SU368665A1 - Реле минимального тока - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области автоматики и может быть применено дл  автоматического переключени  сильноточных устройств при снижении до минимального заданного значени  величины посто нного тока.

Известны реле минимального тока, предназначенные дл  автоматической коммутации сильноточных электропитающих установок. Эти реле достаточно надежно срабатывают при пропадании контролируемого посто нного тока. Однако в тех случа х, когда необходимое переключение должно производитьс  при снижении Величины контролируемого тока до заданного минимального значени , составл ющего относительно малую часть (5%) от исходной величины тока, известные реле минимального тока не могут быть применены в виду недостаточной стабильности их тока срабатывани .

Целью изобретени   вл етс  создание несложного и недорогого реле минимального тока, которое надежно срабатывает при снижении величины контролируемого посто нного тока до заданного минимального значени , составл ющего небольщую часть от исходной величины тока.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема реле минимального тока; на фиг. 2 - график насыщени  сердечника.

Реле содержит Цепь контрол  величины посто нного тока /, исполнительное устройство 2, транзистор 3, трансформатор 4, делитель напр жени  на резисторах , диод 7, резистор 8, конденсатор 9, токовую шину 10, намагничивающую обмотку 11, обмотку обратной св зи 12, обмотку разма лничивани  13, обмотку выходного реле 14, транзистор 15 усилител , резисторы 16 и 17 и конденсаторы

18 и 19.

Трансформатор 4 выполнен на тороидальном сердечнике из материала с пр моугольной петлей гистерезиса. Токова  щпна 10, по которой протекает

контролируемый посто нный ток проходит сквозь отверсти  тороида, трансформатора 4, что вызывает намагничивание сердечника, встречное намагничиванию, создаваемому коллекторным током транзистора 3, протекающим по обмотке 11. Обмотка обратной св зи 12 включена в цепь базы транзистора 3, а обмотка размагничивани  13 и диод 7 включены таким образом, что пол рность напр жени  на обмотке 13 соответствует закрытому

состо нию диода 7 при возрастании коллекторного тока транзистора 3 и провод щему состо нию диода 7 при исчезновении коллекторного тока. В качестве исполнительного устройства 2 может быть использовано электромагнитное реле или любое другое устройство

{электромеханическое и электронное), срабатывающее за счет увеличени  напр жени  посто нного тока либо за счет уменьшени  частоты напр жени  переменного тока.

Реле м-инимального тока работает следующим образом.

В течение одного полупериода генерируемых колебаний в цепи контрол  тока, соответствующего открытому состо нию транзистора 5, происходит намагничивание сердечника трансформатора 4 коллекторным током, а в течение последующего полупериода сердечник трансформатора 4 размагничиваетс  током, протекающим через обмотку 13 и диод 7. Этим током зар жаетс  конденсатор 9, разр д которого происходит через резистор 8. В исходном положении контролируемый ток (/контр.) имеет максимальную величину, котора  может достигать сотен и тыс ч ампер (фиг. 2). Это вызывает смещение рабочей точки на характеристике намагничивани  трансформатора в насыщенную область с напр женностью намагничивани  во много раз превышений Яс материала сердечника (точка I на фиг. 2). Цепь намагничивани  контролируемым током образует один виток вокруг сердечника трансформатора 4, и следовательно, намагничивающа  сила, создавама  этим током, численно равна /контр. Режим работы транзистора 3 и число витков обмотки // выбраны таким образом, что, наир женность, создаваема  коллекторным током ДГк открытого транзистора равна примерно 3 Яс, и трансформатор 4 работает на насыщенном участке характеристики «амагничив-ани  (между точками I и II фиг. 2), имеющем низкое значение магнитной проницаемости

(АБ АБмин).

Л/2

Период генерируемых колебаний определ етс  выражением

Zwi-HB-S

(1)

т

где tWi -ЧИСЛО витков обмотки //;

ДВ - амплитуда изменени  индукции

в сердечнике трансформатора 4; S - площадь сечени  сердечника трансформатора 4;

Е -напр жение источника питани  устройства .

