6. УСТРОЙСТВО ПРОВЕРКИ АВТОСИНХРОНИЗАТОРОВ УПАСТ
Назначение устройства.
Автосинхронизаторы АСТ-4Б, комплектующие в Настоящее время автоматику синхронизации генератора, требуют предварительной настройки. Для этой цели в отдельных энергосистемах изготовляют собственными силами стенды, имитирующие процесс синхронизации генератора с сетью и не приспособленные для разъездных работ.
В монтажно-наладочном управлении разработано и изготовлено переносное устройство проверки автосинхронизаторов УПАСТ. Устройство позволяет провести полную проверку автосинхронизатора и предварительную настройку узлов опережения и подгонки частоты, с тем чтобы после опробования автоматической синхронизации генератора при отключенных разъединителях блока и окончательной корректировки уставок вышеуказанных узлов с минимальными затратами времени ввести схему автоматической синхронизации в работу. Как показал опыт, ошибка в настройке времени опережения оказывается столь незначительной, что дополнительной корректировки не требуется.
Технические данные устройства
Напряжение питающей сети, В 370—420
Потребляемый ток в режиме проверки автосинхронизатора на фазу. А, не более 0,6
Выходное напряжение генератора. В 100+5%
Выходное напряжение системы, В 0—110
Выходное оперативное напряжение постоянного тока,
В 220+10%
Максимальный ток нагрузки на фазу генератора, А 0,25
Максимальный ток нагрузки системы, А 2
Максимальное изменение напряжения генератора, вызванного несимметрией поля фазорегулятора,
в течение последней четверти периода биения, В Не более 3
Пределы регулирования периода биений, с 4—16
Класс точности встроенных приборов 2,5
Коэффициенты нелинейных искажений, вносимых устройством Не более 1,5%
Устройство обеспечивает правильную работу в интервале температур окружающего воздуха, *С —20 до +30
Габариты, мм 500X380X180
Масса, кг 17
Принцип действия и схема устройства. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 27. Для имитации процесса синхронизации на автосинхронизатор должно быть подведено напряжение фазы Ас и Вг системы и трехфазное напряжение Аг, Вг и Сг генератора. Вектор напряжения генератора должен вращаться относительно вектора напряжения системы, с тем чтобы при допустимой разности частот и разности напряжений правильно настроенный автосинхронизатор с заданным временем опережения замкнул контакты своего выходного реле. Устройство обеспечивает измерение времени опережения и времени периода биений с помощью выносного электросекундомера, а также настройку поляризованных реле, вынутых из комплекта ACT.
Ниже перечисляются узлы, обеспечивающие эти требования, и принципы их действия.
1. Генератор. В качестве генератора используется трехфазный фазорегулятор, приводимый во вращение через редуктор двигателем постоянного тока.
Напряжение генератора снимается с колец ротора фазорегулятора через щетки на выходные зажимы устройства Ар, Сг, Вг. Для обеспечения на выходе устройства значения напряжения генератора 100 В при изменении напряжения питающей сети в пределах 370—420 В последовательно с обмотками статора фазорегулятора с помощью переключателя П2 вводятся ступенчатые гасящие резисторы R13—R15.
Изменение частоты генератора достигается за счет вращения ротора фазорегулятора. Частота напряжения на роторе генератора отличается от частоты сети, питающей устройство на ± Гц, где Тп — время полного поворота ротора фазорегулятора, с. Частота возрастает в случае вращения ротора и электрического поля статора в противоположные стороны и наоборот.
Рис. 27. Электрическая схема УПАСТ.
Изменение частоты генератора в сторону опережения или отставания от частоты системы осуществляется изменением чередования фаз питающего напряжения с помощью переключателя П6.
Объединив фазу В генератора с фазой В системы и вращая ротор генератора, на выходных зажимах Ат и Ас получаем напряжение биений, которое и подводится к ACT.
Момент нуля биений фиксируется срабатыванием микропереключателя от воздействия кулачка, установленного на роторе фазорегулятора.
Рис. 28. Схема регулятора скорости электродвигателя.
Период вращения генератора регулируется изменением частоты вращения двигателя постоянного тока. Последняя регулируется с помощью управляемого тиристорного регулятора В2. Схема регулятора приводится на рис. 28. Конденсатор СЗ включен для улучшения равномерности вращения двигателя при малых углах открытия тиристорного регулятора.
Система. Регулировочный автотрансформатор ЛАТР-2 используется в качестве источника напряжения системы. Он же при переключении переключателя П4 в положение Пров, реле (см. рис. 30) служит источником регулируемого напряжения для проверки поляризованных реле комплекта ACT.
Измерительные приборы. Приборы, встроенные в устройство, измеряют следующие величины:
Ur — напряжение генератора;
Uq — напряжение биений; под прибором Uq имеется кнопка с самовозвратом, позволяющая уменьшить предел измерения в 10 раз для более точной установки кулачка, фиксирующего Нуль биений,
Uс — напряжение системы;
/р — ток в обмотке поляризованного реле, проверяемого с помощью устройства; напряжение системы и ток в проверяемом поляризованном реле измеряются одним прибором, который переводится переключателем П4 с режима измерения напряжения на режим измерения тока.
4. Схема пуска и останова электросекундомера ПВ-53Л. Обеспечивает измерение периода биений 7П и измерение времени опережения Топ с помощью выносного электросекундомера, подключаемого к зажиму 0 и Сек устройства (рис. 29).
Схема устройства работает следующим образом.
а) Измерение периода биений Тп. Переключатель ПЗ устанавливается в положение Тп.
Срабатывание контактов микропереключателя МП в момент прохождения Нуля биений замыкает цепь обмотки реле Р1, которое удерживаясь в сработанном состоянии через контакты Р1\, контактами Р12 запускает электросекундомер, а контактами Pis замыкает цепь обмотки реле РЗ. Последнее, сработав, подготавливает цепь управления реле Р2. При повторном замыкании контактов микропереключателя МП срабатывает реле Р2, которое контактами Р2Х разрывает цепь управления реле 1PI. Реле PI возвращается в исходное состояние и разрывает контактами Р/2 цепь запуска электросекундомера, а контактами Р/3 — цепь удержания реле РЗ. Реле РЗ с выдержкой времени, необходимой для отстройки от времени прохода кулачка фазорегулятора через кнопку микропереключателя, размыкает контакты Р32 и замыкает контакты P3i. С реле Р2 снимается напряжение управления, и схема возвращается в исходное состояние. При следующем срабатывании МП секундомер снова запускается. Измерение времени, таким образом, происходит через один период.
Конденсатор С/ служит для обеспечения выдержки времени возврата реле РЗ.
б) Измерение времени опережения Т0п. Выходное реле автосинхронизатора, контакты которого подключены к зажимам устройства 2РП, срабатывая, собирает цепь управления реле Р1. Реле Р1 срабатывает и удерживается в сработанном состоянии через контакты PIi, а контактами Р/2 запускает электросекундомер. Одновременно контактами реле 2РП замыкается цепь управления реле РЗ, которое, так же как и в предыдущем случае, готовит схему останова электросекундомера контактами микропереключателя МП в момент прохождения Нуля биений.
в) Измерение времени периода биений и времени опережения с помощью выносного измерителя временных параметров Ф738 или другим аналогичным прибором. Переключатель ПЗ устанавливается в положение Ф738 и своими контактами снимает напряжение (минус) оперативного питания релейной схемы пуска и останова электросекундомера.
Рис. 29. Схема пуска и останова электросекундомера.
Время опережения измеряется от момента замыкания контактов выходного реле автосинхронизатора до момента размыкания второй пары размыкающих контактов микропереключателя в момент прохождения ротором фазорегулятора Нуля биений. Период проворота ротора измеряется между двумя размыканиями размыкающих контактов микропереключателя.
Конструктивное исполнение устройства.
Рис. 30. Чертеж лицевой панели устройства.
Устройство смонтировано в прямоугольном кожухе из стального листа толщиной 1 мм. Размеры кожуха 500x380x130 мм. Высота съемной крышки 40 мм.
Чертеж лицевой панели с указанием расположения органов управления устройства, измерительных приборов, зажимов, окна для доступа к кулачку фазорегулятора и вентиляционной решетки приведен на рис. 30. Ниже приводится описание конструкции отдельных узлов устройства.
Монтажная плата пуска и останова электросекундомера. Схема смонтирована на текстолитовой плате толщиной 2 мм размерами 275x80 мм и укреплена на стойках из алюминиевого профиля на боковой стенке кожуха устройства. Диоды и тиристоры регулятора скорости двигателя крепятся на листовом алюминии толщиной 2,5 мм для лучшей теплоотдачи. Монтаж схемы навесной.
Щеточный механизм генератора. В качестве генератора устройства используется реконструированный фазорегулятор, применяемый в устройстве проверки защит УПЗ-2.
Реконструкция фазорегулятора заключается в том, что на конце вала, через который выводятся фазные концы обмотки ротора, нарезается резьба для установки насадки токосъемных колец. Изоляция токосъемных колец от вала и между собой выполняется с помощью изолирующих эбонитовых колец-прокладок. Кольца в сборе стягиваются через изолирующее стопорное кольцо гайкой со стороны насадки вала.
