Opublikowano: 27.IV.1964 47071 MCKfa, KI 21 c 68/60 «-M«F-iro2-7r &J00 Wspóltwórcy wynalazku: dr inz, Józef Zydanowicz, mgr inz. Zdzislaw Stefankiewicz Wlasciciel patentu: Instytut Elektrotechniki, Warszawa (Polska) Przekaznik opornosciowy mostowo-impulsowy Przedmiotem wynalazku jest przekaznik opor¬ nosciowy mostkowo-impulsowy, przeznaczony do zabezpieczen odleglosciowych sieci wysokiego na¬ piecia lub innych elementów ukladu elektroenerge¬ tycznego.Do zabezpieczen odleglosciowych czesto stosowa¬ ne sa przekazniki opornosciowe o dzialaniu opar¬ tym na porównaniu modulów dwóch wielkosci elektrycznych, roboczej i hamujacej, za pomoca ukladu mostkowego zaopatrzonego w prostowniki.Zasadnicza wada tych znanych przekazników jest koniecznosc stosowania w tych przekaznikach elementów wygladzajacych porównywane wielkosci po ich wyprostowaniu w mostkach. Obecnosc tych elementów, skladajacych sie zazwyczaj z konden¬ satorów i oporów, powoduje przedluzenie czasu dzialania przekaznika. Wady tej mozna co prawda do pewnego stopnia uniknac przez stosowanie roz¬ szczepienia pradu jednofazowego w celu jego "za¬ miany na prad wielofazowy, jednak jest to zwia¬ zane z nieuniknionym skomplikowaniem ukladu przekaznikowego.Inna znana metoda skracania czasu dzialania przekazników mostkowych dwuprostownikowych o porównaniu napieciowym jest stosowanie czes¬ ciowego tylko wygladzania napiecia wyjsciowego, bedacego róznica napiec wyprostowanych w obu prostownikach, przez zastosowanie obwodu R, C i doprowadzenie tego napiecia po jego wzmocnieniu we wzmacniaczu tranzystorowym do elementu cza- 10 15 20 25 sowego, dzialajacego w przypadku, gdy czas trwa¬ nia kazdego z impulsów, pochodzacych od niewy- gladzania krzywej napiecia, przekracza polowe okresu pradu zmiennego. W ten sposób otrzymuje sie przekaznik mostkowo-impulsowy o szybkim czasie dzialania, posiadajacy charakterystyke roz¬ ruchowa o ksztalcie elipsy na plaszczyznie opor¬ nosci zespolonych widzianych z zacisków tego prze¬ kaznika. Im lepsze zastosowac wygladzenie, tym bardziej charakterystyka rozruchowa takiego prze* kaznika zbliza sie do ksztaltu kolowego, co jednak jest zwiazane z nieuniknionym przedluzeniem cza¬ su dzialania tego przekaznika.Celem niniejszego wynalazku jest stworzenie przekaznika opornosciowego o mozliwie prostej konstrukcji, która umozliwialaby uzyskanie cha¬ rakterystyki rozruchowej o ksztalcie krzywej zamknietej lub zblizonym do prostoliniowego przy jednoczesnym spelnieniu warunku dotyczacego mozliwie krótkiego czasu dzialania.Wynalazek dotyczy przekazników opornoscio¬ wych mostkowo-impulsowych, zawierajacych uklad mostkowy dwuprostownikowy o porównaniu na¬ pieciowym, do którego doprowadza sie sinusoidal¬ nie zmienne napiecie robocze i hamujace, bedace funkcjami liniowymi napiecia i pradu na zaciskach przekaznika, wyposazonych w element posredni¬ czacy do wydzielania i ewentualnego wzmacniania impulsów jednokierunkowych z krzywej napiecia wyjsciowego, bedacego róznica napiec wyprostowac47U71T nych w obu prostownikach i w element czasowy dzialajacy w przypadku, gdy ezas trwania impulsu przekracza okreslona fwartosc rozruchowa.Istota wynalazku, j^st wybranie wartosci rozru¬ chowej ^zasu^trwania impulsów krótszego od po¬ lowy okresu pradu zmiennego, dzieki czemu uzys¬ kuje sie charakterystyke rozruchowa przekaznika w plaszczyznie opornosci zespolonych widzianych z zacisków tego przekaznika zlozona z dwóch czes¬ ci, z których kazda posiada ksztalt zblizony do luku kolowego, eliptycznego lub do linii prostej.W celu zasilania ukladu mostkowego funkcjami