ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ЗАЩИТ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
1 При испытании защиты типа ФУЗ необходимо изучить принципиальную схему включения защиты по литературе [2] и по методическим указаниям. Выяснить отличительные особенности принципа работы защиты ФУЗ от других видов защит.
2 Собрать схему испытания защиты согласно рисунка 7.1. В качестве электроустановки используется асинхронный электродвигатель с генератором постоянного тока. В качестве нагрузки генератора используется водяной реостат.
В качестве чувствительных датчиков аварийных режимов работы электрооборудования в защите ФУЗ используются фазочувствительные трансформаторы тока (ФТТ). Выходными параметрами трансформаторов тока является напряжение на вторичных обмотках трансформатора тока U1 и U2 в зависимости от величины и фазы тока в первичной обмотке. Для снятия зависимостей U1, U2, U3 = f(I) необходимо, изменяя ток в цепи генератора, изменять нагрузку двигателя, токи по фазам будут изменяться. При различных токах замерить напряжение U1, U2 и U3. Результаты замеров занести в таблицу 7.1. Угол сдвига между векторами напряжений U1 и U2 измеряется фазометром типа ВАФ (инструкция прилагается).
3 Для снятия зависимостей напряжений U1, U2 и U3 при обрыве фазы необходимо замкнуть накоротко контакты К 1.1. и однополюсным автоматом поочередно разрывать цепи фаз (А, затем В и С), данные опытов занести в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 - Снятие характеристик фазочувствительных
Трансформаторов тока
Режим работы электроустановки. | № пп | IA | IB | IC | U1 | U2 | U3 | j |
A | A | A | B | B | B | град. | ||
Переменная нагрузка. | … | |||||||
Обрыв фазы. | UA | UB | UC | U1 | U2 | U3 | j | |
B | B | B | B | B | B | град. | ||
A B C |
По данным таблицы построить зависимость U1, U2, U3 = f (I).
ВНИМАНИЕ! При обрыве фазы измерения необходимо проводить быстро во избежание перегрева обмоток двигателя.
4 Для снятия токовременной характеристики защиты, то есть времени срабатывания от кратности тока, необходимо установить ток двигателя больше тока уставки защиты (IДВ=1,25Iуст), отключить двигатель от сети, включить секундомер одновременно с двигателем. Замерить время срабатывания защиты. Затем установить кратность тока срабатывания 1,5 Iуст; 1,75 Iуст и т.д.
Данные занести в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 - Токовременная характеристика защиты ФУЗ
Кратность тока | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,25 | 2,5 | 2,75 | ||
Величина тока, А | ||||||||
Время срабатывания, с |
По данным таблицы построить зависимость .
Принцип работы и устройство
Угол сдвига фаз между токами в трехфазной сети в нормальных условиях равен 120°, а при обрыве одной из фаз в исправных фазах угол сдвига становится равным 180°. Таким образом, если контролировать изменение угла сдвига фаз между токами нагрузки электродвигателя, то его можно защитить от основного аварийного режима - обрыва фазы. Устройства защиты, реагирующее на изменение угла сдвига фаз между токами нагрузки электродвигателя, называются фазочувствительными устройствами защиты (ФУЗ), а специальные трансформаторы тока, формирующие из трехфазных токов нагрузки измеряемые напряжения U1 и U2 с определенным углом сдвига y, - фазовращающими трансформаторами тока. Рассмотрим как с помощью трансформаторов тока можно контролировать угол сдвига между векторами токов нагрузки.
Из трех фазных токов - ia, ib, ic питания электродвигателя можно формировать измеряемые напряжения U1 и U2 методом трех, двух и одного фазовращающих трансформаторов тока. На рисунке 10.2 показан наиболее распространенный вариант формирования напряжений U1и U2 с использованием двух фазовращающих трансформаторов тока. Каждый трансформатор тока имеет две первичные токовые обмотки с различным числом витков W1 и W2, включаемые в разные фазы питания электродвигателя, причем навстречу одна другой (начальные концы соответствующих обмоток на рисунке обозначены черной точкой). Таким образом, в сердечнике трансформатора T1 суммируются магнитные потоки, создаваемые токами фаз А и В.
Рисунок 7.1 – Принципиальная схема и схема включения защиты ФУЗ-М
Рисунок 7.2 – Электрическая схема ФУЗ
Магнитные потоки ФА и ФВ пропорциональны току нагрузки электродвигателя и числу первичных витков W1 и W2. Суммарный магнитный поток Ф1, в сердечнике трансформатора T2 равен геометрической сумме магнитных потоков, создаваемых токами фаз А и В (рисунок 7.3):
Аналогично токам фаз В и С создается магнитный поток в сердечнике трансформатора Т2.
