книги из ГПНТБ / Морозовский В.Т. Системы электроснабжения летательных аппаратов

где

£oi—1>6 ^н-

Снижение э. д. с. генераторов тем значительнее, чем меньше число генераторов.

В результате действия регуляторов напряжения возбуждение исправных генераторов может ослабляться настолько, что при определенной доле активной нагрузки приведет к переходу их в асинхронный режим, сопровождающийся значительными коле­ баниями токов генераторов и напряжения в сети.

Напряжение в сети с учетом действия регуляторов

или, учитывая, что

А > .с р = — V рі + ( л — 1) / р ] ,

вместо уравнения (13.52) получим

Из последнего соотношения следует, что при большом числе параллельно работающих генераторов повышение напряжения в сети при перевозбуждении не может быть значительным, хотя перевозбужденный генератор перегружается реактивным током. Следовательно, для правильного действия защиты сети от повы­ шения напряжения при параллельной работе нескольких генера­ торов необходимо подавать дополнительный сигнал по разбалан­ су реактивных мощностей генераторов, увеличивающий напря­ жение на измерительном элементе защиты сети неисправного генератора, который берет на себя большую долю реактивной мощности, и снижающий напряжение на измерительных элемен­ тах защит сети от повышения напряжения исправных генера­ торов.

Снижение напряжения в сети переменного тока связано с по­ терей возбуждения генератора, которая может возникнуть вследствие разрыва цепи возбуждения, возбудителя (в генера­ торах с возбудителем на валу), размагничивания постоянных магнитов (при наличии подвозбудителей, как например у бескон­ тактных генераторов).

При одиночной работе генератора потеря возбуждения при­ водит к срабатыванию защиты и отключению генератора.

При параллельной работе нескольких генераторов потеря воз­ буждения одним из генераторов в зависимости от характера и величины нагрузки может привести к следующим режимам ра­ боты.

311

Неисправный генератор потребляет из сети намагничиваю­ щий ток

j {Xä+ п - \ + Хс)

Реактивная нагрузка на исправные генераторы увеличивается. Вследствие уменьшения э. д. с. генератора (£' = 0) происхо­ дит уменьшение синхронного электромагнитного момента на валу

генератора

и если активная нагрузка, приходящаяся на один генератор,

действия распределителей активных мощностей генератор пере­ ходит ів асинхронный режим работы, вызывающий значительные колебания токов генераторов и напряжения в сети. Это приводит также к перегреву обмоток возбуждения и демпферной клетки генератора.

Если реактивная нагрузка в системе достигает определенной величины, достаточной для того, чтобы регуляторы напряжения исправных генераторов под действием систем распределения ре­ активных мощностей понизили напряжение до уровня срабаты­ вания защиты, то неисправный генератор отключается.

Для обеспечения надежного действия защиты на измеритель­ ные элементы защиты сети от понижения напряжения необходи­ мо подавать дополнительный сигнал по разбалансу реактивных мощностей, понижающий напряжение на измерительном элемен­ те защиты у генератора, потерявшего возбуждение, и повышаю­ щий напряжение на измерительных элементах защиты исправ­ ных генераторов.

13.8. НЕДОПУСТИМЫЕ ПОВЫШЕНИЯ И ПОНИЖЕНИЯ ЧАСТОТЫ

8 СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В системах электроснабжения переменного тока стабильной частоты недопустимые отклонения частоты от номинального зна­ чения связаны со следующими неисправностями:

обрывами и короткими замыканиями элементов систем ре­ гулирования частоты и распределения активных мощностей;

повреждениями механизма коррекции точного канала регу­ лирования;

механическими повреждениями привода постоянной ско­ рости.

Наибольшие отклонения частоты возникают в том случае, когда механизм коррекции займет одно из крайних положений.

■312

Р а з д е л II

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Г л а в а 14

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ ПРИ ПОСТРОЕНИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

14. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Подавляющее большинство схем управления и защиты в си­ стемах электроснабжения относится к классу релейных устрой­ ств, т. е. схем, состоящих из соединенных между собой релейных элементов, срабатывающих в определенном порядке и воздейст­ вующих на исполнительные элементы.

До последнего времени релейные схемы управления и защи­ ты строились главным образом на контактных релейных элемен­

Кчислу релейных элементов относятся:

ко н т а к т н ы е э л е м е н т ы . Скачкообразное изменение па­ раметров электрических цепей достигается за счет замыкания и

размыкания контактов посредством механических или электро­ магнитных усилий (кнопки, выключатели, электромагнитные ре­ ле, контакторы и т. п.). Проводимость цепи с последовательно включенными в нее контактами представляет собой двоичную

314

переменную величину: когда контакты замкнуты, проводимость можно считать равной бесконечности и приписать ей символ еди­ ница, когда контакты разомкнуты проводимость цепи равна ну­ лю (приписываемый ей символ в этом состоянии нуль);

б е с к о н т а к т н ы е э л е м е н т ы . Скачкообразное изменение параметров электрических цепей достигается за счет нелинейно­ сти характеристик элементов: полупроводниковых приборов, ра­ ботающих в ключевых режимах, магнитных усилителей с силь­ ной положительной обратной связью и т. п. Активная проводи­ мость перехода эмиттер-коллектор и реактивная проводимость рабочих обмоток магнитного усилителя при отсутствии сигнала на входе принимаются условно равными единице, а при наличия сигнала — нулю.

Каждый релейный элемент представляется состоящим из двух частей: реагирующего и исполнительного органов.

Реагирующий орган воспринимает и определенным образом реагирует на управляющие воздействия.

К числу реагирующих органов относятся рукоятки выключа­ телей, обмотки реле, входные цепи полупроводниковых при­ боров.

Исполнительный орган релейного элемента передает воздей­ ствия от элемента во внешнюю цепь. Исполнительными органа­ ми являются: контакты, выходные цепи и обмотки бесконтакт­ ных элементов.

В зависимости от функций, выполняемых элементами в схе­ мах управления и защиты, различают:

воспринимающие (приемные) элементы — входы релейной схемы, служащие для преобразования и передачи внешних воз­ действий в схему. К ним относятся выключатели, электромагнит­ ные реле, термореле и т. п.;

реагирующие органы воспринимающих элементов являются внешними по отношению к данной релейной схеме. В релейную схему входят только их исполнительные органы;

исполнительные элементы (выходы релейной схемы) служат для преобразования электрических сигналов, снимаемых с выхо­ да релейной схемы, в механические, световые, звуковые и другие сигналы.

В схемах защиты и управления исполнительными элемента­ ми, как правило, являются контакторы. Исполнительные элемен­ ты входят в релейную схему только своими реагирующими орга­ нами (обмотками контакторов).

Промежуточные элементы (внутренние элементы) предназна­ чены для передачи воздействий от приемных к исполнительным элементам. Промежуточными элементами в релейных схемах яв­ ляются контактные или бесконтактные реле, обеспечивающие усиление, распределение, кратковременное фиксирование сигна­ лов, временные задержки и блокировки.

315

В релейную схему входят реагирующие и исполнительные органы промежуточных элементов.

Под структурой релейной схемы понимается состав элемен­ тов, входящих в схему, их взаимное расположение и соединения между ними. Релейная схема состоит из релейных элементов, пассивных элементов электрических цепей (резисторов, конден­ саторов, диодов) активных элементов электрических цепей (источников энергии).

По характеру взаимодействия между элементами релейные схемы разделяются на однотактные и мно­ готактные.

Однотактными (комбинационными) на­ зываются такие релейные схемы, в которых действие исполнительных элементов опре­ деляется только комбинацией входных сиг­ налов. В этих схемах действие исполни­ тельных элементов не зависит от порядка поступления входных сигналов. Когда за­ данная комбинация входных сигналов по­ дана на приемные элементы, действие испол­ нительных элементов происходит как бы за один такт независимо от предыдущих со­

стояний схемы. Последовательности действия исполнительных элементов во времени в однотактных релейных схемах не пред­ усматривается.

Многотактными (последовательностными, релейными схема­ ми с памятью) называются такие релейные схемы, у которых дей­ ствие исполнительных элементов определяется не только комби­ нацией входных сигналов, но и порядком их поступления, или у которых при данной комбинации входных сигналов (независи­ мо от порядка их поступления) предусматривается некоторая последовательность действия исполнительных элементов во вре­ мени.

Взаимосвязь исполнительных органов воспринимающих эле­ ментов, промежуточных элементов и реагирующих органов ис­ полнительных элементов может быть выражена на структурной схеме, при изображении которой приняты следующие обозна­ чения.

Реагирующие органы приемных, промежуточных и исполни­ тельных элементов обозначаются прописными буквами латин­ ского алфавита: А, В, С, ..., X, У, Z, принадлежащие им нор­ мально-разомкнутые исполнительные органы — соответствующи­ ми строчными буквами а, Ь, с, ..., х, у, z и нормально-замкнутые исполнительные органы — строчными буквами с черточкой на­ верху: а, Ъ,с, . . ., X, у , z.

Структурная схема релейного устройства (рис. 14. 2) изобра­ жается в виде линий, показывающих соединения между элемен­ тами. В местах включения реагирующих и исполнительных орга-

316

нов релейных элементов линии имеют разрывы, в которых про­ ставлены буквенные обозначение соответствующих органов.

14.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ТЕОРИИ РЕЛЕЙНЫХ СХЕМ

Так как релейные элементы могут находиться только в двух состояниях, то для математического описания структурных схем можно воспользоваться аппаратом алгебры логики (булевой ал­ гебры).

Аргументами логической функции являются заключения о со­ стояниях исполнительных органов (контактов) воспринимающих и промежуточных элементов.

Заключение о состоянии цепи, содержащей нормально-замк­ нутые и нормально-разомкнутые контакты и предназначенной для включения исполнительного элемента, принимается за логиче­ скую функцию. Можно считать, что заключение истинно, если при некоторых комбинациях состояний контактов цепь замкнута. В этом смысле можно говорить, что логическая функция, описы­ вающая замкнутую цепь, равна единице..

Если же при данной комбинации состояний контактов цепь разомкнута, то заключение ложно, и, в этом смысле, логическая функция, описывающая разомкнутую цепь, равна нулю.

При использовании алгебры логики для описания состояния релейных устройств обычно используют базис, содержащий опе­ рации: отрицания «НЕ», дизъюнкции «ИЛИ» и конъюнкции «И».

Соответствие операций соединениям контактов и условные обозначения операций приведены в табл. 14. 1.

Т а б л и ц а ! і . !

317

318

На основе математических операций «НЕ», «ИЛИ», «И» ре­ лейная схема может быть описана структурной формулой

где fx — структурная формула контактной цепи, т. е. аналитиче­ ская запись структуры исполнительных органов (контактов), воз­ действующих на реагирующий орган элемента X.

При нескольких реагирующих органах

осуществляются по законам и равносильностям алгебры логики. Эти преобразования позволяют выявить оптимальную в смысле минимального числа элементов структуру релейной схемы.

Основные законы алгебры логики относительно дизъюнкции (сложения) и конъюнкции (умножения) переменных приведены в табл. 14.2.

Указанные в таблице законы распространяются и на большее число переменных. Заметим, что первые пять законов совпадают с соответствующими законами обычной алгебры. Остальные три являются специфическими законами алгебры логики.

Для преобразования схем, кроме законов алгебры логики, большое значение имеют понятия .единицы» и «нуля». Через еди­ ницу обозначается замкнутая цепь, а через нуль — разомкнутая.

Оперируя с исполнительными органами одного и того же эле­

На основе формул, приведенных в таблицах 14.2 и 14.3, и фор-

319

мул равносильности 14.4 производится упрощение структур ре­ лейных схем управляющих устройств.

14. 3. СИНТЕЗ ОДНОТАКТНЫХ РЕЛЕЙНЫХ СХЕМ

Условиями работы релейной схемы считаются условия, при которых должны срабатывать или несрабатывать исполнитель­ ные элементы.

При формулировке этих условий срабатывание исполнитель­ ных элементов ставится в зависимость от комбинации состояний приемных элементов. При наличии п приемных элементов, каж­ дый из которых может находиться в одном из двух состояний, число возможных комбинаций состояний их равно N — 2п.

Комбинации состояний приемных элементов, при которых данный исполнительный элемент должен обязательно срабаты­ вать, называются рабочими или обязательными.

Комбинации состояний приемных элементов, при которых данный исполнительный элемент не должен срабатывать, назы­ ваются запрещенными.

Кроме того выделяют группу безразличных (условных) ком­ бинаций состояний приемных элементов, при которых исполни­ тельный элемент по условиям работы может как срабатывать, так и не срабатывать.

В реальных релейных схемах встречаются еще физически не­ реализуемые комбинации состояний приемных элементов.

Условия работы однотактных релейных схем могут быть за­ писаны в виде таблицы состояний или в виде аналитических вы­ ражений, аналогичных структурным формулам.

При записи условий работы релейной схемы в виде таблицысостояний в столбцах приемных элементов (например А, В, С)

стояний; срабатывание элемента отмечается знаком «1», а несра­ батывание «О».

В столбцах состояний цепей реагирующих элементов едини­ цей отмечаются те состояния, когда при заданном положении

320