удк 629 067. 8 (стр. 2 из 18)
Система электроснабжения постоянным током напряжением 27 В является вторичной и состоит из двух независимых подсистем — левого и правого борта. Основными источниками являются 4 выпрямительных устройства ВУ-6А(Б), которые обеспечивают преобразование электроэнергии переменного тока 200 В 400 Гц в постоянное 28,5 В. Вспомогательным источником является стартер-генератор ГС-12ТО ВСУ ТА-6, который используется в качестве стартера при запуске ВСУ и в качестве генератора после выхода ВСУ на номинальный режим. Аварийными источниками являются 4 щелочные аккумуляторные батареи 20НКБН-25-УЗ, которые расположены по 2 шт. в обтекателях шасси (слева и справа). Аккумуляторные батареи обеспечивают питание жизненно важных потребителей в течение 20…30 минут или 20 минут при 3-х неудавшихся запусках ВСУ. При питании всех потребителей время работы уменьшается примерно в 3 раза.
Основными источниками переменного трёхфазного тока 36 В 400 Гц являются 2 силовых трёхфазных понижающих трансформатора ТС320СО4А. Первичные обмотки трансформаторов питаются от шин борт сети переменного трёхфазного тока напряжением 200/115 В. Мощность ТС320СО4А 2 кВт. Трансформаторы подключены к шинам РУ-25 и РУ-26, которые используются для питания потребителей ПНК. Резервным источником является преобразователь ПТ-125Ц, который преобразует постоянный ток напряжением 27 В в переменный трёхфазный ток напряжением 36 В 400 Гц. Преобразователь ПТ-125Ц является автономным источником питания авиагоризонта АГБ-3К, выключателя коррекции ВК-90М, магнитного самописца МСРП-64. Аварийное питание однофазным переменным током напряжением 36 В частотой 400 Гц осуществляется от трансформатора ТС-1-025. Мощностью 0,25 кВА, питеается от ПО-750. Потребители 36 В 400 Гц подключаются одним проводом через автомат защиты к шине, а вторым — на корпус самолёта.
Для обеспечения безопасной работы узлов и устройств самолета применяют автоматы защиты, предназначеные для защиты потребителей трехфазного переменного тока при обрыве одной или двух фаз контролируемой сети.
2 Системотехническая часть
2.1 Структура устройства защиты
Для того чтобы сформировать на функциональном уровне структуру разрабатываемого устройства защиты необходимо рассмотреть его основные функции.
1) Функция обнаружения обрыва фаз.
2) Предохранение элементов схемы от перегрузок по току и напряжению при токах короткого замыкания в контролируемой линии.
3) Выпрямление и фильтрация напряжения.
4) Независимая работа каждой из трёх фаз устройства защиты.
5) Обеспечение срабатывания устройства за время 1-2с после обрыва одной или двух фаз контролируемой линии.
6) Стабилизация напряжения.
На основании вышеизложенного, функциональная схема устройства защиты принимает следующий вид (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 Функциональная схема устройства защиты.
1)Датчики.
Датчиками обрыва фаз служат токовые трансформаторы Е1, Е2, Е3. При протекания тока через первичные обмотки трансформаторов на вторичных обмотках индуктируются переменные напряжения.
2) Блок защиты.
Диоды ограничительные предохраняют элементы схемы от перегрузок по току и напряжению при токах короткого замыкания в контролируемой линии (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2
3) Блок выпрямления и фильтрации напряжения.
Напряжения выпрямляются двухполупериодной мостовой схемой, на диодных мостах Д7, Д8, Д9. Выпрямленные напряжения фильтруются конденсаторами С1 – С3.
4) Блок диодного суммирования (рисунок 3.3).
Диоды представляют собой схему диодного суммирования и необходимы для независимой работы каждой из трёх ячеек устройства защиты (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3
5) Блок временной цепи.
Временная цепь R7, R8, C4, Д18, Т2, Д19 выполнена таким образом, чтобы обеспечить срабатывание автомата за время 1-2с после обрыва одной или двух фаз контролируемой линии.
6) Стабилизатор напряжения (рисунок 3.4).
На транзисторе, резисторе и стабилитронах выполнен стабилизатор напряжения.
Рисунок 3.4
7) Коммутационные устройства. Р1, Р2. Устройства предназначены для замыкания и размыкания электрических цепей в устройствах автоматики, телемеханики, сигнализации, контроля и защиты
3 Схемотехническая часть
УЗ состоит из одной платы печатной (ПП), на которой установлены резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды, стабилитроны, реле. Кроме того, в устройство устанавливаются трансформаторы тока.
