Электроприводы. Стрелочными электроприводами
 Скачать 1.85 Mb.
|
|
1.3.5. Рабочая цепь трехпроводной схемы управления стрелкой с электродвигателем переменного тока В рабочую цепь (рис. 1.16) кроме электродвигателя и линейных проводов входят: Рабочие цепи схем управления стрелками – 28 − низкоомные обмотки нейтральных пусковых стрелочных реле НС1 – НС3; − фазочувствительный блок ФБ; − реверсирующее реле Р. Изменение порядка следования фаз рабочего тока осуществляется с поста ЭЦ контактами реле ПС, что вызывает срабатывание фазочувствительного бло- ка ФБ, воздействующего на реле Р. Последнее подключает электродвигатель привода к рабочей цепи. Фазочувствительный блок (рис. 1.17) состоит из двух бесконтактных фа- зочувствительных реле БФР-1 и БФР-2. В зависимости от порядка следования фаз в рабочей цепи на выходе од- ного из реле БФР появляется напряжение, подаваемое после выпрямителя на соответствующую обмотку реверсирующего реле Р, что обеспечивает переброс его поляризованного якоря. Рис. 1.16. Рабочая цепь трехпроводной схемы управления стрелкой Рабочие цепи схем управления стрелками – 29 Рис. 1.17. Схема фазочувствительного блока Рис. 1.18. Схема замещения фазочувствительного реле БФР-1 при порядке следования фаз а) 1-2-3 и б) 1-3-2 Рис. 1.19. Диаграмма напряжений фазочувствительного реле БФР-1 при порядке следования фаз а) 1-2-3 и б) 1-3-2 Рабочие цепи схем управления стрелками – 30 Схема замещения реле БФР-1 представлена на рис. 1.18. К точкам А и Б подключен выпрямитель и реверсирующее реле. Определим напряжение на выходе БФР-1 (между точками А и Б) при по- следовательности фаз 1-2-3 (рис. 1.19.а). Из схемы замещения видно, что трех- фазная цепь питания БФР-1 несимметрична и вторая фаза равна 0. Для опреде- ления напряжения в точке Б находим напряжение U 23 , которое равно сумме па- дений напряжений на сопротивлении U R2 и U R3 . Откладываем напряжение U R2 и находим точку Б. Для определения напряжения в точке А строим прямоуголь- ный треугольник, одна сторона которого равна напряжению на конденсаторе С1, а вторая – на сопротивлении R1. Получаем результирующее напряжение между точками А и Б. При последовтельности фаз 1-3-2 (рис. 1.19.б) третья фаза равна 0. Точки А и Б определяются аналогично. Емкость конденсатора С1 и сопротивление резисторов выбираются таким образом, чтобы в одном случае напряжение было максимальным, а в другом – стремилось к 0. Как видно из построенных диаграмм, напряжение на нагрузке (между точками А и Б) при последовательности фаз 1-2-3 становится максимальным, а при фоследовательности 1-3-2 – практически равно 0. В качестве фазочувствительного блока используются два реле БФР1 и БФР2, включенные таким образом, что при последовательности фаз в рабочей цепи 1-2-3 на выходе первого реле напряжение максимально, в то время как на выходе второго реле – близко к 0. При изменении последовательности фаз на- оборот – выходное напряжение первого реле становится минимальным, а вто- рого – максимальным. Обмотки реле Р включаются так, что при питании от реле БФР1 создает- ся магнитный поток одного направления, а при питании от БФР2 – другого. Недостаток данной схемы заключается в наличии реверсирующего реле Р и большого количества элементов. Контрольные цепи схем управления стрелками – 31 1.4. Контрольные цепи схем управления стрелками Контрольная цепь предназначена для непрерывного контроля трех поло- жений стрелочного привода: плюсового, минусового и промежуточного. Вид контрольной цепи зависит от экономически целосообразного количества проводов и особенностей энергоснабжения ЭЦ. К контрольной цепи предъявляются следующие основные требования: − контроль положения стрелки должен обеспечиваться только при механиче- ском ее замыкании (обеспечивается автопереключателем электропривода); − контрольный ток должен подводиться к контрольным реле со стороны ав- топереключателя привода, что является защитой от ложных срабатываний при обрывах и коротком замыкании в линейном кабеле; − любые отказы элементов, входящих в схему, не должны приводить к появ- лению ложного контроля положения стрелки; − в среднем положении контрольные реле должны быть отключены от всех полюсов питания для защиты от ложных срабатываний при сообщениях в кабеле. Классическое построение контрольной цепи – цепь нормально обтекается током, контрольное реле и источник питания контрольного реле должны быть включены по разные стороны кабельной линии. 