которых намотаны первичные обмотки, а также катушки 10 и 11 со вторичными обмотками. Первичные обмотки реле совместно о конденсатором С2 включены в линейные провода (см. рис. 1), образуя несимметричную трехфазную нагрузку, включенную звездой. Вторичные обмотки реле замкнуты на диоды и обеспечивают постоянную МДС, необходимую для переключения реле.

Фазочувствительность такой схемы достигается тем, что модули сопротивлений фаз звезды (рис. 4) имеют примерно одинаковую величину, а аргумент полного сопротивления обмоток реле составляет примерно 30°, При точном выполнении указанных условий напряжение на обмотке, подключенной к фазе А, оказывается равным линейному напряжению генератора, а на обмотке, подключенной к фазе В, - равным нулю. Практически этого достичь не удается, и на обмотке, подключенной к фазе В, напряжение составляет примерно 15 % от линейного напряжения.

Первоначальная цепь включения реле НПС существует кратковременно, так как она обрывается контактом реле ППС после его переключения (см. рис. 1). Собственное замедление на отпускание якоря реле НПС (примерно 300 мс) позволяет сработать реверсирующему реле Р и закончиться переходному процессу нарастания тока в обмотках двигателя (200 мс). В дальнейшем реле НПС удерживает свой якорь в притянутом положении за счет напряжения, возникающего на выходе фазоконтрольного блока ФКБ при протекании рабочего тока по всем трем линейным проводам (так называемая блокировка пускового реле по рабочему току). Это необходимо для контроля фактического замыкания рабочей цепи по всем трем фазам.

Фазоконтрольный блок ФКБ содержит три одинаковых трансформатора тока TI – ТЗ и выпрямительный мост Д1 - Д4. Первичные (I) низкоомные обмотки трансформаторов включены в рабочую цепь электродвигателя СЭП. Вторичные (II) высокоомные обмотки соединены между собой последовательно и согласно, образуя разомкнутый треугольник, на выходе которого через выпрямительный мост включена блокирующая обмотка реле НПС. Трансформаторы TI – ТЗ рассчитаны таким образом, что при протекании по токовым обмоткам переменного тока величиной 0,8 А и более их магнитопроводы насыщаются, что приводит к возникновению несинусоидальных магнитных потоков, содержащих кроме основной, главным образом, третью гармонику. Нечетные гармонические составляющие более высокого порядка имеют незначительную амплитуду и не оказывают существенного влияния на работу фазоконтрольного блока. Во вторичных обметках трансформаторов будут индуктироваться ЭДС, которые также содержат основную и третью гармоники.

При последовательном соединении вторичных обмоток сумма основных (первых) гармоник ЭДС, сдвинутых друг относительно друга на I20°, равна нулю:

ЭДС третьих гармоники, совпадающие по фазе во всех трех трансформаторах, составляют напряжение U_К, равное

которое через выпрямительный мост поступает на высокоомную (1500 Ом) обмотку реле НПС. Временная диаграмма, поясняющая работу фазоконтрольного блока, приведена на рис.5.