Кафедра «Электрическая связь»

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I

Кафедра «Электрическая связь»

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплине

“ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
НЕТЯГОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ”

 

для студентов заочной формы обучения

специальности " Системы обеспечения движения поездов"

по специализациям

" Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте ",

«Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта»

 

 

Санкт-Петербург

2012 г.

Изложены основные теоретические вопросы и порядок выполнения лабораторных работ по изучению и испытанию устройств электропитания для аппаратуры автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте в соответствии с учебной программой курса по дисциплине «Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей».

Предназначено студентам заочной формы обучения специальности «Системы обеспечения движения поездов» специализаций " Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте ", «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта» для оказания методической помощи при подготовке и выполнении лабораторных работ.

 

Составили: доцент Е.В.КАЗАКЕВИЧ, доцент В.П.БАГУЦ

 

 

Содержание Стр.

Л.Р. № 81	Электропитающая установка поста электрической централизации промежуточной станции
Л.Р. № 82	Исследование схем выпрямителей
Л.Р. № 83	Испытание автоматического коммутатора АК-504
Л.Р. № 84	Испытание источников бесперебойного питания
Л.Р. № 86	Исследование полупроводниковых стабилизаторов напряжения
Л.Р. № 88	Испытание электропитающей установки постоянного тока

 

 

Лабораторная работа № 81

ЭЛЕКТРОПИТАЮЩАЯ УСТАНОВКА ПОСТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ

Цель работы – изучение электропитающей установки (ЭПУ) поста электрической централизации (ЭЦ) для промежуточных станций и испытание ее на соответствие техническим данным

Порядок выполнения работы:

1. Изучить принцип действия ЭПУ. Ознакомиться с этапами испытаний и составить заготовку протокола испытаний.

2. На рабочем месте ознакомиться с расположением ЭПУ и измерительными приборами для проведения испытаний. Подготовить установку для включения напряжения и проведения первого испытания.

3. Отчитаться в знании принципа работы и порядка проведения испытаний. Предъявить заготовку протокола испытаний. Получить разрешение на включение напряжения и проведения испытаний.

4. Выполнить работу, предъявить протокол с результатами испытаний и выводами. Выключить ЭПУ.

 

Содержание отчета:

1. Структурная схема ЭПУ.

2. Технические данные ЭПУ.

3. Схема испытаний.

4. Таблицы с результатами испытаний и выводами по отдельным этапам испытаний.

5. Протокол испытаний.

 

1. СХЕМЫ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭПУ
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ

Электропитание устройств автоматики на станциях осуществляется централизовано от ЭПУ, расположенных на постах ЭЦ.

Станции с числом стрелок до 30 относятся к категории промежуточных, и ЭПУ для них выполнены на двух панелях (стойках): вводной ПВ1-ЭЦ и распределительно-преобразовательной ПРП-ЭЦ. Структурная схема ЭПУ представлена на рис. 1.

Панель ПВ1-ЭЦ предназначена для подключения:

1. Двух внешних, трехфазных, независимых источников переменного тока – фидер 1 (Ф1) и фидер 2 (Ф2). Фидеры представляют собой силовые 4-х проводные кабели – 3 фазы-нуль. В качестве резервного источника может быть использована дизель-генераторная установка – ДГУ. Питание может быть осуществлено и от однофазной сети (на примере лабораторной установки).

2. Устройств, обеспечивающих автоматическое и ручное переключение внешних источников электроэнергии.

3. Силовых трансформаторов Т1 и Т2 для распределения энергии между различными нагрузками. Разделение цепи питания нагрузок облегчает процесс определения повреждений.

Рис. 1. Структурная схема ЭПУ

Кроме того, Т1 и Т2 изолируют цепи питания ЭЦ от внешних источников переменного тока иобеспечивают возможность контроля их сообщения с землей с помощью сигнализаторов заземлений (CЗ1 - СЗ6).

4. 6-ти сигнализаторов заземления цепей питания (СЗ1-СЗ6).