Из векторной диаграммы видно, что суммарные магнитные потоки взаимно сдвинуты на определенный угол по фазе y, который зависит от отношения числа первичных витков W1/W2 трансформаторов тока. Из векторной диаграммы видно, что ,
где:
Рисунок 7.3 - Векторная диаграмма
Следовательно, изменяя число первичных витков трансформаторов тока так, чтобы менялось их соотношение, можно изменять суммарные магнитные потоки и и уголсдвига между ними. Суммарные магнитные потоки и создают во вторичных обмотках трансформаторов тока пропорциональные им измеряемые напряжения U1 и U2 и с таким же углом сдвига по фазе y (для упрощения векторной диаграммы на рисунке 7.3 векторы и U1, а также и U2совмещены). Суммарные магнитные потоки определяют путем геометрического сложения:
где:К - коэффициент пропорциональности;
IН - ток нагрузки двигателя;
Wп - приведенное число первичных витков трансформаторов тока, определяющее суммарные магнитные потоки.
Изменением числа первичных витков трансформаторов тока W1 и W2 можно получить y = 90° ±2°. То есть, изменяя число витков W1 и W2 можно менять чувствительность защиты, оставляя без изменения его фазовую характеристику.
Отношение числа витков первичных (токовых) обмоток ФТТ в устройствах ФУЗ-М выбрано W1/W2 = 1/3.
Напряжения U1и U2 со вторичных обмоток трансформаторов токов подаются на кольцевой детектор, который состоит из последовательно соединенных диодов VД1 ... VД4 и балластных сопротивлений R1...R4. При равенстве напряжения U1 и U2 и угла сдвига y = 90°, ток через кольцевой детектор протекать не будет и реле K1 обесточено.
При обрыве любой фазы нарушается рассмотренная система образования измеряемых напряжений U1и U2, меняются их числовые значения и угол сдвига фаз y, который становится равным 0° или 180° (в зависимости от того, в которой фазе произошел обрыв). На выходе фазового детектора с косинусной характеристикой появляется большое напряжение (ток), и реле защиты срабатывает. Если электродвигатель не запускается или заклинивается во время работы, то токи нагрузки электродвигателя, следовательно, и измеряемые напряжения U1и U2 также увеличиваются. Ток в катушке реле K1 возрастает и становится больше тока притягивания реле Iрп.
На рисунке 7.4 представлены фазовые характеристики защиты, которые показывают изменение тока в катушке при изменении угла y. На характеристике точки 5 и 6 соответствуют обрыву фаз при пуске, 3 и 4 - обрыв фазы при работе двигателя под нагрузкой, точка 1 - при заклинивании ротора двигателя, точка 2 соответствует нормальной работе двигателя при соотношении числа витков W1/W2 = 2/3.
Рисунок 7.4 - Фазовые характеристики .
Для защиты электродвигателей от перегрузки в защите ФУЗ-М предусмотрена специальная схема контроля перегрузки (Рисунок 10.1). Схема контроля перегрузки состоит из регулируемого тиристорного выпрямителя (VS1, R5, R6, R7), зарядно-разрядной цепи (R8, R9), накопительного конденсатора C1, порогового элемента - тиристора VS3 со стабилитроном VД5, режимных резисторов R10 ... R12 и шунтирующего тиристора VS2.
Схема контроля перегрузки работает следующим образом. При нормальной нагрузке электродвигателя напряжения на конденсаторе C1 нет, так как тиристор VS1 закрыт. При перегрузках напряжение U2, которое пропорционально токам нагрузки двух фаз, увеличивается, тиристор VS1 пропускает ток и конденсатор CI заряжается. Зарядка конденсатора происходит с задержкой во времени, что обеспечивается зарядным резистором R8. Если перегрузка длительна, конденсатор заряжается до напряжения включения стабилитрона VД5, тиристор VS3 через ограничивающий резистор R11 открывает тиристор VS2. Таким образом, баластный резистор R4 шунтируется малым сопротивлением открытого тиристора VS2. Кольцевой детектор сильно разбалансирован, и вследствие этого через кольцевой детектор будет протекать ток, который способствует срабатыванию реле. Контакты K1.1 реле К1 разрывают цепь управления магнитным пускателем K2. Двигатель отключается от сети. Уставка тока срабатывания при перегрузках устанавливается потенциометром R6.
После кратковременной перегрузки избыток заряда конденсатора C1 стекает через резисторы R8, R9 и схема контроля перегрузки не срабатывает. При заклиненном электродвигателе, когда напряжение U2 резко возрастает, конденсатор C1 быстро заряжается, и через 5...6 секунд защита срабатывает.
Таким образом, ФУЗ-М защищает электродвигатель от неполнофазного режима, заклинивания (незапускания) и от любых ранее установленных перегрузок с заданной выдержкой времени, то есть от основных аварийных режимов. Выпускается ФУЗ-М различных модификаций. Основные параметры защиты приведены в таблице 7.3.
Таблица 7.3 - Основные параметры модернизированного
Дата добавления: 2020-08-31; просмотров: 775;