книги из ГПНТБ / Пушкарев, И. Ф. Бесконтактные электрические аппараты тепловозов

их пробоя отпирается тиристор ТЗ, возбуждение СТГ возрастает и напряжение на его зажимах повышается. Регулятор РНТ-3 под­ держивает напряжение СТГ постоянным и равным 110± 1 в.

Полупроводниковые аппараты управления

Полупроводниковые реле перехода типов БРП7 и БРП8 разра­ ботаны ЦНИИ МПС и предназначены для установки взамен при­ меняемых электромеханических реле перехода на тепловозах 2ТЭ10Л и ТЭП60 (реле типа БРП7) и на тепловозах ТЭ109 (реле

Рис. 21. Схема полупроводникового реле перехода типа БРП7 для тепловоза 2ТЭ10Л

типа БРП8) [8]. Схемы обоих типов реле принципиально одинаковы, выполнены на транзисторной основе и отличаются друг от друга лишь техническим исполнением (типами транзисторов).

Бесконтактное реле перехода БРП7 (рис. 21) состоит из двух одинаковых транзисторных узлов, каждый из которых представля­ ет собой несимметричный триггер (полупроводниковое реле РП1 и РП2), выполненный на двух одинаковых транзисторах (77/ и 772, Т21 и Т22) типа П215. Транзисторы включены по схеме с общим эмиттером к одному источнику коллекторного напряжения (цепь управления тепловоза). В каждом триггере один транзистор (777 и Т21) входной, а другой (Т12 и Т22) — выходной.

Цепи электродов транзисторов организуются следующим обра« зом. В коллекторные цепи входных транзисторов Т11 и Т21 вклю­ чены резисторы их нагрузки СК1 и СК2, а выходных 772 и Т22 — катушки вентилей групповых контакторов ослабления поля ВШ1 и 737/72. Цепи баз транзисторов Т11 и Т21 соединены с источ­ ником смещения (потенциометры СС1 и СС2) через резисторы СБ1

40

и СБ2 и с коллекторными цепями транзисторов Т12 и Т22 через соответствующие резисторы обратной связи СОС1 и СОС2. Цепи баз транзисторов Т12 и Т22 соединены с коллекторами входных транзисторов накоротко. Управляющий сигнал подается на выводы базы и эмиттера входных транзисторов через резисторы СУ1 и СУ2.

Характеристика каждого триггера такова, что выходной тран­ зистор в зависимости от величины входного сигнала находится либо в режиме отсечки (триггер заперт), либо в режиме насыще­ ния (триггер открыт), причем плавное изменение напряжения сиг­ нала на входе вызывает скачкообразное изменение выходного то­ ка, т. е. образуется релейная характеристика.

Сигнал на вход БРП подается от трансформаторов постоянно­ го тока и постоянного напряжения ТПТ и ТПН, используемых в си­ стеме регулирования возбуждения главного генератора. Для этого ■схема селективного узла несколько изменена (см. рис. 21): введены разделительные диоды ВІА и В2А и резисторы СН и СТ. Напряже­ ние между крайними выводами резисторов СН и СТ увеличивается с возрастанием напряжения главного генератора и уменьшается с возрастанием его тока. Подавая это напряжение на вход триггеров РП1 и РП2, добиваемся, чтобы срабатывание и отпадание БРП происходили при заданных режимах генератора.

Характеристики срабатывания к отпадания имеют вид парал­ лельных наклонных прямых (см. рис. 32,а). Такое расположение их выгоднее расходящихся прямых, свойственных серийному реле пе­ рехода, так как уменьшается склонность реле к «звонковой» работе.

На случай выхода из строя транзисторов триггеров РП1 и РП2 имеется запасной комплект транзисторов Т31 и Т32, включаемый при необходимости с помощью штепсельного разъема. Ряд других элементов выполняет защитные функции: диоды Д13 и Д23 — ог­ раничение обратного напряжения в цепи база—эмиттер входных транзисторов; диоды Д12 и Д22 — снятие перенапряжений за счет разрядного тока катушек ВШ1 и ВШ2\ конденсаторы С1 и С2 — сглаживание пульсаций входного напряжения.

