Двухполупериодные схемы МУС
Однополупериодная схема (рис. 10.6) практически не применяется из-за следующих недостатков:
1.Для ограничения наведенных в обмотке управления токов необходим балластный дроссель, наличие которого ухудшает выходные параметры МУС.
2.Прохождение рабочего тока лишь в течение одного полупериода уменьшает мощность нагрузки.
3.Схема пригодна для питания нагрузки только выпрямленным током.
Рис. 10.7. Магнитный усилитель с самонасыщением:
а — динамическая петля гистерезиса;
На рис. 10.7 изображены двухполупериодные мостовые схемы усилителя с нагрузкой на постоянном и переменном токе. При полярности вторичной обмотки питающего трансформатора, обозначенной на рис. 10.7, а, в верхнем усилителе МУС 1 имеет место рабочий полупериод, а в нижнем МУС 11 — полупериод управления. В следующем полупериоде МУС 11 будет находиться в рабочем полупериоде, а МУС1 — в полупериоде управления.
При большом сопротивлении в цепи управления переменная составляющая напряжения, наведенная на обмотках wy обмотками wр, создает малый переменный ток, которым можно пренебречь. Тогда по цепи управления протекает только ток Iу. Такой режим работы МУС называется режимом вынужденного намагничивания. В этом случае условия работы каждого МУС аналогичны рассмотренным ранее.
Обычно сопротивление цепи управления мало и для компенсации наводимых на обмотках wy ЭДС начала и концы обмоток должны соединяться, так, как показано на рис 10.8. Две обмотки управления могут быть заменены одной. При этом для схемы 10.8, а необходимо изменить направление включения рабочих обмоток wp (рис. 10.8).
Рис. 10.8. Схемы двухполупериодного МУС с общей обмоткой управления
Параметры МУС
Статические параметры
а) Крутизна характеристики управления. Для МУС характерна зависимость выходного напряжения Up только от:
(10.5)
Напряжение на нагрузке
Изменение индукцииопределяется током управления Iу. Как видно из (10/5), выходное напряжение Up не зависит от сопротивления рабочей цепи, и при данном токе управления МУС является управляемым источником напряжения. Еслито U мало зависит от сопротивления нагрузки.
Характеристикой управления МУС называется зависимость выходного напряжения от тока управления Up(Iy) или напряжения на нагрузке от тока управления Uн(Iy).
Крутизна характеристики управления
Подставляя в это выражение значение UB получаем
Но
Следовательно,
Производнаяхарактеризует наклон кривой размагничивания магнитопровода МУС и условно может определяться эквивалентной магнитной проницаемостью размагничивания Введем понятие индуктивного сопротивления размагничивания:
Тогда имеем
Таким образом,
б) Коэффициент усиления МУС. Коэффициент усиления по току
Коэффициент усиления по напряжению
Коэффициент усиления по мощности
Лекция №11
Тема лекции:
Предохранители, параметры, требования, характеристики. Выбор предохранителей.
Общие сведения
Предохранители — это электрические аппараты, предназначенные для зашиты электрических цепей от токовых перегрузок и токов КЗ. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.
К предохранителям предъявляются следующие требования.
1. Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковои характеристике защищаемого объекта.
2. Время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением .
3. При КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечивать селективность защиты.
4. Характеристики предохранителя должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты.
5. В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.
6. Конструкция предохранителя должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.
Нагрев плавкой вставки при длительной нагрузке
Основной характеристикой предохранителя является времятоковая характеристика, представляющая собой зависимость времени плавления вставки от протекающего тока. Для совершенной защиты желательно, чтобы времятоковая характеристика предохранителя (кривая 1 на рис. 11.1) во всех точках шла немного ниже характеристики защищаемой цепи или объекта (кривая 2 на рис. 11.1). Однако реальная характеристика предохранителя (кривая 3) пересекает кривую 2. Поясним это. Если характеристика предохранителя соответствует кривой 1, то он будет перегорать из-за старения или при пуске двигателя. Цепь будет отключаться при отсутствии недопустимых перегрузок. Поэтому ток плавления вставки выбирается больше номинального тока нагрузки. При этом кривые 2 и 3 пересекаются. В области больших перегрузок (область Б) предохранитель защищает объект. В области А предохранитель объект не защищает.
