9.3.4 Выбор автоматов

Исходными данными являются: U_Н – напряжение на зажимах электроприёмников, I_Р – расчётный ток защищаемой цепи, –расчётный ток трёхфазного металлического КЗ на выводах автомата, – расчётный ток однофазного КЗ в конце самой удалённой линии.

Расчётный ток с количеством электроприёмников n ≤ 3 равен сумме их номинальных токов

(83)

Если количество электроприёмников n ≥ 4, то расчётный ток определяется , например, методом упорядоченных диаграмм или другими методами.

Выбор автомата переменного тока общего применения

с комбинированным расцепителем

Определяется ток срабатывания при перегрузке

I_СП=(1,2 – 1,4)I_Р, (84)

где (1,2 – 1,4) – коэффициент надёжности, учитывающий разброс при изготовлении тепловых расцепителей.

Выбирается автомат по справочнику по условиям

I_НР ≥ I_СП; < I_ПКС, (85)

где I_НР – номинальный ток теплового расцепителя, I_ПКС – предельный ток коммутационной способности.

Записываются технические характеристики автомата, например

ВА51–31, номинальный ток автомата I_НА=100 А, I_НР=31,5 А,

I_ПКС=6,0 кА.

Определяется ток срабатывания отсечки

I_СО=k_Н I_П, (86)

где I_П – пусковой ток при защите одного электродвигателя или пиковый ток при защите группы электроприёмников (определяется аналогично как в разделе выбора предохранителей), k_Н – коэффициент надёжности отстройки отсечки от пусковых токов электродвигателя, он равен

(87)

где 1,05 – коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения сети, k_З=1,1 – коэффициент запаса, k_А – коэффициент учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе, (k_А=1,0 – для полупроводниковых расцепителей. k_А=1,4 – для электромагнитных расцепителей), k_Р=1,3 – коэффициент учитывающий разброс тока срабатывания. Для автоматов серии ВА k_Н=2,1.

Производится выбор коэффициента кратности тока отсечки k_ОТС из приведённого ряда в справочнике(например: 3, 7, 10), так чтобы выполнялось условие

I_ОТС=k_ОТСI_НР > I_СО. (88)

Производится проверка выбранного автомата на надёжность срабатывания по необходимому коэффициенту чувствительности при однофазном КЗ, при этом должны выполняться условия:

для автомата только с электромагнитным расцепителем

/ I_ОТС ≥ (1,25 – 1,4), (89)

для автомата с комбинированным расцепителем

/ I_НР ≥ 3,0. (90)

Если автомат установлен на подстанции, то производится выбор автомата с полупроводниковым расцепителем по условию селективности.

ЛЕКЦИЯ №16

4 Бесконтактные полупроводниковые электрические аппараты

4.1 Тиристор, свойства тиристора, вольтамперная характеристика тиристора.

4.2 Схемы бесконтактного регулирования тока и напряжения.

4.3 Фазовое управление, СИФУ.

4.4 Тиристорные выключатели: упрощенные схемы, применение.

10 БЕСКОНТАКТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

ЭЛЕКТРОННЫЕ АППАРАТЫ

10.1 Тиристор и его свойства, вольтамперная

характеристика тиристора

В отличие от транзистора тиристор может находиться только в двух крайних состояниях проводимости – либо он полностью проводит (открыт), либо тиристор закрыт.

Управляемые полупроводниковые вентили – тиристоры представляют собой полупроводниковую структуру с тремя электронно–дырочными переходами p–n–p–n типа (рис.80).

В реальных схемах последовательно с тиристором включается сопротивление нагрузки, ограничивающее анодный ток. Тиристор включается за нескольких микросекунд, но не мгновенно, так как необходимо время на переключение всей структуры, особенно для тиристоров, рассчитанных на большие токи. И если нагрузочный ток может нарастать так быстро (это обусловлено видом нагрузки), что полупроводниковая структура тиристора не успела переключиться по всей площади, то весь ток будет протекать через переключенные области, и при большом значении тока тиристор может выйти из строя. В паспортных данных тиристора задается допустимая скорость нарастания тока.

Тиристоры конструируются так, чтобы они и соответствующие им характеристики обладали двумя устойчивыми состояниями закрытым или открытым.

На рис. 81 приведена вольт–амперная характеристика тиристора, поясняющая принцип его работы.

Внешняя кривая соответствует отсутствию тока по управляющему электроду I_УО = 0. Если увеличивать прямое (положительное) напряжение на аноде U_A, то при достижении напряжения U_ПО тиристор переключается (открывается) без тока управления за счет возрастания тепловых токов и переходит на ветвь с высокой проводимостью.

Величиной U_ПО определяется класс тиристора: 1кл. – U_ПО ≥100 В, 2кл. – U_ПО ≥ 200 В, … , 40кл. – U_ПО ≥ 4000 В.

Если увеличивать токи по управляющему электроду I_У2 ≥ I_У1 ≥ 0, то величины напряжений переключения U_П2, U_П1 уменьшаются. Вольт–амперная характеристика тиристора становится аналогичной характеристике неуправляемого диода при токе управления равном току спрямления I_С. В практических схемах всегда обеспечивается ток по управляющему электроду ≥ I_С для открывания тиристора при минимальном прямом напряжении.

После достижения анодным током величины равной току удержания I_УД, нет необходимости пропускать ток управления, так как тиристор уже открылся, поэтому управление тиристорами можно производить короткими импульсами тока. Длительность этих импульсов должна быть достаточной, чтобы ток через тиристор при активно-индуктивной нагрузке успел возрасти за время импульса до величины тока удержания I_УД. Если импульс тока управления обеспечил отпирание тиристора, то затем тиристор не управляется до момента его запирания. Чтобы запереть тиристор необходимо снизить ток через него до значений меньших тока удержания I_УД. Это возможно, например, при смене полярности анодного напряжения в преобразователях переменного напряжения в постоянное, где тиристоры получили наибольшее применение. Обычный тиристор запереть током управления нельзя.

Увеличение обратного напряжения до значения U_ПРОБ приводит к пробою тиристора и выходу его из строя. Если подавать ток управления при обратном напряжении на аноде, то с его увеличением снижается величина пробивного напряжения. Поэтому в отрицательный полупериод нежелательно подавать управляющие импульсы.

В настоящее время кроме тиристоров с непосредственным воздействием электрического сигнала выпускаются оптронные тиристоры. Оптопара (рис. 82) состоит из светодиода и фототиристора.

При протекании управляющего тока через светодиод он излучает световой поток, под воздействием этого потока фототиристор открывается.

С помощью этих оптопар осуществляется гальваническая развязка силовых цепей от цепей управления, что повышает надежность работы всей схемы.