Выпущена опытная партия реле БРП7 для тепловозов 2ТЭ10Л и аналогичные по схеме, но построенные на транзисторах типа КТ805А реле БРП8 для тепловозов ТЭ109. Эксплуатационные ис­ пытания показали, что полупроводниковые реле перехода работо­ способны и просты в уходе и обслуживании. Разработанные в НИИТЭМе тиристорные реле перехода по сравнению с транзистор­ ными реле менее экономичны и надежны, так как в них исполь­ зовано примерно в 2,5 раза больше полупроводниковых при­ боров.

Полупроводниковое реле времени разработано во ВНИТИ для замены применяемых на тепловозах электропневматических реле времени типов РВИ-ІАй и РВП-2. В реле типа ВЛ-21 (рис. 22). ис­ пользован принцип заряда конденсаторов через высокоомный ре­ зистор с применением коммутирующих импульсов и чувствитель­ ного полупроводникового реле (триггера).

41

Рис. 22. Схема полупроводникового реле времени типа ВЛ-21.

Реле времени состоит из генератора управляющих импульсов-, R—С-цепн, полупроводникового реле (триггера), промежуточное©- и исполнительных электромеханических реле.

К генератору импульсов относятся: транзистор /7/7/, трансфор­ матор Тр, конденсатор С2, диоды ДЗ—Д5 и резистор R2. На гене­ ратор импульсов подается напряжение питания, пульсация которо­ го сглаживается конденсатором С/, а ток во входной цепи ограни­ чивается резистором R1. Транзисторно-трансформаторный контур генератора импульсов одновременно выполняет функции стабили­ затора напряжения, подаваемого на R—С-цепочку и триггер. Этим практически исключается зависимость выдержки времени от Изменения напряжения питания. Основное звено — цепочка R—С„ параметрами которой определяется требуемая выдержка времени. В цепь этого звена входят конденсатор СЗ, резисторы R11—R30, сопротивление которых изменяется двумя переключателями В1 и В2. Пороговым диодом и делителем напряжения R3—R5 создается опорное напряжение, устанавливаемое с помощью резистора R5 на заводе-изготовителе.

Триггер образован двумя транзисторами ПП2 и ППЗ и обрат­ ной связью в виде цепочки конденсатора С5 и резистора R7. Ряд других элементов: разделительный конденсатор С4, диоды Д 7 я Д 8 и резисторы R7—RIO, имеют вспомогательное назначение.

Работа реле времени происходит следующим образом. При за­ мыкании управляющего контакта (подача питания) начинается отсчет выдержки времени. При этом триггер устанавливается в- положение «выключено», срабатывает реле мгновенного действия Р2 и начинается заряд конденсатора СЗ через заданное сопротив­ ление резисторов R11—R30. Величина сопротивления, как отмечено выше, определяет необходимую выдержку времени.

Когда напряжение на конденсаторе СЗ достигает величины опорного напряжения, снимаемого с делителя R3—R5, открывается

42

Опытная партия реле времени ВЛ-21 прошла длительные экс­ плуатационные испытания на тепловозах 2ТЭ10Л в различных кли­ матических условиях. Опыт эксплуатации этих реле свидетельству­ ет об их безотказности в работе, про­ стоте ухода и настройки.

Бесконтактный блок заряда ак­ кумуляторной батареи выполнен в виде панели ПВК-6011, которая устанавливается на тепловозаіх 2ТЭ10Л и ТЭП60 взамен реле об­ ратного тока и контактора заряда батареи.

