БИЛЕТ № 2

2-1 Однофазные и 3^х фазные схемы выпрямления: схемы, рабочие характеристики, преимущества и недостатки, область применения

Выпрямители

Выпрямитель - устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. Основное свойство выпрямителя - сохранение направления протекания тока при изменении полярности входного напряжения. По количеству выпрямленных полуволн выпрямители делят на однополупериодные и двухполупериодные. По числу фаз силовой сети различают однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные выпрямители.

Однофазный однополупериодный выпрямитель пропускает на вход одну полуволну питающего напряжения. Находят ограниченное применение в связи с плохим использованием трансформатора и сглаживающего фильтра.

Двухфазный двухполупериодный выпрямитель представляет из себя два параллельно соединенных однофазных однополупериодных выпрямителя. Характеризуется улучшенным использованием трансформатора и сглаживающего фильтра. Другое название такого выпрямителя - выпрямитель со средней точкой.

Однофазный мостовой выпрямитель является двухполупериодным выпрямителем. В отличие от предыдущей схемы может использоваться

и без трансформатора. Из-за удвоенного количества диодов ограничено его применение при низких напряжениях. Трансформатор в такой схеме используется наиболее полно.

Однофазный выпрямитель с удвоением напряжения представляет собой последовательное соединение однополупериодных выпрямителей. В первом полупериоде через диод VD1 заряжается конденсатор C1, а во втором полупериоде через диод VD2 заряжается конденсатор C2.

Выходное напряжение представляет собой сумму напряжений на конденсаторах - удвоенную амплитуду напряжения вторичной обмотки.

Трехфазный выпрямитель с нулевой точкой обладает значительно меньшими пульсациями выходного напряжения и их утроенной частотой по сравнению с однофазным двухполупериодным выпрямителем.



Этой позволяет упростить фильтр а иногда и вообще обойтись без него. Но такой схеме присуще подмагничивание трансформатора постоянным током, что ухудшает его использование.

Трехфазный мостовой выпрямитель (схема Ларионова) по сравнению с предыдущей схемой характеризуется отсутствием подмагничивания трансформатора, еще меньшим коэффициентом пульсаций, и их вдвое большей частотой.

Характеристика	Тип выпрямителя
	Однофазный со средней точкой	Однофазный мостовой	Трехфазный с нулевой точкой	Трехфазный мостовой
Действующее напряжение вторичной обмотки (фазное) U2	2x1,11Uн	1,11Uн	0,855Uн	0,43Uн
Действующий ток вторичной обмотки I2	0,785Iн	1,11Iн	0,58Iн	0,82Iн
Действующий ток первичной обмотки I1	1,11Iн / n	1,11Iн / n	0,48Iн / n	0,82Iн / n
Расчетная мощность трансформатора Pтр	1,48Pн	1,23Pн	1,35Pн	1,045Pн
Обратное напряжение на диоде Uобр	3,14Uн	1,57Uн	2,1Uн	1,05Uн
Среднее значение тока диода Iд.ср	0,5Iн	0,5Iн	0,33Iн	0,33Iн
Действующее значение тока диода Iд	0,785Iн	0,785Iн	0,587Iн	0,58Iн
Амплитудное значение тока диода Iдm	1,57Iн	1,57Iн	1,21Iн	1,05Iн
Частота основной гармоники пульсаций	2f	2f	3f	6f
Коэффициент пульсаций выходного напряжения Kп	0,67	0,67	0,25	0,057

· Uн=NдUпр+Uв - расчетное значение напряжения на нагрузке

· Nд - число последовательно включенных диодов

· Uпр - прямое падение напряжения на диоде

· Uв - среднее значение выпрямленного напряжения

· Iн - расчетное значение тока через нагрузку

· n=U1/U2 - коэффициент трансформации

· Pн - расчетное значение мощности нагрузки

· f - частота питающей сети

Трехфазная вентильная схема (схема Ларионова)

Вентили 1,3,5 образуют катодную, а вентили 2,4,6 - анодную группы (рис.1). Из катодной группы ток пропускает тот вентиль, к аноду которого подводится большее положительное напряжение. Замечание.

Следует отметить, что нумерация вентилей в данной схеме носит не случайный характер, а соответствует порядку их вступления в работу при условии соблюдения фазировки трансформатора (рис.1).

Рис.1. Трехфазная двухтактная вентильная схема

В любом промежутке времени должны быть включены два вентиля - один из катодной, а другой из анодной группы. Поочередная работа различных пар вентилей в схеме приводит к появлению на сопротивлении выпрямленного напряжения, состоящего из частей линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора (ось 2 на рис.2) [1, 2].

