3. Унифицированные функциональные устройства судовой электростанции

3.1. Устройство автоматического переключения питания

Устройство УПП (рис. 3.1) производит переключение питания приемников при разомкнутом секционном автомате на ГРЩ с одной секции на другую при снижении напряжения или частоты до значения уставки срабатывания пуско­вого органа устройства. Схема устройства состоит из датчика частоты и дат­чика напряжения с выходными реле.

Датчик частоты включает в себя индуктивность L, конденсатор С12, триггер на транзисторах VT1 и VT2 и промежуточное реле К1. С понижением частоты индуктивное сопротивление дросселя уменьшается, а емкостное со­противление конденсатора увеличивается, что приводит соответственно к уве­личению или уменьшению токов в их цепях и изменению падения напряжения на сопротивлениях R1 и R2. Величина и знак напряжения на выходе опреде­ляются разностью напряжений на этих сопротивлениях.

Уменьшение частоты на ГРЩ вызывает увеличение напряжения на сопротив­лении R1 и уменьшение на R2. В результате выходное напряжение, снимаемое с резисторов, смещает транзистор VT1 в сторону закрытия. Когда частота сни­зится до величины уставки, транзистор VT1 закроется, а транзистор VT2 от­кроется и своим коллекторным переходом закоротит обмотку реле К1, реле К1 отпустит и своим размыкающимся контактом подаст питание на реле К3. Реле К3 сработает и подаст команду на переключение потребителя на «здоровую» секцию ГРЩ.

Датчик напряжения состоит из выпрямителей VD11…VD14, сопротивле­ний R*3 и R4, фильтрующего конденсатора С3, стабилитрона VD1 и триггера на транзисторах VT3 и VT4. С уменьшением напряжения на ГРЩ ниже напряжения уставки стабилитрон VD1 закрывается. База транзистора VT3 смещается к плюсу, транзистор VT3 закроется, транзистор VT4 откроет­ся. Коллекторный переход транзистора VT4 закоротит обмотку реле К2. Реле К2 своим размыкающимся контактом подаст питание на реле К3. Реле К3 сработает и подаст команду на переключение потребителя на «здоро­вую» секцию ГРЩ. Диоды VD20 и VD21 защищают коллекторные переходы соответствую­щих транзисторов от перенапряжения за счет ЭДС самоиндукции в обмотках реле при перебрасывании триггера. Конденсаторы С1…С10 обеспечивают срабатывание реле К3 при значительном снижении напряжения или полном его исчезновении на контролируемой секции ГРЩ.

Устройство УПП под­ключается к сети однофазного переменного тока напряжением 380 В, часто­той 50 Гц. Потребляемая мощность не превышает 40 ВА.

.

Настройка может осуществляться на уставки: по напряжению в пределах 70…85 % номиналь­ного напряжения и по частоте в пределах 87…93 % номинальной частоты. Время замкнутого состояния выходных контактов при срабатывании составляет 1…2 с.

3.2. Устройство автоматической разгрузки генератора типа ург

Устройство типа УРГ предназначено для отключения части потребите­лей электростанции при увеличении нагрузки генераторов выше допустимой. В зависимости от назначения потребители объединяются в группы. Отключе­ние групп потребителей выполняется несколькими очередями. При увеличе­нии нагрузки сверх уставки устройства автоматически отключается первая, менее ответственная, группа потребителей без нарушения работы более от­ветственных приемников энергии. Если нагрузка продолжает расти дальше, отключается вторая группа потребителей и т.д. Устройство вступает в дейст­вие в случае увеличения нагрузки генератора на 10..15 % от номинальной.

Во избежание ложных срабатываний устройства от пусковых токов асин­хронных двигателей отключение производится с выдержкой времени 3-10 с для первой группы и 2-5 с для последующих групп потребителей. Общее время отключения групп потребителей должно быть меньше уставки времени действия защиты генератора от перегрузки, встроенной в автоматический вы­ключатель, через который подключен генератор на ГРЩ. Потребители каждой группы составляют одну секцию, подключенную на ГРЩ через автоматиче­ский выключатель, на отключающую катушку которого подается импульс при отключении.

