Устройство сравнения

Оно предназначено для фиксации равенства двух сигналов и дискретного изменения состояния исполнительного органа. Применяется такое устройство в схемах управления электроприводами хода экскаваторов ЭРШР-5000 и ЭРШРД-5250 и участвует в работе схем управле­ния в режиме автоматической дозированной подачи. На рис. 21 дана принципиальная схема устройства.

Устройство сравнения состоит из нуль-органа, представляющего собой не­реверсивный полупроводниковый усилитель, выполненный на транзисторах VT1 –VT4, релейного элемента AQ типа Т-202 и усилителя мощности A типа Т-402 серии «Логика-Т».

В исходном состояния, когда U_вх1 = U_вх2 = 0, все транзисторы усилителя открыты и на входе релейного элемента AQ напряжение близко к 0, U_вых = 0 и реле K2Q отключено. На первый вход устройства (выводы 5, 9) подается на­пряжение U_вх1 с выхода фазочувствительного выпрямителя UB2, пропорцио­нальное заданному перемещению экскаватора. На второй вход (выводы 6, 7) подается напряжение U_вх2 с выхода функ­ционального преобразователя US, которое пропорционально квадрату скорости механизма.

Рис. 21. Принципиальная схема устройства сравнения UQ.

При U_вх1 > 0 ток базы транзистора VT1 уменьшается и он призакрывается. Уменьшается ток через R2, потенциал на базе VT3 уменьшается, и он закры­вается. В результате разрывается связь между коллектором и базой транзисто­ра VT4, на его базе под действием напряжения источника U_п2 появляется по­ложительный потенциал, равный прямому падению напряжения на диоде VD6, он запирается. Напряжение коллектор – эмиттер VT4, являющееся входным для AQ, становится равным напряжению источника питания U_п1. Срабатывает ре­лейный элемент AQ, отпирается усилитель мощности А, появляется напряжение U_вых, достаточное для срабатывания реле K2Q.

По мере разгона привода растет напряжение U_вх2 и уменьшается U_вх1. При U_вх1 = U_вх2 вновь открываются транзисторы VT1 – VT4, отключается AQ, U_вых становится равным 0 и отпадает сердечник реле K2Q.

Устройство гальванической развязки

Оно предназначено для гальванического, разделения отдель­ных участков схемы по условиям параллельной работы, сниже­ния уровня помех и повышения электробезопасности.

На рис. 22 приведена принципиальная схема устройства гальванической раз­вязки, которое применяется в ТП UM, UL главных электропри­водов роторных экскаваторов как встроенный блок, а также в схеме управления электропри­водами механизма хода ЭРШР-5000 и ЭРШРД-5250 для потенциального разделения якорных цепей двух входящих в схему электроприводов. Функционально устрой­ство состоит из модулятора, преобразующего входной сигнал постоянного тока в переменный ток, разделительного трансформатора передающего этот ток, демодулятора, преобразующего сигнал переменного тока в постоянный, и автогенератора, вы­рабатывающего переменное напряжение, коммутирующее ключи модулятора и демодулятора.

Рис. 22. Принципиальная схема устройства гальванической развязки UR.

Временными диаграммами токов и напряжений,по­казанными на рис. 23. поясняется принцип работы автогенератора, модулятора и демодулятора. На диаграммах полярность токов в об­мотках трансформаторов и напряжений на них принята поло­жительной, если ток течет от начала обмотки к концу или если потенциал начала обмотки выше потенциала конца обмотки.

Схемы автогенератора, модулятора и демодулятора мало от­личаются друг от друга. Автогенератор построен на транзисто­рах р-п-р проводимости VT1, VT2, трансформаторе TV2 и ре­зисторах R1 – R3. Транзисторы питаются от источника постоян­ного напряжения U_п. Между эмиттерами и базами VT1, VT2 включены резисторы смещения R2, R3, обеспечивающие надеж­ное запирание транзисторов. Для запуска автогенератора слу­жит резистор R1, через который связан отрицательный вывод источника питания с базой VT1. Небольшого тока базы, протекающего через R1, достаточно, чтобы приоткрыть VT1. Появ­ляется ток коллектора этого транзистора, протекающий через обмотку I трансформатора TV2. В сердечнике TV2 возникает магнитный поток, который наводит ЭДС в обмотках трансфор­матора.

Рис. 23. Временные диаграммы, поясняющие работу

устройства гальванической развязки UR.

