Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов

,

Аннотация

В данном дипломном проекте был разработан лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов, а именно: устройства распределения мощности, устройства включения резерва, устройства токовой защиты, реле мощности РМ-53, реле обратного тока РОТ-53,устройства разгрузки генератора.

Была разработана электрическая принципиальная схема стенда на основе анализа работы устройств защиты. Расчет и выбор элементов произведен в соответствии с принципиальной схемой.

Так же была разработана конструкция стенда на основе наиболее удобного пользования приборами при проведении испытаний, составлены алгоритмы проведения испытаний.

В разделе “ экономическое обоснование проекта” рассчитана стоимость стенда, обоснована целесообразность использования данного стенда в учебном процессе.

В разделе “ Безопасность и экологичность проекта” ,произведен анализ соответствия данного стенда критериям экологичности и безопасности, дана инструкция по безопасной эксплуатации стенда.

The summary

In the given degree project the laboratory stand for test of devices of protection of ship generators namely was developed: devices of distribution of capacity, device of inclusion of a reserve, device токовой of protection, relay of capacity RS-53, relay of a return current RRC-53, device of unloading of the generator.

The electrical basic circuit of the stand was developed on the basis of the analysis of work of devices of protection. The account and choice of elements is made according to the basic circuit.

As the design of the stand on a basis of the most convenient usage by devices was developed at realization of tests, the algorithms of realization of tests are made.

In section “ an economic substantiation of the project ” cost of the stand is designed, the expediency of use of the given stand in educational process is reasonable.

In section “ Safety and ecology of the project ”, the analysis of conformity of the given stand to criteria ecology and safety is made, the instruction on safe operation of the stand is given.

Содержание

1. Обоснование дипломного проекта

1.1. Описание лабораторного стенда для испытания устройств защиты судовых генераторов

1.2. Описание и технические данные устройств зашиты судовых генераторов

1.3. Разработка функциональной схемы стенда

1.4. Разработка принципиальной электрической схемы стенда

2. Расчет и выбор электрооборудования стенда для испытания устройств защиты судовых генераторов

2.1. Требования правил Регистра к выбору электрооборудования

2.2. Расчет и выбор элементов блока изменения напряжения

2.3. Расчет и выбор элементов блока изменения тока

2.4. Выбор блока питания U - 24 В

2.5. Расчет и выбор элементов релейно-индикационного блока

2.6. Расчет и выбор элементов блока индикации питания стенда

2.7. Расчет надежности

2.8. Разработка конструкции стенда

2.9. Тепловой расчет

2.10. Инструкция по эксплуатации

3. Разработка алгоритмов проведения испытаний устройств защиты судовых генераторов

3.1. Введение

3.2 Алгоритмы проведения испытаний устройств защиты судовых генераторов

3.3.Заключение

4. Безопасность и экологичность проекта

4.1. Введение

4.2. Анализ на соответствие требованиям безопасности и экологичности

4.3. Указания для разработки требований к проектируемому объекту для повышения ею устойчивости

4.4. Защита от вредных, опасных и аварийных факторов

4.5. Обеспечение экологической безопасности

4.6. Обеспечение повышенной устойчивости проектируемого объекта

4.7. Ответственность за нарушение инструкции

4.8. Заключение

4.9. Список литературы

5. Экономическое обоснование проекта

5.1. Введение

5.2. Определение оптовой цены испытательного стенда

5.3. Заключение

6. Порядок контроля и приемки

6.1. Подача питания

6.2. Проведение испытания стенда

6.3. Составление акта о приемке

7. Заключение

8. Список использованных источников

9. Приложения

1.1. Описание лабораторного стенда для испытания устройств защиты судовых генераторов

Создание судов транспортного и промыслового флотов различных модификаций с широкой электрификацией технических средств привело к созданию ряда унифицированных функциональных систем и средств автоматизации электроэнергетических установок. Речь идет о системах и устройствах, предназначенных для распределения реактивных и активных нагрузок, программирования загрузки судовой электростанции, контроля и сигнализации. Внедрение новых средств автоматизации влечет за собой надобность в специалистах, имеющих обслуживать эти средства. Подготовкой специалистов эксплуатационников занимается кафедра «Электрооборудования и автоматики судов». Поэтому необходимо повышать качество обучения студентов внедрением учебной программы, включающую в себя изучение новых средств автоматизации, расширить лабораторную базу кафедры. С этой целью и был разработан лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов.

Стенд представляет из себя устройство, позволяющее имитировать различные режимы работы судовых генераторов при повышении, понижении нагрузки исчезновению напряжения и т.д.

На стенде имеется контрольно-измерительная аппаратура, позволяющая контролировать ток нагрузки, и напряжение генератора и косинус угла между током и напряжением генератора.

В частности, лабораторный стенд был разработан для испытания УРГ - устройства разгрузки генератора, УРМ - устройства распределения мощности, УТЗ - устройства токовой защиты, РМ-53 - реле мощности, РОТ-53 - реле обратного тока, УВР - устройства включения резерва.

Стенд обеспечивает устройства необходимым для работы питанием, позволяет контролировать время срабатывания устройств при появлении запредельных параметров генератора. Конструкция стенда (см. Сборочный чертеж) разработана из условия наиболее удобного проведения испытания. У стенда имеется полка, на которую можно установить испытуемые приборы, клеммники с помощью которых можно подсоединить испытуемый прибор. Около каждого элемента имеются пояснительные таблички, позволяющие легко ориентировать в приборах.

Устройство типа УРМ-35 предназначено для автоматического пропорционального распределения активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами судовых электроэнергетических установок переменного тока частотой 50 Гц. Устройство предназначено для работы в помещениях электростанций. Использование устройства УРМ-35 в составе электроэнергетической установки обеспечивает в статистических режимах точность распределения активных нагрузок между параллельно работающими генераторами в пределах 5 % при изменении суммарной нагрузки системы от 20 до 110% номинальной и изменении коэффициента мощности в пределах от 1,0 до 0,7.

Необходимым условием применения устройства УРМ-35 является возможность параллельного перемещения скоростных характеристик агрегата путем перестройки регуляторов частоты первичного двигателя с помощью серводвигателя в пределах от ± 10 % номинального значения. Соотношения мощностей параллельно работающих генераторов при использовании устройств УРМ-35 не должно быть более чем 1: 5. устройство содержит следующие блоки: датчик активного тока УРМ-35Д, формирователь импульсов УРМ-35Ф, усилитель УРМ-35У.

Блоки УРМ-35У имеют пять модификаций и предназначены для работы со следующими типами серводвигателей: УРМ-35У1 - с серводвигателем постоянного тока последовательного возбуждения напряжением 24В и током до 10А; УРМ-35У2 - с серводвигателем постоянного тока последовательного возбуждения напряжением 110В и током до 10А; УРМ-35У3 - с серводвигателем постоянного тока независимого возбуждения напряжением 27В и током до 2, 5А; УРМ-35У4 - с серводвигателем постоянного тока независимого возбуждения напряжением 110В и током до 2, 5А; УРМ-35У5 - с двухфазными и трехфазными асинхронными двигателями напряжением 127В и током до 2, 5А.

Конструктивно функциональные блоки устройства размещены в двух корпусах. В одном корпусе (индекс УРМ-35Д) находится датчик активного тока в другом (индекс УРМ-35ФУ) - формирователь и усилитель. Функциональный блок - усилитель - выполнен сменным, что позволяет применять тот или иной тип усилителя в зависимости от типа принятого серводвигателя.

Количество датчиков и усилителей, а также типы усилителей определяются составом оборудования, схемой генерирования и распределения электроэнергии судовой установки.

Датчик подключается к генератору через типовой измерительный трехфазный трансформатор напряжения со вторичным напряжением 1127В, частотой 50 Гц и через типовой измерительный трансформатор ток с номинальным вторичным током 5А.

Питание усилителей и преобразователя осуществляется от сети однофазного переменного тока напряжением 127В, частотой 50Гц.

На рис. 1.1 представлена функциональная схема устройства УРМ-35 для системы, состоящей из двух генераторов с воздействием только на один серводвигатель. Выходы датчиков соединены по дифференциальной схеме, в которую включен вход формирователя. Формирователь импульсов собран по схеме двухтактного широтно-импульсного модулятора и вместе с датчиком активного тока полностью определяет статистические и динамические характеристики всего устройства УРМ-35. поэтому для получения необходимых характеристик он должен иметь определенную крутизну и достаточно высокую линейность переходной характеристики.

Частота следования импульсам находится в пределах от 0,2 до 0,4 Гц; импульс наименьшей длительности, соответствующий наибольшему входящему напряжению, не превышает величины, определяемой по формуле tmax=1/ (2fH).

Сигнал дифференциальной цепи, обуславливаемый разностью активных нагрузок ?Р генераторов, поступает на входы полупроводниковых реле «больше», «меньше» КБ и КМ. На эти же входы реле подается «запирающее» напряжение от генератора пилообразного напряжения ГПН.