Из выражени  (1) следует, что при работе В рассматриваемом режиме период Т относительно мал, а частота колебаний / - велика . По мере уменьшени  величины тока /KOHtp. рабоча  точка на характеристике намагничивани  смещаетс  к области с большой крутизной, и в тот момент, когда величина тока достигает заданного минимального значени  (точка III на фиг. 2), трансформатор 4 оказываетс  в режиме с максимальным изменением индукции в сердечнике (ДВмакс ё 2Bs}. В результате происходит скачкообразное уменьшение частоты генерируе.мых колебаний , Причем частота колебаний в режиме, при котором контролируемый ток минимален, примерно на пор док ниже частоты колебаний при исходной величине контролируемого тока. Такое скачкообразное уменьшение частоты генерируемых колебаний вызывает срабатывание исполнительного устройства 2.

Вход исполнительного устройства 2 подключен к обмотке 13 трансформатора 4 цепи контрол  тока; электромагнитное реле 14 включено в коллекторную цепь транзистора

15, а напр жение в цепь базы транзистора 15 поступает через делитель напр жени , состо щий из резистора 17 и конденсатора 18. Отрицательные полупериоды колебательного напр жени , поступающего на базу транзистора

15, вызывают усиленные импульсы тока в цепи его коллектора. Этими импульсами тока зар жаетс  конденсатор 19, подключенный параллельно обмотке реле 14, вследствии чего В обмотке этого реле протекает примерно посто нный ток. При относительно большой величине контролируемого тока /контр, частота колебаний, поступающих на исполнительное устройство 2, велика (пор дка 3000 гц), и вследствии того, что делитель 17,

18 имеет на этой частоте большое затухание, коллекторный ток транзистора 15 недостаточен дл  срабатывани  реле 14.

При уменьшении величины посто нного контролируемого тока до минимального заданного значени  скачкообразное снижение частоты колебаний (примерно до 300 гц) приводит к резкому возрастанию коллекторного тока транзистора 15 ввиду малого затухани  делител  17, 18 на этой частоте, и реле 14

срабатывает. Дл  обеспечени  достаточно надежной работы предложенной схемы реле минимального тока рекомендуетс  соблюдать следующие примерные соотношени :

AW

(2)

( 1

см м

3

(3) V см J

м

где /ср - длииа средней магнитной силовой линии сердечника трансформатора 4;

Число витков Wi может быть выбрано равным от нескольких сот до нескольких тыс ч, в зависимости от величины сопротивлени  токовой шины 10 и от допустимой величины пульсаций, наводимых в токовой шине 10 за счет колебаний в цепи контрол  /.

Дл  сердечника трансформатора 4 рекомендуютс  мапнитопроводы тороидальные типа ОЛ, причем выбор размера сердечника в значительной степени зависит от максимальной величины контролируемого тока.

Конструктивно реле минимального тока может быть выполнено в виде автономного

блочка, надеваемого на токовую тину 10. Может быть также использовано одно и то же устройство дл  работы при различных градаци х контролируемого тока путем применени  в месте установки реле .минимального тока шины 10, состо щей из центральной и шунтирующей ветвей. При этом образующийс  короткозамкнутый виток практически не вли ет на работу устройства при условии выбора достаточно большого числа витков w, обмотки 11 (сопротивление центрального стержи  токовой шины не должно быть менее 10- -т-г-Ю- ожа ).

Предмет изобретени 

Реле минимального тока, содержащее транзистор , тороидальный сердечник с пр моугольной петлей гистерезиса, на котором размещены намагничивающа  обмотка, обмотка обратной св зи и обмотка размагничивани , исполнительное реле и усилитель, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и надежности работы, в нем тороидальный сердечник прошит выходной шиной источника контролируемого тока, база транзистора соединена через обмотку обратной св зи со средней точкой резисторного делител  напр жени , коллектор транзистора соединен через намагничивающую обмотку с отрицательным полюсом

источника питани , один вывод обмотки размагничивани  соединен с положительным полюсом источника питани , а другой - с катодом диода и через резистор с базой транзистора усилител , анод диода соединен через

резистор, зашунтированный конденсатором, с положительным полюсом источника питани , коллектор транзистора усилител  соединен через обмотку выходного реле, зашунтированную конденсатором, с отрицательным полюсом источника питани , а его эмиттер соединен через резистор с положительным полюсом источника питани .

Г

a

2

.f

W

-f

: ::--1.-..-Г71±1L

1

8

/(

Г6

Фиг. 1

Н

I контр.} малс /