Органы тока ТЗНП реализованы посредством измерительных блоков типов Т102 и Т103 [9]. Блок типа Т103 содержит полупроводниковые части двух органов тока, каждая из которых выполнена в соответствии со схемой, приведенной на рис. 27. Функционирование блока поясняется временными диаграммами, приведенными на рис. 28, где Uai ~
Рис. 27. Схема органа тока блока типа Т10З
UA4, Uyj-j — сигналы на выходах входящих в состав блока ОУ А1-А4 и транзистора VT1. Аналогичная система обозначений сигналов используется и далее.
Сигнал от датчика тока подается на вход масштабного усилителя, выполненного на ОУ А1. Вследствие допустимого отклонения сопротивлений резисторов от своих номинальных значений фактическое значение напряжения t/д; не может отличаться от своего расчетного значения более чем на ± 4 %.
Регулирование уставки органа по току срабатывания обеспечивается изменением эквивалентного сопротивления цепи резисторов, включенной между выходом преобразователя тока и инвертирующим входом ОУ А1, подключением последовательно с резистором R6 резисторов R1-R5 посредством переключателей SB1-SB5. Кратность регулирования уставки принята равной 4,1, дискретность регулирования -0,1 минимальной уставки. Кроме того, предусмотрена возможность дополнительного загрубления органа тока посредством перемычки между лепестками ХР1, ХР2. При установке этой перемычки сопротивление обратной связи ОУ уменьшается в 2 раза, что вызывает увеличение в 2 раза уставок органа по сравнению со значениями, указанными на его лицевой плате.
Через резистор R 7 орган подключается к блоку тестового контроля.
К выходу масштабного усилителя подключен вход селективного активного фильтра с многоконтурной обратной связью, выполненного на основе ОУ А2. Наличие селективного фильтра позволяет обеспечить отстройку органа тока как от апериодической, так и от высших гармонических составляющих.
Амплитудно-частотные характеристики селективных фильтров органов ТЗНП приведены на рис. 29. Указанные характеристики выбраны
Рис. 29. Амплитудно-частотные характеристики селективных фильтров измерительных органов тока и направления мощности:
1 - фильтры блоков Т1031, Т102, Т101, М104; 2 - фильтр блока Т1032
Рис. 28. Временная диаграмма функционирования органа тока блока типа Т103
такими, что расчетное значение коэффициента передачи фильтра при номинальном значении частоты входного сигнала kfH^ 1. Как показали проведенные расчеты, вследствие допустимого отклонения значений характеристик элементов фильтра от своих номиналов фактическое значение коэффициента kfH может находиться в диапазоне от 0,88 до 1,12.
С выхода селективного фильтра сигнал поступает на вход двухпорогового компаратора, выполненного на ОУ A3, в цепь обратной связи которого включен выпрямительный мост VI. Способ действия этого компаратора основан на сравнении тока /р, протекающего от селективного фильтра через резисторы R14-R16, с токами z'"n, протекающими к выпрямительному мосту VI соответственно через резисторы R18, R19 и через резисторы R20, R21. При одновременном выполнении условий, все диоды выпрямительного моста VI открыты, и Ua3 » 0, так как ОУ A3 практически шунтирован по цепи обратной связи (см. интервалы ti - 0 и г3 - г2 на рис. 28). Если же хотя бы одно из указанных условий перестает выполняться, диоды выпрямительного моста VI закрываются и цепь обратной связи ОУ A3 разрывается. Напряжение 11дз Достигает максимально возможного для ОУ значения. При этом его полярность обратна полярности напряжения Ua2, т-е- Паз ~ > 0 при Ua2 < 0, UA3 = < О.при Ua2 >0 (см., соответственно, интервалы fa - fi и f4 - f3 на рис. 28).
Таким образом, рассмотренный компаратор осуществляет двух- полупериодное сравнение тока /р с заданным значением. При возникновений требования срабатывания на выходе компаратора появляются прямоугольные импульсы, периодически изменяющие полярность.