Из рис.2 (оси 1 и 2) видно, что моменты коммутации совпадают с моментами прохождения через нуль линейных напряжений (когда равны два фазных напряжения).

В промежутке (0-01) наибольшее положительное значение имеет напряжение , подаваемое к аноду вентиля 1, а наибольшее отрицательное значение - напряжение , подводимое к катоду вентиля 6. Следовательно, в этом промежутке одновременно включены вентили 1 и 6. Через вентиль 1 положительное напряжение подводится к нижнему зажиму, а через вентиль 6 отрицательное напряжение подводится к верхнему зажиму сопротивления . Поэтому выпрямленное напряжение идет через эти вентили.

Рис.2. Кривые токов и напряжения

2-2 Трансформаторы спец. назначения: Измерительные тр-ры. Сварочные тр-ры. Назначение, режим работы, включение в схеме

Измерительные трансформаторы напряжения

а) Общие сведения и схемы соединения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 1; первичная обмотка включена на напряжение сети U₁, а ко вторичной обмотке (напряжение U₂) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, не велик.

Рис.1. Схема включения трансформатора напряжения:

1- первичная обмотка;

2- магнитопровод;

3- вторичная обмотка;

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:



где U_1ном, U_2ном - номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения

100

Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180⁰. Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применятся ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника ( рис. 2, а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис.2,б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться 3 однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y₀/Y₀, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

Рис. 2. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения.

б) Конструкции трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные - на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ а изоляцией между обмотками служит элетрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5- трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ закрытых и открытых РУ. В таких трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения. Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Схема обмоток первых показана на рис.3,а.Такие трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа (рис.3,б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН - на боковой стенке. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН - на100/3 В, дополнительная обмотка - на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми и соединяются по схеме, показанной на рис. 2,в.

Источники питания для дуговой сварки

Сварочные трансформаторы

Одной из особенностей сварочной дуги переменного тока является периодическое изменение тока и напряжения ИП из-за перерывов в горении дуги при переходе кривой тока через нулевые значения (дуга гаснет). Внешне это проявляется резким звуком горящей дуги и повышенным разбрызгиванием жидкого металла. Все сварочные трансформаторы являются трансформаторами напряжения. Вольт-амперные характеристики трансформаторов, применяемых для ручной дуговой сварки, являются крутопадающими. Для повышения стабильности горения дуги увеличивают индуктивное сопротивление цепи дуги, для чего в цепь вторичной обмотки трансформатора обычно включают дополнительную реактивную катушку. Наиболее распространёнными являются трансформаторы с так называемым увеличенным магнитным рассеянием. В этих трансформаторах катушки обмоток разнесены по стержню магнитопровода. При работе трансформатора часть магнитных потоков замыкается в воздухе вне магнитопровода и рассеивается, что и дало название этим аппаратам. Регулировка тока в таких трансформаторах осуществляется изменением магнитных потоков путем раздвижения катушек обмоток по высоте магнитопровода (отечественные трансформаторы серии ТД) или введением в окно магнитопровода подвижных шунтов из магнитного материала (трансформаторы серии ТДМ). В более мощных трансформаторах, применяемых для автоматической и электрошлаковой сварки, используют регулировку магнитными шунтами - специальными дросселями, размещёнными в окне магнитопровода и управляемыми током низкого напряжения (трансформаторы ТДФ). Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием имеют, как правило, падающую или крутопадающую вольт-амперную характеристику. Другой, менее распространённый тип сварочных трансформаторов - трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. В этих аппаратах катушки первичной и вторичной обмоток располагаются концентрично на замкнутом магнитопроводе стержневого типа, поэтому рассеяние магнитных потоков практически отсутствует. Благодаря этому вольт-амперная характеристика получается пологопадающей или жёсткой. Регулировка таких трансформаторов осуществляется введением в цепь вторичной обмотки дополнительной индуктивности, за счёт которой и происходит настройка тока. В зависимости от расположения дополнительной индуктивности различают трансформаторы с совмещённой и с раздельной реактивной катушкой.