При разности активных нагрузок на генераторах, превышающей 5 %,на входы реле КБ и КМ кроме пилообразного напряжения с генератора ГПН поступит постоянный сигнал из дифференциальной цепи датчиков, достаточный для срабатывания одного из реле в зависимости от полярного сигнала дифференциальной цепи в момент уменьшения пилообразного напряжения. Этот сигнал усиливается вначале усилителем УМ или УБ, а затем выходным усилителем ВУБ или ВУМ. С выходного усилителя импульсное напряжение поступает на серводвигатель генераторного агрегата, воздействуя на первичный двигатель генератора таким образом, чтобы активные нагрузки генераторов выравнивались. При равенстве нагрузок генераторов ток в дифференциальной цепи уменьшится до нуля и формирователь прекратит выдавать импульсы напряжения. Длительность импульсов зависит от величины рассогласования нагрузок. На рис. 1.2. приведена схема включения устройства УРМ-35 для электростанции с тремя генераторами. На шины каждого генератора устанавливается датчик активного тока. Выходы датчиков соединяются по дифференциальной схеме. Коммутация дифференциальной цепи для случая параллельной работы двух или более генераторов производится контактами автоматов генераторов. Так как выходы датчиков соединены между собой встречно, то при равенстве нагрузок на генераторах напряжение на входах блоков УРМ-35ФУ равно нулю и напряжение на их выходах тоже равно нулю. При неравенстве нагрузок генераторов датчики дают разный по величине выходной сигнал, что обусловливает на входах блоков УРМ-35ФУ напряжение. На выходах последних появляется сигнал, подаваемый на серводвигатели, которые воздействуют на регуляторы первичных двигателей таким образом, что выравнивает нагрузки на параллельно работающих генераторах.

Датчик активного тока. Этот датчик представляет собой вектормерное устройство, позволяющее получить на выходе сигнал, пропорциональный активной мощности генератора.

Основными элементами датчика являются (рис. 1.4 ): тороидальный трансформатор напряжения TV, тороидальный согласующий трансформатор TLI, тороидальные промежуточные трансформаторы TL2, TL3, выпрямительные мосты, балластные сопротивления.

Трансформатор TV, соединенный по схеме (рис. 1.3 , а), позволяет получить во вторичных обмотках напряжения, ориентированные, как показано на рис. 1.4, б.

В режиме холостого хода генератора, когда ток нагрузки равен нулю, напряжения на вторичных обмотках трансформатора TV равны и приложены к первичным обмоткам одинаковых трансформаторов TL2 и TL3 (см. рис. 1.3). при этом сигнал на выходе датчика равен нулю

При активной нагрузке генератора в соответствие с рис. 1.5, а напряжение UR2 на резисторе R2, поступающее с вторичной обмотки трансформатора TL1, совпадает с напряжением U1, одной вторичной обмотки трансформатора TV и находится в противофазе с напряжением U2 другой. В результате на первичной обмотке одного трансформатора напряжение увеличивается, а на первичной обмотке другого уменьшается. При чисто реактивной нагрузке генератора (рис. 1.5, б) напряжение UR2 сдвинуто относительно напряжений U1 и U2 вторичных обмоток трансформатора TL2 и TL3 на 900.

Напряжение UTL2 UTL3 оказываются равными и выход датчика в этом случае равен нулю. Таким образом, датчик, подключенный к шинам генератора трехфазного тока частотой 50 Гц, будет иметь на выходе сигнал постоянного напряжения, пропорциональный активной нагрузке генератора.

Формирователь импульсов УРМ-35Ф. Формирователь представляет собой полупроводниковое устройство, преобразующее сигнал постоянного тока в импульсный, с изменяющимися длительностями импульса и паузы в зависимости от величины входного сигнала. Он собран по схеме двухтактного широтно-импульсного модулятора и разделяется на две одинаковые части, аналогичные по своему построению (рис. 1.5).

В состав элементов формирования выходного импульса входят: несимметричный триггер на транзисторах VTI, VT3, (VT2, VT4), эммитерный повторитель на транзисторе VT5 (VT6), стабилитрон VT7 (VT8), триодный тиристор VS11 (VS12), выпрямительный мост VD14…VD17 (VD18…VD21). При поступлении на вход формирователя сигнала отрицательной полярности, большего, чем уровень срабатывания триггера, последний срабатывает и через эммитерный повторитель выдается сигнал на управляющий электрод тиристора VS11 (VS12). Тиристор открывается, замыкает выходную цепь формирователя и на усилитель поступает управляющий сигнал напряжением 25В, частотой 50 Гц.

Генератор пилообразного напряжения построен на основе симметричного триггера на транзисторах VT9,VT10. При подаче питания один из транзисторов триггера переходит в режим насыщения, а другой - в режим отсечки. В момент, когда напряжение на конденсаторе С9 достигает напряжения пробоя стабилитрон VD10 пробивается и на базу транзистора VT9 поступает импульс отрицательной полярности. Триггер VT9, VT10 срабатывает, VT9 переходит в режим насыщения, VT10 - в режим отсечки. Конденсатор С9 мгновенно разряжается через открывшийся транзистор VT9, а конденсатор С10 начинает заряжаться и по аналогичной схеме после пробоя стабилитрона VD13 триггер переходит в первоначальное состояние.

При одной полярности входного сигнала к базе одного из триггеров прикладывается минус, а к базе другого - плюс, а при другой полярности знаки изменяются.

Срабатывание того или другого триггера, а следовательно и появление сигнала на выходе формирователя, будет определяться суммарным действием на вход триггеров напряжения входного сигнала из дифференциальной цепи и пилообразного напряжения.

В зависимости от величины входного сигнала соотношение между длительностью импульса и паузой выходного сигнала формирователя меняется. Длительность импульса регулируется резистором R*29, а длительность паузы формирователем R*24.

Усилитель УРМ-35У. Схема каждого усилителя УРМ-35У1,УРМ-35У2, УРМ-35У3, УРМ-35У4, УРМ-35У5 (рис. 1.6, 1.6) включает в себя два переключающихся плеча на тиристорах с трансформаторами, выпрямителями, конденсаторами и резисторами. Усилитель предназначен для усиления сигналов, поступающих на его вход от формирователя.

При отсутствии входного сигнала на обоих входах усилителя тиристоры закрыты и напряжение на выходе схемы равно нулю. При подаче импульса на один из входов усилителя вентили одного плеча открываются и усилитель выдает импульс на выходе. Переключение импульса на другой вход вызывает изменение полярности или фазы выходного импульса.

Тиристоры зашунтированы резисторами для выравнивания напряжения на них и диодами для защиты от перенапряжения, обусловленного наличием против ЭДС якоря серводвигателя.

Питание схемы осуществляется двухполупериодным выпрямленным напряжением без сглаживания пульсаций.

1.2.2. Устройство автоматического включения резерва типа УВР

Данное устройство автоматического управления резервом предназначено для подачи импульса: на запуск резервного генераторного агрегата при повышении нагрузки сверх заданной; остановку резервного генераторного агрегата (или сигнал при уменьшении нагрузки ниже заданной); отключение генераторного автомата работающего агрегата и запуск резервного агрегата при длительном снижении или исчезновении напряжения.

Рассматриваемое устройство подключается к генератору трехфазного переменного тока через типовые измерительные трансформаторы напряжения с вторичным напряжением 127 В, частотой 50 Гц и через трансформатор тока на 5 А. питание устройства УВР осуществляется от постороннего источника переменного тока напряжением 127 В, частотой 50 Гц или постоянного тока напряжением 24 В.

Мощность, потребляемая устройством, составляет не более 10 и 15 ВА соответственно от трансформаторов напряжения и тока со стороны генератора и не более 25 ВА со стороны постороннего источника. Для включения резервного полного генераторного агрегата устройство выполняется для работы по полному или активному току нагрузки и настраивается на полный ток срабатывания в пределах 1,8…4,0 А. Отключение резервного генераторного агрегата возможно по полному току срабатывания в пределах 1…2,8 А.

Точность срабатывания устройства находится в пределах ± 5% значения тока уставки (для устройств, работающих по активному току, при изменении cos ц от 0,6 до 1,0). Срабатывание происходит также при снижении напряжения генератора до 80 ± 5% номинального и ни же с выдержкой времени 5…8 с. Коэффициент возврата находится в пределах 0,95…1,0. Допускаются следующие перегрузки устройства по току генератора: 10% в течение 2 ч; 25% в течение 30 мин и 50% в течение 5 мин.

В качестве выходных реле устройства использованы реле типа РМ-4.

Устройство УВР выполняется следующих четырех типов:

1) УВР-1А1 для работы по активному току с напряжением питания от постороннего источника переменного тока 127 В, частотой 50 Гц (рис.1.8);

2) УВР-1А2 для работы по активному току с напряжением питания от постороннего источника постоянного тока 24В;

3) УВР-1П1 для работы по полному току с напряжением питания от постороннего источника переменного тока В, частотой 50 Гц (рис.1.9);

4) для работы по полному току с напряжением питания от постороннего тока постоянного тока 24В.

