Исследование устройства защиты от перегрузок по току



 

Сведения об объекте исследования

В настоящей работе исследуются устройства защиты, использующие аналоговую обработку сигналов.

Устройство защиты должно включать следующие функциональные узлы:

1. Источник сигнала тока. В сетях переменного тока чаще всего используется трансформатор тока.

 

2. Преобразователь переменного тока в постоянное напряжение. Здесь возможно использовать различные структуры, представленные на рис. 5.1.

В преобразователе на рис. 5.1, а сигнал тока преобразуется в напряжение на резисторе R. Для обеспечения режима работы трансформатора тока, близкого к режиму короткого замыкания, сопротивление R должно быть достаточно мало, вследствие чего необходим усилитель напряжения У. Прецизионный выпрямитель ПВ обеспечивает выпрямление сигнала и устраняет погрешность, обусловленную прямым падением напряжения выпрямительных диодов.

В преобразователе на рис. 5.1, б входное сопротивление каскада на операционном усилителе равно нулю, а сопротивление R в цепи обратной связи может быть достаточно большим, благодаря чему необходимость в усилителе отсутствует.

В преобразователях на рис. 5.1, в, г выпрямляется сигнал тока, поэтому падение напряжения на диодах не вызывает погрешности, и необходимость в прецизионном выпрямителе отсутствует.

Для сглаживания пульсирующего выходного напряжения выпрямителя может быть использован фильтр нижних частот.

3. Узел формирования выдержки времени в зависимости от кратности перегрузки. Эта зависимость называется времятоковой характеристикой. Обычно обеспечивается зависимость, близкая к обратнопропорциональной. На рис. 5.2 приведены два способа формирования времятоковой характеристики, основанные на принципе заряда конденсатора.


В первом случае (рис. 5.2, а) конденсатор заряжается через резистор от источника постоянного напряжения UI, пропорционального контролируемому току. При постоянном входном сигнале заряд происходит по экспоненциальному закону. Во втором случае (рис. 5.2, б) конденсатор включен в схему интегратора на операционном усилителе, причем ток заряда пропорционален разности напряжения UI, пропорционального контролируемому току, и напряжения Uуст, пропорционального току уставки. При постоянном входном сигнале заряд происходит по линейному закону.

Благодаря сглаживающим свойствам конденсатора необходимость в фильтре нижних частот в обоих случаях отсутствует.

Напряжение конденсатора при помощи компаратора сравнивается с уставкой. В момент сравнения на выходе компаратора появляется дискретный сигнал, вызывающий защитное отключение.

Задание на выполнение лабораторной работы:

1. Для структуры, заданной в таблице вариантов, вывести в общем виде зависимость времени срабатывания защиты Тср от относительной перегрузки по току I / Iн , где I – действующее значение контролируемого тока, Iн – номинальное действующее значение тока. Величины R, С, U0 должны войти в полученное выражение в качестве параметров.

2. Построить в программе Multisim модель устройства защиты в соответствии с таблицей вариантов. Модель должна включать цепь переменного тока. В качестве трансформатора тока использовать элемент «Current-Controlled Current Source» (источник тока, управляемый током) из библиотеки Sources. Установить параметры устройства из следующих соображений:

– при превышении тока уставки Iуст (ток срабатывания защиты) необходимо обеспечить время срабатывания Тср, заданное в таблице вариантов, при заданной перегрузке I / Iн;

– величины сигналов, подаваемых на электронные функциональные узлы (операционные усилители, компараторы) не должны превышать значений, общепринятых для современных аналоговых интегральных микросхем.

3. Снять экспериментально и построить времятоковую характеристику при изменении контролируемого тока от Iуст до 10 Iн.


Варианты задания:

№ вар. Структура преобразователя ~ I ® = U Структура формирователя времятоковой характеристики Iн, А Iуст / Iн Тср, с I / Iн
1 Рис. 5.1, а Рис. 5.2, а 50 1,05 5 5,5
2 Рис. 5.1, б Рис. 5.2, а 100 1,1 4,5 7
3 Рис. 5.1, в Рис. 5.2, а 150 1,15 3,5 8
4 Рис. 5.1, г Рис. 5.2, а 200 1,2 10 3
5 Рис. 5.1, а Рис. 5.2, б 250 1,25 15 2,5
6 Рис. 5.1, б Рис. 5.2, б 300 1,3 12 3,5
7 Рис. 5.1, в Рис. 5.2, б 350 1,05 11 2
8 Рис. 5.1, г Рис. 5.2, б 400 1,1 8,5 4
9 Рис. 5.1, а Рис. 5.2, а 450 1,15 7,5 4,5
10 Рис. 5.1, б Рис. 5.2, б 500 1,2 6,5 5
11 Рис. 5.1, в Рис. 5.2, а 550 1,25 9 3,5
12 Рис. 5.1, г Рис. 5.2, б 600 1,3 5,5 5,0
13 Рис. 5.1, а Рис. 5.2, а 650 1,05 4 6,5
14 Рис. 5.1, б Рис. 5.2, а 700 1,1 3 9,5
15 Рис. 5.1, в Рис. 5.2, б 750 1,15 11 3
16 Рис. 5.1, г Рис. 5.2, б 800 1,2 14 1,5
17 Рис. 5.1, а Рис. 5.2, а 850 1,25 5 5
18 Рис. 5.1, б Рис. 5.2, а 900 1,3 7 4
19 Рис. 5.1, в Рис. 5.2, а 950 1,05 8 4
20 Рис. 5.1, г Рис. 5.2, а 1000 1,1 6 4,5
21 Рис. 5.1, а Рис. 5.2, б 1100 1,15 8 3
22 Рис. 5.1, б Рис. 5.2, б 1200 1,2 6 2,5
23 Рис. 5.1, в Рис. 5.2, б 1300 1,25 7 4
24 Рис. 5.1, г Рис. 5.2, б 1400 1,3 4,5 7,5

Лабораторная работа № 6


Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 428; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!