Блок заряда батареи отлича­ ется простотой устройства и обслу­ живания. На пластмассовой пане­ ли при помощи скобы Крепится кремниевый вентиль типа, ВК2-200-2Б. ІПанель ;с вентилем закрывается пластмассовым кожу­

хом и крепится к воздуховоду. При этом радиатор вентиля опускается Рис23- Схема соединения бес-

43

Схема подключения блока заряда батареи приведена на рис. 23. Диод заряда батареи ДЗБ включен в цепь заряда батареи 5/1 от вспомогательного генератора ВГ. Если напряжение ВГ меньше на­ пряжения 5.4, то диод выполняет назначение порогового вентиля, исключающего разряд батареи через цепь якоря ВГ. При напряже­ нии генератора ВГ, большем напряжения 5/1, диод ДЗБ пропу­ скает ток в прямом направлении, т. е. на заряд батареи БА и пи­ тание цепей управления.

Особенности эксплуатации полупроводниковых аппаратов

Длительная безотказная работа полупроводниковых аппаратов- в тепловозных схемах может быть обеспечена при выборе полу­ проводниковых приборов, паспортная характеристика которых соответствует расчетным параметрам сопрягаемых цепей, приме­ нении необходимой схемной защиты аппаратов от превышения критических значений параметров, при которых происходит отказ элементов н выход аппарата из строя, а также правильной после­ довательности операций при проверке работоспособности аппа­ рата и его настройке. Эти важнейшие условия должны соблюдать­ ся не только на этапе изготовления аппаратов, но также и в пери­ од эксплуатации их на тепловозах, когда возникает необходимость устранения неисправности аппарата путем замены вышедшего изстроя элемента. Кроме этих общих условий, относящихся ко всем аппаратам, собранным на разных типах полупроводниковых при­ боров, можно отметить отдельные частные особенности эксплуата­ ции полупроводниковых аппаратов и устройств.

Статические преобразователи. Как уже отмечалось (см. стр. 17— 31) в статических преобразовательных установках вентили соединя­ ются в параллельные и последовательные цепи. Основной пробле­ мой комплектования таких установок является обеспечение равно­ мерного токораспределения по параллельным ветвям цепи. Обязате­ лен при этом подбор вентилей по прямому падению напряжения. Однако таким подбором добиться идеального токораспределения между ветвями невозможно, а значит, в большинстве случаев прак­ тически будет наблюдаться перегрузка вентилей.

Выход из строя кремниевых вентилей может быть вызван частоаварийными режимами электрической передачи тепловоза: возник­ новение кругового огня по коллектору тяговых двигателей, корот­ кое замыкание на зажимах преобразовательной установки и дру­ гие неисправности.

Повреждение вентилей может быть с обрывом цепи. При этом происходит перераспределение тока по параллельным вентилям, вызывающее их перегрузку. Пробой же вентилей без обрыва цепи приводит к перераспределению обратных напряжений в сторону увеличения напряжения на каждый вентиль. Очевидно, что оба вида' таких повреждений отдельных вентилей опасны для остальных.

Для определения неисправных вентилей существует много ме­ тодов и средств, описание которых невозможно ввиду ограниченно­

44

го объема книги. Можно лишь кратко отметить наиболее удобный для эксплуатации метод проверки вентилей по наличию напряже­ ния. В этом случае вентили проверяют под напряжением при от­ ключенной нагрузке. Наличие обратных напряжений фиксируется вольтметром, который подключается к аноду и катоду каждого вентиля. Неисправный вентиль определяется по наименьшей ве­ личине обратного напряжения. Для проверки неисправности вен­ тилей на плечо или мост достаточно подать напряжение 50—200 в. Несмотря на удобства в эксплуатации, такой метод не дает воз­ можности определения неисправного вентиля с обрывом цепи.

В условиях ремонта выпрямительных установок в депо и на заводе вентили проверяют на специальных стендах с определением класса, величины прямого падения напряжения и обратного тока.