Схемы устройств УВР-1А2 и УВР-1П2 отличаются от схемы устройств УВР-1А1 и УВР-1П1 тем, что питание от постороннего источника осуществляется не через трансформатор, а непосредственно от цепи постоянного тока напряжением 24 В, поэтому схемы здесь не приводятся.

Каждая из указанных модификаций устройства УВР состоит из блоков: контроля повышения нагрузки (I); контроля понижения нагрузки (II) и контроля напряжения (III).

Блок контроля повышения нагрузки I содержит согласующий трансформатор TL1, измеритель активного тока ИАТ (или полного тока ИПТ), триггер на транзисторах VT7, VT2 и реле времени на транзисторах VT3, VT4 и VT5 с выходным реле К1.

Блок контроля снижения нагрузки II состоит из согласующего трансформатора TL2, измерителя полного тока ИПТ, триггера на транзисторах VT6, VT7 и реле времени на транзисторах VT8, VT9 и VT10 с выходным реле К2.

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:

Ua b= U4 9 - U50

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

UH 4 9= UH 50; Ua b х UH 4 9 - UH 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 UT 49= IT 49R49; UT 50= IT 50R50, которые складываются с напряжениями UH49 и UH50, создавая разность потенциалов Ua b=U49- U50.

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

Учитывая, что R49= R50= R, IT 49= IT 50= IT; UH49= UH50= UH, из треугольников OUHUH49 и UH50, получим

U4 9=

U50=

Прибавляя и вычитая , получим

U4 9=

U50=.

Так как UT < UH, то разностью можем пренебречь. Тогда

; ;

,

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

Если напряжение генератора считать неизменным, то напряжение Ua b (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.

Конструктивно устройство типа УВР выполнено в корпусе брызгозащищенного исполнения. Все элементы его схемы смонтированы в выдвигающемся блоке, причем расположение элементов обеспечивает открытый доступ к ним и облегчает условия монтажа, а также обслуживания устройства.

1.2.3 Устройство автоматической разгрузки типа УРГ

Устройство данного типа применяется с целью отключения части потребителей при перегрузке генераторных агрегатов и рассчитано для работы политическое активному или полному току.

Подключение устройства к генератору трехфазного переменного тока выполняется через типовые измерительные трансформаторы напряжения с вторичным напряжением 127В, частотой 50 Гц и через трансформатор тока с вторичным током 5 А.

Устройство УРГ обеспечивает надежную работу в условиях длительных колебаний в пределах ±3%, при кратковременных колебаниях напряжения от -25 до 13% и частоты от -6 до 4%. Мощность, потребляемая устройством, составляет не более 10 и 5 ВА соответственно от трансформаторов напряжения и тока, питающих датчик тока, и не более 40 ВА от трансформатора напряжения, питающего релейный блок.

Предусмотрена возможность настройки на уставки срабатывания в пределах 3…5 А по полному току с точностью срабатывания по уставкам ±5% тока уставки при изменении cos ц от 0,7 до 1,0. Коэффициент возврата устройства обеспечивается в пределах 0, 85…1, 0.

Схема устройства УРГ обеспечивает три последовательные ступени срабатывания с выдержкой времени между ступенями 4…8 с и допускает перегрузки по току генераторов, также как и устройство УВР.

В качестве выходного реле датчика тока использовано реле типа РМ-4 с коммутационной способностью контактов на длительное протекание: постоянного тока 1 А напряжением 30 В; постоянного тока 0, 1 А напряжением 300 В; переменного тока 1 А напряжением 115 В и частотой до 400 Гц.

В качестве выходных реле релейного блока использованы реле РМ-4 с коммутационной способностью контактов: на длительное протекание переменного тока 5 А напряжением 380 В; включение 10 А и отключение 5 А переменного тока напряжением 380 В с коэффициентом мощности не менее 0, 6 и частотой от 50 до 400 Гц; включение 7 А и отключение 0, 6 А постоянного тока напряжением 110 В и индуктивностью, соответствующей индуктивности двух катушек контактора постоянного тока типа КМ2333; безотказную коммутацию постоянного тока 50 мА при напряжении 20 В.

Устройство УРГ состоит из двух отдельных блоков: датчика активного тока УРГ-1ДА (рис.1.13) или датчика полного тока типа УРГ-1ДП (рис. 1.14) и релейного блока УРГ-1Р (рис. 1.15).

Датчик активного тока и датчик полного тока обеспечивают срабатывание с выдержкой времени первой ступени устройства при повышении соответственно активной и полной нагрузки до заданной уставки. Релейный блок выдает сигнал на отключение потребителей электроэнергии с выдержкой времени между первой, второй и третьей ступенями срабатывания устройства.

Каждый датчик тока содержит следующие основные части (см. рис. 1.13, 1.14): измеритель активного тока ИАТ или полного тока ИПТ, с помощью которого полный ток нагрузки или его активная составляющая преобразуется в постоянное напряжение; триггер, выполненный на транзисторах VT1,VT2, обеспечивающий срабатывание устройства при заданной величине уставки; реле времени, выполненное на транзисторах VT3,VT4,VT5, для создания выдержки времени срабатывания и получения достаточно мощного выхода блока; питающий блок, состоящий из трансформатора TV и выпрямителя VD5…VD8 с фильтрующим конденсатором С3.

Датчик активного тока ИАТ (см. рис. 1.13) выполнен в виде моста на транзисторах R21…R24 с диодами VD2 и VD3. два резистора R*19 и R20 включенные в фазы В и С, и мост образуют искусственную нулевую точку трехфазной системы. Если сопротивление обоих резисторов равны, тока на диагональ моста подается напряжение, совпадающее по фазе с напряжением фазы А генератора. Построение датчика устройства УРГ аналогично измерителю устройства УВР.

Погрешности схемы измерителя активного тока частично компенсируется при настройке путем изменения сопротивления резистора R*19.

При работе устройства по полному току м измерителя снимается выпрямленное напряжение вторичной обмотки согласующего трансформатора TL, замкнутой на резистор R1 (см. рис. 1.14). это напряжение пропорционально полному току нагрузки генератора. Выходное напряжение измерителя активного или полного тока подается через стабилитрон VD1 на триггер VT1,VT2.

Триггер VT1, VT2 представляет собой, также как и в схеме устройства УВР, двухкаскадный усилитель постоянного тока, охваченный положительной обратной связью. последняя осуществляется включением общего резистора R7 в цепь эммитеров транзисторов, благодаря чему создается релейный эффект. При отсутствии перегрузки генератора транзистор закрыт, так как ток через его переход эммитер - база возникает только под действием выходного напряжения измерителя, когда оно становится больше напряжения пробоя стабилитрона, т.е. более 7, 5…8, 5 В. При открытом транзисторе VT1 база транзистора VT2 получает отрицательный потенциал с коллектора транзистора VT1 по отношению к своему эммитеру. Сопротивления резисторов выбираются так, чтобы транзистор VT2 был полностью открыт. При этом падение напряжения на резисторе обратной связи R7 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 транзистора VT1 снижается, следовательно, уменьшается коллекторный ток транзистора VT2 и напряжение обратной связи, вычитающееся из напряжения сигнала, открывающего транзистора VT1.уменьшение напряжения обратной связи при увеличении напряжения сигнала является положительной обратной связью. Поэтому схема лавинообразно переходит во второе состояние, когда первый транзистор полностью открыт.

При уменьшении напряжения сигнала стабилитрон VD1 закрывается и схема переходит в первое состояние с открытым транзистором VT2.

При малых нагрузках генератора конденсатор С2 реле времени зашунтирован транзистором VT2 и резисторами R7 и R9. Стабилитрон VD2 не пропускает ток через переход эммитер - база транзистора VT3.

Следовательно, на переходе эммитер - база транзистора VT4 напряжение достаточно для его открывания, а поскольку транзистор VT4 открыт, тока транзистор VT5 закрыт. При этом ток, проходящий через катушку реле К, практически равен нулю.

Когда ток нагрузки генератора достигнет значения, соответствующего напряжению пробоя стабилитрона VD1, на выходе измерителя, триггер VT1,VT2 срабатывает. конденсатор С2 начинает заряжаться через резисторы R8 и R9, обеспечивая необходимую выдержку времени. Когда напряжение на конденсаторе С2 станет больше величины пробивного напряжения стабилитрона VD2, т.е. не более 7, 5…8, 5 В, транзистор VT3 открывается, шунтируя переход эммитер - база транзистора VT4. Транзистор VT5 открывается и реле К срабатывает. С уменьшением нагрузки генератора все транзисторы переходят в исходное положение. После срабатывания реле К его контакт включает питание релейного блока.

Релейный блок (см. рис. 1.15) состоит из реле К1 и двух транзисторных реле времени, которые имеют одинаковые схемы, но разные параметры для получения различного времени срабатывания. При подаче питания реле К1 срабатывает, отключая первую ступень потребителей, после чего начинают заряжаться конденсаторы С2, С3 и С4, обеспечивая выдержки времени второй и третьей ступеней отключения потребителей.