К выходу ОУ A3 подключен двухпороговый компаратор на ОУ А4, который осуществляет преобразование поступающих к нему на вход двухполярных импульсов в однополярные и обеспечивает задержку на возврат при исчезновении импульсов. Когда компаратор на ОУ A3 находится в несработанном состоянии и UA3 0, все диоды выпрямительного моста V2 открыты под действием токов, протекающих от шин питания через резисторы R22, R23. Напряжение UCg ограничено открытыми диодами выпрямительного моста V2 и имеет положительную
Рис. 30. Амплитудно-частотная характеристика фильтра низких частот органа тока блока типа Т102
полярность по отношению к неинвертирующему входу ОУ А4, вследствие чего UA4 = U°lc. Появление на выходе ОУ A3 как положительного, так и отрицательного импульсов, вызывая закрытие одного из диодов выпрямительного моста V2, обеспечивает перезаряд конденсатора С8 через резистор R17. Изменение полярности напряжения Ucs обусловливает UA4 = Вследствие малого значения сопротивления резистора R17 отличие в моментах срабатывания компараторов на ОУ A3, А4 не превышает 0,5 мс.
В течение интервала времени (f3 - Г2), когда UAj ~ 0, происходит разряд конденсатора С8 через резисторы R22, R23. Однако, с учетом выбранных соотношений сопротивлений резисторов R22 = R23 > R17, обратное изменение полярности напряжения Ucs может произойти только в случае, если UA 3 » 0 в течение интервала времени, превышающего 10 мс. Поэтому при возникновении требования срабатывания органа, когда на выходе ОУ A3 импульсы появляются в течение каждого полупериода, напряжение UA4 устойчиво имеет положительную полярность.
Выход ОУ А4 через токоограничивающий резистор R24 соединен с базой транзистора VT1, выполняющего функцию усилителя мощности. Включенный между эмиттером и базой указанного транзистора диод VD5 ограничивает амплитуду отрицательного напряжения на базе транзистора. В цепь коллектора транзистора VT1 через токоограничивающий резистор R25 включен светодиод VD6, сигнализирующий срабатывание органа. Если UA4 = U°*c, транзистор VT1 закрыт и светодиод VD6 не светится. При изменении полярности напряжения UA4 транзистор открывается и светодиод начинает светиться.
В измерительных органах, осуществляющих двухполупериодное сравнение величин, возникают сложности с обеспечением высокого коэффициента возврата кв вследствие возможной неидентичности преобразования сигнала в разные полупериоды. В органе тока блока Т103 указанная задача решается в соответствии с [10]. Значения сопротивлений R19, R20 выбраны разными: R19 > R20, что обусловливает ''on' ^ 'on' Срабатывание компаратора на ОУ А4 в момент г, приводит к тому, что к резистору R21 начинает прикладываться положительный сигнал, вызывающий уменьшение абсолютного значения тока вследствие чего обеспечивается < . Таким образом, как условия срабатывания, так и условия возврата определяются током i °п. Если значение тока I °п остается неизменным, то у органа, несмотря на неидентичность преобразования входного сигнала в разные полупериоды, может быть обеспечено = 1- Для того чтобы иметь kh < 1, в органе предусмотрена еще одна цепь обратной связи через резистор R18, наличие ко-
торой обеспечивает уменьшение значения тока i"n при открытии транзистора V.T1.
Измерительный блок Т102 выполнен аналогично блоку Т103, однако посредством блока ТЮ2 реализован только один измерительный орган, содержащий два активных частотных фильтра. Помимо селективного фильтра, идентичного фильтру блока ТЮ31 (рис. 29), частотно-избирательная система блока ТЮ2 содержит фильтр низких частот, амплитудно-частотная характеристика которого приведена на рис. 30. Наличие двух частотных фильтров позволяет обеспечить высокую степень отстройки органа от высших составляющих во входном сигнале при сохранении приемлемого быстродействия.
