close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Билет № 15

код для вставкиСкачать
Билет № 15
1. Плавкие предохранители.
Плавкий предохранитель - аппарат, предназначенный для защиты установок от токов короткого замыкания.
Основной элемент - плавкая вставка, перегорающая при протекании сверхтоков и разрывающая цепь.
Наиболее распространенные материалы вставок - медь (луженая, для предотвращения окисления) и цинк. Цинк в пределах допустимых температур не окисляется, вставка из него не изменяет своего сечения при нагревании, и характеристики остаются стабильными.
Разборный и засыпной предохранитель
Разборный предохранитель (рис. 1) - цинковая вставка фигурной формы 2 помещена в фибровую трубку 1. Дуга горит в закрытом объеме и не выходит за пределы трубки. Повышение давления способствует гашению дуги, также гашению дуги способствует испарение материала фибры, при котором получается до 50% углекислого газа, 40% - водорода, который является хорошим теплопроводящим веществом, и до 10% паров воды.
Рис. 1 Предохранитель разборный
При отключении больших токов давление внутри трубки может достигать сотен атмосфер, что недопустимо из-за недостаточной прочности трубки. Фигурная плавкая вставка дает возможность снизить давление до допустимых пределов, При коротком замыкании узкий перешеек начинается плавиться прежде, чем ток короткого замыкания достигнет установившегося значения. Сопротивление расплавленного перешейка и возникшей дуги ограничивает ток короткого замыкания. Узкие перешейки позволяют уменьшить температуру нагрева предохранителя. Наличие узких перешейков вставки снижает также перенапряжение при гашении дуги, так как полная длина дугового промежутка и соответствующее ей сопротивление будут вводиться в цепь не сразу, а ступенями.
Засыпной предохранитель (рис. 2) - параллельно включенные медные или серебренные плавкие вставки круглого сечения 2 размещены внутри изоляционной трубки 1 с мелкозернистым наполнителем.
Электрическая дуга тесно соприкасается с наполнителем, интенсивно охлаждается, деионизируется и быстро гасится.
Параллельные вставки позволяют лучше использовать объем наполнителя, за счет увеличения площади соприкосновения.
Рис. 2. Засыпной предохранитель
В качестве наполнителя используется сухой кварцевый песок с содержанием SiO2 не менее 99% и мел (CaCO3). В засыпных предохранителях используются трубки из фарфора, керамики, особенно прочны в механическом, тепловом и электрическом отношениях трубки из стеклоткани, пропитанной теплостойкими лаками.
Инерционный предохранитель
Инерционные предохранители (рис. 3) - предназначены для защиты двигателей от токов перегрузки и короткого замыкания. При токах перегрузки повышается температура нагревательного элемента 2 и тепло от него через пластину 4 передается легкоплавкому спаю 5. Расплавляясь, он освобождает деталь 6, которая пружиной 3 перемещается влево. В результате возникает и гасится электрическая дуга, а цепь тока разрывается.
Рис. 3. Инерционный предохранитель
При токах короткого замыкания спай 5 не успевает расплавиться, так как значительно быстрее перегорит плавкая вставка 7, расположенная в зернистом наполнителе 1. Нагреватель 2 вместе со спаем 5 обеспечивает защиту от токов перегрузки, а плавкая вставка 7 - защиту от токов короткого замыкания.
Предохранители быстродействующие
Предохранители быстродействующие. Для защиты полупроводниковых преобразователей потребовалось создание специального класса предохранителей, так называемых быстродействующих.
Современные быстродействующие предохранители отечественного и зарубежного производства изготовляются в виде закрытых неразборных плавких вставок, устанавливаемых, как правило, непосредственно на проводниках комплектного устройства. Плавкая вставка размешена в керамическом корпусе призматической формы, на котором укрепляются выводы плавкой вставки, герметизирующие прокладки и торцевые крышки.
