98EX125-BCD式中:usm=2um/k一脉动电压的最大值;

ωs=wg-ωc---角频率之差;

△q=ωst一瞬时相位差。

         

图6-20 变压器原、副边电压波形

整流滤波后的电压,变压器副边电压△us经二极管D1半波整流,高频部分被C1滤除,输出的电压可以近似地认为是振荡电压包络线的正半部分。这是一个脉动电压,其值可表示为:

              Us=Usm/sin wst/2

                 =Usm sin △q/2         (6-30)

脉动电压的波形如图6-21所示。由图可见, u、Us是一个周期性变化的脉动电压,其脉动周期为:

              Ts=1/fg-fc

                 =1/f

                 =2t/ws            (6-31)

            

从式(6-31)可以看出,当频差不同时,脉动电压的周期也不同。频差△F越小,脉

动周期Ts就越长。另外,从脉动电压表达式可以看出,整流滤波后的脉动电压(∫s的大小可以反映出瞬时相位差△田的大小。当△甲=ωsr=π时,Us=Us″z最大,相当于发电机电压与电网电压反相串联,若此时合闸,则冲击电流最大;当△甲=ωs莎=0或2π时,Us=0,说明此时发电机电压与电网电压同相位,这时合闸,则冲击电流为零。所以应在LIs较小时合闸并联。

通过以上分析可知,整流滤波后的脉动电压us的大小可以反映出相位差的变化规律,而其周期的长短则反映出频差的变化规律。

在以上的分析中,只考虑了电容C1对高频部分的滤波,而没有考虑C1充放电对Us的影响。正是由于C1充放电对Us的影响,决定了该电路只能在频差△r和相差△甲较小时才能发出合闸信号。下面分析电容C1的展波作用。

电容器C1的展波作用,电容器C1两端的电压“c如图6-22所示,取ωs莎在[-2π,0]内的情况来分析。在脉动电压Us的作用下,电容C1或充电或放电,充电通道为B1-D1-C1,故充电时间常数很小;放电通道为C1一凡″,凡″为电阻R1、R2、u勤,

R3及三极管T1输人电阻的串并联等值电阻,然,放电时间常数了大于充电时间常数。

在[-2π,-π]区间内,Us给C1充电,由图6-22 电容器充、放电波形于充电时间常数很小,故C1两端电压“c随Us上升,即“c与Us一致。在[-π,一气]区间内,L`s下降,C1通过电阻放电,Us下降速度小于电容放电速度,所以电容器仍被充电,“c与us仍一致。

            

在[一气,0]区间内,Us下降加快,“c按指数规律向电阻放电,直到叽第二个周

期中的Us1值时,二极管D1又导通,I∶`s又向C1充电。如此反复,电容C1上的电压波形如图6-22所示。

下面推导电容器开始放电所对应的电角度(-ε0)的大小。

设电容器开始放电所对应的时间为一莎0,即有一ε0=-ω/0,则电容器开始放电的初始电压Uc0为:

        uc0=us0-ωst0=Us″sint

电容器按指数规律放电,其放电曲线为:

ri=∫usm sint)e^u

式中:T一电容器的放电时间常数。

当r=-u0时,电容器的放电速率为:

在[-π,0]内,脉动电压的表达式为:

i=-Us″sint

当t=-h时,脉动电压的下降率为:

             ωoCt-n

           =-Us-∞s-ui

因为在电容器开始放电时,放电速率与脉动电压下降率相等,图6-23 电容C1初始放电时刻随△F的变化情况(a)△F大时 (b)△r小时

自动并联检测电路对频差及相差的检测

从图6-23可以看出始放电电压也较高,脉动电压LJs的周期Ts较短,使得仍c还未下降到合闸电压Jcz

所以,0为:ε0=2arctg(rπ△r)            (6-40)

由上式可知,电容器C1的放电初始点与频差△r及放电时间常数有关。如果放电时间常数r一定,ε0只与频差△∫有关。如果频差△F减小,则ε0减小,放电初始点曰将沿曲线下降,如图6-23(a)、(b)所示。