ЕА

51

напруги мережі через нульове значення, внаслідок чого безструмова пауза скорочується, рис. 15.4б.

Рисунок 15.4 – Напруги та струми, які комутуються тиристорами.

а– при активній навантаженні, б – при активно-індуктивному навантаженні, в

–при відключенні короткого замикання.

При виникненні короткого замикання відключення комутатора виконується зняттям імпульсів керування з тиристорів, тобто відключенням їх кола управління. Час відключення струмів короткого замикання тиристорним комутатором менший порівняно з контактним апаратом, оскільки струм у тиристорі при відсутності імпульсів керування протікає менше одного півперіоду мережі живлення. До повного часу відключення короткого замикання входить також час спрацьовування елементів кола захисту.

15.3 Опис лабораторної установки

На лабораторному стенді змонтовано тиристорний контактор з електромагнітним захистом, схема якого надана рис. 15.5. Він складається з тиристорного ключа, реле захисту, сигналізації та навантаження, що складається з резисторів та індуктивностей. За допомогою перемикачів SB1, S2, S3 можна отримати різне за характером навантаження, майже до короткого замикання. Змінним резистором R2 можна у невеликих межах регулювати кут включення тиристорів α. Подача напруги на тиристорний контактор проводиться автома-том лабора-

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

52

торного столу SF, включення та виключення контактора вимикачем

S5.

Рисунок 15.5 – Схема тиристорного контактора з електромагнітним захистом

При нормальному режимі роботи струм тече через ти-ристори, навантаження та обмотки реле К1 та К2, не викликаючи їх спрацьовування. При перевантаженні спрацьовує реле К1, установка якого відповідає струму перевантаження. Контакти реле К1 включа-ють герконове реле К3, контакти якого включають лампочку, сигналі-зуючи про перевантаження та включають резистор R1 в коло управ-ління тиристорів. Включення зменшує струм керування тиристорів та збільшує кут керування тиристорів. Час провідного стану тиристорів зменшується, внаслідок чого діюче значення струму в колі зменшується. Після зниження струму до номінального значення схема автоматично вертається у початковий стан. При замиканні кнопки SB1 утворюється режим короткого замикання. В колі починає текти великий струм, достатній для спрацьовування реле К2, контакти якого реле включають герконове реле К4, яке одним з своїх контактів утримується у включеному стані.

Інші контакти реле К4 включають сигнальну лампу HL2 та розмикають коло управління тиристорів, але тиристор, знаходячись у включенім стані, продовжує проводити струм у колі до кінця півпері-

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

53

оду, а точніше – до зменшення величини струму до нуля. При цьому відбувається природне виключення тиристора внаслідок чого коло вимикається. Для повернення схеми у робочій стан необхідно натиснути кнопку SB4, при цьому відновлюється коло управління тиристорами контактами реле К4. Швидкодія електромагнітного захисту визначається власним часом спрацьовування реле, увімкнених у схему струмового захисту.

Паралельно тиристорному ключу підключені контакти автомату SF1. Почерговим включенням тиристорного ключа та автомату утворюються схеми для порівняльного дослідження. На стенді встановлено шість контрольних точок досліджуваної схеми для підключення осцилографу.

15.4Завдання

15.4.1Вивчити принцип дії однофазного тиристорного контактора з електромагнітним захистом.

15.4.2Дослідити схему, надану на рисунку 15.5, при комутації кола тиристорним контактором:

а) зняти осцилограми напруги на тиристорах UT(t):

-у номінальному режимі при активному та активно-ін-

дуктивному навантаженні; - при перевантаженні (активному та активно-індуктив-

ному);

б) зняти осцилограми напруги на навантаженні Uн(t), а також визначити амплітудні значення, кут включення α та зрушення фаз напруження та струму ϕ

- у номінальному режимі при активному та активно-ін- дуктивному навантаженні;

- при перевантаженні (активному та активно-індуктив-

ному);

в) зняти осцилограми струму у колі iн(t), а також визначити за ними амплітудне його значення:

- у номінальному режимі при активному та активно-ін- дуктивному навантаженні;

- при перевантаженні (активному та активно-індуктив-

ному);

г) зняти осцилограми струму iн(t) при короткому замиканні і визначити за ними час спрацьовування електромагнітного за-

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

54

хисту.

15.4.3Дослідити схему, надану на рисунку 15.5, при комутації кола автоматичним вимикачем у режимах, вказаних у пункті 15.4.2.

15.4.4Розрахувати параметри кіл навантажень.

15.4.5Порівняти отримані осцилограми та розраховані значення параметрів та визначити вплив характеру і величини навантаження, дії захисту, виду комутатору (контактний та безконтактний) на процеси при комутації.

15.5Методичні вказівки

15.5.1Підготувати осцилограф до роботи.

