Завдання до роботи та порядок її виконання

Приклад 1. Підібрати апарат захисту для фідера двох плафонів ПС-45. Потужність лампи плафона Р=25 Вт, напруга U=24 В.

Рішення. Ток навантаження фідеру І_ном=2Р/U=2*25/24=2,1 А.

Отже, вибираємо плавкий запобіжник ПВ-5.

Для ланцюгів з короткочасними перевантаженнями, наприклад, у ланцюгів живлення електродвигунів, захист здійснюють інерційними запобіжниками і тепловими автоматами. При цьому вибір захисної апаратури здійснюють по номінальному струму споживачів.

Практично для захисту ланцюгів малопотужних двигунів порядку 100 Вт звичайно вибирають теплові автомати. У цих двигунів кратність пускових струмів не перевищує 3-4.

Для захисту ланцюгів більш потужних електродвигунів застосовують інерційно-плавкі запобіжники.

При більш суворому виборі теплових автоматів для ланцюгів, що допускають пускові або короткочасні перевантаження, використовуються амперсекундні характеристики автоматів (рис. 6.25). При цьому підраховують максимально можливе ефективне значення струму навантаження за час його зміни Т, наприклад, за час пуску двигуна:

,

де i - миттєве значення струму навантаження.

Потім відкладають величини Іеф і Т на осях амперсекундних характеристик серії автоматів і знаходять точку А

Найближча до точки А характеристика, що проходить вище цієї точки, відповідає тому автомату, який потрібно вибрати.

Рис. 6.25. Амперсекундні характеристики до вибору теплового автомата при короткочасному навантаженні.

Величину інтеграла можна визначити графічно по кривій зміни струму в перехідному режимі i=f(t).

При необхідності захищати фідер двигуна плавкою вставкою звичайно користуються формулою

І_зах=І_пуск/1,5.

Звідси зрозуміло, що запобіжник треба вибирати так, щоб він був в півтори рази менше пускового струму електродвигуна. Але в цьому випадку ланцюг електродвигуна захищається тільки від коротких замикань.

Питання для самоперевірки

1. Які елементи схеми електропостачання відносяться до комутаційної апаратури?

2. Які елементи відносяться до захисної апаратури?

3. Як провести вибір комутаційної і захисної апаратури?

4. Як здійснюється вибір захисної апаратури для замкнених електричних мереж?

5. У чому заключається фізичний принцип горіння дуги між контактами, що розмикаються?

6. Які конструктивні відмінності бесконтактних апаратів захисту і комутації для мереж постійного і змінного струму.

Література: [3, c. 35];[5, c. 325]; [6, c. 88]; [7, c. 298]; [8, c. 135].

Лабораторна робота № 7 вивчення і дослідження статичних трьохфазних перетворювачів та трансформаторно-випрямлюючих блоків твб Мета роботи

1. Вивчення схем ТВБ, статичних трьохфазних перетворювачів, їх конструкції і технічні данні.

2. Вивчення і дослідження ТВБ-6.

Загальні теоретичні відомості

На повітряних суднах (ПС) з первинною енергосистемою трьохфазного змінного струму 208/120В необхідна вторинна енергосистема постійного струму напругою 27В, для живлення радіообладнання, пілотажно навігаційних приборів, електромагнітних реле, ланцюгів управління, сигналізації. Потужність споживачів постійного струму не перевищує 5-10% від загальної споживаної потужності змінного струму.

Як джерела енергії постійного струму у вторинних системах можуть застосовуватися електромашинні або статичні перетворювачі. Статичні перетворювачі мають ряд переваг порівняно з електромашинними, тому вони одержали широке застосування на ПС. Вони не мають частин, які обертаються чи рухаються, володіють безіскровою комутацією струму, безшумною роботою, меншою відносною вагою (кг/кВт), підвищенним коефіцієнтом корисної дії і високою надійністю, особливо в висотних умовах.

ТВБ на ПС можуть працювати автономно або сумістно. Під час паралельної роботи навантажувальні характеристики ТВБ та їх входні нагрузки повинні бути ідентичними для здійснення рівномірного завантаження трансформаторно-випрямних блоків.

Конструктивно ТВБ складаються із двох вузлів: трансформаторного та випрямного.

В випрямлюючу частину перетворювача звичайно входять кремніїві діоди. Деякі схеми включення випрямлюючих діодів показані на рис. 7.1 (а, б, в, г).

Схеми однопівперіодного випрямлення (рис. 7.1, а) пропускає струм тільки тоді, коли на аноді додатній потенціал і тому струм - в нагрузці буде переривчастим. Вимірювальні прилади, включенні в ланцюг випрямного струму, будуть показувати середнє значення струму і напруги за період

,

де U_В - випрямлена напруга рівна середньому значенню за період; I_В - значення випрямленного струму; I - діюче значення випрямленного струму; U - діюче значення напруги в ланцюзі змінного струму за період.

Для мостової схеми випрямлення однофазного струму (рис. 7.1, б) подібні залежності мають вигляд:

.

Для трехфазної однопівперіодної схеми (рис. 7.1, в):

.

В схемі, наведеній на рис. 7.1 г, випрямлювачі 1, 2, 3 працюють також, як випрямлювачі в схемі на рис. 7.1 в кожну третину періоду працює випрямлювач, на якому найбільший додатній потенціал. Ланцюг випрямленого струму замикається після ланцюга нагрузки послідовно через парні випрямлювачі (4, 5, 6) на двох інших фазах. Так, якщо працює випрямлювач 1, то першу половину робочої третини періоду його коло замикається через випрямлювач 5, а другу - через випрямлювач 6. Дуга випрямленого струму за робочу третину періоду ділиться, в зв'язку з цим, на дві самостійні частини. Частота пульсацій випрямленого струму збільшується і амплітуда їх зменшується, при цьому значення випрямленої напруги та струму набувають більшої величини

.