Плавкие элементы быстродействующих предохранителей обычно изготовляются из листовых материалов толщиной 0,05-0,2 мм в виде лент, в которых с помощью отверстий той или иной формы при штамповке образуются места ослабленного поперечного сечения - перешейки (рис. 4,а), а концы плавкого элемента соединяются с контактными выводами плавкой вставки обычно точечной сваркой. Чем больше перешейков, тем интенсивнее гашение дуги, так как суммарное падение напряжения на плавкой вставке в этот период пропорционально числу последовательно включенных дуг и тем больше на каждой дуге, чем меньше в ней ток, т. е. больше параллельно включенных перешейков (плавких вставок).
а) б) Рис. 4. Формы плавких вставок быстродействующих предохранителей
При работе плавкого предохранителя в режиме циклических нагрузок перешейки плавкого элемента испытывают большие знакопеременные механические воздействия (удлинение и укорочение). Для повышения срока службы предохранителя его плавкие элементы выполняют с изгибами, принимающими на себя температурные деформации (рис. 4,б).
В качестве материала плавкого элемента обычно используется технически чистое серебро, которое более стойко к коррозии под воздействием температуры и имеет лучшую электропроводимость, чем, например, медь. Соединение его с медными выводами контактной сваркой не вызывает технологических трудностей. Ведутся работы по исследованию возможностей применения других материалов. Наиболее перспективным в этом отношении является стойкий к коррозии алюминий: образующаяся на его поверхности очень тонкая плотная оксидная пленка защищает основной металл от развития коррозии.
Предохранители взрывные
Разновидностью специальных предохранителей являются устройства, в которых токоведущая вставка в аварийном режиме разрушается под действием взрывного заряда. Эти устройства получили название взрывных предохранителей (коммутаторов). Схема такого устройства приведена на рис. 5. Контроль тока в цепи осуществляется датчиком Д. При коротком замыкании датчик выдает сигнал через преобразователь Пр на импульсный трансформатор Т, который повышает напряжение сигнала до значения, достаточного для срабатывания взрывного устройства ВУ, расположенного в корпусе плавкой вставки П. В результате взрыва токопроводящая вставка разрушается. Следует отметить, что сигнал от датчика может быть не только по значению тока, но и по скорости его нарастания, что существенно ускоряет выдачу сигнала.
Рис. 5. Схема устройства взрывного предохранителя
Гашение дуги, возникающей при разрушении вставки, может быть осуществлено различными способами, например в трансформаторном масле, окружающем вставку, обдувом дуги струей газа взрывного вещества, установкой "дугогасящей" вставки ПП параллельно основной (наподобие дугогасительного контакта). В последнем примере сперва происходит ограничение тока за счет сопротивления дугогасящего контура, а затем отключение цепи вставкой ПП.
Время срабатывания - интервал времени от момента достижения аварийным током значения, равного току уставки, до начала токоограничения предохранителем - в этих устройствах составляет доли миллисекунды (0,2...0,7мс).
Эксплуатация взрывных предохранителей связана с некоторыми неудобствами при замене взрывного устройства. Однако сейчас нет других аппаратов защиты на большие номинальные токи (в частности, постоянного тока) и напряжения, способных отключать аварийные токи за столь короткое время при практически неограниченной отключающей способности.
2.Приведите формулы для ЭДС, электромагнитного момента и частоты вращения двигателя постоянного тока.
- коэффициент зависящий от конструкции двигателя.
.ЭДС якоря зависит от потока и скорости вращения.
где: Электромагнитный момент зависит от потока и тока якоря.
Уравнение равновесного состояния для двигателя: , , , тогда .
Получено уравнение скоростной характеристики двигателя постоянного тока
3. Силовые преобразователи энергии электроприводов постоянного тока как объекты управления в структуре СУЭП (электромашинные; тиристорные; транзисторные; частотные).