Полярность ЭДС обмотки III е_IIITV2 такова, что под ее воздействием протекает ток от конца обмотки через резистор R3, цепь эмиттер – база VT1 к началу обмотки. Так как ЭДС об­моток трансформатора пропорциональна производной пронизы­вающего их витки магнитного потока, то обмоткой III обеспечи­вается гибкая ОС по магнитному потоку, положительная для открывающегося и отрицательная для закрывающегося (закры­того) транзистора.

Транзистор VT1 быстро открывается, напряжение на его коллекторе u_KVT1 спадает до минимального уровня (рис. 23, а), а ток в обмотке I трансформатора TV2 i_ITV2 нарастает (рис. 23, в). Если рассматривать уже установившийся автоколебатель­ный режим, то в этот момент напряжение на коллекторе VT2 u_KVT2 (рис. 23, 6) быстро нарастает, он запирается, а ток через обмотку II трансформатора TV2 i_IITV (рис. 23, г) уменьшается до 0.

Характер изменения ЭДС обмоток трансформатора TV2 соот­ветствует диаграмме, данной на рис. 23, д. По мере приближе­ния тока i_{I TV2} к максимальному уровню снижается модуль его производной |di_ITV2/dt|, а следовательно, производной магнит­ного потока и ЭДС в обмотках трансформатора. Уменьшается положительный потенциал на базе VT2 и ток базы VT1. Как только VT1 выйдет из режима насыщения и начнет запираться, изменится полярность производной тока в обмотке I и, как след­ствие, полярность e_IIITV2. Это приведет к ускоренному запиранию VT1 и открыванию VT2. Далее рассмотренный процесс повто­ряется с постоянной частотой, называемой частотой коммутации.

Модулятор и демодулятор имеют аналогичную автогенератору схему вклю­чения транзисторов VT3, VT4 и VT5, VT6, переключаемых из полностью откры­того состояния в закрытое с частотой коммутации ЭДС обмоток IV и V транс­форматора TV2.

Модулятор состоит из транзисторов VT3, VT4, сопротивлений смешения R4, R5, обмотки управления IV трансформатора TV2 и первичных обмоток I и II разделительного трансформатора TV1. Демодулятор состоит из транзисторов VT5, VT6, резисторов R6, R7, обмотки управления V трансформатора TV2 и вторичных обмоток III и IV разделительного трансформатора TV1.

Поочередно открываются транзисторы VT3, VT5, а VT4, VT6 закрываются, затем открываются VT4, VT6, а VT3, VT5 закрываются. Напряжение на кол­лекторах запертых транзисторов модулятора u_KVT3. u_KVT4 равно напряжению U_вх (рис. 23, е) и изменяется во времени, как показано на рис. 23, ж и з. При открытом транзисторе VT3 U_вх прикладывается к обмотке II TV1, а при откры­том VT4 – к обмотке I TV1 и вызывает в обмотках I и II протекание токов i_itv1, i_IITV2 (рис. 23 и, к). Под воздействием указанных токов в обмотках III и IV TV1 наводятся ЭДС е_{III,ivt v1}, имеющих форму, близкую к изображенной на рис. 23, л. Амплитуда этой переменной практически прямоугольной ЭДС пропорциональна U_вх, а фаза определяется полярностью U_вх.

Поскольку транзисторы демодулятора переключаются синхрон­но с транзисторами модулятора, то из сопоставления временных зависимостей, данных на рис. 23. ж, з, с зависимостью e _III,IV,TV1(t) (рис. 23, л) видно, что при U_вх > 0 VT5 замыкается при положительном потенциале на начале обмотки III TV1, а VT4 – при положительном потенциале на конце обмотки IV TV1. При U_вх< 0 потенциалы соответственно меняют знак на проти­воположный. Следовательно, демодулятор работает как фазочувствительный выпрямитель и изменяет полярность напряже­ния на выходе U_вых при изменении фазы e_III,IV,TV1 на π, а U_вых – пропорционально амплитуде e_III,IV,TV1, т. е. U_вых ~ U_вх.

Работа биполярных р-п-р транзисторов модулятора и демодулятора в каче­стве ключей, проводящих ток не только от эмиттера к коллектору, но и наобо­рот, в рассмотренной схеме возможна, так как ток базы транзисторов в откры­том состоянии превышает их ток коллектора. Стабилитроны VD1, VD2 служат для ограничения U_вх. Конденсатор С является фильтрующим и сглаживает на­пряжение U_вых (рис. 23, м).