5. Питания нагрузок: обогрев электроприводов ОЭ, устройства связи Н, устройства вентиляции дизельной ВД, прочие нагрузки ПН (мастерские, общее освещение и др.).

6. Полупроводниковых реле напряжения 1PH и 2РН типа РНП для контроля уровня напряжения соответствующих фидеров.

Принцип работы ЭПУ. В нормальном состоянии нагрузка получает питание через фидер 1 от более надежного источника.

При снижении или пропадании напряжения на фидере 1 нагрузка автоматически переключается на фидер 2, а при отсутствий в нем напряжения с помощью реле 3ВФ производится запуск ДГУ, включение напряжения которой на нагрузку осуществляется контактором самого агрегата (на схеме не показан).

При восстановлении напряжения в фидере 1 сигнал с реле напряжения 1РН подается на устройство выдержки времени CB1, значение которого составляет 1 – 2 мин. Это необходимо для устранения влияния переходных процессов, возникающих при подключении источника переменного тока на работу устройств ЭЦ. Срабатывание CB1 обеспечивает подачу сигнала выключения ДГУ или фидера 2. После выключения этих, источников пускатель 1ВФподключает основной источник.

Если напряжения на фидере 2нет, а ДГУ отсутствует, то с элемента СС подается сигнал на элемент ВТ для повторного подключения нагрузки к фидеру 1 без выдержки времени.

Элементы ПП и В2 обеспечивают включение питания нагрузки от фидера 2 (или ДГУ) при повреждении пускателя включения основного источника.

Элемент ЗКФ исключает одновременное включение на нагрузку напряжения от разных источников переменного тока.

Однофазный трансформатор Т2 служит для питания дополнительных нагрузок (ДН).

Панель ПРП-ЭЦ предназначена для распределения энергии источниковпитания по различным нагрузкам ЭЦ, автоматического заряда аккумуляторной батареи (Б) с номинальным напряжением 24 В и преобразования ее энергии в переменный ток для питания основных нагрузок ЭЦ в аварийном режиме.

Часть основных нагрузок ЭЦ в нормальном режиме получает питание переменным током напряжением 220 В от различных фазных обмоток (а, в, с) трансформатора T1: питание рельсовых цепей током частотой 50 Гц (местные элементы – МЭ, путевые трансформаторы – ПТ); контрольные цепи стрелок – КСТ; светофоры – СВ.

Напряжение, подводимое к светофорам с помощью автоматического переключателя АДН, в ночном режиме уменьшается до 180 В или до 110 В в режиме двойного снижения питания.

Напряжение питания ламп светофора понижается до 12 В непосредственно у сигнальной точки.

Реле поста ЭЦ (на стативах) Рполучают питание от обратимого статического преобразователя – выпрямителя 1П типа ППВ-1, который в нормальном режиме работает как выпрямитель, одновременно подзаряжая аккумуляторную батарею Б в режиме импульсного подзаряда.

В аварийном режиме, когда отключается переменный ток и обесточивается аварийное реле А, выпрямитель 1П переходит в режим преобразования постоянного тока от батареи Б в переменный ток напряжением 220 В, который используется для питания основных нагрузок ЭЦ.

В послеаварийном режиме выпрямитель 1П обеспечивает форсированный заряд аккумуляторной батареи и питание нагрузки.

Величины токов форсированного заряда, максимального и минимального токов импульсного подзаряда устанавливаются с помощью резисторов R7, R8, R9 соответственно.

В случае чрезмерного разряда батареи преобразователь 1П автоматически выключается.

Питание рабочих цепей стрелок РСТдля двигателей постоянного токанапряжением 220 В подается от основного ВП1 или резервного ВП2 выпрямителя. При переводе стрелок контактом реле ВОСП цепь обогрева стрелочных электроприводов ОЭ отключается.

В аварийном режиме питание цепей РСТ осуществляется от батареи через полупроводниковый преобразователь ППС типа ППС-1, 7, который включается только на время перевода стрелок, сокращая тем самым расход емкости аккумуляторов.

Внепостовые схемы ВС получают питание через трансформатор T1 от выпрямителя ВПЗ напряжением 24 В.

Если батарея отключена для ремонта или чрезмерно разряжена, реле поста ЭЦ Р контактом реле ОБ переключаются на выпрямитель ВП3.

Лампы табло ЛТ получают ток напряжением 24 В от понижающего трансформатора Т2. Импульсное питание части ламп табло ЛТМ(мигающий режим) обеспечивается релейным датчиком импульсов ДИ. В аварийном режиме лампы табло получают питание от аккумуляторной батареи Б.

На передней стороне панелей изображена мнемосхема питающей установки (рис. 2). Сплошными линиями показана разводка питания в нормальном, а штриховыми – в аварийном режимах работы. На схеме показаны: основные элементы установки (фидеры, трансформаторы, выпрямители), элементы коммутации (тумблеры, переключатели), сигнальные лампы (З – зеленая, К – красная, Б – Белая). Типы нагрузок (светофоры, стрелочные приводы), измерительные приборы (PV – вольтметры, РА - амперметры). Условные обозначения иназначение элементов ЭПУ приведены в табл. 1.

Рис. 2. Передняя сторона панелей

Таблица 1 – Условные обозначения иназначение элементов ЭПУ

Обозначение	Назначение
	Внешние источники тока
1Y	Фидер 1
2Y	Фидер 2
	ДГУ
–|׀ ∙ ∙ ∙ |׀ – Б	Аккумуляторная батарея, Unom = 24 В
	Тумблеры для ручного переключения источников переменного тока:
1ФВ	фидера 1
2ФВ	фидера 2
3ФВ	ДГУ
	Основные элементы ЭПУ
	Трансформаторы: T1 - трехфазный Т2 - однофазный
1П	Преобразователь-выпрямитель типа ППВ-1
ВП	Выпрямитель для питания стрелочных электроприводов типа ВУС-1, 3
ППС	Полупроводниковый преобразователь типа ППС-1, 7
	Предохранители
——	цепь питания в нормальном режиме
– – –	цепь питания в аварийном режиме
	Элементы контроля
З	Зеленые лампочки:
1ФЛ, 2ФЛ, 3ФЛ	наличие напряжения в фидере 1, в фидере 2, на выходе ДГУ
Б	Белые лампочки:
1ВФЛ, 2ВФЛ	к нагрузке подключен фидер 1, фидер 2
К	Красные лампочки:
КПЛ	контроль перегорания предохранителей. Сработал автоматический выключатель
3ВФЛ	ДГУ подключен к нагрузке;
	заземлена цепь
КРПЛ	Работа 1П в режиме преобразователя
Сч1, Сч2	Счетчики числа отключения фидеров: фидера 1, фидера 2
PV	Вольтметр для измерения фазного напряжения фидеров
BV	Переключатель для подключения PV к фазам фидера 1 и фидера 2
PA1 (PA2)	Амперметр для измерения тока в фазах фидера 1 (фидера 2)
BA1 (BA2)	Переключатель для подключения PA1 (РА2)
PmA	Миллиамперметр для измерения тока утечки
BC3	Переключатель для подключения РmА к измеряемой цепи
Kн	Кнопка для измерения тока утечки (нажать при измерении)
Б 1СЛ1, 1СЛ2, 1ФЛ	Индикаторные лампочки режима работы 1П: ток мин., ток макс, (импульсный подзаряд); ток форсированного заряда
J	Резисторы для установки соответствующих токов
PV1	Вольтметр для измерения напряжений: батарей и рабочих цепей стрелочных электроприводов
БК	Тумблеры для подключения PV1 к батарее, Unom = 24 В
РС	к рабочим цепям стрелочных электроприводов Unom = 220 В
PV2	Вольтметр для измерения напряжения на цепях нагрузок
	Тумблеры для подключения PV2 к цепям:
КС, 1СВ	контроля стрелок, светофоров
СРЦ	фазосдвигающего конденсатора рельсовой цепи
РРЦ, ПРЦ	местного элемента рельсовой цепи, путевого трансформатора
PА	Амперметр для измерения токов в цепях реле и преобразователя 1П
ВА	Тумблер для подключения РА: в цепь питания реле; в цепь заряда батареи – стрелка вправо, (вверх); в цепь разряда батарей – стрелка влево, (вниз)

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ЭПУ

При одновременном появлении напряжения в обоих фидерах к нагрузке подключается Ф1. Отключение (авария) источников переменного тока регистрируется счетчиками. Номинальные напряжения в цепях соответствующих нагрузок указаны на структурной схеме (см. рис. 1). Технические параметры ЭПУ представлены в табл. 2.

Таблица 2 – Технические параметры ЭПУ поста ЭЦ

Характеристика	Значение
напряжения отключения и включения источников переменного тока Ф1 и Ф2, В	183 ± 4, 198 ± 4
время задержки переключения нагрузки к Ф1 при восстановлении в нем напряжения, мин.	1-2
напряжение отключения батареи при длительности снижения 7-10 с, В	21, 6
напряжение включения батареи, В
напряжение переключениятоков импульсного подзаряда, В	27, 0
напряжение включения/выключения форсированного заряда бaтаpeи, В
напряжение питания светофоров, В: дневной режим (Д); ночной режим (Н); режим двойного снижения напряжения (ДСН)
напряжение питания ламп пультаи табло, В: дневной режим (ДНТ); ночной режим (ВНТ)	23, 6 19, 2
минимальное сопротивление изоляции контролируемых цепей относительно " земли", кОм/В

ИСПЫТАНИЯ

Схема испытаний ЭПУ поста ЭЦ представлена на рис. 3. В лабораторной установке к ЭПУ подключено однофазное напряжение 220 В. В качестве двух независимых источников используются две фазы Ф1 и Ф2 3-х фазного напряжения. Напряжение переменного тока однофазной сети через автоматические выключатели 3Ф, Ф1 и Ф2 щита питания ЩП подается на вход фидера 1 (1Ф) и фидера 2 (2Ф) панели ПВ1-ЭЦ. В цепь фидера 1 включен автотрансформатор типа ЛАТР.

 

Рис. 3 Схема испытаний ЭПУ поста ЭЦ

К панелям подключены эквиваленты реальных нагрузок (ЭН) R1-R9, параллельно которым включены сигнальные лампы Л1-Л9.

Вместо аккумуляторной батареи Б к панели ПРП-ЭЦ подключен выпрямитель ВСА-6К.

На пульте управления (ПУ) установлены:

- переключатель З, предназначенный для проверки работы сигнализаторов заземлений путем подключения потенциала " земли" к соответствующим цепям через резисторы R1 = 180 кОм и R2 = 18 кОм;

- кнопки для изменения напряжения на лампах пульта и табло: ДНТ – дневной режим, ВНТ – вспомогательный ночной режим;

- кнопки для переключения режимов работы светофоров: ДН (день-ночь) или ДСН (двойное снижение напряжения).

- кнопка П – для проверки цепи сигнализации перегорания предохранителей.

Перед выполнением испытаний:

- ознакомиться с расположением органов управления, контроля и измерения на панелях, пульте управления ПУ и эквиваленте нагрузок ЭН;

- все автоматические выключатели на щите питания ЩП и тумблеры на панелях установить в нижнее (выключенное) положение; ручку ЛАТРа повернуть по часовой стрелке до упора, подготовив установку напряжения на входе фидера 1, близкого к номинальному значению;

- переключатель З на панели управления (ПУ) должен стоять в крайнем положении против часовой стрелки.

- отчитаться в знании принципа работы ЭПУ и порядке проведения испытаний;

- в присутствии преподавателя ознакомиться с расположением устройств внутри панелей;

- получить разрешение на подключение питания и проведение испытаний;

- при проведении испытаний следует руководствоваться мнемосхемой рис. 2, условными обозначениями и назначением элементов, указанными в табл. 1.

Результаты всех испытаний необходимо регистрировать в протоколе измерений иоценить их соответствие техническим данным.

Испытания следует осуществлять в следующей последовательности:

1. Проверить правильность ручного иавтоматического переключения фидера 2 ифидера 1 путем поочередного включения и выключения автоматических выключателей на щите ЩП и тумблеров на панели ПВ1-ЭЦ.

Результаты работы сигнализации и показания счетчиков Сч1 и Сч2 заносят в табл. 3. Составление и заполнение табл. 3 (за исключением показаний счетчиков) следует выполнить в процессе подготовки и поместить в отчете.

Одновременно проверяют невозможность подключения к нагрузке двух фидеров (п.3), время замедления подключения нагрузки к фидеру 1 (п.7), а также преимущество питания от фидера 1 (п. 8 и 9).

2. Измерить с помощью вольтметра PV и переключателя ВV напряжения фидеров, результаты занести в табл. 4.

Таблица 4 – Напряжения фидеров

U1Ф, В	U2Ф, В
Ф1	Ф2	Ф3	Ф1	Ф2	Ф3
….	….	….	….	….	….

3. Измерять с помощью амперметров PA1 и РА2 ипереключателей BA1 и ВА2 токи в фазах фидеров, результаты занести в табл. 5.

Таблица 5 – Токи в фазах фидеров

I 1Ф, А	I2Ф, А
Ф1	Ф2	Ф3	Ф1	Ф2	Ф3
….	….	….	….	….	….

 

4. Проверить действие полупроводникового реле напряжения типа РНП при изменении напряжения сети. Для этого тумблер 2ФВ перевести в нижнее положение, исключив этим действие блока выдержки времени CB1. Изменяя с помощью ЛАТРа

 

Таблица 3. Проверка ручного иавтоматического переключения фидеров и нагрузок

№ п/п

Характеристика этапов испытаний

ЩП

ПВ1-ЭЦК

Автоматические выключатели

Тумблеры

Фидер 1

Фидер 2

Сигн.лампы

Сч.1

Сигн.лампы

Сч.2

3Ф

Ф1

Ф2

1ФВ

2ФВ

1ФЛ (З)

1ВФЛ (Б)

2ФЛ (З)

2ВФЛ (Б)

1.

Проверка сигнализации наличия напряжения в Ф1 и Ф2

Вкл.

Вкл.

Вкл.

Выкл.

Выкл.

+

–

…33

…..

2.

Проверка сигнализации подключения нагрузки к Ф1

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

Вкл.

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

+

–׀ ׀ –

3.

Проверка невозможности подключения нагрузки. к двум источникам

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

Вкл.

4.

Проверка быстрого ручного переключения нагрузки от Ф1 к Ф2

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

Выкл.

–׀ ׀ –

5.

Проверка быстрого переключения нагрузки к основному источнику Ф1

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

Вкл.

–׀ ׀ –

6.

Имитация аварии в Ф1 и быстрого подключения Ф2

–׀ ׀ –

Выкл.

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

7.

Восстановление напряжения в Ф1 и подключение к нему нагрузки с замедлением

–׀ ׀ –

Вкл.

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

8.

Проверка приоритета подключения нагрузки к Ф1 при одновременном восстановлении напряжения в Ф1 и Ф2

Выкл.

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

……

9.

Вкл.

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

–׀ ׀ –

 

Примечания:

Для обеспечения наглядности результатов испытаний следует использовать знак подобия (–׀ ׀ –).

При регистрации показаний счетчиков можно фиксировать только 2 последние цифры.

С целью обеспечения уверенности приоритета фидера Ф1, испытание 8 и 9 повторить 2-3 раза.

напряжение, подаваемое на вход фидера 1, определить напряжения отключения и подключения источника переменного тока, результаты занести в табл. 6.

Таблица 6 – Напряжения отключения и включения Ф1

Напряжение отключения, В	Норма (технические данные)
Измеренное значение	….
Напряжение включения, В	Норма (технические данные)
Измеренное значение	….

 

5. Определить минимально допустимые сопротивления изоляции цепей нагрузок (R_{и, з}) контролируемых сигнализаторами заземления, на основании номинального напряжения цепи U_nom и технических параметров ЭПУ (табл. 2). Результаты занести в табл. 7.

Таблица 7 – Проверка работы сигнализаторов заземления

№ п/п	Наименование нагрузки	Полож. перекл. ВС3	Номинальные значения	Рабочий режим	Измерения с повреждением
Uном, В	Rиз min, кОм	Iут, мА	Rиз, кОм	Iут, мА	Rиз, кОм
1.	Реле поста ЭЦ	Р	=24	≥ 24	< 0, 05	> 1700
2.	Лампы табло	ЛТ	~24
3.	Рельсовые цепи	РЦ	~220
4.	Обогрев электроприводов	ЭО	~220
5.	Светофоры	СВ	~220
6.	Раб. цепи стрелок	РСТ	=220

 

6. Измерить с помощью миллиамперметра РтА, переключателя ВС₃ и кнопки К_н токи утечки контролируемых цепей нагрузок. По таблице 8 (или табл., расположенной на лицевой стороне панели) определить сопротивление изоляции в рабочем режиме. Результаты занести в табл. 7. При большом сопротивлении изоляции стрелка РтА практически не отклоняется, поэтому ток утечки указать меньше минимальной цены деления шкалы прибора (I_mА < 0, 05; 0, 1).

7. Проверить работу одного из сигнализаторов заземления СЗ (по указанию преподавателя) путем соединения с " землей" контролируемой цепи (см. рис. 3) с помощью переключателя З на пульте управления ПУ, результаты занести в табл. 8.

1) На ПУ (см. рис. 3) переключатель З поставить в положение соответствующее заданному сигнализатору заземления. При этом к контролируемой цепи питания подключается сопротивление R1 (или R2) имитируя уменьшение сопротивления изоляции кабеля.

Таблица 8 – Сопротивление изоляции

I, мА	Rиз, кОм
=220	=24	~220	~24
0, 1
0, 2
0, 3
0, 4
0, 5
0, 6
0, 7
0, 8
0, 9
1, 0
1, 1
1, 2

2) На передней панели ПВ1-ЭЦ должна загореться красная лампа со знаком
сигнализирующая о срабатывании одного из сигнализаторов заземления.

 

3) Следует открыть дверь панели ПВ1-ЭЦ и по горящему светодиоду (красного цвета) определить тип контролирующего сигнализатора.

4) Измерить (согласно п. 6) ток утечки контролируемой цепи питания.

5) На основании тока утечки и номинального напряжения по табл. 8 (или на лицевой стороне панели ПВ1-ЭЦ) определить сопротивление изоляции контролируемой цепи и записать его в табл. 7.

6) Оценить работу сигнализатора, сравнив полученное сопротивление изоляции цепи с нормой (минимальным R_{из min} и рабочим R_из).

7) На ПУ переключатель З перевести в исходное (нулевое) положение.

8) Нажать кнопку на СЗ. Светодиод на СЗ и красная сигнальная лампа на передней панели ПВ1-ЭЦ должны погаснуть.

9) Оценить работу сигнализатора по результатам испытания и норме минимального сопротивления изоляции.

 

Результаты измерений, полученные при выполнении пунктов 1-6 помещаются в отчет. В конце каждого испытания следует делать выводы.

В выводах необходимо отразить соответствие измеренных величин техническим данным ЭПУ, а также выяснить и указать причины возможных неисправностей.

ЛИТЕРАТУРА

1. 1. Вл.В. Сапожников, Н.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – М.: 2005. – 450 с.

 

 

Лабораторная работа № 82

РАБОТА СХЕМ ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Принцип работы схем выпрямления удобно рассматривать при активной нагрузке, полагая, что используются трансформаторы без потерь и идеальные вентили. В этом случае фазовые сдвиги между токами и напряжениями, будут отсутствовать, формы кривой тока и напряжения будут совпадать и можно ограничиться рассмотрением только характера изменения напряжения.

Отсутствие потерь в трансформаторе и вентилях позволяет считать, что мгновенные значения напряжения на нагрузке равны соответствующим напряжениям на вторичной обмотке трансформатора.

1. Однофазная однополупериодная схема выпрямления приведена на рис. 2, а, и в виде более удобном для классификации – на рис. 2, б. На рис. 2, в изображены временные диаграммы напряжений на вторичной обмотке трансформатора U_II и на нагрузке U_н, которое состоит из постоянной U₀ и переменной составлявших.

В течение полупериода, когда существует положительный потенциал на верхнем конце вторичной обмотки трансформатора, диод VD1 будет открыт, в нагрузке протекает ток. В течение другого полупериода диод VD1 закрыт, ток в нагрузке отсутствует. Следовательно, схема обеспечивает однополупериодное выпрямление.

Основные параметры однополупериодной схемы выпрямления m = 1, ƒ = 50 Гц. Приведенная ранее формула расчета коэффициента пульсации недостаточно точна для данной схемы, точный расчет и измерение дает величину n_n = 1, 57 (эти данные следует занести в табл. 1).

Особенностью схемы являются: проста по исполнению; очень большая величина переменной составляющей U = 1, 57U₀; низкая частота первой гармоники, что усложняет конструкцию сглаживающего фильтра для ее подавления; низкий коэффициент использования обмоток трансформатора, которые работают в течение одного полупериода; наличие вынужденного подмагничивания сердечника трансформатора, что ведет к увеличению его габаритов. Схема применяется в основном в маломощных выпрямителях.

2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления приведена на рис. 3, а, б, на рис. 3, в показаны временные диаграммы напряжений.

В течение полупериода, когда существует положительный потенциал на конце верхней полуобмотки относительно средней точки, открывается диод VD1, через сопротивление нагрузки протекает ток. Диод VD2 при этом закрыт. В течение другого полупериода открывается диод VD2 (VD1 закрыт) и через сопротивление нагрузки протекает ток того же направления. Таким образом, в течение каждого полупериода работает одна полуобмотка и один диод. Ток в нагрузке протекает в течение обоих полупериодов. Схема обеспечивает двухполупериодное выпрямление.

Электрические характеристики однофазной двухполупериодной схемы выпрямления (m, ƒ ₁, n_п) следует рассчитать и занести в табл.1.

Особенности схемы: проста по исполнению; хотя требует выполнения двух полуобмоток трансформатора; вторичная обмотка при этом используется неэффективно (каждая половина обмотки работает в течение полупериода); велико обратное напряжение на закрытом диоде (U_обр=2U_II).

Схема выпрямления используется в выпрямителях на низкие напряжения и значительные токи нагрузки.

3. Однофазная мостовая схема выпрямления (схема Греца) приведена на рис. 4, а, б. На рис. 4, в показаны временные диаграммы напряжений.

При возникновении разности потенциалов на концах вторичной обмотки открываются соответствующие два диода (VD2, VD4) и через сопротивление нагрузки протекает ток. При изменении полярности напряжения во вторичной обмотке открываются

 

другие два диода (VD3, VD1). Ток в нагрузке будет протекать в течение обоих полупериодов. В схеме осуществляется двухполупериодное выпрямление.

По электрическим параметрам схема идентична однофазной двухполупериодной, если напряжение во вторичной обмотке равно напряжению на полуобмотках трансформатора двухполупериодной cхемы. Особенности схемы: проста по исполнению; эффективно используется вторичная обмотка; обратное напряжение на закрытом диоде равно половине напряжения вторичной обмотки трансформатора так как оно приложено к двум последовательно соединенным диодам.

Мостовая схема выпрямления находит широкое применение в выпрямительных устройствах малой мощности.

4. Трехфазная однополупериодная схема выпрямления (схема Миткевича) приведена на рис. 5, а. На рис. 5, б показаны временные диаграммы напряжений.

При появлении наибольшего положительного потенциала на конце фазовой обмотки относительно общей точки 0 открывается соответствующий диод и ток будет протекать через нагрузку. Каждый диод открыт в течение 1/3 периода. Схема обеспечивает одонополупериодное выпрямление.

По аналогии с предыдущими схемами следует рассчитать электрические параметры (m, ƒ ₁, n_п) схемы и занести их в табл. 1.

Особенностями трехфазной однополупериодной схемы выпрямления являются: большое обратное напряжение на диодах; низкий коэффициент использования обмоток трансформатора; вынужденное подмагничивание сердечника; при неодинаковой загрузке фаз возможно появление пульсаций с частотой питающей сети.

Схема может использоваться в выпрямителях средней мощности, однако из-за указанных недостатков не находит широкого применения.

5. Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова) приведена на рис. 6, а. На рис. 6, б показаны временные диаграммы напряжений.

При возникновении наибольшей разности потенциалов между концами двух фазовых обмоток (например, между I и II) открываются два диода (VD2, VD3) и через нагрузку протекает ток. Затем, когда наибольшая разность потенциалов будет между концами I и III обмоток, открываются диоды VD2, VD5 и т. д. При этом каждый диод пропускает ток в течение 1/3 полупериода, работая попеременно с двумя другими диодами. Каждая фазовая обмотка создаёт ток в нагрузке при обоих полупериодах напряжения. Следовательно, схема обеспечивает двухполупериодное выпрямление. На нагрузке при этом также возникает пульсирующее напряжение вследствие изменения величины мгновенных значений напряжения между концами фазовых обмоток. Аналогично предыдущим следует рассчитать электрические параметры схемы и занести их в табл. 1.

Особенностью трехфазной мостовой схемы выпрямления являются: хорошее использование обмоток трансформатора; высокая частота первой гармоники, что обеспечивает возможность хорошей фильтрации переменной составляющей.

Трехфазная мостовая схема находит наиболее широкое применение в выпрямителях средней и большой мощности.

ИЗМЕРЕНИЯ

1. Ознакомиться с расположением приборов на рабочем месте согласно схеме рис. 10. Установить элементы коммутации в исходное положение.

2. Отчитаться в подготовке к работе. Предъявить заготовку протокола испытания. Получить указания преподавателя о элементах фильтра L и C и схеме выпрямителя для измерения нагрузочных характеристик. Получить разрешение на включение питания.

 

Рис. 10

ЛИТЕРАТУРА

1. Вл.В. Сапожников, Н.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – М.: 2005. – 450 с.

 

Лабораторная работа № 83

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При проектировании систем гарантированного и бесперебойного электроснабжения, предназначенных для обеспечения работы электроприемников первой категории и особой группы первой категории надежности возникает задача выбора типа устройства автоматического ввода резерва (АВР).

Основные требования к этим устройствам следующие:

1. Согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ) электроприемники первой категории надежности должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервирующих источников питания, а для особой группы первой категории должен предусматриваться третий источник.

2. В обоих случаях в качестве одного из резервных источников может использоваться дизель-генераторный агрегат (ДГА). Для его запуска и останова в оборудовании АВР должны быть предусмотрены специальные устройства.

3. При использовании АВР должны быть приняты меры, исключающие возможность замыкания между собой двух независимых источников питания друг на друга.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Кафедра «АРХИТЕКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ»
2. Кафедра «Безопасность жизнедеятельности
3. Кафедра «Безопасные информационные технологии».
4. Кафедра «Бухгалтерский учет, аудит, статистика»
5. Кафедра «Бухгалтерский учет, финансы, анализ экономической деятельности и аудит»
6. Кафедра «Государственное и муниципальное управление»
7. Кафедра «Государственное и муниципальное управление»
8. Кафедра «Информационные системы и технологии управления в строительстве»
9. Кафедра «Конституционное и муниципальное право»
10. Кафедра «Менеджмент на транспорте»
11. Кафедра «Менеджмент организаций»
12. Кафедра «Пожарной и промышленной безопасности»