Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов (стр. 8 из 19)
Цепочка 34, С9 служит для защиты тиристора Д39 от обратного напряжения.
д) Блок питания выполнен на трансформаторе Тр2, двух выпрямителей на диодах Д23-Д28, сглаживающих конденсаторах С2, С3 и стабилитронах Д31-Д33 и обеспечивает питание коллекторных цепей и цепей смешения транзисторов.
2. Реле работает следующим образом
2.1. Номинальный режим работы
Трансформаторы Тр2 и Тр1 преобразуют фазное напряжение сети (Uс) и фазный ток сети (Iс) (реле активной мощности) и напряжение Еi и Ev, а также создают два контура схемы сравнения с напряжениями на выходе, равными соответственно:
U1 = Eu + EiU2 = Ev – Ei
Стабилитроны Д1-Д4 ограничивают амплитуду возможных перенапряжений во вторичной цепи трансформатора тока Тр1 при кратности тока в сети больше 2 Iн. Резисторы R1, R2 создают значительный размагничивающий ток во вторичной обмотке трансформатора Тр1, благодаря чему достигается высокая точность пропорциональности ЕI
Резисторы R3, R4 создают дополнительную нагрузку трансформатора Тр2.
Напряжения переменного тока Г1 и Г2 выпрямляются двумя диодами мостами (Д15-Д22) и подаются на квадраторы. Квадраторы – элементы с вольт – амперной характеристикой вида I=aU2 – выполнены на стабилитронах Д5-Д14 и резисторах R5-R10 и дают возможность реализовать кусочно-линейную аппроксимацию квадратичной характеристики.
В итоге, после возведения в квадрат суммы и разности мгновенных значений ЕU и ЕI и вычитания полученных результатов, на выходе квадраторов получается новая величина напряжения, пропорциональная их произведению:
Нагрузкой квадраторов служит резистор R15, конденсатор С1 служит для сглаживания пульсаций на выходе квадраторов. Диод Д34 предотвращает режим обратного тока.
Далее напряжение с выхода квадраторов подается на вход триггера. Триггер с коллекторной обратной связью (резистор R20) позволяет получить независимость уставок по мощности срабатывания при регулировке уставок по коэффициенту возврата.
Цепи смешения уменьшают влияние параметров транзисторов на характеристики срабатывания.
В номинальном режиме транзистор Тр1 триггера закрыт напряжением смешения. Снимаемым с делителя R16, R17, R18. Транзистор Т2 при этом открыт и насыщен. Конденсатор С7 замедляющей части не заряжен. Транзисторы Т3 и 4 триггера исполнительной части закрыты, закрыт и транзистор усилителя Т3. Транзистор Т3 закрыт напряжением, снимаемым с Д36, R27, Д38, а Т4 – напряжением, снимаемым с Д38, R27, Д36.
Ток через управляющий электрод тиристора Д39 равен нулю, тиристор закрыт.
2.2. Режим срабатывания при увеличении сигнала на входе реле до уставки срабатывания, а, следовательно, и сигнала, поступающего с выхода квадраторов, транзистор Т1 триггера реагирующей части открывается, его коллекторный ток увеличивается, а транзистор Т2 закрывается, его коллекторный ток уменьшается (триггер опрокидывается) и конденсатор С7 замедляющей части оказывается подключенным к коллекторному напряжению. Заряд конденсатора С7 осуществится через зарядные сопротивления R24, R25, в зависимости от уставки по времени.
Напряжение с конденсатора С7 подается на вход триггера исполнительной части. При достижении на конденсаторе С7 напряжения, разного напряжению стабилитрона Д36, происходит срабатывание триггера исполнительной части.
Одновременно открывается и транзистор Т5, работающий в ключевом режиме, через управляющий электрод выходного тиристора Д39 протекает ток, тиристор открывается и подается напряжение на обмотку независимого расцепителя, расцепитель срабатывает.
При уменьшении сигнала на входе реле триггер реагирующей части возвращается в исходное состояние, емкость замедляющей части разряжается и снижает сигнал с триггера исполнительной части.
Ток управления тиристора падает до нуля. Реле возвращается в исходное состояние.
3. Конструктивно реле выполнено в защитном корпусе, который состоит из пластмассового цоколя и металлического кожуха. Между кожухом и цоколем проложена уплотняющая прокладка, выполненная из негироскопического материала. На цоколе расположены три блока, несущие на себе все элементы электрической схемы. На первом блоке расположены блок питания и выходная часть реле.
Каждый блок состоит из верхней колодки и двух боковых планок, охватывающих печатную плату. Все три блока залиты компаундом. Блоки соединяются между собой печатной монтажной платой, в которую впаиваются проволочные выходы блоков. Блоки крепятся к цоколю двумя винтами.
Технические данные реле активной и реактивной мощности типа РМ-53 ТУ16-523,424-80
Назначение: для защиты от перезагрузки генераторов переменного тока частоты 50 Гц по активной и реактивной мощности.