Структурная схема устройства приведена на рис. 3.2. Устройство со­стоит из измерителя активного тока ИАТ, электронного реле режима ЭРР, реле времени РВ и исполнительных элементов ИЭ. Конструктивно устройство размещено в двух корпусах. В одном корпусе УРГ-1ДА расположен датчик активного тока ДАТ, в схему которого входит измеритель активного тока ИАТ и электронное реле режима ЭРР. В другом корпусе УРГ-1Р, релейном блоке, расположены реле времени РВ.

На выходе ИАТ вырабатывается сигнал постоянного тока всегда одной полярности, пропорциональный активной мощности генератора. При перегруз­ке генератора по активной мощности сверх уставки сигнал с ИАТ вызывает срабатывание ЭРР, которое запускает все реле времени. Но реле времени имеют разную выдержку времени, за счет этого будет происходить ступенча­тое отключение потребителей до тех пор, пока не устранится перегрузка гене­ратора. Как только перегрузка исчезнет, реле времени остановятся и будут ждать следующей перегрузки.

Измеритель активного тока (ИАТ) на принципиальной схеме на рис. 3.3 обве­ден пунктиром. ИАТ представляет собой мостовую схему, к одной диагонали которой подводится фазовое напряжение, к другой - сигнал от трансформа­тора тока той же фазы. Выходное напряжение с ИАТ формируется как сумма падений напряжений с резисторов R21 и R22.

Для получения фазового напря­жения с помощью резисторов R*19 и R20 создается искусственная нулевая точка генератора. Такая схема ИАТ позволяет получить на его выходе напряжение постоянного тока, пропорциональное активной мощности генератора.

Электронное реле режима (ЭРР) состоит из двух триггеров Шмитта на транзи­сторах VT1 и VT2, VT4 и VT5, усилителя мощности на транзисторе VT3 и электромагнитного реле К. Когда нагрузка по активной мощности на генераторе достигнет величины уставки, сигнал с ИАТ пробивает стабилитрон VD1 на входе ЭРР, входным сигналом перебрасывается первый триггер Шмитта: VT1 открывается, VT2 закрывается. Начинает заряжаться конденса­тор С2, создавая выдержку времени. Если за время его зарядки до напряжения пробоя стабилитрона VD4 перегрузка генератора не устранится, стабилитрон пробьется. Транзистор VT3 откроется. База VT4 сместится к плюсу и второй триггер Шмитта перебросится: VT4 закроется, VT5 откроется. Сработает реле К и своими замыкающимися контактами подаст питание на реле К1 в блоке УРГ-1Р.

Электронные реле времени (рис.3.4) расположены в релейном блоке УРГ-1Р. Каж­дое реле состоит из цепочки RC на входе, транзистора, собранного по схеме с общим эмиттером без сопротивления в эмиттерной цепи, триггера Шмитта и электромагнитного реле на выходе.

При перегрузке генератора кон­тактами реле К, расположенного в ЭРР, будет подано напряжение питания на реле К1. Реле К1 сработает, своими контактами подаст команду на отключе­ние первой группы потребителей и одновременно подаст напряжение питания на остальные реле времени. Если при отключении первой группы потребите­лей перегрузка генератора устранится, то закроется стабилитрон на входе ЭРР, электронное реле ЭРР перебросится, в результате на его выходе отпустит реле К и своими контактами снимет питание с реле К1. Реле К1 отпустит и в свою очередь отключит все реле времени от напряжения питания.

Схема вер­нется в исходное состояние и будет ждать следующей перегрузки. Если после сигнала на отключение первой группы потребителей пере­грузка генератора не устранится, то пойдет выдержка времени на отключение второй группы. Начнут заряжаться конденсаторы. Первым зарядится до на­пряжения пробоя стабилитрона конденсатор меньшей емкости, т.е. конденса­тор С2, стабилитрон VD1 пробьется, триггер на транзисторах VT2 и VT3 пе­ребросится, сработает реле К2 и своими контактами подаст команду на отклю­чение второй группы потребителей. Если после отключения второй группы потребителей пере-

грузка генератора устранится, то схема, как показано выше, вернется в исходное состояние. Если перегрузка не устранится, аналогично отключится следующая группа. Схемы реле времени отличаются разным ко­личеством одинаковых конденсаторов, чем обеспечивается разная выдержка времени.

Исполнительный элемент представляет собой автоматический выключа­тель, который отключает данную группу потребителей от ГРЩ.