1.4.1. Контрольные цепи постоянного тока Контрольные цепи постоянного тока бывают со схемной и полярной из- бирательностью. 1.4.1.1. Контрольная цепь девятипроводной схемы управления стрелкой В девятипроводной схеме используется контрольная цепь (рис. 1.20) по- стоянного тока со схемной избирательностью. Контрольные цепи схем управления стрелками – 32 Рис. 1.20. Контрольная цепь девятипроводной схемы управления стрелкой Питание на контрольные реле подается со стороны автопереключателя. Схема обладает высокой защищенностью от ложного контроля. Все цепи обте- каются током. Короткое замыкание или обрыв проводов приводит к выключе- нию контрольных реле. Недостатки схемы заключаются, во-первых, в многопроводности. Во- вторых, в среднем положении стрелки при сообщении с проводами, находящи- мися под напряжением, возможно ложное включение контрольного реле. Для исключения этого недостатка применяют шунтирующие цепочки, но они не обтекаются током. 1.4.1.2. Контрольная цепь четырехпроводной схемы управления стрелкой В контрольной цепи четырехпроводной схемы управления стрелкой ис- пользуют полярную избирательность, которая позволяет уменьшить количество линейных проводов, необходимых для контроля положения стрелки. При этом, как правило, в качестве контрольных применяются поляризованные реле. Это прибор не первого класса надежности, поэтому необходимо предусматривать контроль правильности его работы. Контрольные цепи схем управления стрелками – 33 Рис. 1.21. Контрольная цепь четырехпроводной схемы управления стрелкой с одним стрелочным контрольным реле Рис. 1.22. Контрольная цепь четырехпроводной схемы управления стрелкой с двумя стрелочными контрольными реле В схеме на рис. 1.21 правильность положения поляризованного якоря ре- ле СК проверяется диодами, шунтирующими основные контрольные реле ПК и МК. Если реле СК не перебрасывает свой поляризованный якорь, реле ПК и МК не включаются, т.к. их обмотки шунтируются диодами. Если происходит обрыв цепи включения диода, то контроль правильно- сти работы реле СК будет отсутствовать. Поэтому вместо этой схемы в настоя- щее время применяется схема с двумя реле (рис. 1.22). Контрольные цепи схем управления стрелками – 34 Опасный отказ в схеме (см. рис. 1.22) возможен только при одновремен- ном отказе обоих контрольных реле СК и СК1. Поскольку отказ одного реле сразу обнаруживается, защищенность схемы весьма высока. 1.4.2. Контрольные цепи переменного тока Отличительной особенностью этих цепей является то, что переменное напряжение подается со стороны контрольного реле, однако, контрольное реле может сработать только от постоянного тока. Выпрямление тока питания кон- трольного реле осуществляется диодом (рис. 1.23), подключенным параллельно обмотке реле контактами автопереключателя. Таким образом, диод является как бы источником постоянного тока. Достоинством такой контрольной цепи является ее высокая защищен- ность от ложных срабатываний, которая достигается тем, что все элементы об- текаются током и предусмотрено двухполюсное выключение источника посто- янного тока – вентиля. Опыт эксплуатации контрольных цепей переменного тока показал возможность ложных срабатываний контрольных реле при трех видах отказов (три недостатка контрольной цепи). Рис. 1.23. Контрольная цепь переменного тока Контрольные цепи схем управления стрелками – 35 Первый недостаток: если стрелка останется в промежуточном положении и будет выключен рабочий ток (например, сгорел предохранитель или нарушен контакт в рабочей цепи), при этом нейтральное пусковое реле НПС, контроли- рующее рабочую цепь, будет без тока и переменное напряжение контрольной цепи будет приложено к рабочей цепи. Если в рабочей цепи будет неплотный контакт, например, между щеткой и пластиной коллектора двигателя, контактами автопереключателя и т.п., то из- за искрений возможно выпрямление переменного тока и срабатывание контрольного реле. Причина этого явления заключается в следующем. При достаточно малом зазоре (десятые доли миллиметра) за счет наличия в нем коллекторной пыли или паров углерода, обеспечивающих обильную эмиссию электронов при срав- нительно низкой напряженности поля, возможен искровой пробой. Искровой пробой может развиться в дугу, если напряжение и ток в цепи будут выше критического значения для данного контактного материала. На- пример, для медного контакта критический ток дуги составляет 0,43А (при на- пряжении 13В), для угольного контакта – 0,03А (при напряжении 20В). При меньших значениях тока или напряжения будет искровой