Напряжение на конденсаторе С2 реле времени второй ступени растет быстрее, чем на конденсаторах С3 и С4 реле третьей ступени. По достижении напряжения величины пробоя стабилитрона VD1 транзистор VT1 открывается, транзисторные реле на транзисторах VT2 и VT3 срабатывают и реле К2 замыкает свои контакты. Аналогично срабатывает реле К3 третьей ступени. При уменьшении нагрузки генератора контакт реле К датчика тока отпадает и схема прекращает свою работу.

Конструктивно каждый из блоков устройства УРГ выполнен в типовом корпусе брызгозащищенного исполнения аналогично устройствам УВР. Принципиально релейный блок и датчики УРГ можно совместить в одном корпусе, однако разделение блоков позволяет при необходимости увеличить число ступеней (добавить релейный блок, используя один датчик).

1.2.4 Устройство токовой защиты типа УТЗ-1М

Техническое описание

1. Устройство токовой защиты типа УТЗ-1М предназначено для выдачи сигналов при перегрузке судовых генераторов переменного тока частотой 50 Гц.

Устройство имеет две ступени выдачи сигналов. Первая ступень выдает сигнал с выдержкой времени, зависимой от тока нагрузки. Вторая ступень выдает сигнал с постоянной выдержкой времени после срабатывания первой ступени, а также независимо от первой ступени (отсечка) при превышении током нагрузки заданного максимального значения.

2. Устройство состоит из блока датчика активного тока УТЗ-ДА, предназначенного для выработки напряжения, пропорционального активному току генератора, и блока времени УТЗ-БВ, предназначенного для выдачи сигналов при повышении тока нагрузки.

3. Блок УТЗ-ДА устройства подключается к генератору трехфазного переменного тока через типовые измерительные трансформаторы напряжения с вторичным напряжением 133В, частотой 50 Гц и трансформатор тока с вторичным током 5 А.

Блок УТЗ-БВ устройства питается от однофазной сети переменного тока напряжением 133В, частотой 50 Гц.

4. Мощность, потребляемая:

а) блоком УТЗ-ДА - не более 5 ВА;

б) блоком УТЗ-БВ - не более 50 ВА.

5. Устройство обеспечивает надежную работу при условиях:

а) температуры окружающей среды от 00 до ±450 С;

б) относительной влажности до 98% при температуре + 400С;

в) корабельной качки с наклонами до 450 и периодом 7-9 с, а также при длительных наклонах в любую сторону до 450;

г) вибрации с частотой до 25 Гц и ускорения 5 м/с2;

д) ударных сотрясений с ускорением 15д в вертикальном направлении и 5д - в горизонтальном;

е) морского тумана;

ж) длительных колебаний напряжения питающей сети от +6% до -10% и частоты +5% от номинальных значений, а при кратковременных колебаниях напряжения от +15% до -30% от номинальных значений не более 1, 5 с и колебаниях частоты +10% от номинального значения не более 5 с и не дает ложных срабатываний.

6. Устройство предусматривает возможность изменения уставки по активному току в пределах 2, 4-4 А при изменении cos ц от 0, 7 до 1, 0 с точностью срабатывания по уставкам +5%, а при изменении cos ц от 0, 7 до 0, 6 точность срабатывания по уставкам +10%.

7. По отсечке устройства настраивается на ток не менее 110% тока уставки, при этом верхний предел уставки отсечки должен выбираться с учетом допустимых перегрузок, оговоренных в п.12 настоящего ТО. Точность срабатывания при cos ц от 1, 0 до 0, 7 - +5%,а при cos ц от 0, 7 до 0, 6 +10%.

8. Первая ступень выдает сигнал при токе уставки с выдержкой времени, настраиваемой в пределах от 10 до 1, 5 с. Заданное время при нормальных климатических условиях (НКУ) должно находится в зоне допуска на уставку по току. В остальных условиях, оговоренных в ТУ, изменение выдержки времени не должно превышать +20%. При токах, больших тока уставки, время выдержки уменьшается.

9. При сохранении перегрузки после срабатывания первой ступени, вторая ступень выдает сигнал с постоянной выдержкой времени, настраиваемой в пределах (2-6) с +20%.

10. Вторая ступень выдает сигнал также независимо от первой ступени (отсечка) с нерегулируемой выдержкой времени не превышающей 1 сек при превышении током нагрузки заданного максимального значения.

11. Коэффициент возврата устройства, определяемый отношением тока отпускания к току срабатывания, должен быть не менее 0, 85.

12. Блок УТЗ-ДА устройства допускает следующие перегрузки по полному току:

а) в течение двух часов - 5, 5 а;

б) в течение 30 мин. - 6, 225 а;

в) в течение 5 мин. - 7, 5 а.

13. В качестве выходных элементов первой и второй ступеням блока УТЗ-БВ устройства использованы электромеханические реле.

14. Сопротивление электрической изоляции токоведущих частей относительно корпуса:

а) при температуре окружающей среды +250 до +100С и относительной влажности 95+3% - не менее 20 Мом;

б) при температуре окружающей среды +400+20С и относительной влажности 95+3% - не менее 1 Мом.

15. Иллюстрационные чертежи блоков устройства приведены в приложениях 1 и 2 (л ).

16. Исполнение блоков устройства - брызгозащищенное.

17. Рабочее положение блоков устройства - вертикальное.

18. Устройство рассчитано на непрерывную работу в течение 5000 час. Общий срок службы устройства 25000 час, но не более пяти лет с момента дачи устройства заказчику. Между периодами непрерывной работы допускается подрегулировка устройства и замена вышедших из строя блоков.

Описание общее и основных узлов.

Устройство осуществляет непрерывный контроль по активному току и выдает сигнал при достижении контролируемой величины тока уставки.

Блок датчика тока устройства (рис. 1.16 ) состоит из:

а) тороидального трансформатора напряжения Тр1 с двумя первичными обмотками, каждая из которых намотана на отдельный сердечник, и четырьмя вторичными, охватывающими оба сердечника;

б) тороидального согласующего трансформатора Тр2, первичная обмотка которого подключена к выходной обмотке трансформатора тока фазы; вторичная имеет вывод от средней точки;

в) четырех транзисторов ПП1…ПП4, выполняющих роль ключей.

При нагруженном генераторе и cos ц=1 (при активной нагрузке) напряжения на вторичных обмотках трансформатора напряжения Тр1 (Uф) совпадают по фазе с напряжением на вторичной обмотке согласующего трансформатора Тр2 (U=Iф).

Допустим, что в данный момент (участок Ов рис. 1.16) на концах вторичных обмоток 12 и 14 трансформатора Тр1 имеется отрицательный потенциал. В этом случае транзисторы ПП1 и ПП2 открыты, т.к. отрицательные напряжения приложены к их базам. Транзисторы ПП3 и ПП4 при этом закрыты - к их базам приложен положительный потенциал.

При наличии напряжения на вторичной обмотке согласующего трансформатора Тр2 по цепи 5 Тр2 («+») - диодный мост Д5…Д8 - 2в (2П2) - «+4ОВ» - нагрузка датчика - «- 40В» - Iв (IП2) - резистор R9 - 6 Тр2 («-») потечет ток прямого направления.

В цепи полуобмотки 6-7 Тр2 тока не будет т.к. транзисторы ПП3 и ПП4 закрыты.

В следующий полупериод (участок вс рис.1.16) откроются транзисторы ПП3 и ПП4 (7 и 9 Тр1 - отрицательный потенциал), а транзисторы ПП1 и ПП2 закроются.

В этом случае со вторичной обмотки трансформатора Тр2 потечет ток по цепи: 7 Тр2 («+») - диодный мост Д9…Д12 - транзисторы ПП3 и ПП4 - диодный мост Д9…Д12 - 2в (2П2) - «+4ОВ» - нагрузка датчика - «-4ОВ» - Iв (1П2) - резистор R9 - 6 Тр2 («-») также в прямом направлении.

При активной нагрузке (cos ц=1) напряжение на нагрузке (Uвых) датчика имеет форму двухполупериодной пульсации (рис.1.16).

Среднее значение напряжения на нагрузке равно:

При cos y<1 напряжения на вторичных обмотках трансформатора напряжения Тр1 (Uф) не совпадают по фазе с напряжением на вторичной обмотке согласующего трансформатора Тр2 (U=Iф).

На участке od (рис. 1.17 и 1.18) ток и напряжение находятся в противофазе. На концах вторичных обмоток 12 и 14 трансформатора Тр1 имеется отрицательный потенциал - транзисторы ПП1 и ПП2 открыты.

В этом случае (для участка od) ток со вторичной обмотки Тр2 потечет по цепи: 6 Тр2 («+») - резистор R9 - Iв (1П2) - «-» - нагрузка датчика - «+» - 2в (2П2) - диодный мост Д5…Д8 - 5 Тр2 («-») в обратном направлении.

На участке dв ток и напряжение находятся в фазе. Транзисторы ПП1 и ПП2 открыты.

Ток со вторичной обмотки Тр2 потечет по цепи: 5 Тр2 («+») - диодный мост Д5…Д8 - транзисторы ПП1 и ПП2 - диодный мост Д5…Д8 - 2в (2П2) - «+» - нагрузка датчика - «-» - Iв (1П2) - резистор R29 - 6 Тр2 («-») в прямом направлении.

