2. УСТРОЙСТВО ПРОВЕРКИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 0,4 кВ УП-04
Назначение. Устройство предназначено для проверки различного электрооборудования, работающего на напряжении 0,4 кВ переменного тока и 220 (110) В постоянного тока: магнитных пускателей, контакторов, реле времени, промежуточных реле, реле напряжения, токовых реле переменного тока, автоматических выключателей с токами отсечки до 500 А.
Технические данные УП-04
| 220 |
Выходные величины: |
|
регулируемое напряжение при переменном токе до 2 А, В | 0—380 |
регулируемое напряжение при постоянном токе до 2 А, В | 0—250 |
коэффициент пульсации при токе нагрузки 0,5 А , | 5% |
кратковременный ток прогрузки токовых обмоток электрооборудования, А | До 500 |
длительность прогрузки токами 250—500 А с последующим отключением на время 90 с | Не более Юс |
Характеристики встроенных в устройство приборов
Вольтметр постоянного и переменного тока:
пределы измерения, В 25—100—250—500
класс точности 2,0
Амперметр переменного тока:
пределы измерения, А 0,5—1—2,5—5—
10—25—100—250— 500
класс точности 2,6
Электросекундомер ПВ-53Щ 6 режимов работы
Масса устройства, кг 16
Габариты, мм 470X290X190
Диапазон рабочих температур, *С —10^—{-40
Описание схемы устройства.
Устройство (рис. 14) содержит два силовых трансформатора — регулировочный автотрансформатор Тр1 и разделительный трансформатор Тр2 с несколькими обмотками. В качестве регулировочного автотрансформатора использован серийно выпускаемый автотрансформатор типа РНО-250-05.
Трансформатор Тр2 имеет три обмотки. Повышающая обмотка трансформатора wl выполнена по автотрансформаторной схеме на 380 В с отпайкой на 180 В для питания выпрямительного устройства, обеспечивающего напряжение 250 В постоянного тока, и отпайкой на 220 В для подключения трансформатора к питающей сети.
Обмотка w2 предназначена для прогрузки токовых цепей электрооборудования токами до 500 А с напряжением холостого хода 7 В. При прогрузке цепей малыми токами (до 25 А) для увеличения напряжения холостого хода последовательно с обмоткой w2 включается обмотка w3, что позволяет прогружать цепи с большим сопротивлением.
Выпрямитель устройства, состоящий из диодов Д5— Д8 и фильтрующей емкости С4, включенный на отпайку 180 В, обеспечивает напряжение 250 В постоянного тока с пульсацией, не превышающей 5% при нагрузке до 0,5 А. Для повышения безопасности работы с устройством параллельно фильтрующей емкости С4 включено разрядное сопротивление R32, обеспечивающее разряд емкостей не более чем за 3 с. Для удобства работы с устройством все выходные величины регулируются одним и тем же управляющим органом — движком регулировочного автотрансформатора.
Рнс. 14. Принципиальная схема устройства УП-04.
Регулирование напряжения на зажимах 0—380 В и 0—250 В осуществляется регулировочным автотрансформатором Tpl непосредственно. Ток прогрузки регулируется путем изменения напряжения на первичной обмотке прогрузочного трансформатора Тр2 двумя способами: при токах меньше 250 А напряжение на обмотку подается с выхода регулировочного автотрансформатора Тр1\ при токах больше 250 А напряжение на обмотке изменяется с помощью тиристорного регулятора, управление которым осуществляется также с помощью автотрансформатора Tpl.
Включение тиристорного регулятора осуществляется при помощи пакетного переключателя В2 <250 А и >250 А, который переключает сетевую обмотку трансформатора Тр2 с выхода автотрансформатора Tpl на выход тиристорного регулятора и одновременно переводит автотрансформатор из режима регулирования напряжения в режим фазового управления тиристорным регулятором.
Тиристорный регулятор состоит из тиристоров Т1 и Т2, диодов Д1 и Д2 и схемы управления.
Тиристоры Т1 и Т2 включены последовательно с диодами Д2 и Д1 соответственно по встречно-параллельной схеме. Такое включение тиристоров облегчает их режим работы по току (через каждое плечо протекает только половина тока нагрузки) и снижает требования к тиристорам по обратному напряжению, так как оно падает на включенные последовательно с тиристорами диоды Д1 и Д2.