Электромашинные
Системы ругулирования мощных эектроприводов могут содержать в качестве силового регулируемого преобразователя электромашинный агрегат, содержащий генератор постоянного тока, выходная э.д.с. которого регулируется изменением тока возбуждения. Функциональная схема электромашинного агрегата приведена на рис. 6.7. Якорь генератора приводится во вращение с постоянной скоростью с помощью гонного асинхронного двигателя (АД). Обмотка возбуждения (ОВГ) генератора питается от регулируемого тиристорного возбудителя (ТВ). При определении ММ преобразователя будем полагать, что г=const, а также примем следующие допущения: - пренебрегаем реакцией якоря;
- пренебрегаем влиянием вихревых токов (для машин малой и средней мощности это допущение является общепринятым). Требуется найти зависимость еп=( Uув ). Запишем соотношения
для приращений координат:
еп=СеггФг, фг= Кфгwвг iвг , где wвг iвг = Fг , Сегг=const,
Сег - конструктивная постоянная,
wвг - число витков обмотки возбуждения генератора.
Коэффициент Kфг линеаризует кривую насыщения магнитной цепи генератора в т. А, соответствующей номинальному режиму (см. рис. 6.8).
Математическая модель процессов в цепи возбуждения генератора аналогична ММ цепи возбуждения электродвигателя и представляет собой апериодическое звено 1-го порядка:
где Rэвг , Tэвг - эквивалентные параметры цепи возбуждения генератора.
С учетом приведенных соотношений ММ генератора может быть представлена в виде передаточной функции:
,
где Kг - коэффициент передачи генератора,
.
Для генераторов большой мощности влияние вихревых токов отразится на увеличении Тэвг , либо их модель представляется в виде динамического звена 2- го порядка.
Тиристорные
Тиристорные преобразователи применяются в качестве источников регулируемого напряжения для питания якорной цепи или цепи возбуждения электродвигателей постоянного тока . Для управления асинхронным двигателем (АД) применяется тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ) со звеном постоянного тока или непосредственный преобразователь частоты (НПЧ) с векторным управлением потокосцеплением. На рис. 6.9. приведена обобщенная функциональная схема тиристорного преобразователя.
Тиристорный преобразователь (ТП) как элемент системы управления должен быть описан в статике и динамике .
Статическая модель.
Содержит регулировочную характеристику в осях Uу, еп , т.е. еп=( Uу).
Разобъем ТП на два основных модуля - систему мпульсно-фазового управления (СИФУ) и силовую часть (см. рис. 6.9).
ММ силовой части.
Схемотехника силовой части представляет собой один или два комплекта управляемых вентилей, включенных по нулевой или мостовой схеме (встречно-параллельной или перекрестной).
Опишем статическую зависимость еп от  для силовой части , т.е. еп=(). Для зоны непрерывного тока:
где e d0 - максимальное средне-выпрямленное (среднее) значение э.д.с. преобразователя, Е2ф - вторичная фaзная ЭДС силового трансформатора,
Ксх - коэффициент схемы силового комплекта вентилей,
Ксх = 2,34 - для мостовой схемы,
Ксх = 1,17 - для нулевой схемы. Для зоны прерывистых токов:
где - интервал проводимости тока , m - пульсность выпрямленного напряжения преобразователя ( < /m).
Заметим, что в зоне непрерывного тока  = m.
ММ СИФУ.
Найдем статическую зависимость  = (Uу), причем будем рассматривать наиболее распространенный вертикальный способ управления СИФУ с линейным или гармоническим опорным напряжением:
1. линейное (пилообразное) опорное напряжение Uоп На рис. 6.10. U2ф - гармонический сигнал , синхронизированный с силовой питающей сетью и сдвинутый вправо на угол, определяемый углом сдвига точки естественной коммутации (обычно 300
Очевидно, что для пилообразного (линейного) опорного напряжения искомая статическая зависимость будет иметь вид
Следует заметить, что реальный диапаон изменения угла отпирания тиристоров, как правило, не превышает 5 - 175. Минимальный (5) угол отпирания определяется максимальной э.д.с. тиристорного преобразователя, а ограничение максимального угла предохраняет реверсивный тиристорный преобразователь от "прорыва" инвертора. Кроме того, важен правильный выбор начального угла отпирания тиристоров нач , зависящего от способа управления комплектами тиристоров реверсивного преобразователя и параметров активно-индуктивной нагрузки преобразователя. В любом случае, этот угол равен полусумме углов отпирания тиристоров обоих комплектов вентилей, т. е.
