5. Функциональные устройства автоматики

5.1. Общие положения

Функциональное устройство автоматики (ФУА) – совокупность взаимодействующих модулей, встраиваемых в один или несколько приборов и обеспечивающих выполнение в системе управления отдельной управляющей, информационной или вспомогательной функции или их сочетание.

ФУА в системах автоматического управления осуществляют: контроль уровня сигналов управления, отсчет временных интервалов, контроль величины переменного и постоянного напряжения, обеспечение мигающей сигнализации, защиту генератора от обратной мощности, защиту генератора от недопустимых перегрузок по току, включение на параллельную работу, распределение нагрузки при параллельной работе; управление серводвигателями привода регулятора частоты вращения двигателя и привода установки напряжения генератора.

Номенклатура ФУА включает: реле времени, перегрузки, обратной мощности, уровня напряжения, контроля напряжения, контроля оперативного напряжения; синхронизаторы, устройства распределения нагрузки, устройства управления серводвигателями.

Реле времени (РВ) представляет собой устройство, предназначенное для выдачи релейного сигнала с задержкой времени, исчисляемой с момента подачи сигнала на один из его входов.

Реле перегрузки (РП) предназначено для выдачи релейного сигнала при перегрузке генератора по току. РП используется в САУ для выдачи сигнала на запуск резервного агрегата и включения аварийной сигнализации, а также для отключения с выдержкой времени автоматического выключения, если он не имеет встроенного органа защиты от перегрузок.

Реле обратной мощности (РОМ) предназначено для выдачи релейного сигнала при переходе генератора источника питания в двигательный режим при параллельной работе.

Реле уровня напряжения (РУН) представляет собой трехпозиционное реле, предназначенное для выдачи релейного сигнала о повышении, понижении или изменении полярности контролируемого напряжения относительно заданной величины. РУН используется при наличии маломощного входного сигнала в виде импульсов или медленно изменяющегося входного напряжения, обеспечивает высокий коэффициент возврата и применяется в синхронизаторах, устройствах распределения нагрузки и устройствах управления серводвигателем.

Реле контроля напряжения (РКН) цепей с номинальным напряжением 230 или 400 В представляет собой устройство, предназначенное для выдачи релейного сигнала при снижении контролируемого трехфазного напряжения на 20 % от номинального значения. При восстановлении контролируемого напряжения на 90 % должен происходить возврат РКН в исходное состояние.

Реле контроля оперативного напряжения (РКОН) предназначено для выдачи релейного сигнала при определенных уровнях напряжения на аккумуляторных батареях. Реле применяется в системе автоматической подзарядки батарей для управления коммутацией зарядного устройства и для включения аварийной сигнализации при снижении контролируемого напряжения ниже заданного уровня.

Существуют РКОН с нерегулируемым и регулируемым дифференциалом. РКОН с нерегулируемым дифференциалом контролирует нижний уровень напряжения на аккумуляторах (22,5 В) и выдает сигнал для включения аварийной сигнализации в САУ. РКОН с регулируемым дифференциалом контролирует нижний (24,5 В) и верхний (29…30 В) уровни напряжения на аккумуляторах и выдает сигнал для обеспечения включения и отключения зарядного устройства.

Синхронизаторы предназначены для включения синхронных генераторов источников электроэнергии на параллельную работу способом точной синхронизации. В ПЭС применяются три вида синхронизаторов: без подгонки напряжения и частоты (С); с подгонкой частоты (СЧ); с подгонкой напряжения и частоты (СНЧ). СЧ используют обычно на источниках электроэнергии мощностью до 60 кВт включительно, а СНЧ – на источниках мощностью 100 кВт и более. Время синхронизации не превышает 30 с.

Устройства распределения нагрузки предназначены для набора и распределения нагрузки параллельно работающих источников питания пропорционально их номинальным мощностям. Они применяются на ПЭС 3-й степени автоматизации, не обеспечивающих требуемой точности распределения нагрузки при параллельной работе на естественных характеристиках генератора и двигателя. Кроме того, они необходимы для автоматического набора нагрузки после синхронизации с подгонкой частоты. В САУ могут использоваться устройства для набора и распределения активной нагрузки (УРАН) и комплексной (активной и реактивной) нагрузки (УРКН). УРКН применяется на ПЭС мощностью 100 кВт и более, в которых предъявляются повышенные требования к точности распределения нагрузки (в частности, при параллельной работе трех-четырех ПЭС) и предусматривается длительная работа параллельно с сетью, имеющей значительные колебания напряжения. УРАН сравнивает между собой активные токи параллельно работающих генераторов или эталонные величины, пропорциональные этим токам, и выдает сигнал рассогласования в схему управления серводвигателем регулятора оборотов двигателя. УРКН производит сравнение полных токов генератора и выдает сигнал рассогласования в схемы управления серводвигателями регулятора оборотов двигателя и уставки напряжения для соответствующего смещения регулировочных характеристик ПЭС по частоте и напряжению.

Устройство управления серводвигателем (УУД) предназначено для коммутации цепей питания серводвигателей регулятора частоты вращения и привода установки напряжения генератора в зависимости от величины и знака входного сигнала.

Рассмотрим схемы некоторых ФУА, применяемых в схемах САУ ПЭС.