Заземленным эмиттером

На 5.17,6 изображена такая же цепочка линий, но на понижающих подстанциях установлены автотрансформаторы (частый случай) или трансформаторы с заземленными нейтралями (обычно для f/HoM^220 кВ). Эти автотрансформаторы (трансформаторы) являются как бы источниками токов нулевой последовательности (см. гл. 1). Казалось бы, поэтому для защиты сети следует применить встречно-ступенчатый принцип выбора выдержек времени.

Для защит сети по 5.17,6 при трансформаторах с заземленными нейтралями на понижающих подстанциях /с,з должны отстраиваться как от /нб,п,расч при /((3) за трансформаторами подстанций, так и от токов 3/0, генерируемых указанными заземленными трансформаторами при КЗ на землю в питающей сети. Для отстройки от последних часто приходится загрублять защиты или выполнять их направленными. Если стремятся выполнить защиту / по возможности быстродействующей, учитывается также условие отстройки ее /с,з от составляющих нулевой последовательности бросков тока намагничивания, кратковременно появляющихся при неодновременном включении фаз выключателем (в предыдущем случае их не могло быть, так как нейтрали понижающих трансформаторов были изолированы). Как уже указывалось, методы расчета этих бросков были детально разработаны под руководством А. Д. Дроздова (НПИ). Улучшение отстройки от них также разрабатывалось в НПИ (А. Д. Дроздов, В. В. Платонов и др.). Для сетей 110—330 кВ отстройка обычно осуществляется не по /с,з, а по времени создания небольшого замедления защиты. Для защит сети по 5.17,6 при автотрансформаторах на подстанциях в общем случае приходится учитывать еще следующее условие. Автотрансформаторы со стороны среднего напряжения работают на сеть, оказывающуюся всегда работающей с заземленной нейт-

которое допускает изоляция трансформаторов у нейтрали, рассчитанная на уровень 35 кВ. У таких трансформаторов в случае их питания со стороны других напряжений возможно возникновение опасных перенапряжений. Так, при /С(1) на шинах станции ( 13.3) и ликвидации КЗ защитами присоединенных к ним элементов первыми могут отключиться части системы с заземленными нейтралями и может остаться в работе блок с изолированной нейтралью. В этом случае могут возникнуть недопустимые перенапряжения, определяемые перемежающейся дугой емкостного тока. Поэтому необходимо предусматривать устрой-

13.3. Возможный случай ликвидации повреждения в сети с частично заземленными нейтралями (зачерненными показаны выключатели, отключенные при КЗ на землю в точке К)

заземленными нейтралями.......... 457

В зависимости от режима нейтралей сети условно можно разделить на четыре группы: а) сети с незазем-ленными нейтралями; б) сети с резонансно-заземленными нейтралями (частный случай сетей с неэффективно-заземленными нейтралями); в) сети с эффективно-заземленными нейтралями; г) сети с глухозаземленными нейтралями (сети 220 и 380 В).

К сетям с эффективно-заземленными нейтралями в соответствии с рекомендацией МЭК. относятся сети, у которых

В случае, если сеть с незаземленными нейтралями имеет относительно большой емкостный ток замыкания на землю

В системах с неэффективно-заземленными (или с резонансно-заземленными) нейтралями ( 3-2) при замыкании на землю, например, фазы А имеют место следующие соотношения:

Исходя из изложенного в СССР принята следующая система режима нейтралей: сети 0,66; 3; 6; 10; 20 и 35 кВ в зависимости от величины емкостного тока при замыкании на землю работают либо с незаземленными, либо с резонансно-заземленными нейтралями; сети 220

и 380 В — с глухозаземленными нейтралями, сети напряжением 110 кВ и выше — с З'ффективно-заземленны-ми нейтралями.

сообразно применять в схеме сдвоенный составной транзистор, обеспечивающий высокое входное сопротивление усилителя ( 8.14). Выбор схемы с заземленным эмиттером объясняется лучшим соотношением входного и выходного сопротивлений по сравнению со схемой с заземленной базой и необходимостью получения сдвига фазы на 180°.

2. Импеданс для малого сигнала со стороны эмиттера при фиксированном напряжении на базе. Возьмем производную от UB3 по /к: гэ = UT/IK = 25/1К Ом, где ток /к измеряется в миллиамперах. Величина 25//к Ом соответствует комнатной температуре. Это собственное сопротивление эмиттера гэ выступает в качестве последовательного для эмиттерной цепи во всех транзисторных схемах. Оно ограничивает усиление усилителя с заземленным эмиттером, приводит к тому, что коэффициент усиления эмиттерного повторителя имеет значение чуть меньше единицы и не позволяет выходному сопротивлению эмиттерного повторителя стать равным нулю. Этот параметр относится к параметрам малого сигнала. Отметим, что крутизна для усилителя с заземленным эмиттером определяется следующим образом: дт — = 1/гэ.