Схема управления тиристорным регулятором состоит из конденсатора С/, резистора R1 и регулировочного автотрансформатора Tpl. На рис. 15,а представлена схема изменения фазы напряжения UDE относительно напряжения питания Пав. а на рис. 15,6 — векторная диаграмма распределения напряжений в этой схеме. Как видно из диаграммы, вектор напряжения UDe при перемещении движка автотрансформатора от одной крайней точки к другой поворачивается на угол, близкий к 180° (от DB до DA). Для целей прогрузки токовых цепей не требуется изменения угла открытия тиристоров на 180°, так как при малых углах открытия форма кривой тока прогрузки оказывается настолько несинусоидальной, что это вносит заметную погрешность в определение тока срабатывания электромагнитной отсечки.
Опыты показали, что при регулировании тока с помощью тиристорного регулятора при прогрузке автоматов АП50 разница в замеряемом значении тока отсечки по сравнению с замерами при регулировании тока про- грузки регулировочным автотрансформатором составила 5% уже при токе 250 А, что соответствовало углу открытия тиристоров 60°. Установленный в УП-04 регулировочный автотрансформатор позволяет получать без перегрузки ток прогрузки автомата около 250 А. Таким образом, в данном устройстве угол регулирования тиристорного регулятора требуется меньше 120°, что надежно обеспечивается примененной схемой.
Рис. 15. Схема и векторная диаграмма регулирования фазы с помощью автотрансформатора.
а — схема фазорегулирования; б — векторная диаграмма изменения напряжения управляющего сигнала.
Из диаграммы напряжения рис. 15,6 видно, что изменение напряжения управления происходит не только по фазе, но и по амплитуде, причем в весьма широких пределах (от 130 до 26 В). На выходе разделительного трансформатора Тр4 схемы формирования управляющего сигнала напряжение будет изменяться в 5 раз — от 13 до 2,5 В. Испытание устройства показало, что ток управляющего электрода тиристора при минимальном значении управляющего напряжения обеспечивает достаточно надежное открытие тиристора, а при максимальном значении не превосходит предельно допустимой величины, поэтому описанное выше изменение напряжения не является недостатком принятой схемы.
Схема формирования управляющего сигнала состоит из разделительного трансформатора Тр4 с двумя одинаковыми вторичными обмотками, обеспечивающими коэффициент трансформации 1 : 10, подстроечных сопротивлений JR4, R5 и демпфирующих цепочек С2> R2 и Св, R3. Последние необходимы для исключения случайных открытий тиристоров от бросков напряжения в первичной обмотке трансформатора Тр2, например при разрыве тока прогрузки проверяемым автоматом. Сопротивления R4 и R5 предназначены для выравнивания момента открытия обоих тиристоров, что необходимо для исключения возникновения постоянной составляющей в напряжении питания первичной обмотки трансформатора Тр2. Значение этих сопротивлений может меняться в зависимости от характеристики установленного тиристора от 200 Ом до 0 и должно подбираться в процессе настройки опытным путем.
Измерительный орган прогрузочного устройства состоит из многопредельного амперметра, трансформатора тока и переключателя пределов измерения амперметра В5.
В качестве измерительного трансформатора тока использован трансформатор тока от электроизмерительных клещей типа Ц91. Для обеспечения работы трансформатора тока на линейной части его характеристики при измерении малых токов (до 2,5 А) в окно трансформатора намотаны 25 дополнительных витков, которые включаются последовательно с токовой цепью. Эти витки подсоединены к зажимам устройства, обозначенным на рис. 14 2,5 А и 250 А. Токовая цепь, обеспечивающая ток до 2,5 А, подключается к зажимам * и 2,5 А.
Вторичная обмотка этого трансформатора тока, так же как и в клещах Ц91, закорачивается сопротивлением R24, а для изменения предела измерения параллельно ему подключается шунт (резисторы R14—R23).
В качестве измерительного органа амперметра использован микроамперметр постоянного тока М265 на ток 100 мкА с добавлением схемы выпрямления измеряемого тока. Амперметр имеет одну шкалу для всех пределов измерения.
Встроенный в устройство вольтметр используется для измерения напряжения постоянного и переменного тока. Для обеспечения возможности использования одной и той же шкалы прибора для измерения постоянного и переменного напряжения в устройстве применены независимые наборы добавочных сопротивлений для постоянного и переменного тока. Вольтметр выполнен на базе микроамперметра постоянного тока М24.
Переключение пределов измерения вольтметра осуществляется переключателем В6, а выбор набора сопротивлений в зависимости от рода тока измеряемого напряжения выполняется тумблером В4 Род тока.
Схема измерения времени описываемого устройства состоит из электросекундомера типа ПВ-53Щ, разделительного трансформатора ТрЗ, лампы секундомера J1C и переключателя ВЗ.
Разделительный трансформатор ТрЗ выполнен на первичное напряжение 127 В (трансформатор подключен к соответствующему выводу регулировочного автотрансформатора Tpl) и вторичное напряжение 70 В. Схема включения электросекундомера позволяет изменять время срабатывания или возврата замыкающих или размыкающих контактов реле или проверять момент замыкания контактов по зажиганию сигнальной лампы JIC. Выбор необходимого режима работы электросекундомера осуществляется переключателем ВЗ.
Для измерения времени срабатывания тепловой защиты автоматов предусмотрено отдельное положение переключателя ВЗ. Это объясняется тем, что при проверке автоматов схема измерения времени запускается одновременно с включением всего устройства ключом а во всех остальных случаях — ключами В7 или В8, подающими напряжение на выходные зажимы постоянного и переменного тока соответственно. Контакты проверяемого автомата подключаются к зажимам Контакты реле так же, как и при проверке реле.
Конструктивное исполнение.
Устройство смонтировано в прямоугольном металлическом корпусе с крышкой, закрывающей лицевую панель.
На лицевой панели устройства, выполненной из гетинакса толщиной 4 мм, установлены все измерительные приборы, зажимы, переключатели и ручка регулировочного автотрансформатора Tpl. В качестве зажимов используются серийно выпускаемые зажимы КП1а. Переключатели В1 и В2 — пакетные выключатели типа ПВМ-З-10 с тремя положениями на номинальный ток 10 А; ВЗ — тумблер типа ТВ 1-2; В4, В5 — тумблеры типа ТВ 1-4; В6 — переключатель типа ПГК6П4Н; В7— ПГКИП4Н; В8 — ПГК6П2Н.
пользована гайка-барашек от стандартного восьмимиллиметрового зажима, устанавЗажимы вторичной цепи тока (цепи прогрузки) изготовляются в виде латунных шпилек М8 с массивными латунными гайками с размером под ключ 19 мм, а в качестве зажимной гайки исшиваемого, например, на автотрансформаторе типа РНО-250-5.
Монтаж элементов схемы устройства выполнен на четырех небольших монтажных платах. Платы вольтметра и амперметра выполнены из гетинакса толщиной 1,5 мм, размером 50x80 мм. На этих платах располагаются добавочные сопротивления вольтметра и шунты амперметра. Платы крепятся непосредственно на винтах зажимов измерительных головок приборов. На плате секундомера закреплены разделительный трансформатор ТрЗ и конденсатор С5. Плата выполнена из гетинакса 120x50 мм, толщиной 3 мм. Эта плата крепится на зажимах электросекундомера, не используемых в схеме. На четвертой плате смонтированы тиристорный регулятор и выпрямитель. Плата выполнена из текстолита толщиной 4 мм, размером 240x150 мм. Она крепится на стойках, которые одновременно используются для закрепления измерительной головки амперметра. Диоды и тиристоры установлены на дюралюминиевых уголках, которые одновременно служат радиаторами. Тепловыделяющей поверхности таких радиаторов вполне достаточно, поскольку тиристоры и диоды в номинальном режиме работают кратковременно.
В корпусе устройства установлены силовые трансформаторы Tpl и Тр2 с четырьмя токовыми зажимами и трансформатор тока ТТ. Силовые трансформаторы расположены по углам устройства симметрично относительно ручки корпуса.
Прогрузочный силовой трансформатор Тр2 выполнен на сердечнике ШЛ 25x40x0,25 серийно выпускаемого трансформатора ТС200. Обмотки наматываются на каркасы катушек этого же трансформатора.