пробой. Таким образом, если зазор в цепи переменного тока образован электрода- ми из разнородных металлов (угольная щетка и медная пластина коллектора) или однородных материалов с различной степенью загрязненности, а напряже- ние и ток источника достаточны для искрового пробоя, то в том полупериоде, когда катодом становится электрод с высоким критическим током возникнут только искровые пробои зазора. В другом полупериоде, когда катодом стано- вится электрод из материала с меньшим критическим током искровой пробой может развиться в дугу (рис. 1.24). Сопротивление зазора при дуге близко к нулю, а при искровых пробоях может составлять десятки и сотни ом (это зависит от частоты повторных про- боев в течение полупериода, т.е. от частоты собственных колебаний коротко- Контрольные цепи схем управления стрелками – 36 Рис. 1.24. Осциллограммы напряжения и тока при искрении на коллекторе стрелочного двигателя Рис. 1.25. Принципиальная схема контрольной цепи с защитой от ложного срабатывания замкнутой контрольной цепи, вызванный проскакиванием искры), поэтому ток в цепи носит форму разнополярных импульсов различной амплитуды и содер- жит постоянную составляющую, от которой может сработать контрольное реле. Процесс усугубляется при наличии конденсатора С в контрольной цепи. При возникновении дуги он заряжается, а при обратном напряжении – напря- жение конденсатора и сети будут включены встречно, поэтому разностное на- пряжение может быть ниже напряжения пробоя. Таким образом, будет проте- кать только ток дуги и увеличится постоянная составляющая. Т.е., если в цепи Контрольные цепи схем управления стрелками – 37 преобладает емкостное сопротивление, то выпрямительный эффект усиливает- ся. Так, при 100 = з R Ом, 10 = С мкФ, 110 = U В постоянный ток в цепи составит 30мА, что достаточно для включения контрольного реле. Второй недостаток: ложное срабатывание контрольного реле возможно также при периодическом размыкании линейных проводов, если стрелка нахо- дится в среднем положении. В этом случае в контуре, образованном обмотками реле ОК, трансформа- тором TV, конденсатором С и резистором з R , при периодическом размыкании линейных проводов возникают колебания тока частотой 4–9Гц, периоды кото- рых соизмеримы со временем срабатывания контрольного реле. Частота и ам- плитуда колебаний зависит от параметров этого контура. Третий недостаток: ложный контроль положения стрелки может возник- нуть при перепутывании линейных проводов. Возможны два способа защиты контрольной цепи от первого недостатка – возникновения ложного контроля при плохом контакте между коллектором и щеткой двигателя. Во-первых, увеличением сопротивления можно уменьшить ток в цепи ниже критического. Во-вторых, использовать контрольные приборы, имеющие ток и мощность срабатывания выше критического. Первый способ применяется в схеме управления стрелочным электропри- водом со стативным монтажем (рис. 1.25). При выключенном реле ОК в кон- трольную цепь включено сопротивление 1 3 = R кОм. При этом сопротивлении может возникнуть дуга, будет происходить выпрямительный процесс и якорь реле начнет притягиваться. Как только разомкнется тыловой контакт реле ОК, в контрольную цепь включится сопротивление 10 4 = R кОм и дуга погаснет. Реле ОК опять замкнет тыловой контакт и процесс будет повторяться, т.е. контроль- ное реле будет работать в пульсирующем режиме. Если замкнется фронтовой контакт, резисторы 2 R и 3 R включатся последовательно и дуга погаснет. Контрольные цепи схем управления стрелками – 38 Рис. 1.26. Сообщение контрольных цепей стрелок через жилы кабеля Конденсаторы 1 С и 2 С исключают полное замыкание постоянной составляющей выпрямленного тока через источник питания, имеющий внут- реннее сопротивление меньшее, чем сопротивление контрольного реле, а также исключают сообщение по постоянной составляющей схем управления различ- ными стрелками, что может привести к возникновению ложного контроля. Схема на рис. 1.25 имеет недостаток: защитные сопротивления контроль- ной цепи одной стрелки шунтируются защитными сопротивлениями контроль- ной цепи другой стрелки через емкостные сопротивления кабельной линии С кл (рис. 1.26). Для исключения данного недостатка для каждой стрелки устанавли- вается индивидуальный изолирующий трансформатор. Второй способ защиты применен в блочной ЭЦ и заключается в том, что в качестве контрольного используется реле типа КМ–3000, у которого с целью уменьшения вероятности ложного срабатывания в 5 раз