Мы уже упоминали усилитель с «заземленным эмиттером» и схемы «с общим эмиттером». Эти схемы не следует путать. Усилитель с «заземленным эмиттером»-это усилитель с общим эмиттером, в котором R3 = 0. В усилительном каскаде с общим эмиттером может присутствовать эмиттерный резистор; особенность этой схемы состоит в том, что цепь эмиттера является общей для входа и выхода схемы.

Недостатки однокаскадного усилителя с заземленным эмиттером. Дополнительное усиление, обусловленное отсутствием разясгора в эмитгеряой цепи /?э = 0, мы получаем за счет ухудшения некоторых параметров усилителя. Как ни популярен усилитель с заземленным эмиттером в учебниках, на практике его следует использовать только в схемах, охваченных общей петлей отрицательной обратной связи. Для того чтобы понять, с чем это связано, рассмотрим 2.35.

2.36. Нелинейный выходной сигнал, снимаемый с усилителя с заземленным эмиттером.

определяется выражением к — —gmRK = = ~ЯК/Гэ = — ^к^к (мА)/25, т. е. для тока покоя 1 мА он равен —400. Но дело в том, что ток /„ изменяется при изменении входного сигнала. В нашем примере коэффициент усиления может изменяться от — 800 (^вых = 0, /к = 2 мА) до нуля (С/Вых = UKK, 1К — 0). Если на входе действует треугольный сигнал, то сигнал на выходе будет таким, как показано на 2.36. Усилитель вносит большие искажения, т. е. обладает плохой линейностью. Усилитель с заземленным эмиттером без обратной связи можно использовать лишь для небольших диапазонов изменения сигнала вблизи точки покоя. Что же касается усилителя с общим эмиттером, то его усиление почти не зависит от коллекторного тока, при условии что Яэ » гэ; он обеспечивает усиление без искажений в большом диапазоне изменения сигнала.

3. Смешение. В усилителе с заземленным эмиттером смещение выполнить трудно. Возникает соблазн просто подать напряжение (с делителя), которое обеспечит

нужный ток покоя в соответствии с уравнением Эберса-Молла. Однако так сделать нельзя, потому что напряжение (7БЭ зависит от температуры (при фиксированном значении /к) и изменяется на 2,1 мВ/°С (фактически напряжение уменьшается при повышении температуры Г из-за того, что изменяется ток 7нас; в результате оказывается, что напряжение иЕЭ приблизительно пропорционально 1/Т, где Г-абсолютная температура). Это ведет к тому, что коллекторный ток (при фиксированном значении 1/БЭ) будет увеличиваться в 10 раз при повышении температуры на 30 °С. Такая нестабильность делает смещение неработоспособным, так как даже небольшие колебания температуры будут приводить усилитель в режим насыщения. Например, если напряжение смещения сделать равным половине напряжения питания коллектора, то усилитель с заземленным эмиттером будет переходить в режим насыщения при повышении температуры на 8°С.

Упражнение 2.9. Убедитесь в том, что при повышении температуры окружающей среды на 8°С усилитель с заземленным эмиттером и поданным на базу напряжением смещения переходит в режим насыщения. В исходном состоянии транзистор смещен так, что UK =

2.37. Шунтируемый резистор в эмиттерной цепи можно использовать для получения стабильного смещения в усилителе с заземленным эмиттером.

Некоторые замечания относительно смещения и усиления. Первое важное замечание касается усилительных каскадов с заземленным эмиттером: создается впечатление, что коэффициент усиления по напряжению можно увеличить за счет увеличения тока покоя, так как собственное сопротивление эмиттера гэ уменьшается при увеличении тока. Однако, хотя гэ и уменьшается при увеличении коллекторного тока, для получения того же самого рабочего напряжения на коллекторе приходится использовать меньший коллекторный резистор, и в результате выигрыша нет. На самом деле можно показать, что в усилителе с заземленным эмиттером, смещенным так, что напряжение покоя составляет 0,5 UKK, коэффициент усиления по напряжению для малого сигнала равен К ^ 20 UKK независимо от величины тока покоя (рабочего тока).