Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов (стр. 3 из 19)

Блок контроля напряжения III включает в себя измеритель напряжения ИН и реле времени на транзисторах VT11, V12 и VT13 с выходным реле К3 в цепи триггера VT14, VT15.

Трансформаторы TL1 и TL2 служат для согласования цепей измерителя активного или полного тока и типового измерительного трансформатора тока.

Измеритель ИАТ или ИПТ преобразует либо полный ток нагрузки, либо его активную составляющую в постоянное напряжение. Триггеры обеспечивают усиление сигнала измерителя и четкое срабатывание устройства при заданной величине уставки. Реле времени служит для создания выдержки и времени срабатывания.

Измеритель ИАТ устройств типов УВР-1А1 (см. рис. 1.8) и УВР-1А2 представляет собой мост на резисторах R47-R50 с диодами VD4 и VD5. Два резистора R45 и R46, включенные в фазы В и С, и мост R47…R50 образуют искусственную нулевую точку трехфазной системы. Если сопротивления резисторов R45 и R46 равны, то на диагональ моста подается напряжение, совпадающее по фазе с напряжением фазы А генератора (рис. 1.10).

Сопротивление моста одновременно обтекаются током от трансформатора тока, включенного в фазу А генераторов через согласующий трансформатор. С другой диагонали моста снимается выпрямленное выходное напряжение измерителя, равное разности потенциалов точек а и b (см. рис. 1.8), т.е. разности падений напряжений на резисторах R49 и R50:

U_ab= U_{4 9} – U₅₀

При холостом ходе генератора мост сбалансирован и напряжение на его выходе равно нулю:

U_{H 4 9}= U_{H 50}; U_ab х U_{H 4 9} - U_{H 50}=0.

При нагруженном генераторе ток трансформатора тока нарушает баланс моста. Этот ток, протекая в один полупериод через резистор R49, а в другой – через резистор R50, в цепях этих резисторов сдвигается по фазе на угол 180⁰.

Токи, протекающие через указанные резисторы, создают падение напряжения U_{T 49}= I_{T 49}R49; U_{T 50}= I_{T 50}R50, которые складываются с напряжениями U_H49 и U_H50, создавая разность потенциалов U_ab=U₄₉- U_50.

На рис. 3.4. приведена векторная диаграмма напряжений на выходе измерителя.

Учитывая, что R49= R50= R, I_{T 49}= I_{T 50}= I_T; U_H49= U_H50= U_H, из треугольников OU_HU_H49 и U_H50, получим

U_{4 9}=

U₅₀=

Прибавляя и вычитая

, получим

U_{4 9}=

U₅₀=

.

Так как U_T < U_H, то разностью

можем пренебречь. Тогда

; ;

,

т.е. напряжение на выходе измерителя приблизительно пропорционально активной составляющей тока генератора.

Если напряжение генератора считать неизменным, то напряжение U_ab (см. рис. 1.8) пропорционально активной мощности генератора.

Конденсатор С4 служит для сглаживания пульсаций напряжения между точками a и b. С помощью потенциометра R1 производится настройка устройства на заданную величину уставки.

Погрешность схемы измерителя активного тока ИАТ частично компенсируется при настройке путем изменения величины сопротивления резистора R48.

С измерителя полного тока ИПТ снимается выпрямленное напряжение от вторичной обмотки согласующего трансформатора, замкнутой на резисторе R1. Это напряжение пропорционально полной силе тока нагрузки генератора.

Выходное напряжение измерителя активного тока (см. рис. 1.8) или полного тока (см. рис 1.9) блока I контроля повышения нагрузки подается через стабилитрон VD1 на триггер VT1, VT2. Последний представляет собой двухкаскадный усилитель постоянного тока с положительной обратной связь, осуществляемой включением общего резистора R8 в цепь эмиттеров транзисторов VT1 и VT2, благодаря которой создается релейный эффект.

При отсутствии перегрузки генератора транзистор VT1 закрыт, так как ток через его переход эмиттер – база возникает только под действием выходного напряжения измерителя, когда оно становится больше напряжения пробоя стабилитрона, т.е. более 7,5…8,5В. При закрытом транзисторе VT1 база транзистора VT2 получает отрицательный потенциал с его коллектора по отношению к эммитеру, т.е. через переход эммитер – база транзистора течет ток. Сопротивления резисторов выбираются так, чтобы этот транзистор был полностью открыт. Падение напряжения на резисторе обратной связи R8 является закрывающим для транзистора VT1.

По мере увеличения напряжения на выходе измерителя выше величины пробоя стабилитрона закрывающий ток в цепи базы транзистора VT1 уменьшается, а коллекторный ток увеличивается. Напряжение коллектора этого транзистора уменьшается, следовательно, коллекторный ток транзистора VT2 также уменьшается, что, в свою очередь, приводит к уменьшению напряжения обратной связи, вычитаемого из напряжения сигнала, открывающего транзистор VT1.

