Источники выпрямленного оперативного тока

Компактность и надежность кремниевых выпрямительных элементов позволили промышленности обеспечить массовый выпуск блоков питания — выпрямительных устройств, рассчитанных для подключения к источникам переменного тока и предназначенных для питания вторичных устройств выпрямленным током.
Блоки питания можно разделить на четыре группы: токовые (БПТ), на-пряжения (БПН), зарядные устройства (УЗ), комбинированные (БПЗ-401 и БПЗ-402). Блоки БПТ и БПЗ-402 служат для подключения к трансформаторам тока, а БПН, УЗ и БПЗ-401—к трансформаторам напряжения или собственных нужд. В блоки питания входят стабилизирующие элементы: промежуточные насыщающиеся трансформаторы ПНТ, феррорезонансные и полупроводниковые стабилиза-торы напряжения и др.
Блоки питания БПТ и БПН выпускаются трех модификаций и имеют следующую нормальную выходную мощность: БПТ-11 и БПН-11—40 Вт, БПТ-101 и БПН-101—до 240 Вт и БПТ-1001 и БПН-1001 —1200 Вт.
Блок питания БПТ-11 (рисунок 1, а), состоящий из промежуточного на-сыщающегося трансформатора TL, выпрямителя V на кремниевых вентилях Д-226 и конденсатора С, образующего с вторичной обмоткой трансформатора TL феррорезонансный контур, рассчитан для подключения к трансформаторам тока. Надежная работа при наибольшей нагрузке обеспечивается при токах первичной обмотки трансформатора TL от 5 до 20 А
Блок питания БПН-11 ((рисунок 1, б) содержит два одинаковых узла, состоящих из промежуточного трансформатора TL, выпрямителя V на кремниевых вентилях Д-226 и конденсатора С, образующего с вторичной обмоткой трансформатора TL феррорезонансный контур. Этот блок питания рассчитан для подключения к источникам переменного тока напряжением 11О и 220 В.
Блоки питания БПТ-101 и БПН-101 аналогичны по конструкции блокам БПТ-11 и БПН-11, а блоки БПТ-1001 и БПН-1001 отличаются тем, что в феррорезонансный контур первого введен линейный дроссель, а второй выполнен трехфазным без конденсатора.


Рисунок 1 – Блоки питания:
а-БПТ-11, б —БПН-11

В качестве источников выпрямленного оперативного тока применяют два типа выпрямительных устройств: блоки питания тока и напряжения, зарядные устройства и предварительно заряженные конденсаторные батареи для питания средств автоматики, релейной защиты, управления, сигнализации и электромагнитов отключения выключателей; специальные выпрямительные устройства УКП для питания электромагнитов включения выключателей. Блок питания тока БПТ состоит из промежуточного насыщающего трансформатора тока TLA с выпрямительным мостом VS на выходе и имеет феррорезонансную стабилизацию вторичного напряжения. Блок питания напряжения БПН представляет собой промежуточный трансформатор напряжения TLV с выпрямительным мостом VS на выходе. Эти блоки можно использовать как самостоятельные источники питания или в комбинации друг с другом. Так стабилизированные блоки питания напряжения БПНС-1 вместе с токовыми БПТ-1002 служат для питания цепей защиты, автоматики и дистанционного управления.


Рисунок 2 – Блоки питания БПТ и БПН:
UG1, UG2 — блоки питания от трансформаторов тока и собственных нужд, L — катушка

Мощность блоков питания в некоторых случаях бывает недостаточна для работы электромагнитных приводов выключателей, потребляющих большие токи, поэтому применяют конденсаторные устройства серии БК-400 из металлобумажных конденсаторов емкостью 40, 80 и 200 мкФ, получающие заряд в период нормального режима. Запасенную ими энергию используют для питания релейной защиты; приводов отделителей и выключателей.
Для питания включающих электромагнитов приводов коммутационных аппаратов служат комплектные выпрямительные устройства БПРУ-66, которые содержат выпрямители, собранные по трехфазной мостовой схеме (схеме Ларионова) на мощных кремниевых диодах ВК2-200-5АБ (на ток 200 А и напряжение 500 В) и питающиеся от сети собственного расхода напряжением 220 В {БПРУ-66/220) или 380 В (БПРУ-66/380).

Зарядные устройства

Для заряда конденсаторных устройств применяют зарядные устройства. Схема зарядного устройства УЗ-401 показана на рисунке 3. Оно рассчитано на одновременный заряд конденсаторов общей емкостью от 500 до 1000 мкФ В состоит из промежуточного трансформатора TLV, выпрямителя VS, поляризованного реле KL и реле минимального напряжения KV, которые контролируют наличие зарядного напряжения и подводимое напряжение.
Блоки серии БПЗ-400 обеспечивают заряд конденсаторных батарей, ис-пользуемых для приведения в действие аппаратов и устройств релейной защиты (режим разряда), или питание выпрямленным током аппаратуры автоматики, управления и релейной защиты (режим блока питания).
Блоки питания и заряда БПЗ-401 (рисунок 4, а) состоят из промежуточного трансформатора напряжения TLV с выпрямительным мостом VS на выходе. Реле KL предназначено для сигнализации о наличии зарядного напряжения. Первичная и вторичная обмотки трансформатора TLV выполнены секционированными. Параллельное или последовательное соединение секций позволяет включать блок на напряжение 100, 105, ПО, 115, 121, 127 В или 200, 220, 230, 242, 254 В, а получать на выходе напряжение НО или 220 В. Заряжаемые конденсаторы подключают через разделительный диод VD к выводам 6 и 10, а аппаратуру, питающуюся непосредственно от блока питания, — к выводам 7 и 10.


Рисунок 3 – Схема конденсаторного устройства УЗ-401

Блоки питания и заряда БПЗ-402 (рисунок 4, б) состоят из промежуточного насыщающегося трансформатора тока TLA с выпрямительным мостом VS на выходе и имеют феррорезонансную стабилизацию вторичного напряжения, которая обеспечивается согласованием индуктивности трансформатора TLA с емкостью конденсатора С. Вторичная обмотка блока питания имеет отпайки для регулирования тока наступления феррорезонанса и получения на выходе номинального напряжения ПО или 220 В. Последовательное или параллельное включение секций первичной обмотки, а также наличие в них отпаек позволяет изменять входное сопротивление блоков и уставку по току наступления феррорезонанса. Для зарядки конденсаторы подключают к зажимам 8 и 10 или 7 и 10 соответственно для быстрого или медленного заряда, а аппаратуру, питающуюся непосредственно от блока питания, — к выводам 9 и 10.


Рисунок 4 – Блоки питания БПЗ-401 (а) и БПЗ-402 (б):
1 - 10 — зажимы выводов

Устройства УКП состоят из двух шкафов, при необходимости соединяемых между собой: УКП-1 — выпрямитель с распределительным устройством, УКП-2 — индуктивный накопитель энергии. Устройство УКП-1 используют отдельно в тех случаях, когда не требуется индуктивный накопитель энергии (например, для питания электромагнитов включения выключателей). Контроль за состоянием УКП осуществляется с помощью вольтметра, лампы сигнализации и указательных реле.
Устройство УКП-2 содержит катушку индуктивности, в которой при подаче напряжения на электромагнит включения выключателя накапливается электромагнитная энергия, и систему коммутации на базе тиристоров, обеспечивающую быстрое подключение указанной катушки к электромагниту в случае включения выключателя на к. з., сопровождающееся снижением напряжения.
Зарядные устройства УЗ предназначены для предварительного заряда конденсаторов. Электроэнергия, запасаемая в конденсаторах, используется для питания отдельных вторичных цепей.


Рисунок 5 – Зарядное устройство УЗ-401

Зарядное устройство УЗ-401 (рисунок 5) имеет промежуточный транс-форматор TL, выпрямитель V на кремниевых вентилях и реле (поляризованное KL и минимального напряжения KV). Поляризованное реле KL контролирует исправность выпрямителя и заряжаемого конденсатора С. В нормальных условиях оно включено, а при пробое выпрямителя или конденсатора отключается и своими размыкающими контактами приводит в действие соответствующую сигнализацию. Реле напряжения KV контролирует подводимое к зарядному устройству напряжение. Если оно отсутствует или значительно снижено, реле KL своими замыкающими контактами отделяет блок от заряжаемых конденсаторов. Устройство УЗ-401 рассчитано на одновременный заряд конденсаторов общей емкостью от 500 до 1000 мкФ напряжением около 400 В. Питание зарядного устройства осуществляется от источника переменного напряжения ПО или 220 В.
Схема питания нескольких вторичных цепей от зарядного устройства CG показана на рисунок 6. Полупроводниковые диоды VI и V2 разделяют вторичные цепи устройств А V (автоматики) и АК (релейной защиты) и обеспечивают разряд конденсатора только на ту цепь, для которой он предназначен. Рубильники S1 и S2 служат для разряда конденсаторов С1 и С2 при ревизии зарядных устройств и питающихся от них вторичных цепей.


Рисунок 6 – Схема питания вторичных цепей от зарядного устройства