15.5.2Характер навантаження та режим роботи встановити пе-

ремикачами S2 та S3 (див.рис. 5). Опір Rн1 відповідає номінальному режиму, Rн2 – режиму перевантаження.

15.5.3Увімкнути автомат лабораторного столу SF та встановити

220 В.

15.5.4Вхід осцилографа підключити до контрольних точок схеми в залежності від досліджуємого елементу схеми (див. рис. 5). Осцилограми струму i(t) зняти за допомогою шунта Rш, опір якого дорі-

внює 3,75×10-5 Ом (75мВ –20А).

15.5.5Увімкнути тумблер S5 та дослідити тиристорну схему у відповідності до п. 15.4.2 завдання (автоматичний вимикач SF1 повинен бути вимкнений).

15.5.6Вимкнути тумблер S5

15.5.7Увімкнути автомат SF1 та дослідити схему у відповідності до п. 15.4.3 завдання.

15.5.8Масштаби напруг mu, струмів mi та часу mt на всіх осцилограмах повинні бути однаковими.

15.5.9Напруги на елементах схеми виміряти за допомогою калібратору осцилографу, або відкалібрувати осцилограф за величиною подаваємої напруги 16 В.

15.5.10Вимір часу спрацьовування електромагнітного захисту

виконати за осцилограмою iкз(t) (S5 – включено, SF1 – виключено): почерговим натисненням кнопки SB1 та SB4 отримати осцилограми

iкз(t); за числом полярних та неполярних півперіодів визначити мінімальний та максимальний час вимикання кола.

15.5.11Розрахунки електричних параметрів, наведених у таблиці 15.1, провести за формулами, що надані у додатку Д15, та заповни-

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

55

ти її. Вихідні дані до розрахунків визначаються за результатами вимірів з осцилограм.

15.5.12 Звіт до лабораторної роботи повинен містити: а) завдання.

б) схема лабораторного тиристорного контактора.

в) осцилограми напруг та струмів досліджуваної схеми. г) таблиця, формули та розрахунки.

д) аналіз схем, осцилограм та результатів розрахунків. е) висновки по роботі.

Таблиця 15.1 - Електричні параметри схеми дослідження

Ре-

За-

Харак-

Uмакс

Iн макс

α

ϕ

Z

R

L

U

Iн

жим

хист

тер

В

А

град

град

Ом

Ом

мГн

В

А

-

R

Номіна

льний

R-L

-

R

Переванта

ження

Є

R-L

Нема

R

R-L

15.6Питання для самоперевірки

15.6.1Пояснити принцип роботи тиристорних ключів змінного

струму:

а) керованого від контактів; б) керованого від генератора імпульсів.

15.6.2Переваги та недоліки тиристорних контакторів змінного струму у порівнянням з контактними.

15.6.3Чому генератор управляючих імпульсів працює на висо-

кій частоті?

15.6.4Які принципові схеми однофазних (трифазних) контакторів змінного струму ви знаєте?

15.6.6Принцип роботи електромагнітного захисту тиристорного

пускача:

а) при короткочасних перевантаженнях; б) при коротких замкненнях навантаження.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

56

15.6.9Чим визначається час спрацьовування тиристорного контактора при короткому замиканні?

15.6.10За отриманими осцилограмами пояснити вплив характеру навантаження (активного або активно-індуктивного) на форму кривої струму.

ДОДАТОК Д15

ФОРМУЛИ ДЛЯ РОЗРАХУНОКІВ: - діючих значення напруг та струмів

1

π+ϕ

2

2

Am

sin 2(p + j)

sin 2(a - j)

A =

ò Am ×sin

tgt ==

p - a + 2j -

+

;

p

2

2

2p

α−ϕ

де Am – амплітудне значення за осцилограмою; α - кут включення тиристору;

ϕ- зсув фази між напругою та струмом.

-опорів, індуктивностей та зсуву фази між напругоюта струмом:

Z = Uн / Iн ; R = U / i ; R = Z cosϕ ; R = ωL / tgϕ ; L = Z sin ϕ ;

L = tgϕ ; L = Z 2 − R2 /ω ; ϕ = arcsin(ωL / Z) ; ϕ = arctg(ωL / R) ; ϕ = arccos(R / Z ) .

ЛІТЕРАТУРА

1.Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 720 с.

2.Таев И.С. Электрические аппараты управления. - М.: Высшая школа, 1984. - 247 с.

3.Электромеханические аппараты автоматики/Б.К. Буль, О.Б. Буль, В.А. Азанов, В.Н. Шоффа.- М.: Высшая школа, 1988. - 303 с.

4.Коробков Ю.С., Флора В.Д. Электромеханические аппараты автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 344 с.

5.Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.: Высшая школа, 1991.- 496 с.

6.Шопен Л.В. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. – М.: Энергия, 1976. – 568 с.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com