Аналогично для участков ве и ес, но только при этом открыты транзисторы ПП3 и ПП4.

Для участка ве: 6 Тр2 («+») - резистор R9 - Iв (1П2) - «-» - нагрузка датчика - «+» - 2в (2П2) - диодный мост Д9…Д12 - транзисторы ПП3 и ПП4 - диодный мост Д9…Д12 - 7 Тр2 («-») - ток обратного направления.

При cos y<1 среднее значение напряжения на нагрузке датчика (Uвых датчика) будет меньше, чем при cos y=1 (рис. 1.17 и 1.18)

Таким образом, напряжение на нагрузке датчика пропорционально активному току.

Характеристика выхода датчика приведена на рис.1.19

Блок времени УТЗ-БВ (рис 1.20) состоит из:

а) трансформатора питания с тремя выпрямителями стабилизированного источника питания;

б) четырех эммитерных повторителей;

в) трех триггеров Шмита;

г) двух формирователей выдержки времени;

д) двух выходных триодных тиристоров;

е) двух электромеханических реле;

ж) магнитного усилителя.

Магнитный усилитель служит для разделения входов и усиления сигнала, поступающего в формирователь выдержки времени.

Магнитный усилитель УМ является однокаскадным, одноконтактным усилителем с выходом на постоянного токе, с внешней отрицательной обратной связью (обмотка обратной связи WI-2).

При отсутствии тока в обмотке управления W3-4, поле, создаваемое обмоткой смещения W5-6, запирает магнитный усилитель. При появлении тока управления магнитный усилитель открывается и выдает сигнал на первый формирователь выдержки времени.

Характеристика выхода магнитного усилителя приведена на рис. 1.19

Величину минимального тока, при котором срабатывает УТЗ-1М, и начальную выдержку времени можно изменять. Эти параметры устанавливаются перед включением устройства в работу.. величина минимального тока срабатывания устанавливается потенциометром R1, начальная выдержка времени при этом токе - потенциометр R3, а минимальный ток отсечки - потенциометром R7.

При достижении выходным напряжением блока УТЗ-ДА величины, достаточной для пробоя стабилитрона Д22, последний пробивается и на вход первого триггера Шмита (на базу транзистора ПП2) через первый эммитерный повторитель (транзистор ПП1) поступает сигнал. Триггер изменяет свое состояние (транзистор ПП2 открывается, а транзистор ПП3 закрывается) и с выхода его поступает сигнал на второй эммитерный повторитель (транзистор ПП4).

Отрицательный потенциал, снимаемый с эммитерного повторителя (с резистора R19), запирает диод Д7; таким образом, заряд конденсатора С4 и С5 проходит по цепи первого формирователя выдержки времени под действием суммы напряжения UI, снимаемого с потенциометра R3, и напряжения U2, снимаемого с резистора R19, через стабилитрон Д5, Д6, конденсатор С4 или С5, резистор R4.

Конденсатор С4 или С5 стремится зарядиться до напряжения, равного сумме напряжений UI и U2, с постоянной времени:

Т=С4(R19+R4+RД5+RД6)

Но при достижении на конденсаторе величины напряжения, равной напряжению U2, диод Д7 открывается и заряд конденсатора прекращается. Таким образом, конденсатор заряжается по начальному участку экспоненты до напряжения выхода второго эммитерного повторителя.

При изменении величины тока нагрузки генератора изменяется напряжение UI, при этом время заряда конденсатора С4 или С5 до постоянного напряжения U2 тока изменяется (рис. 1.21).

Чем больше ток нагрузки генератора, а, следовательно, больше и напряжение UI, тем меньше выдержка времени устройства (рис.1.21).

Стабилитроны Д5 и Д6 включены в схему для смещения характеристики выдержки времени устройства по оси токов.

Зависимость выдержки времени срабатывания первой ступени от тока нагрузки показана на рис. 1.22, где сплошными линиями показаны характеристики при максимальной постоянной времени

RC=[R*4+R19+RзавII (R2+Rзас)] (C4+C5),

R*4=20ком; R19=5, 6ком; R2=510ом,

Rзав, Rзас - величина, зависимая от положения движка потенциометра R3, С4=50 мкф, С5=100 мкф (приложение 6), а пунктирными - характеристики при минимальной постоянной времени

RC=[R*4+R19+RзавII (R2+Rзас)] C4

R*4=7, 5ком

Параметром характеристик является положение движка потенциометра R3.

Для задания наклона рабочей характеристики поступают следующим образом: из точки уставки по активному току (Iуст, tуст) проводятся кривые характеристики (пользуясь методом интерполяции) при максимальной и минимальной постоянной времени. Между построенными характеристиками можно задать вторую точку рабочей характеристики при токе большем тока уставки.

Примеры

1.Уставка по активному току Iуст= 3, 2а, выдержка времени срабатывания первой ступени при токе уставки 3, 2а - tуст=6 сек (точка I).

При токе -3, 6а выдержка времени срабатывания первой ступени может быть задана в пределах от 2, 9 (точка 2) до 5, 45 сек (точка 3).

2. Уставка по активному току Iуст=2, 8а, выдержка времени срабатывания первой ступени при токе уставки 2, 8а - tуст=3, 5 сек (точка 4).

При токе -3, 1а выдержка времени срабатывания первой ступени может быть задана в пределах от 2, 225 (точка 5) до 3 сек (точка 6).

При достижении напряжением на конденсаторе С4 или С5 величины, достаточной для пробоя стабилитрона Д23, последний пробивается, и на вход триггера Шмитта (на базу транзистора ПП6) через эммитерный повторитель (транзистор ПП5) поступает сигнал. назначение эммитерного повторителя - увеличение входного сопротивления следующего за ними триггера Шмитта с целью исключения его влияния на заряд конденсатора С4 или С5. Триггер изменяет свое состояние (транзистор ПП6 открывается, а транзистор ПП7 закрывается), в результате чего по цепи управления триодного тиристора Д116 течет ток через резистор R27 и стабилитрон Д20. Триодный тиристор открывается и замыкает цепь питания катушки реле Р1.

Цепь питания реле Р1 состоит из выпрямителя на диодах Д8, Д9 и триодного тиристора Д16.

При срабатывании реле Р1 контакт последнего подключает цепочку второго формирователя выдержки времени: R29, С6 - к питающему напряжению.

Конденсатор С6 заряжается с постоянной выдержкой времени, равной: Т=R29хС6 до напряжения пробоя стабилитрона Д25. При этом сигнал поступает на вход триггера Шмитта (транзистор ПП9). Транзистор ПП9 открывается, транзистор ПП10 закрывается. С триггера Шмитта сигнал поступает в цепь управления триодного тиристора Д17. Триодный тиристор открывается, замыкая цепь питания катушки реле Р2.

Цепь питания реле Р2 состоит из выпрямителя на диодах Д10, Д11 и триодного тиристора Д17.

Кроме того, в устройстве предусмотрено срабатывание второй ступени с нерегулируемой выдержкой времени и независимо от первой ступени при превышении током нагрузки заданного максимального значения (отсечка R7).

Схема устройства питается постоянным напряжением 24В, получаемом от стабилизированного источника.

Стабилизированный источник состоит из выпрямителя на диодах Д12, Д13, баластного резистора R9 и стабилитронов Д18, Д19.

Описание конструкции

Конструктивно каждый блок устройства состоит из корпуса и выдвижного блока (I), вдвигаемого в корпус по направляющим (приложения 1, 2 л ).

Фиксация выдвижного блока осуществляется при помощи четырех винтов М8 (3), а электрическое соединение выдвижного блока с корпусом посредством разъема РП14.

В корпусе расположены клеемные платы для подсоединения внешнего кабеля и гнездная часть разъема РП14.

Выдвижной блок состоит из шасси, на котором установлены трансформаторы, платы и другие элементы схемы, а также ножевая часть разъема РП14.

Блоки устройства выполнены в брызгозащищенном исполнении с вводом кабеля снизу через отверстие в корпусе.

Конструкция корпуса и выдвижного блока сварная, из немагнитного алюминиево-магниевого сплава АМГ-5М.

2. Инструкция по эксплуатации

А. Общее наблюдение и уход.

В период эксплуатации устройства для содержания его в исправности и чистоте должен осуществляться уход за его элементами в соответствие с действующими правилами эксплуатации судового оборудования.

К обслуживанию устройства допускается подготовленный личный состав - электрики, хорошо знающие работу устройства и системы, в которой оно применяется.

При работе с устройством соблюдать правила техники безопасности.

Б. Подготовка к действию.

Подготовку к действию производить одновременно с подготовкой системы, в которой оно применяется.