Схема электрическая принципиальная представлена в приложении и соответствует чертежу СПТИ.210201.001 Э3.
Поскольку эксплуатация УЗ производится в авиации, то для создания готового устройства использовались ЭРЭ расширенного температурного диапазона, либо специализированные ЭРЭ, аттестованные для применения в авиации.
3.1 Проектирование блоков устройства защиты
3.1.1 Проектирование токовых трансформаторов
Трансформаторы тока используются в качестве датчиков тока в системах защиты по току. Измеряемым током чаще всего является ток первичной обмотки силового трансформатора, амплитуда которого пропорциональна току нагрузки.
Конструкция трансформатора тока представляет собой кольцо из ферромагнитного материала с обмоткой, в отверстие которого продет провод с измеряемым током i1. Данный провод играет роль первичной обмотки с число витков w1= 1.
Вторичная обмотка, намотанная на кольце, нагружена на резистор R, выполняющий функцию линейного преобразователя вторичного тока в напряжение:
u2=i2R
Напряжение u2, являясь знакопеременным, подается на вход выпрямителя, где преобразуется в постоянное.
Для выпрямителя трансформатор тока вместе с резистором R должен выступать в качестве генератора э.д.с. с малым внутренним сопротивлением, что может быть обеспечено при достаточно малой величине R. В то же время величина R не должна быть слишком малой, с тем чтобы обеспечить требуемую амплитуду Uа2 выходного напряжения u2.
Будем считать рассматриваемый трансформатор тока идеальным. Тогда можем записать:
i2=i1/w (3.1.1)
где w — число витков вторичной обмотки.
Из этого равенства следует, что ток i2 может быть выбран существенно меньшим измеряемого тока i1 путем соответствующего выбора числа витков обмотки.
Далее получаем:
u2=R×i1/w
Перейдем к расчету трансформатора тока. Допустим, требуется рассчитать трансформатор тока для двухтактного мостового преобразователя. Исходными данными для расчета являются:
— амплитуда измеряемого тока iа1 = 0,5 А;
— действующее значение измеряемого тока I1 = 0,35 А;
— амплитуда выходного напряжения Ua2 = 8,2 В;
Зададимся величиной сопротивления R = 10 кОм. Равенство, записанное для мгновенных значений напряжения u2 и тока i2, справедливо также и для их амплитудных значений Ua2 и Ia2, на основании чего можем найти:
Ia2=Ua2/R=8.2B/10кОм=0,82 мА
По формуле (3.1.1) справедливой для мгновенных, амплитудных и действующих значений входящих в нее величин, найдем число витков обмотки и действующее значение вторичного тока:
w=Ia1/Ia2=0.5A/0.82 мA= 610 витков.
I2=I1/w= 0.35/610= 57,4×10-3
Определим сечение и диаметр провода обмотки, приняв плотность тока j=3A/мм2:
Sпр = I2/j=57,4×10-3 /3=0.0191 мм2
d2пр = 4 ×Sпр/ p= 4×0.0191 / 3,14
dпр = 0,116
В качестве провода обмотки будем использовать провод марки ПЭТВ-2 с диаметром по меди dnp = 0,200 мм (диаметр по изоляции dnp. из=0,240 мм).
Выберем сердечник трансформатора тока, исходя из условия размещаемое™ обмотки на нем и наличия отверстия для продевания провода с измеряемым током. Допустим, в качестве провода с измеряемым током использован провод марки МГТФ 1 × 0,12, имеющий сечение 0,12 мм2 и внешний диаметр dnp1 из = 1 мм.
В качестве сердечника трансформатора будем использовать кольцо К20х10х5 из феррита марки 1500НМЗ, имеющее S = 10 мм2.
Проверим размещаемость обмотки на выбранном сердечнике. Наложим на сердечник изоляцию из лакоткани ЛШMC-105-0,10 толщиной Dиз = 0,10 мм с 50%-ным перекрытием.
Найдем диаметр и длину 1-го слоя:
dсл1 = d - 4Dиз – dпр из = 10 - 4 • 0,1 - 0,240 = 9,36 мм;
lсл= p •dсл1 = 3,14• 9,36 =29,4 мм.
(d — внутренний диаметр сердечника).
Максимальное число витков в 1-м слое без учета неплотности намотки составит: