14. Расчёт и выбор аппаратуры защиты

Преобразовательная часть тиристорных электроприводов снабжает­ся быстродействующей системой защиты, назначение которой — обнару­жить аварию и локализовать ее, уменьшить ее вредные последствия. Большая часть аварий влечет за собой появление значительных токов в тех или иных элементах силовой цепи, и поэтому основное назначение защиты — ограничить рост тока в силовой цепи. Некоторые виды ава­рии могут вызвать выход из строя элементов схемы без увеличения тока; например, отключение принудительной вентиляции вызывает пере­грев тиристоров даже при номинальном токе; некоторые элементы вы­ходят из строя при появлении перенапряжений, в частности, приходящих из питающей сети. К появлению больших токов приводят короткие замыкания в цепях переменного и постоянного тока, одновременная по­дача управляющих импульсов на тиристоры обоих выпрямительных мо­стов ТП, пробой тиристора, опрокидывание инвертора, выдача управля­ющего импульса со значительным опережением по отношению к требу­емому моменту и т.д. Чаще всего эти аварии вызываются сбоями и выходом из строя элементов фазосмещающего и переключающего уст­ройств, старением тиристоров, неисправностями в системе регулирова­ния тока нагрузки, глубокими посадками питающих напряжений: сило­вого, опорного, собственных нужд. Для уменьшения последствий и пре­кращения аварийного режима используют установку индивидуальных предохранителей к тиристорам, быстродействующих автоматических выключателей на стороне как постоянного, так и переменного тока, так называемую «сеточную» защиту, воздействующую на моменты выдачи управляющих импульсов или(и) их снятие. Схема защиты электропри­вода зависит от его мощности и усложняется с ростом последней.

Рис. 12 Рис. 13

Схема защиты якорной цепи Схема защиты обмотки возбуждения

14.1 Расчёт и выбор максимального реле

Максимальное реле призвано обеспечить отключение двигателя от тиристорного преобразователя в случае, если ток на якоре превысит определённое значение. Уставку I_КА2 срабатывания реле КА2 выбираем из условия:

Принимаем ток уставки .

Выбираем реле постоянного тока РЭВ 572, номинальный рабочий ток которого . Уставка реле регулируется в пределах , что обеспечивает максимальную токовую защиту.

14.2 Расчёт защиты от превышения напряжения на якоре двигателя

Такая защита должна обеспечить отключение якоря в случае превышения напряжения на коллекторе двигателя, которое может спровоцировать пробой изоляции якорной обмотки и, – с как следствие этого, – короткое замыкание на якорь двигателя или – что намного хуже – круговой огонь на коллекторе.

Допустимое напряжение, прикладываемое к якорю двигателя, выберем равным Это напряжение хорошо согласуется с номинальным напряжением тиристорного преобразователя.

К установке принимаем реле напряжения типа РЭВ 821 с номинальным напряжением катушки . Напряжение втягивания реле регулируется в пределах . Принимаем: . Номинальная мощность катушки 20 Вт. Сопротивление катушки .

При допустимом напряжении на коллекторе напряжение втягивания реле обеспечивается за счёт падения напряжения на добавочном сопротивлении R₁₃.

Рассчитываем:

• номинальный ток реле:

• ток втягивания реле:

Наибольшим по величине током, протекающим по катушке реле, является рабочий ток катушки, а так как , то катушка реле может длительно работать без перегрева. Чтобы окончательно в этом удостовериться, приведём простую формулу: , что значительно меньше номинальной мощности катушки ().

Общее сопротивление , состоящее из сопротивлений последовательно включённого резистора и реле, и обеспечивающее ток втягивания при максимальном напряжении на шинах постоянного тока, равном , равно

Отсюда найдём

Мощность рассеяния на резисторе :

Сопротивление выбираем из стандартного ряда сопротивлений, при этом ориентируемся на ближайшее меньшее значение сопротивления, в противном случае при напряжение уставки реле превысит .

Сопротивление выполним как составное из двух резисторов ПЭВ с номинальными значениями сопротивлений , и мощностей рассеяния , . Таким образом сопротивление и имеет мощность рассеяния При этом общее сопротивление цепи равно В случае настройки защиты с сохранением напряжения втягивания ток втягивания реле KV1 будет прежним: . Защита будет срабатывать при