При этом необходимо выполнить следующие операции:

- убедиться в отсутствии напряжения на блоках устройства;

- вскрыть каждый блок устройства, произвести внешний осмотр и убедиться в отсутствии механических повреждений, пыли, грязи и посторонних предметов;

- проверить надежность резьбовых соединений, деталей, качество паек, крепление монтажных проводов к клеммным платам, исправность штепсельного разъема и исправность в микровыключателе в блоке УТЗ-ДА, закорачивающего цепь трансформатора тока;

- замерить сопротивление изоляции блоков устройства мегомметром на рабочее напряжение 500В приложением испытательного напряжения между контактом в3 и всеми остальными контактами штепсельного разъема в блоке УТЗ-ДА, между контактом и всеми остальными контактами штепсельного разъема в блоке УТЗ-БВ. Величина сопротивления изоляции в нормальных условиях должна быть не менее 20 МОм;

- вставить выдвижные блоки в корпуса, затянуть невыпадающие винты.

В. Включение, обслуживание во время работы и отключение.

Устройство включается в работу на длительное время одновременно с включением в работу генераторов и осуществляет непрерывный контроль нагрузки генератора.

Во время работы элементы устройства не требуют обслуживания.

Отключение устройства производится снятием напряжения питания.

Периодическая проверка устройства производится через 5000 часов работы устройства, но не реже одного раза в 12 месяцев в объеме, предусмотренном в разделе Б.

Г. Обслуживание во время длительного бездействия.

Во время длительного бездействия устройства необходимо:

- содержать блоки его сухими и чистыми с подтянутыми крепежными и контактными соединениями;

- при обнаружении коррозии на наружных частях блоков немедленно удалить ее;

- подкрашивать места с поврежденной краской;

- периодически замерять величину сопротивления изоляции, которая должна быть не менее 20 Мом в нормальных условиях (не реже одного раза в 12 месяцев).

Д. Обслуживание во время ППО и ППР.

Во время длительного, ежедневного и ежемесячного осмотра необходимо убедиться в отсутствии повреждений внешнего монтажа и корпусов блоков устройства.

Паспорт блока датчика активного тока УТЗ-ДА.

Основные характеристики.

8. Индекс - УТЗ-ДА.

9. Подключение блока через типовой измерительный трансформатор напряжения с вторичным напряжением 133В и трансформатор тока с вторичным током 5А к генератору трехфазного тока частотой 50 Гц.

10. Режим работы - длительный.

11. Мощность, потребляемая от измерительного трансформатора напряжения блоком УТЗ-ДА - не более 5 ВА.

12. Выходная характеристика блока датчика активного тока УТЗ-ДА представлена на рис.1.

13. Условия эксплуатации:

а) температура окружающей среды от 0 до +45 С;

б) относительная влажность воздуха до 98% при температуре до +40 С;

в) длительное колебание напряжения питающей сети от+6% до -10% и частоты ±5% от номинальных значений.

Кратковременные колебания напряжения от +15% до -30% от номинального значения не более 1, 5 сек и колебания частоты ±10% от номинального значения не более 5 сек.

14. Сопротивление электрической изоляции токоведущих частей относительного корпуса:

а) при температуре окружающей среды +250С ±100С и относительной влажности 65±15% - менее 20 Мом;

б) при температуре окружающей среды +40±20С и относительной влажности 95±3№ - не менее 1, 0 Мом.

15. Исполнение блока - брызгозащищенное.

16. Габаритные размеры: высота - 265 мм, ширина - 270 мм, глубина - 220 мм.

17. Масса - 7, 5 кг±10%.

18. Гарантийный срок устанавливается два года со дня сдачи объекта в эксплуатацию. Срок хранения блока без переконсервации - три года.

19. Блок рассчитан на непрерывную работу в течение 5000 часов. Общий срок службы блока 25000 час, но не более 5 лет с момента сдачи блока заказчику. Между периодами непрерывной работы допускается подрегулировка и замена вышедшего из строя блока.

20. Перечень примененных драгоценных материалов:

Паспорт 222.020 II. Блок времени УТЗ-БВ

устройства токовой защиты типа УТЗ=1М.

Основные характеристики.

8. Индекс - УТЗ-БВ.

9. Питание блока одноразовой сети переменного тока напряжением 133 В, частотой 50 Гц.

10. Режим работы - длительный.

11. Мощность, потребляемая от измерительного трансформатора напряжения блоком УТЗ-БВ - не более 5 ВА.

12. Блок УТЗ-БВ совместно с блоком УТЗ-ДА настроен на активный ток 3, 4А с точностью срабатывания ±5% при изменении cos ц от 1 до 0, 7 и с точность срабатывания ±10% при изменении cos ц от 0, 7 до 0, 6.

13. Коэффициент возврата не менее 0, 85.

14. Первая ступень выдает сигнал с выдержкой времени, зависимой от тока нагрузки (см. график на рис.1).

15. Вторая ступень выдает сигнал с выдержкой времени после срабатывания первой ступени 2 сек ±20%.

16. Отсечка настроена на ток, равный 4, 16 а, с выдержкой времени, не превышающей одной секунды. Точность срабатывания при cos ц от 1 до 0, 7 - ±5%,при cos ц от 0, 7 до 0, 6 - ±10%.

17. Условия эксплуатации:

а) температура окружающей среды от 0 до +45 С;

б) относительная влажность воздуха до 98% при температуре до +40 С;

в) длительные колебания напряжения питающей сети от+6% до -10% и частоты ±5% от номинальных значений; кратковременные колебания напряжения от +15% до -30% от номинального значения не более 1, 5 сек и колебания частоты ±10% от номинального значения не более 5 сек.

18. Сопротивление электрической изоляции токоведущих частей относительного корпуса:

а) при температуре окружающей среды +250С ±100С и относительной влажности 65±15% - менее 20 МОм;

б) при температуре окружающей среды +40±20С и относительной влажности 95±3№ - не менее 1, 0 МОм.

19. Исполнение блока - брызгозащищенное.

20. Габаритные размеры: высота - 305 мм, ширина - 340 мм, глубина - 220 мм.

21. Вес - 12 кг±10%.

22. Гарантийный срок устанавливается два года со дня сдачи объекта в эксплуатацию. Срок хранения блока без переконсервации - три года.

23. Блок рассчитан на непрерывную работу в течение 5000 часов. Общий срок службы блока 25000 час. Между периодами непрерывной работы допускается подрегулировка и замена вышедшего из строя блока.

24. Перечень примененных драгоценных материалов:

1.2.5. Общие сведения об устройстве реле РОТ-53 и принципе работы

1. Реле обратного активного тока типа РОТ-53 и РОТ-4О3 состоят из следующих функциональных частей (приложение 1):

а) датчика (Д)

б) замедляющей части (ЗЧ)

в) исполнительной части (ИЧ)

г) блока отсечки (БО)

д) блока питания (БП)

а)измерительная часть или датчик представляет собой кольцевую фазочувствительную схему, связанную с входными цепями тока и напряжения реле посредством промежуточных трансформаторов - трансформатора тока Тр1 и трансформатора Тр2 (рис 1.23 ).

Кольцевая фазочувствительная схема является датчиком активного тока и состоит из диодов Д10, Д11, Д14, Д15 и резисторов R3чR8.

Стабилитроны Д12 и Д13 предотвращают насыщение трансформатора тока при больших кратностях первичного тока. При этом стабилизируется внутренний угол сдвига трансформатора тока и одновременного ограничивается напряжение на входе фазочувствительной схемы.

Диод Д18 шунтирует при прямом токе в контролируемой сети выход измерительного органа.

Фазосдвигающие конденсаторы С1 и С2 и резистор R1 создают требуемый угол максимальной чувствительности реле (-1500);

б) замедляющая часть представляет собой активно-емкостную интегрирующую цепочку R11 и С5, на которую через диод Д17 подается выходное напряжение датчика активного тока;

в) исполнительная часть реле представляет собой триггер, собранный по схеме с эммитерной обратной связью, нормально открытым входным транзистором Т2 и составным транзистором Т3-Т4.

Цепочка R22-Д23 предназначена для надежного запирания составного транзистора в нормальном режиме.

Диод Д22 предназначен для отвода большой части обратного тока коллекторного перехода транзистора Т4 и от управляющего перехода, что устраняет опасность самогрева транзистора и ложного включения тиристора его сквозным током.

Конденсаторы C11 и С12 предназначены для увеличения помехоустойчивости реле.

Триггер управляет тиристором Д25. Управляющий переход тиристора включен в коллекторну цепь транзистора Т4. Нагрузкой тиристора является обмотка отключающего расцепителя автомата.

Диод Д25 служит для защиты тиристора Д25 от обратного напряжения;

г) блок отсечки состоит из выпрямительного моста Д5-Д8, стабилитрона Д9, транзистора Т1 и управляет триггером, исключая элемент времени.

Диод Д16 разделяет цепи триггера и датчика тока;

д) блок питания состоит из выпрямительного моста Д1-Д4 и сглаживающей емкости С3.

2. Реле обратного активного тока (измеряемая величина) протекает через открытые диоды фазочувствительной схемы, резисторы R7 и R8 и конденсатора С4. Среднее значение создаваемого при этом на резисторах R7 и R8 падения напряжения пропорционально измеряемому току и косинусу угла сдвига между управляющим напряжением и измеряемым током, то есть активной составляющей измеряемого тока.

При прямом токе в контролируемой сети выход фазочувствительной схемы шунтируется диодом Д18.

