Лабораторный практикум к лабораторным работам по курсу «Автоматизация электрических сетей», страница 4

При возникновении короткого замыкания в линии ток  резко возрастает, что, соответственно, приводит к возрастанию напряжений  и . Однако эти напряжения не превышают допустимых значений благодаря тиристорному ограничителю, выполненному на тиристорах , , диодах ,  и стабилитроне . При достижении критического напряжения стабилитрон  пробивается, открывая через диоды ,  тиристор  на положительной полуволне и тиристор  на отрицательной полуволне. Тиристоры шунтируют резистор , и напряжение  становится равным нулю до конца соответствующего полупериода. При этом напряжение на нагрузке не теряется благодаря энергии, накопленной в конденсаторе .

Фазосдвигающие цепи применяются в реле направления мощности, реле сопротивления, а также в реле, реагирующих на симметричные составляющие напряжений или токов.

Схема простейшей фазосдвигающей цепи приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3

Входное напряжение понижается трансформатором  до величины  и через делитель напряжения, выполненный на резисторах , , подаётся на фазосдвигающую цепь , . Резистор  позволяет регулировать амплитуду выходного напряжения , а резистор  -  его фазовый сдвиг относительно напряжения . Однако при изменении фазы меняется и амплитуда напряжения . Чем больше фазовый сдвиг, тем меньше значение .

При отсутствии нагрузки фазовый сдвиг между напряжениями  и  рассчитывается по формуле:

.                                                                  (2.2)

Реальный диапазон изменения угла  составляет от 0 до 70º, поскольку при высоких значениях сопротивления  теряется нагрузочная способность схемы.

Более широкий диапазон изменения угла  позволяет получить схема, приведенная на рис. 2.4.

Рис. 2.4

Рис. 2.5

Трансформатор  имеет две вторичные обмотки, соединённые последовательно и согласно. Средняя точка обмоток соединена с общей точкой схемы. В результате на фазосдвигающую цепь ,  подаётся полное синусоидальное напряжение от двух обмоток. Фазовый сдвиг между напряжениями  и  рассчитывается по формуле:

.                                                      (2.3)

Реальный диапазон изменения угла  составляет от 0 до 160º, при этом амплитуда напряжения  остаётся неизменной.

Схема для исследования фильтра напряжения обратной последовательности (ФНОП) приведена на рис. 2.5.

На трансформаторе , а также элементах , , ,  собрана схема для имитации двух линейных напряжений трёхфазной сети  и . При этом напряжение  имитирует , а напряжение  имитирует . Резистор  позволяет изменять фазовый сдвиг между этими напряжениями, в том числе и получать значение , что соответствует симметричной трёхфазной системе напряжений.

Непосредственно ФНОП выполнен на операционном усилителе  и элементах , , , , . ФНОП реализует известное выражение для напряжения обратной последовательности:

.                                                          (2.4)

На рис. 2.6 приведена векторная диаграмма, иллюстрирующая принцип расчёта напряжения обратной последовательности. В симметричной системе напряжений .

Рис. 2.6

Для схемы рис. 2.5 формула (2.4) перепишется в виде:

.                                                                    (2.5)

В формуле (2.5) присутствуют операции фазового сдвига на 60º и суммирования. Первую операцию реализует фазосдвигающая цепь , , а вторую – сумматор напряжений на операционном усилителе  и резисторах , , .

Описание лабораторной установки

На лабораторном стенде расположены исследуемые схемы. Точки соединения и контрольные точки выведены в виде штырьков с номерами. Питание на стенд подаётся от сети 220 В. Значения сопротивлений и емкостей написаны рядом с соответствующими элементами.

При работе со стендом необходимо соблюдать следующие правила:

·  отключать питание от стенда при сборке и разборке схемы;

·  стенд должен стоять на столе и под ним ничего не должно лежать;

·  регуляторы переменных резисторов вращать только отвёрткой.

Для подачи входного тока используется внешний реостат.

Дополнительно к стенду требуются: амперметр, цифровой вольтметр и двухканальный осциллограф.