Основные параметры реле:
| Номинальное напряжение, В | Номинальная частота Гц | Номинальный ток, А | Значение уставки по мощности срабатывания в долях от номинальной мощности | Значение уставки по времени срабатывания, с | Потребляемая мощность, ВА |
| 230, 400 | 50 | 5 | 0,64Рн; 0,88Рн; 0,96Рн; 1,12Рн; 1,2Рн | 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0 | 5 |
Примечание: По согласованию с заводом-изготовителем допускается поставка реле откалиброванных на другие уставки по мощности, оговоренные при заказе, но в пределах (0,64Рн-1,2Рн) и (0,48-0,95)Qн.
1. Нагрузкой реле должна быть катушка независимого расцепителя постоянного и переменного тока.
2. Мощность нагрузки не более 400 Вт при напряжении до 400 В и токе 0,3-1,0А, с постоянной времени не более 10 мс, со временем срабатывания не более 0,1 с. Напряжение нагрузки оговаривается при заказе.
3. Реле возвращается в исходное состояние без срабатывания, если мощность, равная 1,2 Рсраб. по истечении времени не более 0,9 минимально-допустимого времени срабатывания для данной уставки уменьшится до следующих величин:
- 0,8 Рсраб на уставку по коэффициенту возврата 0,9;
- 0,7 Рсраб на уставку по коэффициенту возврата 0,8;
- 0,6 Рсраб на уставку по коэффициенту возврата 0,7;
4. Реле длительно выдерживает напряжение 1,05 Iн и ток 1,1 Iн.
5. Режим работы реле – продолжительный.
6. Рабочее положение реле – любое.
7. Реле имеет степень защиты JP40 по ГОСТ 14254-80 за исключением выводов, для которых обеспечивается степень защиты JP40 при присоединенных проводниках.
8. Реле допускает совместную работу с реле типов РОТ-53 и РЧ-52.
9. Реле соответствует действующим правилам Регистра РФ и одобрены им.
10. Срок службы реле – 12 лет.
11. В распределительных устройствах реле должно устанавливаться на расстоянии не менее 100 мм от силовых токоведущих частей аппаратов, шин и кабелей.
12. Изготовитель – предприятие п/я М-5739.
Пример записи при заказе.
Реле активной мощности на номинальное напряжение 400 В, напряжение нагрузки 230 В, с уставками по мощности срабатывания 0,64 Рн, по времени срабатывания 0,5 с, по коэффициенту возврата 0,9, типа РМ-53 по ТУ16-523.424-80.
| Реле 400 В, нагрузка 230В; 50 Гц; 0,64Рн; 0,5 с; 0,9 | РМ-53 | ТУ16-523.424-80 |
1.3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СТЕНДА
Данный лабораторный стенд на основе анализа испытуемых устройств должен содержать следующие основные блоки:
1. Питание стенда – устройство, с помощью которого подводится питание на стенд трехфазное 220 В.
2. Блок индикации питания стенда - устройство с помощью которого можно визуально наблюдать о наличии напряжения на стенде.
3. Блок изменения напряжения – с помощью которого можно изменять и контролировать напряжение на всех трех фазах в пределах от 0 до 127 В.
4. Блок изменения тока – с помощью которого можно изменять и измерять ток в пределах от 0 до 6 А.
5. Релейно – индикационного блока – с помощью которого можно во-первых, визуально наблюдать срабатывание прибора в виде свечения светодиода и во-вторых, иметь нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты при срабатывании реле. А именно он должен представлять из себя реле, которое замыкает свои контакты при срабатывании прибора, что дает возможность управлять элементами стенда во время срабатывания.
6. Блок таймеров – для контроля времени между подачей запредельного параметра и срабатыванием прибора
7. Лицевая панель на которой должны располагаться все приборы в управление и сборе информации принимает участие человек
Функциональная схема стенда представлена на листе
ДП2406.1594, 1598.03.01.
1.4 Разработка принципиальной схемы системы управления
1.4.1. На листе ДП2406.1594,1598.03.02 представлена принципиальная электрическая схема стенда, служащего для испытания устройств УВР, УРГ, УРМ, УТЗ, РМ-53 и РОТ-53
Принципиальная схема была разработана исходя из условий, что для испытания вышеперечисленных устройств необходимо питание ≈ 127В, 24В, и иметь плавнорегулирующееся напряжение от 0 до ≈127В, ток от 0 до ≈ 6А, а также устройство, контролирующее время срабатывания испытуемых устройств и коммутационной аппаратуры.
Принципиальная схема состоит из следующих основных блоков:
1) блока подачи питания на стенд, служащий для подвода питания к элементам схемы, а также включения и отключения питания стенда,
2) блока индикации питания стенда, служащего для визуального наблюдения присутствия или отсутствия питания на стенде,
3) блока изменения напряжения, служащего для плавного изменения трехфазного напряжения от 0 до ≈127В и питания устройств напряжением 127В,
4) блока изменения тока, служащего для изменения тока от 0 до 6А, а также его фазы,
5) блока таймера, служащего для контролирования времени срабатывания,
6) релейно-индикационного блока, служащего для фиксации и визуального наблюдения сигнала, подаваемого с испытуемых устройств,
7) блока питания – 24В для питания релейно-индикационного блока и испытуемых устройств напряжением – 24В,
8) клеммного блока – для подключения испытуемых устройств к стенду.