Для более равномерного использования стали сердечника и уменьшения потерь все обмотки трансформатора выполняются из двух одинаковых секций, каждая из которых наматывается на свой каркас. Выводы отпаек первичной обмотки wl трансформатора припаиваются к монтажным лепесткам, расположенным на каждом каркасе катушки. Схема соединений обмоток трансформатора приведена на рис. 16.
Каждая секция первичной обмотки wl имеет следующие обмоточные данные: общее число витков секции 535; отпайки делаются от 254-го (отпайка 1) и от 310-го (отпайка 2) витков. Первые 310 витков каждой секции
Рис. 16. Схема соединений силового трансформатора Тр2. Напряжения на выводах трансформатора: 29—30 — 180 В; 4—9 — 220 В; /29—37 — 380 В; 42—43 — 6,4 В (600 А); 43—44— 12,8В (250 А).
наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 1,01 мм; остальные 225 витков секции наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 0,57 мм.
Вторичная обмотка трансформатора w2 наматывается проводом ПБД диаметром 2,44 мм. Эта обмотка состоит из пяти параллельно соединенных секций по 18 витков каждая. На каждой из двух катушек наматывается три таких секции, а шестая секция (обмотка w3) включается последовательно с обмоткой w2 для повышения напряжения в тех случаях, когда сопротивление нагрузки не позволяет получить необходимый ток (в пределах 250 А) с зажимов и 750 А. Таким образом, обе катушки трансформатора наматываются совершенно одинаково, а соединение секций выполняется, как показано на рис. 16.
Выводы секций вторичной обмотки выполняются большой длины для осуществления непосредственного соединения этой обмотки с выходными токовыми зажимами устройства с целью исключения дополнительных переходных сопротивлений контактов в цепи прогрузки.
Необходимо отметить, что намотка должна вестись тщательно, виток к витку, с использованием прокладки только из тонкой конденсаторной бумаги и как можно плотнее. Это требование необходимо из-за сравнительно малого размера окна сердечника и большого количества закладываемой в трансформатор меди.
На корпусе устройства закрепляется трансформатор тока с дополнительной обмоткой w4, через окно которого проходит общий вывод пятисекционной вторичной обмотки w2. Разъемная часть сердечника трансформатора предварительно стягивается и заливается эпоксидной смолой.
Разделительный трансформатор секундомера ТрЗ выполнен на ленточном магнитопроводе типа ШЛ 10X16
из стали 3423; 008. Первичная обмотка трансформатора содержит 3900 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм, а две одинаковые вторичные обмотки — по 400 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,15 мм.
Выводы всех обмоток выполняются гибким монтажным проводом МГШВ-0,14. Длина выводов принимается достаточной для возможности подключения (пайки) к лепесткам соответствующей монтажной платы.
Рис. 17. Держатель предохранителя.
а — держатель в сборе; б — корпус и крышка держателя; / — лицевая панель устройства; 2 — крышка держателя; 3 — зажим предохранителя; 4— предохранитель; 5 — основание держателя.
В цепи питания устройства предусмотрен один предохранитель на 15 А. Для уменьшения габаритов держатель предохранителя выполнен нестандартным, и на лицевой панели предусмотрено прямоугольное окно для смены предохранителя с прямоугольной крышкой, расположенной над секундомером и амперметром (рис. 17). Пластина крепления силовых зажимов устройства, расположенная в левом верхнем углу корпуса в одной плоскости с лицевой панелью, выполнена разборной из двух одинаково просверленных согласно чертежу на рис. 18 полос гетинакса. Такое размещение отверстий упрощает сборку и монтаж на лицевой панели ряда зажимов силовой цепи. Для удобства вывода на лицевую панель жгута проводов от силовых трансформаторов устройства, жестко закрепленных в его корпусе, применен ряд зажимов, выполненный из текстолита с использованием радиомонтажных лепестков и закрепленный на винтах крепления ручки корпуса.
Перечень комплектующих деталей и изделий, необходимых для изготовления устройства УП-04, приведен в приложении 1.
Рис. 18. Токовые зажимы устройства.
а — общий вид; б — пластина крепления зажимов; 1 — шпилька латунная; 2 —гайка латунная; 3 — пластина изоляционная.