Уменьшение напряжения обратной связи при увеличении напряжения сигнала приводит к тому, что схема лавинообразно переходит во второе состояние, когда транзистор VT1 полностью открыт. Напряжение в его цепи эммитер – коллектор составляет десятые доли вольта, следовательно, напряжение на переходе эммитер – база транзистора недостаточно для его открывания и коллекторный ток практически равен нулю. При уменьшении напряжения сигнала стабилитрон VD1 закрывается, и схема переходит в первое состояние с открытым транзистором VT2.

При малых нагрузках генераторов конденсатор С1 реле времени зашунтирован транзистором VT2 и небольшим сопротивлением обратной связи резистора R8. Поэтому напряжение на его зажимах мало. Стабилитрон VD2 не пропускает ток через переход эммитер – база транзистора VT3. Следовательно, на переход эммитер – база транзистора VT4 напряжение достаточно для его открывания. При этом транзистор VT5 закрыт и ток, проходящий через выходное реле К1, практически равен нулю.

При достижении током нагрузки генератора значения, соответствующего напряжения пробоя стабилитрона VD1 на выходе моста, триггер VT1, VT2 срабатывает, транзистор VT2 закрывается. Конденсатор С1 начинает заряжаться через резисторы R9 и R10, обеспечивая выдержку времени. При достижении на конденсаторе С1 напряжения, равного пробивному напряжению стабилитрона VD2 (8,5…9,5 В), транзистор VT3 открывается, шунтируя переход эммитер – база транзистора VT4. транзистор VT5 также открывается, и реле К1 срабатывает. С уменьшением нагрузки генератора все транзисторы перебрасываются в исходное положение в том же порядке, что и при включении.

Выходное напряжение измерителя полного тока блока контроля снижения нагрузки подается через стабилитрон VD3 на триггер VD6, VD7. Последний аналогичен триггеру VT1, VT2, т.е. при нагрузках генератора ниже величины, соответствующей уставке устройства при отключении резервного генератора, транзистор VT6 закрыт, а транзистор VT7 полностью открыт. Конденсатор С2 реле времени зашунтирован транзистором VT7 и небольшим сопротивлением обратной связи резистора R25. Напряжение на его зажимах отсутствует, следовательно, транзистор VT8 закрыт, коллекторный ток его практически равен нулю, и на базу транзистора VT9 подается отрицательный потенциал политическое отношению к его эммитеру. Таким образом, транзистор VT9 будет открыт, а транзистор VT10 закрыт. Стабилитрон VD4 служит для надежного закрывания транзистора VT8.

Политическое мере увеличения напряжения на выходе измерителя выше величины пробоя стабилитрона VD3 (т.е. выше 8, 5…9, 5В), триггер срабатывает, транзистор VT7 закрывается, а конденсатор С2 заряжается. С незначительной выдержкой времени открывается транзистор VT8, срабатывает триггер VT9,VT10, транзистор VT10 открывается и реле К2 срабатывает. В таком положении эти элементы блока контроля находятся до тех пор, пока нагрузка генератора превышает заданную установку срабатывания.

Если нагрузка падает ниже величины уставки, стабилитрон VD3 закрывается, транзистор VT7 открывается, его напряжение эммитер – коллектор уменьшается почти до нуля и конденсатор С2 начинает разряжаться, поддерживая еще некоторое время ток через переход эммитер – база транзистора VT8. Через 5…8 с, когда конденсатор разрядится, транзистор VT8 закрывается, триггер VT9, VT10 переходит в начальное состояние и реле К2 обесточивается. Его нормально замкнутые контакты выдают импульс на остановку резервного генератора.

Измеритель блока контроля напряжения в устройствах УВР-1А1 (см. рис. 1.8.) и УВР-1А2 представляет собой трансформатор напряжения TV1 или в устройствах УВР-1П1 (см. рис. 1.10) и УВР-1П2 – делитель напряжения на резисторах R60, R61, R62 и выпрямитель VD9…VD12 с фильтрующим конденсатором С6. Напряжение на выходе измерителя, пропорциональное напряжению генератора, подается на реле времени, аналогичное реле времени блоков контроля повышения и контроля снижения нагрузки.

При номинальном напряжении на генераторе стабилитрон VD6 пробит, конденсатор С3 заряжен, транзисторы VT11 и VT13 открыты и реле К3 находится под напряжением. При снижении напряжения ниже 80 ±5% номинального закрывается стабилитрон VD6, конденсатор С3 разряжается, обеспечивая заданную выдержку времени, после чего транзистор VT11 закрывается, триггер VT12, VT13 срабатывает, реле К3 лишается питания и устройство выдает импульс на отключение генератора и запуск резервного агрегата.