Изолированные фазные концы обмотки ротора пропускаются внутри вала и через три отверстия насадки вала выводятся наружу. Затем через отверстия в изолирующих и токосъемных кольцах концы подводятся каждый к своему кольцу и припаиваются.
Держатели щеток выполнены из оцинкованного листового железа толщиной 0,8 мм по чертежам, приведенным на рис. 31. Щеткодержатели крепятся на эбонитовой трубке, которая шпилькой М5 с гайками крепится к корпусу фазорегулятора. Между щеткодержателями отдельных фаз и между корпусом фазорегулятора и щеткодержателем устанавливаются изолирующие эбонитовые втулки. Необходимый нажим щеток достигается разворотом фиксирующего кольца.
Редуктор привода фазорегулятора. Редуктор привода фазорегулятора представляет собой трехступенчатый червячно-шестеренчатый редуктор, обеспечивающий один полный оборот ротора фазорегулятора при 150 оборотах приводного двигателя. В качестве его последней ступени используется заводской червячный редуктор, встроенный в фазорегулятор.
Промежуточные шестерни выполнены из текстолита. Оси шестерен вращаются в подшипниках, запрессованных в две промежуточные стойки.
Рис. 31. Чертеж деталей щеточного токосъема.
1 — кольцо токосъемное латунное; 2 — кольцо изолирующее эбонитовое; 3 — насадка на вал стальная; 4 — кольцо стопорное эбонитовое; 5 — гайка М12; 6 — держатель щетки (железо оцинкованное диаметром 0,8 мм); 7— щетка медиографитовая; 8 — пружина из проволоки пружинной диаметром 0,5 мм (диаметр навивки 3,5 мм, длина навивки 15 мм); 9 — винт МЗХ6 мм; 10 — кольцо фиксирующее стальное; 11 — вал щеткодержателя текстолитовый.
В зависимости от имеющегося в наличии двигателя следует выбирать тип редуктора или, возможно, ременную передачу. При этом следует помнить, что привод должен обеспечивать ровное, без рывков вращение нагруженного на автосинхронизатор фазорегулятора с возможностью изменения периода вращения от 4 до 16 с.
4. Узел кулачка. На конец вала фазорегулятора, противоположный тому, на котором установлен щеточный механизм, надевается и с помощью двух стопорных винтов крепится кулачок микропереключателя для фиксации Нуля биений (рис. 32).
Для осуществления мягкого и четкого нажатия кулачка на кнопку микропереключателя на конце поводка кулачка закрепляется вращающийся ролик, радиально поджимаемый штоком с пружиной. Ход штока внутри кулачка не менее 3 мм.
5. Тиристорный регулятор напряжения. Регулятор подключен к дополнительной обмотке регулировочного автотрансформатора РНО-250-05. Обмотка содержит 75 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм и намотку на место демонтированной секции обмотки 220—250 В.
В случае применения двигателя с другими параметрами следует выбрать нужную отпайку питающего напряжения (заводскую или сделанную дополнительно). Схема регулятора при этом сохраняется, но в соответствии с уровнем питающего напряжения следует изменить параметры элементов схемы регулирования.
Добавочные резисторы в цепи статора фазорегулятора закреплены около задней стенки кожуха. В стенке и на лицевой панели сделаны вентиляционные отверстия для отвода тепла, выделяющегося на этих резисторах. От остальных элементов устройства резисторы отгорожены асбоцементной перегородкой с теплоизоляционной прокладкой асбестоткани для ограничения излишнего выделения тепла внутрь устройства.
На дне кожуха устройства установлен вентилятор типа ТВ-1 с самодельной крыльчаткой диаметром 90 мм, выполненной из листового оцинкованного железа толщиной 0,8 мм. Напротив крыльчатки вентилятора в боковой стенке устройства для забора воздуха высверлены отверстия.
Правила пользования.
1. Подготовка устройства к работе.
а) Подключить заземляющий провод к зажиму Земля.
б) Открыть крышку над кулачком, установленным на роторе фазорегулятора.
в) Установить переключатели П1 и тумблеры П5, П7 В положение Откл., ручку регулятора напряжения системы — в положение минимального выхода. Переключатель ПЗ установить в положение Ф738.
г) К зажимам А, В, С и 0 подключить питающую сеть 380 В, предварительно убедившись, что чередование фаз нормальное, т. е. Л, В, С.