повышена мощность срабатывания. Резистор 3 R в схеме (см. рис. 1.23) ограничивает ток короткого замыка- ния контрольной цепи и одновременно защищает контрольное реле от ложных срабатываний при искрениях на коллекторе стрелочного двигателя. Контрольные цепи схем управления стрелками – 39 Устранение второго недостатка (ложное срабатывание контрольного реле при периодическом размыкании линейных проводов) сводится к увеличению сопротивления 3 R и уменьшению емкости С. Первый способ защиты (см. рис. 1.25) более эффективен, поскольку ис- ключает образование дуги в контактных зазорах. В схемах с малогабаритным реле КМ этот способ реализовать нельзя из-за требуемой большой мощности срабатывания реле (т.е. нельзя увеличить защитное сопротивление). Поэтому могут наблюдаться случаи срабатывания контрольного реле при выпрямитель- ном процессе на коллекторе. Для повышения защищенности контрольной цепи в этом случае рекомендуется параллельно обмоткам электродвигателя вклю- чать конденсаторы или применять реле Р комбинированного типа, чтобы кон- тактами нейтрального якоря отключать электродвигатель. При перепутывании линейных проводов Л1 и Л2 меняется полярность контрольного реле ОК (см. рис. 1.23) и выключается плюсовое ПК или минусо- вое МК контрольное реле, т.к. нарушается соответствие между поляризованны- ми контактами реле ОК и ППС. При переводе стрелки поляризованное пуско- вое реле ППС меняет полярность и, если будет нарушена (обрыв) рабочая цепь, то нейтральное пусковое реле НПС выключается и замыкается контрольная цепь, что приводит к возбуждению реле ОК и выключению реле ПК или МК Рис. 1.27. Амплитудно-фазовая контрольная цепь Контрольные цепи схем управления стрелками – 40 (ложный контроль положения стрелки). Для устранения этого недостатка (ис- ключения ложного контроля положения стрелки при перепутывании линейных проводов) доцентом ЛИИЖТа Л.Ф. Кондратенко была предложена амплитуд- но-фазовая контрольная цепь (рис. 1.27). Нейтральное реле ПК возбуждается выпрямленным током вентиля VD1. Конденсатор С1 и резистор R1, включенные параллельно реле ПК, служат для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. При перепутывании линейных проводов реле ПК возбуждается только при плюсовом положении стрелки. Когда стрелка находится в минусовом по- ложении, реле ППС займет другое положение, и к линии будет подключено ре- ле МК (фазочувствительное реле), которое возбуждается только при опреде- ленном сдвиге фаз между I-й и II-й обмотками. Реле МК работает в трансфор- маторном режиме. Конденсатор С2, включенный последовательно с контактами автопереключателя, создает необходимый сдвиг фаз. При перепутывании ли- нейных проводов сдвиг фаз между I-й и II-й обмотками нарушается и реле МК не включается. Другое техническое решение для исключения ложного контроля при не- правильном подключении линейных проводов было предложено профессором ХИИТа Н.Ф. Котляренко, в котором использованы два фазочувствительных ре- ле (рис. 1.28). Рис. 1.28. Контрольная цепь с двумя фазочувствительными реле Контрольные цепи схем управления стрелками – 41 В качестве контрольного реле ПК и МК использованы двухэлементные секторные индукционные реле, одни обмотки которых подключены к источни- ку питания, другие включены встречно друг другу и последовательно со вто- ричной обмоткой контрольного трансформатора. При плюсовом положении стрелки контактами автопереключателя стре- лочного привода подключается конденсатор С2, который обеспечивает необхо- димый сдвиг между током в обмотках и напряжением на других обмотках кон- трольных реле, в результате чего возникают вращающие моменты. Сектор реле ПК поднимается вверх, обеспечивая срабатывание, а сектор реле МК опускает- ся вниз, исключая срабатывание этого реле. При минусовом положении стрелки контактами автопереключателя к контрольным реле подключается индуктивность. При этом сектор реле ПК опускается вниз, исключая срабатывание, а сектор реле МК поднимается вверх. Неправильное подключение линейных проводов к контактам автопере- ключателя не влияет на работу схемы контроля, т.к. в линейные провода вклю- чен один и тот же элемент С или L. Описанные технические решения не нашли практического применения, поскольку требовали больших монтажных работ при внедрении в существую- щую двухпроводную схему управления стрелочным электроприводом. В настоящее время эксплуатируется контрольная цепь переменного тока, в которой отсутствует защита от перепутывания линейных проводов. |