Для всіх випадків випрямлення змінного струму справедлива наступна формула

,

де m - кількість випрямлених напівхвиль одного періоду; U - ефективне значення прикладеної змінної напруги.

Для одержання тієї чи іншої схеми випрямлення напівпровідникові вентилі збираються у випрямляючі стовпчики. В мостовій схемі число послідовно включених вентилів в одному плечі схеми знаходять із рівності

,

де U - ефективне значення лінійної напруги трансформатора на холостому ході; U_ЗВ - допустима зворотня напруга на один випрямлювач.

Число паралельних гілок знаходять із рівності:

,

де І - заданий струм навантаження; і - випрямний струм на один елемент в плечі для вибраної схеми включення.

а)
б)
в)
г)

Рис. 7.1. Принципіальні електричні схеми випрямлення і криві випрямленої напруги.

Коефіцієнт корисної дії випрямлювачів залежить від якості самого випрямлювача, від схеми з’єднання, величини і характера навантаження. Звичайно ККД випрямлюючих трехфазних пристосувань з урахуванням трансформатора складає 0,8 ... 0,85.

Деякі схеми трансформаторно-випрямлювальних блоків ТВБ конструктивео складаються із знижувального трансформатора, випрямлюючих пристосувань (кремнієві діоди) і допоміжні пристосуваня для регулювання напруги, охолодження, захисту від перегрівання та сигналізації.

ТВБ трьохфазного змінного струму в залежності від схем з’єднання трансформаторів і вентелів можуть бути: трьохфазними однонапівперіодними і двонапівперіодними.

Кількість вторинних фаз трансформатора вибирається кратним кількості первинних фаз. За умови однакової кількості фаз одержуємо трьохфазне випрямлення трьохфазного струму (рис. 7.2, 7.3), при подвоєній кількості вторинних фаз одержуємо шестифазне випрямлення трьохфазного струму (рис. 7.4, 7.5).

Рис. 7.2. Трьохфазна однопівперіодна схема.	Рис. 7.3. Трьохфазна двопівперіодна схема.

Під час вибору вторичних фаз прагнуть: одержати мінімальні пульсації в кривій випрямленої напруги, ослабити високі гармоніки в ланцюзі змінного струму (попереджується надмірне перегрівання генераторів змінного струму і поява резонансних явищ в колах змінного струму), забезпечити високий рівень використання обмоток трансформатора по потужності (яка віддається у вторинний ланцюг живлення).

В трьохфазних і шестифазних схемах з’єднання трансформаторів може бути однонапівперіодне і двонапівперіодне випрямлення. У другому випадку частота пульсацій збільшується в два рази, так як за рахунок мостової схеми з’єднання вентилів за один період випрямлення проходить повна хвиля змінної напруги. Збільшення частоти пульсацій, а разом з цим зменшення їх амплітуди, збільшує якість випрямленого струму, сприяє зменшенню розмірів згладжуючих фільтрів.

У трифазній двохперіодній схемі ТВБ (рис. 7.3) в формуванні випрямленої напруги беруть участь позитивні і негативні півхвилі змінної напруги на відміну від схем рис. 7.2. При цьому частота пульсацій випрямленої напруги становить 2400 Гц і визначається як похідні частоти генератора на число випрямлених півхвиль за один період.

Рис. 7.4. Шестифазна однопівперіодна схема ТВБ.

У шестифазній однопівперіодній схемі ТВБ (рис. 7.4) з цифрами 6 і 12 в позначенні, вторинні напруги по відношенню до первинних здвинуті на 180 і 360. Це забезпечує отримання випрямленої напруги з таким числом пульсацій, як і на схемі на рис. 7.3. Однак, звичайна шестифазна схема однопівперіодного випрямлювача з нульовим виводом володіє низьким рівнем використання заліза і обмоток трансформатора, оскільки час протікання струму через обмотку і діод становить 1/6 періода. Введення в таку схему деяких елементів (наприклад, включення між точками 0 і 0 реактора) поліпшує її роботу з точки зору комутації струму, збільшення навантажувальної здатності вентилів і обмоток.

Рис. 7.5. Шестифазна двопівперіодна схема ТВБ.

На рис. 7.5 показана шестифазна двухпівперіодна схема ТВБ-3. Трансформатор в схемі має одну трифазну первинну обмотку і дві трифазні вторинні, сполучені зіркою і в трикутник. Це забезпечує зсув векторів напруг вторинних обмоток на 30. При цьому частота пульсацій випрямленого струму дорівнює 4800 Гц. Внаслідок збільшення частоти пульсацій і зменшення їх амплітуди зростає якість випрямленого струму і знижуються розміри і вага згладжуючих фільтрів. Схема забезпечує найбільш повне використання заліза і обмоток трансформаторів. У блоці передбачений захист від нагріву випрямлювача і трансформатора. Термовимикач випрямлювача спрацьовує при температурі 150 С, а трансформатора - при 200 С. Термовимикачі замикають ланцюг сигнальної лампи. Трансформатор складається з трифазного Ш-образного стержня і обмоток з алюмінієвої стрічки.

Кремнієві діоди (на 30 А кожний) змонтовані на охолоджуючих ребрах, ізольованих від корпусу блоку. Для охолоджування ТВБ передбачений вентилятор. Номінальна потужність блоку - 3 кВт, номінальний струм - 110 А. При номінальній напрузі 200 В схема блоку забезпечує вихідну напругу 28,4 В при струмі навантаження 110 А і 26,2 В при струмі 100 А.