При небольших перегрузках (l,5–2) IH0M нагрев предохранителя протекает медленно. Большая часть тепла отдается окружающей среде. Сложные условия теплоотдачи затрудняют расчет плавкой вставки.
Ток, при котором плавкая вставка сгорает при достижении ею установившейся температуры, называется пограничным током IПОГР.
Рис. 11.1. Согласование характеристик предохранителя и защищаемого объекта
Для того чтобы предохранитель не срабатывал при номинальном токе Iном., необходимо. С другой стороны, для лучшей защиты значение IПОГР. должно быть возможно ближе к номинальному. При токах, близких к пограничному, температура плавкой вставки должна приближаться к температуре плавления.
В связи с тем, что время плавления вставки при пограничном токе велико (более 1 ч) и температура плавления ее материала составляет много сотен градусов Цельсия, все детали предохранителя нагреваются до высоких температур. Происходит тепловое старение плавкой вставки.
Для снижения температуры плавления вставки при ее изготовлении применяются легкоплавкие металлы и сплавы. Материалы плавких вставок и их свойства даны в табл. 11.1.
|
Металл вставки |
Удельное сопротивление р , мкОм•м |
Температура, °С |
|
|
допустимая |
плавления |
||
|
Медь Серебро Цинк Свинец |
0,0153 0,0147 0,05 0,21 |
250 200 150 |
1083 961 419 327 |
Материалы плавких вставок и их свойства Таблица 11.1
Наименьшую температуру плавления имеет свинец. Но удельное сопротивление свинца в 12 раз выше, чем у меди. Для того чтобы при прохождении данного тока вставка нагрелась до допустимой температуры (150 °С), ее сечение должно быть значительно больше, чем сечение вставки из меди.
При плавлении вставки пары металла ионизируются в возникающей дуге благодаря высокой температуре. Из-за большого объема вставки количество паров металла в дуге велико, что затрудняет ее гашение и уменьшает предельный ток, отключаемый предохранителем. Из-за этих особенностей вставок из легкоплавких металлов широкое распространение получили медные и серебряные плавкие вставки с металлургическим эффектом, который объясняется ниже. На тонкую медную проволоку (диаметром менее 0,001 м) наносится шарик из олова. При нагреве вставки сначала плавится олово, имеющее низкую температуру плавления (232СС). В месте контакта олова с проволокой начинается растворение меди и уменьшение ее сечения. Это вызывает увеличение сопротивления и повышение потерь в этой точке. Процесс длится до тех пор, пока медная проволока не расплавится в точке расположения оловянного шарика. Возникшая при этом дуга расплавляет проволоку на всей длине. Применение оловянного шарика снижает среднюю температуру плавления вставки до 280 °С.
Отношение IПОГР / Iном., уменьшается до 1,2, что дает улучшение времятоковой характеристики.
Стабильность времятоковой характеристики в значительной степени зависит от окисления плавкой вставки. Свинец и цинк образуют на воздухе пленку оксида, которая предохраняет вставку от изменения сечения. Медная вставка при длительной работе и высокой температуре интенсивно окисляется. Пленка оксида при изменении температурного режима отслаивается, и сечение вставки постепенно уменьшается. В результате плавкая вставка перегорает при номинальном токе, если ее температура при токе, близком к пограничному, выбрана высокой. В табл. 11.1 приведены рекомендуемые допустимые температуры вставок при номинальном токе. Температура медной вставки при токе, близком к номинальному, должна быть значительно ниже тепмературы плавления. Поэтому приходится завышать сечение вставки и тем самым увеличивать отношение IПОГР / Iном., примерно до 1,8, что ухудшает защитные свойства предохранителя.
Серебряные плавкие вставки не подвержены тепловому старению, и для них отношение IПОГР / Iном., определяется только нагревом.
У вставок из легкоплавких материалов эксплуатационная температура ближе к температуре плавления, что позволяет снизить отношение IПОГР / Iном., до 1,2—1,4.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46