Для сварочных трансформаторов специализированных источников питания используются схемы с так называемым дросселем насыщения. При этой схеме реактивная катушка собирается из нескольких обмоток на двухоконном магнитопроводе броневого типа; витки реактивной катушки намотаны на крайних стержнях магнитопровода, а на среднем стержне намотана управляемая обмотка, питаемая постоянным током, называемым током намагничивания. Регулируя ток намагничивания, можно изменять в широких пределах ток во вторичном контуре трансформатора, т.е. ток сварки. Отдельную группу составляют мощные промышленные трансформаторы с регулировкой тока посредством тиристорного ключа, подключенного во вторичном контуре. Примером такого оборудования могут служить трансформаторы серии ТДФЖ с жёсткой вольт-амперной характеристикой, применяемые для автоматической сварки под флюсом.

2-3 Реле: их разновидности, типы, устройство, конструктивные особенности, применение

Реле это автоматически действующий аппарат предназначенный при заданном значении воздействующей величины характеризующей определенное внешнее явление производить скачкообразные изменения в управляемых цепях. Воздействующие величины это, напряжение, частота, сопротивление и т.д. Воздействующие величины это не обязательно входная величина. Входные величины это напряжение и ток.

Реле разделяют на электрические, тепловые, механические, магнитные, акустические, оптические и другие в зависимости от того, на какую физическую величину они должны реагировать.

В зависимости от управляющего тока различают реле постоянного и переменного тока.

По потребляемой мощности делят на высокочувствительные (до 10 Мвт), чувствительные (до 100 Мвт) и нормальные (выше 100 Мвт).

Реле электротепловые токовые серии РТТ и РТЛ

Реле электротепловые токовые серии РТТ и РТЛ предназначены для защиты трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от длительных перегрузок, возникающих при обрыве одной из фаз.

Реле имеют исполнение для установки на металлических и изоляционных панелях, рейках комплектного устройства и специальное исполнение для установки с магнитными пускателями.

Трехполюсное исполнение реле, применение несменных нагревательных элементов и ускоренное срабатывание при обрыве фазы повышают надежность защиты электродвигателей по сравнению с однополюсным и двухполюсным исполнениями реле.

Реле времени предназначены для коммутации электрических цепей с определенными, предварительно установленными выдержками времени и применяются в системах автоматики.

Основные технические характеристики

Реле времени серии РЭВ

Реле времени пневматическое РВП-72М-3221

Отсчет выдержки времени осуществляется после подачи напряжения питания на электромагнитный привод.

Номинальный ток: 16 А.Напряжение катушки: 220 В, 50 Гц. Диапазон регулируемых выдержек времени: 0.4-180 с.Контактная группа: 1“з” + 1“р” с выдержкой времени, 1“з” + 1“р” мгновенного действия. Габаритные размеры: 154х72х105 мм. Крепление: винт.

Реле контроля трехфазного напряжения (реле обрыва фаз): ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13 предназначены для использования в схемах автоматического управления для контроля наличия и симметрии напряжений. Реле могут также использоваться для контроля наличия и порядка чередования фаз в системах трехфазного напряжения, защиты от недопустимой асимметрии фазных напряжений и работы на двух фазах:

· источников и преобразователей электрической энергии -- реле ЕЛ-11;

· трехфазных асинхронных двигателей общепромышленных серий мощностью до 100кВА -- реле ЕЛ-12;

· трехфазных крановых асинхронных двигателей и реверсивных электроприводов мощностью до 75кВА -- реле ЕЛ-13.

Основные технические параметры

Крепление осуществляется на DIN-рейку и под винт.

Реле промежуточные РПУ-2М предназначены для работы в электрических цепях управления и промышленной автоматики переменного тока напряжением до 415 В, частоты 50 Гц и постоянного тока напряжением до 220 В.

Структура условного обозначения промежуточных реле:

· "РПУ-2М" - Буквенное обозначение типа реле

· "2" - Исполнение по степени защиты

· "1" - Способ крепления внешних проводников

· "1" - Вид присоединения проводников

· "6" - Исполнение по роду тока включающей катушки

· "4" - Кол-во замыкающих конт.

· "4" - Кол-во размыкающих конт.

· "0" - Кол-во перемыкающих конт.

· "220" - ном. напряжение катушки, В

· "УЗ" - климатическое исполнение и категория размещения

Буквенное обозначение типа реле: Р -- реле; П -- промежуточное; У -- универсальное; 2 -- номер серии; M -- модернизированное.

Исполнение по степени защиты: 1 -- IP00; 2 -- IP40.

Способ крепления внешних проводников: 0 -- пайкой; 1 -- винтами.

Вид присоединения проводников: 1 -- переднее; 2 -- заднее.