д) Включить переключатель П1. Вольтметром UT измерить напряжение, которое должно быть порядка 100 В. Переключая П2, убедиться, что напряжение генератора изменяется примерно на 10 В при переходе П2 из одного крайнего положения в другое. Установить напряжение 100 В.
Рис. 32. Детали кулачка фазорегулятора.
1 — поводок кулачка стальной; 2 — винт МЗХ12 мм; 3 — шток стальной; 4 — пружина из проволоки пружиной диаметром 0.5 мм (диаметр навивки 3 мм, длина навивки 15 мм); 5 — винт стальной; 6 — ролик стальной.
е) Включить тумблер П5. Переключатель П4 установить в положение Uc. Регулятором напряжения системы установить напряжение 100 В.
ж) Включить тумблер П7. Переключатель ПЗ установить в положение Тп. Изменяя движком Скорость период биений, убедиться, что период изменяется в пределах 4—16 с и напряжение биений изменяется в пределах 0—200 В.
з) Переключатель ПЗ установить в положение Ф738. Отключить тумблер П7 в момент прохождения ротором фазорегулятора Нуля биений.
Проворачивая через окно вручную шестерню редуктора привода и контролируя напряжение биений по вольтметру Uб вначале с отпущенной кнопкой изменения пределов вольтметра Uб, а затем с нажатой, настроить момент срабатывания микропереключателя при минимуме напряжений биений. При необходимости изменения положения кулачка на роторе фазорегулятора необходимо ослабить два стопорных винта, а после регулировки опять затянуть их.
и) Установить ручку регулятора напряжения системы в положение минимума. Отключить переключатель Я/ и тумблер Я5.
2. Проверка поляризованных реле из комплекта автосинхронизатора.
а) Вставить реле в колодку по правой боковой стенке устройства.
б) Установить тумблер П4 в положение Пров, реле, тумблер Я7 — в положение 10 мА.
в) Включить тумблер П5. Регулятором напряжения Uc увеличивать ток в реле до срабатывания. О срабатывании реле сигнализирует лампа J1C. При токе срабатывания меньше 5 мА целесообразно изменить предел измерения прибора тумблером П8 на 5 мА.
Следует помнить, что при проверке тока срабатывания реле его контакты находятся под напряжением. Регулировка контактной системы реле разрешается только инструментом с изолированными ручками или при полном снятии напряжения с устройства.
г) Установить ручку регулятора напряжения системы в положение наименьшего выхода. Отключить тумблер Я5.
Настройка автосинхронизатора, а) Подать на автосинхронизатор переменное напряжение, оперативный ток и подключить контакты выходного реле к соответствующим зажимам устройства.
б) Подключить электросекундомер зажимами >J< и 220 к зажимам Сек и 0 соответственно.
в) Включить переключатель Я/ и тумблер П5. Установить напряжения Uc=Ur равными 100 В.
г) Включить тумблер Я7, установить ПЗ в положение Т„ и движком Скорость выставить необходимую длительность периода биений. Для измерения времени опережения переключатель ПЗ установить в положение Т0.-
Для настройки органа блокировки автосинхронизатора по допустимой разности напряжений напряжения устанавливать в момент прохождения Нуля биений, при ртом изменение напряжения генератора в течение последней четверти периода не должно превышать 2,5 В.
При работе с цифровым измерителем временных параметров типа Ф738 следует использовать размыкающие контакты микропереключателя.
Во избежание недопустимого перегрева устройства переключатель П1 и тумблер П7 следует отключать после каждого этапа наладки, оставляя включенным лишь тумблер П5. Соотношение допустимого времени работы и охлаждения устройства 2:1.
Наладка устройства, а) Выставить на выходе генератора симметричное трехфазное напряжение, для чего установить переключатель П2 в положение min выходного напряжения генератора, затем при отключенном переключателе П1 с помощью моста постоянного тока типа ММВ установить равные сопротивления гасящих резисторов R16—R18 в цепи статора генератора.
Включить переключатель П1 и измерить выходное напряжение генератора. При питающем напряжении сети 380 В оно должно быть равным 90 В.
Если величина питающего напряжения не равна 380 В, то пропорционально изменится и выходное напряжение генератора. В этом случае необходимо отрегулировать выходное напряжение изменением сопротивления резисторов R16—R18.
После коррекции значения выходного напряжения проверить его симметрию по фазам и значение изменения выходного напряжения в процессе полного оборота ротора генератора.
Изменяя сопротивления резисторов R16—R18, опытным путем установить минимальную несимметрию выходного напряжения и наименьшее изменение выходного напряжения в процессе полного оборота ротора.
