При коммутациях в индуктивных цепях

На рис. 10.36 в упрощенном виде пока­зана модель взаимодействия между цепью тока возбуждения электромагнитного уст­ройства и цепью тока систем РЗА и автома­тизированного и автоматического управле­ния технологическим процессом. Обе цепи гальванически разделены из соображений помехозащищенности, однако связаны че­рез практически всегда имеющиеся пара­зитные емкости C₁₃, С_]4, С₂₃, С₂₄- Кроме того, через сцепление магнитных потоков обоих контуров возникает индуктивная связь, характеризуемая взаимоиндукцией М. Вследствие возникающего при разряд­ных явлениях между контактами выключа- теля СВЧ-излучения возможно неблагопри­ятное влияние дальнего поля на логические цепи систем РЗА и автоматизированного и

автоматического управления технологиче­ским процессами.

При включении прибора Y емкость С. за­ряжается через сопротивление Д_т (внутрен­нее сопротивление источника напряжения и сопротивление линии) и индуктивность L_s. При идеально быстро включающемся выключателе в контуре L_SC_S развивается электрический колебательный затухающий процесс, который в основном определяется параметрами L_s и С_s. Он протекает с часто­той f₃ = 1/(2π √ L_sC_s) (рис. 10.37) и макси­мальным напряжением U_smiUL на катушке индуктивности.

Напряжение U_smax может лежать между

300 В и несколькими киловольтами, ско­рости изменения напряжения — от 1 до 1000 В/мкс, общая длительность процесса лежит в микросекундной области, а час­тота — в границах от 10⁶ до I О⁸ Гц.

Образование помех затрудняется тем, что для срабатывания реального выключа­теля требуется конечное время.

Например, для тиристора оно образуется из времени, которое необходимо, чтобы заполнить достаточно большие зоны полу­проводникового материала носителями заряда, а для выключателей с подвижными контактами, включающими напряжение,

Рис. 10.36. Модель взаимодействия цепи, содержащей индуктивный элемент, с логической цепью системы 1вюмагизнрованного и автоматически управления технологическим устройством

364 Г а а в a 10. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОМЕХ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ И ПОДСТАНЦИЯХ

Рис. 10.37. Типичная форма импульса V_s напряже­ния на катушке при включении

равное или более 300 В, из времени, за кото­рое образуется проводимость искрового разряда. Типичные времена срабатывания мощных тиристоров (0, 2—4 кВ) от 5 до 200 мкс, реле и герконов примерно 3 не. Процесс включения контактных уст­ройств вследствие явлений вибрации и дру­гих физических процессов состоит из ряда следующих друг за другом циклов замыка­ния и размыкания. Поэтому в течение включения возникают несколько изобра­женных на рис. 10.37 затухающих процес­сов, типичных для процессов отключения (см. ниже). Таким образом, в целом каждый процесс включения электромагнитного устройства необходимо оценивать как потенциальную причину помехи.

При отключении электромагнитного устройства, т.е. при внезапном прерыва­нии стационарного тока возбуждения i в колебательном контуре, образованном й₍, L_s и С_s, также происходит электрический колебательный затухающий процесс, при котором запасенная к моменту отключения в L_s и С_s энергия в R_s превращается в тепло. Если опять предположить наличие в цепи тока быстрого, почти идеального выключа­теля, то этот затухающий процесс проте­кает либо колебательно с частотой f_c=

1/ (2π √ L_sC_s) (рис. 10.38, а) или аперио­дически затухая (рис. 10.38, б). Вид импульса напряжения на катушке L_s. при­веденный на рис. 10.38, а типичен для уст­ройств с магнитопроводом, набранным из отдельных пластин, а вид на рис. 10.38, 6 — для устройств с массивным магнитопрово­дом. Сильно затухающий процесс на рис. 10.38, б можно объяснить влиянием R_Fe сопротивления потерь в стали массив­ного магнитопровода.

Без специальных мер затухающие про­цессы в обоих случаях сопровождаются высокими перенапряжениями U_smax и боль­шими скоростями изменения напряжения dU_s/dt. Максимальное, теоретически воз-

Рис. 10.38. Типичные импульсы напряжения на катушке I при включении тока идеальным выключателем: а — наборный магнитопровод; 6 — массивный магнитопровод