Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов

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 φ=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 φ=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.

 Скачать реферат