Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и образования РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра электрических станций

Расчетно-графическое задание

на тему «Автоматическое управление регулятора под нагрузкой (РПН) с зоной нечувствительности»

Факультет ФЭН

Группа Эн1-43

Студент Лавриненко В.Е.

Преподаватель Глазырин В.Е.

Новосибирск 2008

Введение

показатель качество электроснабжение

Напряжение у электроприёмников должно находиться в необходимых пределах. Обеспечение этих значений напряжения является одной из основных задач нормализации показателей качества электроснабжения потребителей. Низкое качество напряжения снижает производительность труда, вызывает преждевременный выход из строя электроприёмников, сокращает радиус действия распределительных сетей, вызывает перерасход электроэнергии и увеличивает расход материалов на сооружение электрической сети. В целом это приводит к снижению эффективности электроснабжения. Поэтому обеспечение необходимого качества напряжения является одним из важнейших вопросов электроснабжения. Требуемые условия и экономичность всей системы электроснабжения наиболее полно обеспечиваются при автоматическом регулировании напряжения. При наличии на подстанциях и в трансформаторных пунктах трансформаторов, снабженных устройствами для регулирования под нагрузкой (УРПН), появляется возможность автоматически регулировать напряжение путем переключения числа витков одной из обмоток трансформатора без его отключения. Обычно переключающее устройство располагают на стороне высшего напряжения.

Проектируемое устройство должно подавать команду управления приводу РПН на изменение коэффициента трансформации при отклонении величины напряжения в сети от заданного значения. Во избежание непрерывного переключения и связанного с ним износа переключателя, устройство автоматического регулирования должно иметь зону нечувствительности, которая должна быть на 15-20% больше напряжения ступени переключателя.

Задание

Цель работы: Разработать и рассчитать схему автоматического регулирования отпайками трансформатора с РПН, имеющую зону нечувствительности.

Рис. 1 Структурная схема устройства автоматического регулирования коэффициента трансформации.

Расчет параметров схемы

1. Промежуточный трансформатор напряжения

Будем считать, что номинальное напряжение трансформатора напряжения 100 В. Поэтому принимаем промежуточный трансформатор напряжения с коэффициентом трансформации KU = 1/20.

2. Источник опорного напряжения для формирования напряжения уставки

Рис.2 Источник опорного напряжения.

Примем за счет регулировки величины сопротивления R127.

Напряжение стабилизации нелинейного элемента примем по ряду Е24

Тогда величина R127:

Воспользовавшись номинальным рядом Е24 принимаем:

Источник опорного напряжения для формирования напряжения уставки по зоне нечувствительности

Рис.4 - Источник опорного напряжения.

Включение стабилитрона в «обратном» направлении дает нам напряжение стабилизации . Величина регулируемого резистора определяется аналогично. Условием выбора выходной величины будет ступень регулирования РПН(9х1.77%), источником формируем тем самым обеспечивая попадание ступеньки РПН в интервал формирования величины.

Итак, регулируя резистор R117 в диапазоне получаем на выходе источника необходимый диапазон напряжения.

Выпрямитель

Все параметры приняты согласно методическим указаниям к лабораторным работам.

Фильтр низших частот Рауха

Для преобразования пилообразного сигнала на выходе преобразователя (точка Е2) в постоянный сигнал величины порядка 5В (точка Е3) необходим ФНЧ. Все параметры подобраны в программе MicroCap. Обеспечиваем амплитуду сигнала величинами активных сопротивлений (коффициент усиления R14/R11=1.6), а высшие гармоники подавляем за счет подбора абсолютных значений емкостей (K0/K50=0.52/12.5 и К100/K50=0.15/0.255).

Рис.6 - Схема преобразования синусоидального сигнала в постоянный.

Рис.7 - Осциллограмма сигналов

Суммирующий усилитель

Рис.8 - Сумматор.

Величины обоих сигналов поступающих на сумматор соизмеримы, поэтому R106 и R111 принимаем равными по 10 кОм. Наоборот же их разность мала, и чтобы сравнивать её с необходимо усилить эту разность в 20 раз, тогда сигнал составит на выходе сумматора порядка 3 В. Что нам и необходимо.

Инвертор напряжения

Итак, на выходе сумматора получаем сигнал порядка -3В (в зависимости от того какая уставка подаётся). Необходимо параллельно сформировать положительный сигнал той же величины. Для этого необходим инвертор напряжения. Причем R119=R118.

Рис.9 - Инвертор напряжения.

Компараторы напряжения

Для сравнения уставки по зоне нечувствительности со сформированным сигналом необходимы два компаратора.

Рис.10 - Компаратор напряжения.

В схему введены два резистора и диода. По принципу действия рассматриваемого компаратора в них нет необходимости, но в практических схемах они очень часто используются для выполнения функции защиты ОУ от недопустимо больших входных напряжений. Величину обоих резисторов выбираем из номинального ряда Е24.

Выводы по работе

В данной работе была составлена схема (на базе операционных усилителей) осуществляющая возможность автоматического регулирования коэффициента трансформации силового трансформатора под нагрузкой. Принципиально схема приведенная на рисунке 10 состоит из трех источников сигнала, двух схем сравнения, одного сумматора и инвертора. Простота схемы, тем не менее не снижает её функциональной способности.

Зона нечувствительности определяется уставкой по напряжению срабатывания и уставкой ширины зоны нечувствительности. Ширина зоны нечувствительности должна быть шире, чем величина напряжения одной ступени регулирования РПН. Выставляемая уставка находится на середине зоны нечувствительности, регулятор сработает на повышение напряжения или на понижение, что и реализовано двумя компараторами.

Может быть предусмотрена защита от опасного повышения контролируемого напряжения, действующая на его снижение. При повышении уровня напряжения в сети происходит блокировка команды «Прибавить» и сработает другой компаратор командой «Убавить».

Регулятор способен поддерживать необходимый уровень напряжения в режимах максимальных и минимальных нагрузок, не допуская отклонение напряжения у конечных потребителей. Если невозможно обеспечить все режимы одной уставкой по напряжению, используются две уставки. Уставки переключаются в зависимости от режима.

Стоит отметить, что управление Ku данным устройством может осуществляться с расстояния до 500 метров от трансформатора.

В настоящее время выпускаются множество подобных устройств с целью автоматического управления РПН трансформаторов. Например блок УЗА-10В.4 или такой терминал как ТОР 200-Р и др.

Размещено на Allbest.ru