где 1, 2 - углы отпирания тиристоров выпрямительной и инверторной групп вентилей. Как правило, начальный угол отпирания тиристоров
находится в диапазоне нач= 900..1250 , причем нач = 900 выбирается только при совместном согласованном управлении комплектами вентилей.
2. Гармоническое (косинусоидальное) опорное напряжение Uоп.
Аналогично рассмотренному выше случаю статическая характеристика преобразователя будет характеризоваться зависимостью
Найдем результирующую статическую зависимость еп=( Uу). Воспользуемся графическим способом, причем в целях упрощения построений рассмотрим лишь один из квадрантов работы реверсивного преобразователя (рис. 6.11). Возьмем произвольную точку А на кривой , опустим из нее перпендикуляр на кривые , соответствующие линейному и гармоническому опорным напряжениям, из точек пересечения с ними проведем горизонтальные прямые до пересечения с вертикальной осью координат. Далее, через точки пересечения с вертикальной осью координат проведем концентрические дуги (пунктирные кривые на рис. 6.11) до пересечения с горизонтальной осью координат и восстановим перпендикуляры до пересечения с горизонтальными прямыми, проходящими через точку А. Таким образом, получим точки результирующих кривых eп=f (Uу) для обоих опорных напряжений СИФУ. Кривая 1 соответствует линейному опорному напряжению, кривая 2 - гармоническому опорному напряжению. Полученные кривые характеризуются аналитическими зависимостями:
где Kтп - коэффициент передачи тиристорного преобразователя, определяемый выражением Заметим, что при линейном опорном напряжении статическая характеристика тиристорного преобразователя является нелинейной, а следовательно, коэффициент передачи преобразователя является величиной переменной:
Те же самые зависимости тиристорного преобразователя, питающего цепь якоря двигателя постоянного тока с учетом зоны прерывистых токов имеют вид, приведенный на рис.6.12. Регулировочная характеристика для зоны прерывистых токов является неоднозначной т.е. одному значению Uу соответствует семейство значений еп .
На выходе ТП мы получаем э.д.с., зависящую от:
1.величины статической нагрузки ( потребляемого преобразователем тока );
2. величины противо-э.д.с. двигателя при работе преобразователя на якорную цепь двигателя;
3. характера нагрузки ( активный , активно-индуктивный )
Регулировочная характеристика имеет зону 2Uу нечувствительности рабоы ТП, величина которой зависит от характера нагрузки преобразователя.
Динамическая модель.
Модель ТП в динамике с учетом его временных, либо частотных свойств выбирается в зависимости от характера решаемой задачи.
Для целей синтеза САУ на практике применяют три модели:
1. В виде безинерционного звена W(p)=Ктп ,
Как элемент объекта управления предпочтительнее модель ТП с гармоническим Uоп. В этом случае Ктп= Ed0 / Uоп,м.
2. В виде инерционного звена 1-го порядка (апериодического звена) Постоянная времени Tтп тиристорного преобразователя определяется выражением:
гдеm - пульсность преобразователя (m=3 для нулевых и m=6 для мостовых схем выпрямителей); первое слагаемое - среднестатистическое запаздывание преобразоваеля;
fc - частота питающей сети ( 50 Гц для отечественных преобразова-телей);
Tф, сифу - постоянная времени фильтра на входе СИФУ. Для большинства тиристорных преоразователей величина Tтп находится в диапазоне 5 - 10 мc.
3.В виде звена с чистым запаздыванием W(p)=Ктпе -ТтпР.
1
Документ
Категория
Разное
Просмотров
21
Размер файла
213 Кб
Теги
билет
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа