Исследование устройства контроля напряжения шкафа управления типа ШУДГ
1 Цель работы: Овладение навыками моделирования элементов шкафа управления - платы устройства контроля напряжения и частоты (УКНЧ).
2 Литература:
1 Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2001.- 463 с.
2 Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 7 / А. В. Нефедов. - М.: ИП Радио Софт, 1999. – 640 с., ил.
3 Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги Справочник. Перельман Б.Л., Шевелев В.И. "НТЦ Микротех", 1998, 376 с. - ISBN-5-85823-006-7
4 Операционные усилители Справочник, том 1. - М.: "Физматлит", 1993, 240 с. - ISBN 5-02-015113-0
3 Пояснения к работе
Для обеспечения гарантированного питания переменным током применяют резервные электростанции. Обычно, это дизель – генераторные установки (ДГУ) с агрегатами, автоматизированными по 3-й степени с временным интервалом принятия нагрузки до 30 с. Подключение ДГУ осуществляется при выходе из строя фидеров, когда напряжения переменного тока выходят за допустимые пределы. В соответствие с ГОСТом 13109-97 пределы изменения напряжения равны ±10%. Устройство УКНЧ шкафа ШУДГ предназначено для измерения и контроля величины переменного напряжения, частоты тока и состоит из двух отдельных схем. Устройство контроля напряжения предназначено для формирования пороговых значений напряжения генератора: U > 400В; U > 370В; ; U < 370В ; Uнорм. Устройство контроля частоты предназначено для контроля пороговых значений частоты генератора: РАЗНОС ( f > 60 Гц ); f > 52 Гц; f норма ; f < 48 Гц.
Схема устройства контроля напряжения приведена в приложении А. Контроль напряжения переменного тока производится с помощью компаратора напряжения D4. Он выполнен на базе сдвоенного операционного усилителя 140УД20 (приложение В). Сигнал, пропорциональный уровню входного напряжения поступает на инверсные входы операционного усилителя 1,7 через мостовой выпрямитель V6…V9, двухзвенный сглаживающий фильтр R12, С2, R15, C3. На прямой вход 2 компаратора напряжения D4 подается эталонное напряжение со стабилитрона V19, на вход 6 - через делитель напряжения R29, R30. Регулировка порогов срабатывания компаратора напряжения при Uнорм и U > 400В осуществляется посредством изменения сопротивления балластного реостата R11.
Однополярное питание ( +15 В ) на операционный усилитель 140УД20 подается через выпрямительный диод V11, сглаживающий фильтр C4 и параметрический стабилизатор R18, V17 с выходным сглаживающим фильтром С6. Резисторы R5… R7 ограничивают ток питания D4.
Посредством транзисторных оптронов V24.1, V25.1, V1.1 происходит передача сигналов о состоянии напряжения на выходе. Использование оптронов необходимо для гальванической развязки входной цепи с системой управления ДГУ. Диоды V22, V23 защищают входные светодиоды оптронов от обратного напряжения. Оптрон V24.1 срабатывает при превышении напряжения переменного тока 400В, V25.1 - когда напряжение находится в норме. Оптрон V1.1 контролирует понижение напряжения до 370В.
Питание на V1.1 подается через выпрямительный мост V2…V5. Резисторы R1, R2 ограничивают ток оптрона V1.1.
4 Описание модели EWB
Схема модели устройства контроля напряжения в УКН показана на рисунке 1.
Модель содержит:
– функциональный генератор, который задает параметры первичного источника переменного однофазного напряжения;
– исследуемое устройство контроля напряжения;
– прибор V1 служит для измерения входного фазного напряжения переменного тока;
– прибор V2 служит для контроля постоянного напряжения, пропорционального входному;
– приборы V3, V4 служат для измерения опорных напряжений на прямых входах компаратора D4;
– прибор I1 измеряет ток питания операционного усилителя;
– приборы I2, I3, I4 измеряют прямые токи оптронов;
– приборы V5, V6 служат для определения уровней напряжения ;
– балластный реостат R11 регулирует напряжение на входе операционного усилителя.
Рисунок 1 - Схема модели устройства контроля напряжения в плате УКН
5 Порядок выполнения работы
5.1 Откройте файл dg23. Сравните модель с оригиналом схемы.
5.2 Проверьте настройку. Резистор R11 (4,7к) в положении 6%. Функциональный генератор, моделирующий входную сеть в положении SIN, 50 Гц, амплитуда 311 В
5.3 Подготовьте такую таблицу
R11 = 6 %
|
UВХ , В (ампл) |
UВХ , В (V1) |
V2 , В |
V3, В |
V4,В |
I2, mА |
I3, mА |
|
… |
||||||
Число строк в таблице должно быть достаточным для фиксации трёх порогов (по 3…4 точки на один порог).
5.4
Включите схему и заполните таблицу только при увеличении UВХ (
). Уровни переключения фиксируйте по
току оптронов. После каждого изменения входного напряжения требуется время для
окончания переходных процессов. Заполните такую же таблицу только при
уменьшении UВХ (
). Найдите гистерезис (Uг = Uвх - U вх
).
5.5 Повторите эти же операции при положении резистора R11 2 % и 10 %.
5.6 По таблице определите значение сопротивления R11 при котором происходит срабатывание оптронов в соответствии с требуемыми уставками (U > 400В; U < 370В; Uнорм). Выпишите, соответствующие им токи оптронов.
5.7 Сделайте выводы по работе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