Исполнение по роду тока включающей катушки: 1 - постоянный ток; 6 - переменный ток;

Основные технические параметры

Предназначено для дистанционного управления освещением. Осуществляет коммутацию контактов при каждом импульсе, посланном на катушку реле при нажатии кнопочного выключателя.

Принятые обозначения контактов: “з” ? замыкающийся, “р” ? размыкающийся.

Номинальное напряжение: 380/230 В, 50 Гц. Номинальный ток: 10/16 А (cosj=1), 6 А (cosj=0,6). Напряжение катушки: 230 В, 50 Гц. Габаритные размеры: 17,5х86х58 мм.

Ограничитель перенапряжения OVR/315

Предназначены для защиты от пиков перенапряжений между активными проводниками и между активным проводником и землей во вспомогательных электрических линиях.

Обеспечивает защиту трёхфазных вспомогательных электрических линий.

Максимальный разрядный ток: 15 кА. Номинальное напряжение: 230/400 В, 50 Гц. Габаритные размеры: 70х86х69 мм.

2-4 Замкнутая схема управления ДПТ с тиристорным преобразователем

Функциональная схема ЭП ПТ приведена в на рис.1

Рассмотрим назначение основных узлов и блоков

Силовая часть устройства выполнена в виде реверсивного трехфазного мостового тиристорного управляемого выпрямителя (ТП), работающего по принципу раздельного управления силовыми комплектами тиристоров с запиранием неработающего комплекта (без уравнительных токов), подключается к силовой цепи через согласующий трансформатор (Т).

Якорь электродвигателя (М) подключается к зажимам постоянного тока силовых вентильных комплектов через сглаживающий дроссель (Д).

Схема управления устройством выполнена по принципу двухконтурной системы подчиненного регулирования с ПИ-регуляторами тока и скорости. Внутренний подчиненный контур - контур тока, внешний - контур скорости.

Сигнал обратной связи по скорости формируется с помощью тахогенератора (ТГ).

Сигнал обратной связи по току формируется с помощью датчика тока (ДТ), питающимся от трансформаторов тока.

Узел токоограничения (ТО) служит для ограничения тока якоря двигателя в переходных режимах пуска и торможения или при перегрузках. Узел токоограничения ограничивает выходной сигнал регулятора скорости, который является задающим для внутреннего контура тока.

Нелинейный элемент (НЭ) служит для обеспечения постоянства коэффициента усиления выпрямителя в режиме непрерывных и прерывистых токов. Нелинейный элемент имеет характеристику обратную регулировочной характеристике управляемого выпрямителя в режиме прерывистых токов.

Для компенсации отрицательной обратной связи по ЭДС двигателя в схему введена компенсирующая положительная обратная связь по ЭДС. Сигнал пропорциональный ЭДС двигателя формируется с помощью преобразователя ЭДС (ПЭ).

Система импульсно-фазного управления (СИФУ) предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения в последовательность управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплектов. Для ограничения углов регулирования СИФУ, а так же выставления начального угла регулирования служит управляющий орган СИФУ.

Переключатель характеристик (ПХ) служит для согласования однополярной регулировочной характеристики СИФУ с реверсивным сигналом управления U_у.

Датчик проводимости вентилей (ДПВ) предназначен для контроля состояния "открыт" - "закрыт" тиристоров и работает по принципу контроля падения напряжения на переходе анод-катод тиристоров.

Логическое устройство (ЛУ) осуществляет управление силовыми комплектами вентилей, выполняет следующие функции:

§ выбор нужного направления вращения в зависимости от знака входного сигнала путем включения соответствующих ключей, определяющих требуемое направление тока преобразователя;

§ блокировку входа ЛУ сигналом датчика проводимостей вентилей (пока открыты тиристоры, блокируется команда на переключение вентильных групп);

§ формирование выдержки времени между моментом снятия импульсов с работающего ранее комплекта и подачей их на вступающий в работу комплект.

Рис1 Функциональная схема ЭП ПТ

2-5 Классификация производственных помещений

Как различаются помещения в отношении поражения людей эл. током. (ПУЭ п.1.1.13)

1.1.13. В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:

1) помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность (см. пп. 2 и 3);

2) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

сырость или токопроводящая пыль (см. 1.1.8 и 1.1.11);

токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

высокая температура (см. 1.1.10);

возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т.п. с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой;

3) особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

особая сырость (см. 1.1.9);

химически активная или органическая среда (см. 1.1.12);

одновременно два или более условий повышенной опасности (см.1.13, пп.2);

4) территория открытых электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.