При обратном токе сглаженное напряжение с конденсатора С4 подается на замедляющую часть. Время заряда емкостей С5-С6 до напряжения срабатывания триггера определяется уровнем выходного напряжения датчика активного тока и суммой подключенных емкостей.

Напряжение со стабилитрона Д20 - ограничителя Д20 - 18 прикладывается к делителю, состоящему из резисторов R13, R14, R15.

Напряжение, снимаемое с резисторов R14 - R18, вызывает протекание тока по цепи R12 - управляющий переход Т2 - R16. Выходное напряжение замедляющей части сравнивается с падением напряжения на резисторе R12. При их равенстве открывается диод Д19, ток транзистора Т2 уменьшается, в результате чего транзистор выходит из насыщения, начинает открываться выходной составной транзистор Т3-Т4, вступает в действие положительная обратная связь по току за счет резистора R16 и триггер опрокидывается. Через управляющий переход тиристора Д26 протекает ток, тиристор открывается и расцепитель срабатывает.

При больших кратностях тока действует блок отсечки. Когда амплитуда вторичного напряжения трансформатора тока превышает напряжение стабилизации стабилитрона Д9, через управляющий переход триода Т1 протекает ток и выходное напряжение фазочувствительной схемы через триод Т1, диод Д16 и резистор R10 сравнивается с напряжениями на резисторе R16. Если выходное напряжение фазочувствительной схемы превышает напряжение на R16, триггер опрокидывается и реле срабатывает.

3. Конструктивное 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 два блока, несущие на себе все элементы электрической схемы реле.

На первом блоке расположены два трансформатора ТР1 и ТР2, датчик тока, блок отсечки. Все остальные элементы реле расположены на втором блоке. Каждый состоит из верхней колодки и двух боковых планок, охватывающих плату. Оба блока залиты компаундом.

Блоки соединяются между собой печатной монтажной платой, в которую впаиваются проволочные выводы блоков. Блоки крепятся к цоколю двумя винтами.

Технические данные реле обратного активного тока типа РОТ-53

ТУ16-523.427-80

Назначение: воздействие на отключающий расцепитель автоматических выключателей частоты 50 Гц в случае перехода генераторов переменного тока в двигательный режим или электродвигателей в генераторный режим.

1. 0сновные параметры реле:

* цс - угол между векторами тока и фазного напряжения контролируемой сети.

2. Нагрузкой реле должны быть катушка независимого расцепителя постоянного или переменного тока. Мощность нагрузки не более 400 Вт при напряжении до 400 В и токе 0,3-1 А, с постоянной времени не более 10 мс, временем срабатывания не более 0,1с. Напряжение нагрузки не должно превышать номинальное напряжение реле и может быть 230 и 400 В. Величина напряжения оговаривается при заказе.

3. Реле возвращается в исходное состояние без срабатывания, если ток, равный 1,2 I сраб. По истечении времени не более 0,9 минимально-допустимого времени срабатывания для данной уставки уменьшится до 0,8 I сраб.

4. Реле длительно выдерживает напряжение 1,05 Uн и ток 1,1 Iн

5. Режим работы реле - продолжительный.

6. Рабочее положение реле - любое.

7. Реле имеет степень защити JР40 по ГОСТ 14264-Ш за исключением выводов, для которых обеспечивается степень защиты JР20 при подсоединенных и проводниках.

8. Реле допускает совместную работу с реле типов РЧ-55, РМ-53 и РМ-54.

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 обратного активного тока на номинальное напряжение 400 В, напряжение нагрузки 230 В, частоту 50 Гц, с уставками срабатывания 0,05 Iн, по времени срабатывания 0,25 с типа РМ-53 по ТУ16-523.427-80:

1.2.6 Общие сведения об устройстве реле РМ-53 и принципе работы

1. Реле активной и реактивной мощности типов РМ-53, РМ-54, РМ-403, РМ-404 состоят из следующих функциональных частей (приложение 1): 1) датчика (Д), 2) реагирующей части (РЧ), 3) замедляющей части (ЗЧ), 4) исполнительной части (ИЧ), 5) блока питания (БП).

а) Датчик состоит из схемы суммирования, выполненной на трансформаторах Тр1 и Тр2, стабилитрона Д1-Д4, резисторах 1 и 2, двух квадратов на стабилитронах Д1-Д4 и резисторах 5 - 19. Датчик предназначен для измерения величины активной (реактивной) мощности генератора.

б) Реагирующая часть представляет собой триггер с коллекторной обратной связью, выполненный на транзисторах Т1 и Т2, триггер срабатывает при определенной величине напряжения, поступающей с выхода датчика и подается на замедляющую часть.

в) Замедляющая часть предназначена для задержания срабатывания реле на заданный период времени и состоит из последовательного включенных зарядных резисторов 24, 25 и конденсатора 7.

г) Исполнительная часть реле состоит из триггера на транзисторах Т3, Т4. разной проводимости со стабилитроном Д36 в цепи смешения, усилителя на транзисторе Т5. Триггер управляет тиристором Д39. управляющий переход тиристора включен в коллекторную цепь транзистора Т5. Нагрузкой тиристора является обмотка отключающего расцепителя автомата.

Диод Д40 служит для защиты тиристора от перенапряжения.

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 + Ei U2 = 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=a U2 - 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:

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.

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.

2.1.1. Требования к электрическим аппаратам

Номинальное напряжение к нагрузке и предельная температура при нормальных условиях работы электрических аппаратов не должны быть вне допустимых. Электрические аппараты должны выдерживать предусмотренные перезагрузки.

Номинальная разрывная способность электрических аппаратов, предназначенных для отключения тока короткого замыкания (т.к.з.), должна быть меньше, чем ток короткого замыкания.

Номинальная включающая способность включателей, которые могут быть подсоединены к цепи, замкнутой накоротко должна быть не меньше наибольшего ожидаемого тока в месте их установки при коротком замыкании. Номинальная динамическая и термическая стойкость выключателей должны соответствовать наибольшему ожидаемому току короткого замыкания и времени срабатывания селективной защиты.

Включение и выключение контактов всех полюсов выключателей должно происходить одновременно.

Все выключатели и разъединители должны быть снабжены механическими или индикаторами положения включения контактов.

Положение барабанов контроллеров и командоконтроллеров должны четко фиксироваться.

Автоматические выключатели должны иметь механизм свободного расцепления. Механизм привода выключателей должны обеспечивать удержание подвижных контактов в отключенном положении.

Исправление движения ручных органов управления коммутационных или пускорегулирующих органов должно быть мягким, чтобы вращение рукоятки (рычага) вверх или вперед соответственно включению аппарата, пуску двигателя, увеличению частоты вращения, повышению напряжения.

Цепи, отходящие от электрораспределительных щитов, должны быть повреждены от коротких замыканий, а потребители - ток перегрузки.

Защита от перегрузки предусматривается:

Не менее чем в одном насосе или фазе - при двухпроводной системе не менее чем в двух фазах - при изолированной трехпроводной системе трехфазного тока.

Защита от короткого замыкания предусматривается в каждом изолированном насосе или в каждой фазе. Уставка должна быть не менее 200% номинального тока. Для защиты кабелей и потребителей применяют одну и ту же защиту.

В цепи питания аварийного электрораспределительного щита от главного должна быть защита, позволяющая производить немедленное повторное включение после срабатывания ее. Аппараты защиты не должны устанавливаться в цепи уравнительного провода генераторов постоянного тока.

2.1.2 Требования к электроизмерительным приборам

Для каждого генератора постоянного тока на главном и аварийном электрораспределительных щитах должны устанавливаться по одному амперметру и вольтметру, а для генераторов переменного тока: амперметр с переключателем для измерения фазовых и линейных напряжений, частотометр, ваттметр.

В цепях ответственных потребителей рекомендуется устанавливать амперметр на главном электрораспределительном щите или у мостов управления.

Измерительные приборы следует применять с пределом не менее:

Вольтметры- 120% комплексного напряжения

Амперметры - для генераторов, работающих параллельно (-15 - 0 -130)% номинального

Ваттметры для генераторов не работающих параллельно - 130% номинальной мощности

Ваттметры для генераторов, работающих параллельно (-15 - 0 -130)% номинального

Амперметры для генераторов, работающих параллельно (-15 - 0 -130)% номинального.

2.1.3 Выбор элементов принципиальной схемы

При выборе элементов схемы необходимо руководствоваться данными, представленными заводом-изготовителем, который задает предельные параметры - тока, напряжения, частоты, температуры.

Эти значения, как правило, устанавливаются в сочетании друг с другом. Предельные значения параметров ни при каких условиях не должны быть превышены. Желательно иметь 20ч30 процентный запас для компенсации неучтенных обстоятельств - выбросов при переходных процессах, влияния помех и т.д.

Простейшими элементами цепей являются резистор, конденсаторы, катушки индуктивности. Это пассивные элементы. К ним также относят элементы с нелинейной характеристикой - диоды, стабилитроны. Активные компоненты - это элементы, которые способны регулировать протекающий через них ток, не только в функции приложенного напряжения, но и под действием управляющего сигнала.