б) Перевести переключатели П2 в первое положение и с помощью первых движков регулирующих резисторов R13—R15 установить фазное напряжение статора на 1,7% выше того, которое было в положении минимума П2. После проверки симметрии и минимального изменения в процессе полного оборота ротора перевести П2 в следующее положение и с помощью вторых движков резисторов R13—R15 установить фазное напряжение статора на 1,7% выше того, которое было в предыдущем положении. В дальнейшем операции повторяются до положения максимума выходного напряжения.
Схема регулятора скорости электродвигателя и схема пуска и останова электросекундомера при отсутствии ошибок в монтаже наладки не требуют.
Плановая проверка УПАСТ.
а) Произвести осмотр устройства. Проверить механическую исправность переключателей, ручек регулирования и зажимов. Проверить целость и соответствие параметров предохранителей номинальным.
б) Снять лицевую панель. Проверить надежность крепления деталей, качество паек. Произвести ревизию редуктора фазорегулятора.
в) Измерить сопротивление изоляции мегаомметром на 1000 В. Сопротивление изоляции всех электрических цепей относительно корпуса и между собой должно быть не менее 1 мОм. На время измерения переключатель П1 установить в положение Вкл.
Во избежание пробоя диодов измерение изоляции между зажимами -f- и —, 2РП и +, 2РП и — не производить.
г) Установить переключатель П1 в положение Откл. а на зажимы А, В, С, 0 подать питающее напряжение сети 380 В.
При подаче напряжения в устройстве начинает работать вентилятор охлаждения фазорегулятора.
д) Включить переключатель П1 и тумблеры Я5, /77, проверить чередование фаз питающего напряжения, замерить питающее напряжение и ток потребления устройством при нагрузке на резисторы, соединенные в звезду, с сопротивлением по 500 Ом в фазе, и подключенные к зажимам Лг, Вг, Сг.
При значении напряжения питания 380 В и выходном (установленном с помощью переключателя П2) 100 В ток потребления должен составлять в фазах А и В примерно 0,4 А и 0,95 А в фазе С.
е) Включить тумблер П5 и измерить напряжение на зажимах -f- и — вольтметром постоянного тока. Напряжение должно быть 220 В±10%.
ж) Проверить симметрию выходного напряжения генератора при всех положениях переключателя П2. Междуфазные напряжения не должны отличаться друг от друга более чем на 1,5%. Изменение выходного напряжения в процессе полного оборота ротора фазорегулятора не должно превышать 10%.
з) Проверить вольтметр, измеряющий значение напряжения системы. Приведенная погрешность прибора, определенная по контрольному прибору, не должна превышать 2,5%.
и) Проверить вольтметр, измеряющий значение напряжения биений. Для этого включить переключатель П1 и установить напряжение £/г равным 100 В, включить тумблер П5 и установить напряжение £/сист равным 100 В, перевести движок регулятора скорости в среднее положение.
Включая и отключая тумблер Л7, сделать несколько замеров напряжения t/биен, в том числе и при нажатой кнопке Х0,1. Приведенная погрешность прибора, определенная по контрольному прибору, не должна превышать 2,5%.
к) Проверить пределы регулирования скорости электродвигателя и схемы измерения периода биений. Для этого к зажимам 0 и Сек подключить электросекундомер ПВ-53, включить переключатель П1 и тумблеры П5 и П7. Переключатель ПЗ установить в положение Тп.
Период одного проворота ротора фазорегулятора при устойчивой равномерной частоте вращения должен изменяться от 4 до 16 с.
л) Проверить схему измерения времени опережения. Для этого секундомер подключить к зажимам 0 и Се/с, включить переключатель П1 и тумблеры П5 и П7. Переключатель ПЗ установить в положение Той-
После прохождения максимума напряжения биений с соблюдением техники безопасности замкнуть накоротко перемычкой зажимы устройства 2РП. В момент прохождения Нуля биений секундомер должен остановиться, отсчитав время от момента перемыкания зажимов до момента прохождения Нуля биений.
м) Проверить схему измерения тока в реле. Для этого вставить испытательную колодку реле РП-7 в гнездо на боковой стенке и подключить к ней с соблюдением полярности миллиамперметр постоянного тока, установить тумблер П4 в положение Пров, реле, включить тумблер П5 и проверить прибор, измеряющий ток в реле на пределах 10 и 5 мА. Приведенная погрешность его, определенная по контрольному прибору, не должна превышать 2,5%.
Замкнуть накоротко перемычкой с соблюдением техники безопасности контакты РП-7 на испытательной колодке. При этой операции должна загореться лампочка JIC.
Класс контрольных приборов, применяемых при проверке УПАСТ, не ниже 0,5.
