Все лекции по ЭУиСТ ЭПУ РЭС / 12- ЭПУ РЭС (Опер. Защита)
.doc
Тема: Оперативная защита стабилизаторов постоянного напряжения
Схемы и системы
защиты относятся к системам
автоматического управления (САР).
Следовательно, это устройства с
обратными связями и они содержат все
элементы САР: исполнительный орган
(ИО), датчик (Д), эталон контролируемого
параметра (Э), усилитель управляющего
воздействия (Сх. У). В схемах защиты
эти функциональные элементы могут
существовать отдельно или быть
совмещёнными с функциональными
элементами защищаемого устройства.
Принципиальное отличие в том, устройства
защиты СХЕМЫ, системы действуют в
момент защиты, т.е. по функционированию
это пороговые устройства. В стационарном
режиме защищаемого устройства защиты
не должны каким-либо образом влиять
как на функционирование, так и на
технические характеристики защищаемого
устройства, например, не увеличивать
объём и потери и т.п.
Устройства защиты
можно классифицировать:
- по защищаемому
параметру
(ток, напряжение и т.д.);
- элементы защиты
полностью
навесные
или совмещены
с элементами защищаемого устройства;
- однократного
или многократного
действия
(с самовозвратом)
-
Защита от перегрузки по току и тока короткого замыкания
1. Защита от перегрузки по току и тока короткого замыкания
UСМ > UБЭ НАС
Защищаемое
устройство – линейный компенсационный
стабилизатор постоянного напряжения.
Элементы защиты:
исполнительный
орган
(ИО) совмещён с силовым транзистором
регулирующего элемента (РЭ) стабилизатора;
датчик
(Д) – установленный
в цепи
нагрузки потенциометр R,
с части которого подаётся на базу
транзистора Т3
напряжение
смещения UСМ.
Эталон
–
значение
напряжения насыщения на характеристике
iЭ
= f
(uБЭ)
Т3.
Схема
формирования управления
(Сх. У)
–
транзистор Т3.
Работа схемы
защиты
В стационарном
режиме ток нагрузки не выходит за
допустимые пределы и смещение на базе
Т3,
снимаемое с части R
мало, поэтому
этот транзистор закрыт. Когда в нагрузке
возникает экстраток
или имеет место короткое
замыкание,
резко растёт смещение на базе Т3
и транзистор насыщается. В результате
база регулирующего транзистора Т1
через переход К-Э
транзистора Т3
«садится»
на «землю»,
т.е. потенциал базы Т3
становится
равным нулю.
Транзистор Т3
призакрывается,
сопротивление перехода К-Э
растёт и
номинальное значение тока нагрузки
восстанавливается. При снятии воздействия
в нагрузке стабилизатор возвращается
в стационарный режим работы
Особенности
схемы защиты
Защита с
самовозвратом (многократная) –
достоинство
Транзистор Т3
полностью
не закрывается (не входит в режим
отсечки) и стабилизатор не отключается
от источника воздействия –
недостаток
Имеется совмещение
элементов схемы защиты с элементами
стабилизатора: исполнительный орган
защиты одновременно регулирующий
элемент – транзистор Т3
Имеется совмещение
функций защиты: эталон и схема
формирования управления – транзистор
Т3
Потенциометр R
разрывает
землю
и требуется дополнительное заземление
- недостаток
В стационарном
режиме имеет место увеличение объёма
и потерь энергии за счёт потенциометра
R
2. Защита от перенапряжения на входе
Защищаемое
устройство
– линейный компенсационный стабилизатор
постоянного напряжения.
Элементы защиты:
исполнительный
орган
(ИО) - предохранитель (плавкая вставка)
(Пр);
датчик
(Д) – напряжение пробоя второго
стабилитрона, установленного на выходе
стабилизатора.
Эталон
(Э)
–
предельное
значение тока предохранителя
(Пр);
Схема
формирования управления
(Сх. У)
– цепочка RC,
тиристор, сопротивление R1
UВХ
+
Δ
UВХ
ДОП
Стационарный
режим
IВХ
= IК
≤
IПр
ДОП
Эталон
Пр
Срабатывание
схемы защиты
IВХ
= IR
+ IК
>
IПр
ДОП
IПр
ДОП
Работа схемы
защиты
В стационарном
режиме напряжение на входе схемы
стабилизатора не выходит за допустимые
пределы, второй стабилитрон на выходе
схемы закрыт. Закрыт и тиристор и,
отсюда, входной ток IВХ
меньше
предельного тока предохранителя
(плавкой вставки). При резком росте
входного напряжения (перенапряжение
на входе) из-за
инерционности стабилизатора оно
проходит на выход. Напряжение на выходе
становится больше UН
ДОП
,
пробивается второй стабилитрон и
ступень напряжения величиной UН
ДОП
прикладывается
к цепочке
RC.
Цепочка
вырабатывает управляющий импульс,
который открывает тиристор, через
который начинает протекать ток IR.
При этом
сумма токов (коллектора транзистора и
тиристора превышает предельный ток
Пр,
плавкая вставка выгорает и стабилизатор
отключается от источника воздействия.
При снятии воздействия для продолжения
работы стабилизатора необходимо снова
включить предохранитель или должна
быть установлена новая плавкая вставка
Особенности
схемы защиты
Защита однократная
- недостаток
Стабилизатор
полностью отключается от источника
воздействия – достоинство
Все элементы
схемы защиты навесные
Нет совмещения
функций защиты
В стационарном
режиме имеет место увеличение объёма
и потерь энергии за счёт предохранителя
Пр