Задания для внеаудиторной самостоятельной работы студента по систематизации выходных знаний и умений, необходимых для выполнения работы.

Процесс зарядки конденсатора аналогичен процессу нагрева электродвигателя. Это обстоятельство использовано для построения устройства контроля, диагностирования и защиты электродвигателя от работы с перегрузкой по току. Для того, чтобы перегрузочная характеристика электродвигателя как можно ближе совпадала с защитной характеристикой устройства, необходимо так подобрать параметры R и С, чтобы постоянная времени переходного процесса зарядки конденсатора была по величине близкой постоянной времени нагрева электродвигателя. Постоянная времени переходного процесса зарядки конденсатора равна

Поэтому величину постоянной времени переходного процесса зарядки конденсатора можно менять, меняя по величине значения параметров R и С.

Для срабатывания устройства при заданном значении аналогового сигнала – напряжения на конденсаторе в данной инженерной задаче используется динистор. Вольтамперная характеристика динистора приведена на рис. 13.

Как видно из рисунка вольтамперной характеристики, если напряжение на динисторе меньше значения , то динистор практически не пропускает через себя электрический ток, то есть сопротивление динистора очень большое. Если же напряжение на динисторе достигает величины или больше, то динистор отпирается, его сопротивление падает, а величина электрического тока через динистор зависит теперь как от приложенного напряжения, так и от сопротивления нагрузки в цепи динистора. Это обстоятельство используется для построения исполнительного органа устройства защиты (рис. 14)

 

Рис. 14

U

VS

KL1

KL1

0

В

U

c

0

I

U

В

Рис. 13

А

 

 

На принципиальной электрической схеме введены обозначения:

VS – динистор;

KL1 – промежуточное реле постоянного тока.

 

В целом принципиальная электрическая схема устройства контроля, диагностирования и защиты электродвигателя от перегрузи по току приведена на рисунке 15.

Сумматор тока СТ, выполненный в виде тороидального магнитопровода, первичной и вторичной обмоток, обеспечивает преобразование электрического тока, потребляемого электродвигателем, в переменное синусоидальное напряжение, которое выпрямляется в мостовой схеме и затем подается в цепь зарядки конденсатора. При достижении конденсатором через определенное время напряжения срабатывания динистора последний отпирается и реле KL1 срабатывает, подавая сигнал на отключение в цепь управления электродвигателя.

W2

å

VS

KL1

А

В

С

СТ

М

VD1

VD2

VD3

VD4

С

R

KL1

Рис. 15

 

Сумматор тока выполнен следующим образом: первый и третий из питающих электродвигатель проводов пропускаются мимо сумматора, второй – через отверстие тороида.

Если ток, потребляемый электродвигателем, не превышает номинального значения, тогда намагничивающая сила создает магнитный поток Ф, который индуктирует во вторичной обмотке э.д.с., недостаточную для получения напряжения срабатывания динистора, то есть .

В случае перегрузки по току эта э.д.с. превышает напряжение срабатывания динистора и через определенное время конденсатор заряжается до этого напряжения и динистор отпирается.

Чтобы исключить режим работы электродвигателя при «выпадении фазы» можно воспользоваться напряжением смещения нейтрали. Для анализа составим расчетную схему цепи, исходя из условия задачи (рис. 16).

 

Рис. 16

А

а

В

в

С

с

О

О΄

 

 

На расчетной схеме введены следующие обозначения:

– комплексы действующих значений э.д.с. в фазах источника, В;

– комплексы полных проводимостей фаз электродвигателя, с учетом проводимости линейных проводов, См;

– комплекс напряжения смещения нейтрали, В.

Если принять источник идеальным (э.д.с. равны по величине и сдвинута по фазе на 120°, полные сопротивления фаз источника равны нулю), линию идеальной (полное сопротивление проводов равно нулю), то в этом случае можно записать выражение комплекса действующего значения напряжения смещения нейтрали

При обрыве провода А – а проводимость

Тогда напряжение смещения нейтрали запишем следующим образом:

А так как , то получим

 

Если фазная э.д.с. источника равна 220 В, то

То есть при «обрыве фазы» между нулевой точкой электродвигателя и нулевой точкой источника напряжение теоретически может достигать значения 110 В. В реальных условиях с учетом нелинейности магнитной цепи электродвигателя оно значительно ниже, но не менее примерно 40 В. Так как нулевая точка заземлена (по условиям задачи), то напряжение смещения нейтрали можно получить соединив вольтметр с нулевой точкой электродвигателя и землей. В результате получим схему защиты электродвигателя от обрыва фаз (рис. 17).

 

М

О΄

КL2

Рис. 17

 

 

На рисунке введены обозначения:

М – асинхронный электродвигатель, обмотки которого соединены звездой;

КL2 – промежуточное реле переменного тока на 36 В.