Аннотация 2
Введение 6
1. Разработка алгоритмов защиты 8
1.1 Защита от длительной перегрузки 8
1.2 Выявление длительной перегрузки 9
1.3 Выявление искрения 11
1.4 Защита от повышения и понижения напряжения 12
1.5 Разработка алгоритма автоматической подстройки уставок 13
1.5.1 Выбор номинального тока и корректировка времятоковой характеристики. . 13
1.5.2 Обнаружение неисправности изоляции 14
Выводы по главе 1 15
2. Разработка общей схемы устройства. Выбор датчиков и прочих элементов 16
2.1 Силовая часть разрабатываемого устройства 16
2.1.1 Устройство управления контактором 17
2.2 Выбор микроконтроллера 18
2.2.1 Arduino Nano 19
2.2.2 Raspberry Pi 19
2.2.3 NodeMCU 20
2.2 Выбор датчика тока 21
2.3 Выбор датчика напряжения 24
2.4 Схема питания 26
2.5 Дополнительная защита 27
Выводы по главе 2 28
3. Разработка корпуса и схемы устройства 29
3.1 Требования к корпусу. Компьютерная модель 29
3.2 Изготовление корпуса 30
3.3 Схема устройства 31
Выводы по главе 3 33
Заключение 34
Библиографический список 35
На сегодняшний день абсолютное большинство потребителей в сетях класса 0,4кВ имеют защиту только от длительного перегруза сети и от короткого замыкания на линии в виде автоматических выключателей. Также иногда установлены устройства защитного отключения для безопасности при случайном прикосновении человека либо утечке тока на заземленный корпус, что в некоторых случаях позволяет избежать пожароопасных ситуаций, и реле контроля напряжения, защищающие от сильных перепадов напряжения или от так называемого отгорания нулевого провода, из-за чего вместо фазы и нуля к потребителю приходит две фазы.
Под абсолютным большинством подразумеваются такие потребители как частные дома, квартиры и производственные помещения.
Крайне важно отметить тот факт, что ПУЭ регламентирует защиту данных сетей только от длительных перегрузок и коротких замыканий добавляя устройства защитного отключения для жилых помещений и некоторых других случаев никак не отмечая необходимость установки реле контроля напряжения или ограничителей перенапряжения, что особенно важно в домах, подключенных через воздушные линии электропередач.
.
Целью работы является разработка прототипа устройства защиты участка электросети с возможностью автоматической подстройки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Разработать алгоритмы работы защит от длительной перегрузки, низкого и высокого напряжения, дребезга контактов в сети.
2) Разработать алгоритм автоматической подстройки уставок защит под защищаемый участок сети.3) Разработать общую схему устройства с учетом защиты от
пропадания питающего напряжения.
4) Выбрать датчики, устройства коммутации и аварийного отключения.
5) Разработать вариант корпуса устройства.
Данная работа посвящена разработке сложного электронного устройства, предназначенного для увеличения надежности защищаемого участка электросети. Для этих целей были изучены
различные виды и типы датчиков и микроконтроллеров для выбора оптимальных для поставленной задачи.
Разработана общая схема прибора, позволяющая определить неисправность внутри самого устройства и сообщить об этом пользователю.
Также были изучены стандарты и требования к изготовлению корпусов сложных электротехнических устройств, благодаря чему был выбран материал корпуса и изготовлен сам корпус.
При разработке устройства защиты участка электросети были учтены возможные отказы и гарантировано отключение при возникновении аварии даже в случае полного выхода из строя всей электроники. Были разработаны алгоритмы автоматического уточнения уставок защит, позволяющие настроить прибор индивидуально под практически любую сеть.
Конструкция прибора предусматривает возможность относительно простой модернизации для защиты промышленных потребителей с другим характером нагрузки относительно бытового.