liniowymi napiecia i pradu na zaciskach przekaz¬ nika, przekaznik ten zaopatruje sie w element mie¬ szajacy, wlaczony miedzy zaciski wejsciowe tego przekaznika i uklad mostkowy, sprzegajacy z soba obwody napieciowy i pradowy w taki sposób, aby napiecie robocze Cx i hamujace C2 wyrazaly sie nastepujacymi zaleznosciami w funkcji napiecia Cp i pradu Ip na zaciskach przekaznika: tJi = AUp + Blp u2 = c Cp + p ip (i) (2) gdzie A, B, C. D oznaczaja stale parametry zalezne od wlasnosci konstrukcyjnych elementu mieszaja¬ cego.Na fig. 1 podano przykladowo schemat blokowy przekaznika wedlug wynalazku. Symbolami Ip, "0p oznaczono napiecie i prad na zaciskach wejscio¬ wych przekaznika, symbolem 1 — uklad miesza¬ jacy do wytwarzania napiec zmiennych Clf C2, be¬ dacych kombinacjami liniowymi napiecia Cp i pra¬ du Ip, symbolami 2 i 3 — prostowniki ukladu most¬ kowego do prostowania napiec tJ± i C2. Opornosci obciazeniowe 4, 5 zapobiegaja zablokowaniu kaz¬ dego z prostowników w przypadku doprowadzenia do niego bardzo malych wartosci napiecia na wejs¬ ciu.Napiecie wyjsciowe z ukladu mostkowego, beda¬ ce róznica wartosci chwilowych wyprostowanych napiec Ci, C2 wprowadza sie do elementu posred¬ niczacego 6, który z krzywej czasowej tego napie¬ cia wydziela i wzmacnia impulsy jednokierunkowe odpowiednio wybranego znaku. Element czasowy 7 dziala w przypadku, gdy "czas trwania poszcze¬ gólnych impulsów prostokatnych przekracza okres¬ lona wartosc rozruchowa, mniejsza od polówki okresu pradu zmiennego.W przypadku zadzialania elementu czasowego 7 pojawia sie napiecie wyjsciowe uw które trwa przez caly czas- nadwyzki czasu trwania impulsu nad wartoscia rozruchowa tego czasu.Stosowanie czasów rozruchowych dluzszych od polowy okresu byloby niecelowe, gdyz wobec bra¬ ku wygladzania napiec wyprostowanych impulsy o czasie trwania dluzszym od polówki okresu pra¬ du zmiennego nie sa osiagalne.(Na fig. 2 podano przykladowo przebiegi napiec wyprostowanych w ukladzie mostkowym, przy czym zakreskowano pionowo impulsy jednokierunkowe wydzielone elementem 6, a poziomo — impulsy niewykorzystane. Ograniczono sie do przedstawie¬ nia jedynie dwóch przykladów, a mianowicie przy¬ padku zgodnosci fazowej napiec C1? C2 oraz przy¬ padku przesuniecia tych napiec w fazie o kat 90c.Analiza Ukladu wg rys. 1 wykazuje, ze jezeli na¬ piecie robocze Cx jest proporcjonalne do pradu Ip na zaciskach przekaznika, a napiecie hamujace C2 5 jest proporcjonalne do napiecia Cp na zaciskach przekaznika, czyli gdy wspólczynniki A i D, wy¬ stepujace we wzorach (1), (2) sa równe zeru, to w przypadku dostatecznej czulosci elementu 6 cha¬ rakterystyka rozruchowa przekaznika w plaszczyz- io nie opornosci zespolonych widzianych ± zacisków przekaznika bedzie krzywa zatnknieta, zlozona z dwóch luków o ksztalcie w przyblizeniu kolowym, rozmieszczonych symetrycznie wzgledem osi ukla¬ du wspólrzednych R, jX w taki sposób, ze kazdy 15 z tych luków jest symetryczny wzgledem osi jX, natomiast oba luki stanowia pare symetryczna wzgledem osi R. Równania obu luków moga byc przedstawione w nastepujacej postaci: k-eJs Zp = ;jkctga+ (3) 20 Zp = — j k ctg a + sin a k-eie sina (4) gdzie k oznacza staly parametr o wymiarze opor- 25 nosci, zalezny od parametrów konstrukcyjnych ukladu mieszajacego 1, 2 — dowolny kat fazowy i a — kat fazowy odpowiadajacy czasowi rozrucho¬ wemu i zwiazany z nim zaleznoscia: a = 2 • jt • ftD (5) 30 gdzie tp oznacza czas rozruchowy przekaznika, a f — czestotliwosc pradu zmiennego.Z podanych zwiazków (3) i (4) wynika, ze srodki luków charakterystyki rozruchowej