При выборе элементов схемы в первую очередь определяют активные и функциональные элементы (стабилизаторы, усилители, микропроцессоры) и ведут расчет схем, определяющие отсюда требования к пассивным элементам. Далее выбирают их конкретный тип, соответствующий электромеханическим требованиям.

Выбор резисторов производится по трем основным группам параметров: конструктивным, электромеханическим, условиям эксплуатации. Основными руководящими параметрами резисторов являются: номинальное сопротивление, допустимое отклонение сопротивления, номинальная мощность рассеяния.

При выборе резисторов по электромеханическим параметрам особое внимание уделяется допустимой мощности рассеяния. Если этого не требуется, то не следует применять резисторы повышенной мощности и стабильности, так как это достигается повышением их стоимости и габаритов. Номинальное значение сопротивлений стандартизовано ГОСТ 2825-67, 10348-74.

Выбор конденсаторов производится также по электромеханическим, эксплуатационным и конструктивным параметрам. В любом устройстве удельный вес конденсаторов сказывается ощутимо. Конструкция конденсатора определяется видом его диэлектрика. Электромеханические параметры конденсаторов и их конструктивное исполнение и обозначения определяются ГОСТ 11076-69 и ГОСТ 2549-67. К основным электромеханическим параметрам конденсаторов относят: номинальную емкость, допустимое отклонение емкости от номинала, температурный коэффициент емкости, номинальное напряжение, рабочее напряжение, сопротивление изоляции.

Выбор диодов производится, руководствуясь современной классификацией и системой обозначений, которая регламентирована отраслевым стандартом ОСТ 11336.919-81. Обозначения диодов присваиваются в соответствие с ГОСТ 10862-72. Основными электромеханическими параметрами диодов являются: постоянное прямое напряжение, постоянный прямой ток, средний прямой ток, постоянное обратное напряжение, рабочая частота и температура окружающей среды. При выборе диодов сначала выбирают подходящую группу (подкласс) по назначению, затем тип прибора в этой группе. При выборе необходимо руководствоваться правилом - ни один параметр не должен превышать допустимых значений, что выбранный элемент отвечает требованиям по массе, сроку службы, стоимости.

Выбор светодиодов: светодиоды применяются для построения устройств сигнализации на пультах, в приборах. К основным параметрам, по которым производится выбор светодиодов, относятся: сила света, яркость, прямой ток, прямое падение напряжения и быстродействия.

Выбор автоматических выключателей: автоматические выключатели выбирают для защиты электрических цепей от различных аварийных режимах и для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы. Автоматические выключатели выбираются и настраиваются на защиту в зависимости от соответствующего контролирующего параметра (ток срабатывания, напряжение срабатывания). Автоматы комплектуются несколькими видами расцепителей: электромагнитными, тепловыми, комбинированными. Выбор производится в зависимости от параметров защищаемой сети и тока уставки.

Выбор переключателей: переключатели и выключатели - это аппараты ручного управления, состоящим из наборных секций, предназначены для включений, выключений и переключателей цепей постоянного и переменного тока. Выбор их производится в зависимости от количества полюсов (двух и трехполюсные) и коммутируемого тока. Основными параметрами являются: число полюсов, коммутационная способность, износостойкость, напряжение питания и вид в цепи, в которой он устанавливается (цепи управления и сигнализации, силовая цепь).

Выбор реле: производится в соответствие с величиной импульса, на которую оно предназначено реагировать, то есть величиной уставки, напряжением, на которое реле рассчитано. Параметры срабатывания реле это: напряжение втягивания, напряжение отпадания.

Выбор предохранителей: осуществляется в зависимости от предельной разрывной способности, защитной время-токовой характеристики, рода тока и величины напряжения.

Выбор неуправляемого выпрямителя и трансформатора: Основными элементами выпрямителя являются трансформатор и вентили, с помощью которых обеспечивается односторонне протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение преобразуется в импульсирующее. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения к выходным зажимам выпрямителя подключают сглаживающий фильтр. Для регулирования или стабилизации выпрямленного напряжения и тока потребителя к выходным зажимам его подключают стабилизатор или регулятор. Режим работы и параметры отдельных элементов выпрямителя, фильтра, регулятора и стабилизатора согласуются с заданными условиями заботы потребителя постоянного тока.

Основными величинами, характеризующими параметры выпрямителя, являются:

1. среднее значение выпрямленного напряжения и тока (Ucp; Icp)

2. коэффициент полезного действия з

3. коэффициент мощности cos ц

4. внешняя характеристика - зависимость напряжения от тока нагрузки Ucp=f (Icp)

5. коэффициент пульсаций Кп

с помощью трансформатора в выпрямительных устройствах производится преобразование величины входного напряжения, электрическое разделение отдельных цепей преобразователя, преобразование числа фаз системы напряжений, питающих выпрямитель. Непосредственно выбор производится в следующей последовательности:

1. Выбор схемы выпрямления.

2. Приближенное определение коэффициентов трансформатора.

3. Определение активного сопротивления фазы трансформатора.

4. Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора.

5. Сопротивление фазы выпрямителя.

6. Определение расчетного коэффициента.

7. Определение соотношения между активными и реактивными сопротивлениями фазы выпрямителя.

8. По вычисленным коэффициентам определяются параметры трансформатора и вентилей.

9. Определяется емкость и тип конденсатора.

10. Определяется внутреннее сопротивление выпрямителя.

11. Определяется КПД выпрямителя.

2.2. Расчет и выбор элементов блока изменения напряжения

2.2.1. Мощность, потребляемая прибором со сторон генератора при U=127 В,50 Гц составляет Sпотр1=30ВА - из технических данных прибора.

2.2.2. Определяем потребляющий ток. Iпотр1=А.

2.2.3. Мощность, потребляемая прибором по сети с U=~127 В, 50 Гц. составляет Sпотр2=50ВА.

2.2.4. Определяем потребляющий ток: Iпотр2=

2.2.5. Определяем общий потребляющий ток Iоб=Iпотр1+Iпотр2=0, 136+0,394=0,530 А.

2.2.6. Определяем мощность лабораторного автотрансформатора Латра ТV4: Sтртv4=Iоб U Kат = 0,53 127 1,4=100ВА,

где Кат=1,4 - коэффициент автотрансформатора (из справочника).

Выбираем автотрансформатор ТV4 типа: латр 1-М

2.2.7.Трансформатор ТV2 - трансформатор напряжения (220/127В)

- расчетная мощность трансформатора TV2.

зTV2?0,91 - КПД трансформатора TV2 - определяется приблизительно из справочника.

Выбираем трансформатор TV2 типа: ОСМ 0,25-79ОМ5; Sном TV2=0,25ВА.

З=0,954

2.2.8. Из соображения унификации выбираем трансформаторы TV1 и TV3 аналогично трансформаторам TV2 и TV4:

TV1: ОСМ 0,25-74ОМ5; Sном = 0,25 кВА; з = 0,954.

TV4:

2.2.9. Выбираем автоматический выключатель QF2:

Определяем ток выключателя I=

Выбираем автоматический выключатель QF2: АК63; Iпотр = 0,63А.

2.2.10. Предохранители FU1чFU6

Токи: IFU=Iобщ=0,530 А.

Выбираем предохранители типа:

ВПБ 6-36; Iном=1А.

2.2.11. Выбираем переключатель S1: - двухсекционный переключатель Iпер=Iобщ=0,530А. Выбираем переключатель типа: ПМФ90+900- 00 - - 900 - положение рукоятки переключателя.

2.2.12. Выбираем переключатель S4: - двухсекционный переключатель Iном=0,503А. Из соображений унификации выбираем переключатель типа: ПМФ90+900- 00 - - 90 0.

2.2.13. Выбор переключателя S7: - двухсекционный трехполюсной выключатель.

Iрас=0,503А. Выбираем ПМФ 0-900.

2.2.14. Выбор переключателя S8: - однополюсной переключатель Iрасп=0,0394А. Выбираем переключатель типа ПМФ90+900- 00 - - 900.

U ном=127В; I ном=1А.

2.3 Расчет и выбор элементов блока изменения тока

2.3.1. Мощность, потребляемая прибором со стороны генератора в цепи I=0…6А, f=50Гц, составляет Sнапр=15ВА - из технических данных на прибор.

2.3.2. Определяем входное сопротивление цепи питания прибора:

Ом, где I=6А - максимальный ток цепи.

2.3.3. Определяем сопротивление R1: R1=3Rвх=1,26 Ом.

Мощность рассеяния PR1=I2 R1=62 1,26=45,36 Вт.

Выбираем резистор типа: МЛТ-63-1,2: Rном=1,2 Ом: РRном=63Вт.

2.3.4. Выбор транзистора TV7:

STV7=I2 Rоб=62 1,62=58,32 ВА=0,058 кВА.

U1=127В- напряжение первичной обмотки трансформатора.

U1= I Rоб=6 1,62=9,72В - расчетное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Выбираем резистор R2:

R2 = R|об - Rоб=9,72-1,62=8,4Ом, где

R|об = - сопротивление цепи при включенном переключателе S5.