leza na osi jXp w odleglosciach odpowiednio k • ctg a i —k-ctgct od poczatku ukladu wspólrzednych, a promienie tych luków sa sobie równe i wynosza- ¦ sin a Przez zmiane kata a otrzymuje sie rozmaite luki 40 kolowe charakterystyk rozruchowych, przechodza¬ ce przez dwa stale punkty M, N, lezace na osi R po obu stronach poczatku ukladu wspólrzednych w od¬ leglosci od niego równej k.Jezeli czas rozruchowy przekaznika jest krótszy 45 od cwierci okresu pradu zmiennego, charakterys¬ tyka rozruchowa przekaznika przyjmuje ksztalt podany na fig. 3, jezeli natomiast czas ten jest za¬ warty w przedziale od cwierci do polowy okresu, ksztalt podany na fig. 4. 50 Na uwage zasluguje szczególny przypadek, gdy czas rozruchowy jest zblizony do wartosci równej cwierci okresu, gdyz wtedy otrzymuje sie charak¬ terystyke rozruchowa o ksztalcie w przyblizeniu kolowym (fig. 5), bardzo korzystnym do konstrukcji 55 przekaznika odleglosciowego.Jezeli czulosc elementu 7 nie jest dostatecznie duza, to luki charakterystyki rozruchowej przyj¬ muja ksztalt w przyblizeniu eliptyczny, który mo¬ ze sie okazac korzystny dla przekazników opornos- 60 ciowych, wchodzacych w sklad zabezpieczenia od¬ leglosciowego.'Przez odpowiedni wybór sprzezen miedzy obwo¬ dami pradowymi i napieciowymi w elemencie mieszajacym 1, okreslonych w ogólnym przypadku 65 zwiazkami (1, 2) mozna uzyskac zalezne od tych sprzezen przeksztalcenie charakterystyki rozrucho-~vm$ wej. W szczególnym przypadku mole ona przyjac ksztalt prostoliniowy, który moze znalezc zastoso¬ wanie np. w elementach blokady kierunkowej lub w elementach ograniczajacych powierzchnie objeta przez charakterystyke rozruchowa przekaznika 5 opornosciowego.W zasadzie jako impulsy przeznaczone do spo¬ wodowania zadzialania przekaznika wybiera sie impulsy o takim kierunku, aby czas trwania po¬ szczególnych impulsów wzrastal ze wzrostem na- 10 piecia roboczego, sprzyjajacego zadzialaniu prze¬ kaznika, wzglednie wzrastal ze zmniejszaniem war¬ tosci napiecia hamujacego, zapobiegajacego zadzia¬ laniu przekaznika. Mozna jednak postapic odwrot¬ nie, a mianowicie przeznaczyc do spowodowania 15 zadzialania przekaznika impulsy przeciwnego zna- « ku, których czas trwania maleje ze wzrostem war¬ tosci napiecia roboczego, wzglednie maleje z obni¬ zaniem wartosci napiecia hamujacego, przy czym nalezy wykonac element czasowy w taki sposób, 20 aby przekaznik zadzialal w przypadku, gdy czas trwania kazdego z impulsów staje sie mniejszy od czasu rozruchowego, który wybiera sie mniejszy od polowy okresu pradu zmiennego. 3- Jakkolwiek przekaznik wedlug wynalazku nie 25 zawiera w zasadzie elementów wygladzajacych na¬ piecia wyprostowane mozna jednak zastosowac czesciowe wygladzanie tych napiec przed ich odje¬ ciem lub po ich odjeciu od siebie, zachowujac jed¬ nak nadal warunek, dotyczacy wyboru czasu roz- 30 ruchowego krótszego od polowy okresu pradu 4 zmiennego. Analiza wykazala, ze tego rodzaju czesciowe wygladzenie wyprostowanych krzywych napiecia wplywa na zmiane ksztaltu charakterys¬ tyki rozruchowej, zblizajac ja do ksztaltu kolowego 35 5 lub prostoliniowego.W celu zmniejszenia gabarytu przekaznika opor¬ nosciowego oraz ograniczenia do minimum poboru mocy przez ten przekaznik korzystnie jest wyko¬ nac elementy 6, 7, wykorzystujac znane obwody 40 6- tranzystorowe do wydzielania i wzmacniania im¬ pulsów oraz do pomiaru czasu ich trwania.W celu uzyskania mozliwie krótkiego czasu dzia¬ lania przekaznika korzystnie jest zastosowac na wyjsciu elementu czasowego 7 szybkodzialajacy 45 przekaznik, np. spolaryzowanego. PL