При ремонте преобразовательных установок заменяют повреж­ денные вентили исправными. Для соблюдения строгой равномер­ ности распределения тока по параллельным ветвям вентилей не­ обходимо поврежденные вентили заменять вентилями с одинаковы­ ми значениями номинального и прямого падения напряжения. Если же возможности такой замены нет, то допускается установка вентиля с большим или меньшим прямым падением напряжения при условии сохранения одинаковых значений суммы прямых па­ дений напряжений вентилей по параллельным ветвям.

Необходимое условие правильной проверки отдельных полу­ проводниковых приборов — обязательное соблюдение указанных в их паспортах полярностей подводимого напряжения и допусти­ мых параметров.

Полупроводниковые регуляторы. Каждый выпускаемый или ре­ монтируемый регулятор подвергается контролю, настройке н испы­ таниям в соответствии с инструкцией. При этом обращается внима­ ние на наличие четкой маркировки элементов регулятора и на соответствие этих элементов требованиям чертежей. При проверке устанавливается работоспособность схемы и правильность монта­ жа. Отметим особенности обслуживания и настройки отдельных полупроводниковых регуляторов.

Р е г у л я т о р м о щ н о с т и и т о к а генератора при реостатных испытаниях настраивается обычным порядком при отключенном разъеме панели регулятора. При неработающем дизеле установкой хомутов переменных сопротивлений добиваются, чтобы' напряже­ ние на входе регулятора соответствовало значениям, указанным на схеме. Работоспособность схемы регулятора (см. рис. 16) при не­ работающем дизеле проверяют включением контактора ВВ, реле РУ1 и размыканием размыкающей блокировки РУ8. После такой предварительной проверки соединяют разъем панели и контроли­ руют работу регулятора мощности под нагрузкой.

Настройка момента срабатывания схемы ограничения пускового тока выполняется за счет регулировки смещения на базе транзи­ стора ТЗ с помощью переменного сопротивления резистора R3. Об­ служивание регулятора в эксплуатации сводится к периодическому наблюдению за его состоянием и креплением отдельных элементов.

45

Р е г у л я т о р ы н а п р я ж е н и я на полупроводниках при про­ верке и настройке требуют особой тщательности и внимания к по­ лярности и значениям подводимого напряжения и тока. Порядок проверки каждого БРН обусловлен его схемой и типами применяе­

1 и 2 и включают их на плюс источника постоянного тока напря­ жением 64—75 в. К минусу источника питания включают клемму 3, а клемму 4 — к плюсу источника питания через резистор (15—20 ом и ток не менее 3 а). Включив питание, работоспособ­ ность регулятора проверяют измерением напряжения между клем­

Регулировка его может быть выполнена путем установки ползунка переменного сопротивления.

Если же после перемещения ползунка напряжение на приборе отсутствует, то необходимо концы тестера (без конденсатора) под­ соединить к клеммам 10 и 12 и переместить ползунок. При этом напряжение между этими клеммами должно возникнуть скачком. Если этого не наблюдается, то требуется замена полупроводнико­ вого усилителя.

При исправной работе усилителя дальнейшей проверке подле­ жат тиристоры. В первую очередь проверяется цепь ВКУ2, где сле­ дует ожидать наибольшей вероятности повреждения. Для проверки тиристора последовательно с его силовыми выводами включается резистор (300—400 ом и допустимый ток не менее 0,2 а) и ам­ перметр с пределом измерения 0—0,3а (тестер), а к управляющему электроду присоединяется резистор (0,8—1,0 ком). При подаче в силовую цепь тиристора в соответствии с его полярностью на­ пряжения 64—76 в ток в цепи должен быть равен нулю. Исправ­ ное состояние тиристора подтверждается появлением тока при кратковременном включении питания на управляющий электрод, причем ток в силовой цепи должен сохраниться и после отключе­ ния управляющего электрода.

При исправной работе тиристоров необходимо проверить ста­ билитроны Ст2. Для выполнения этой операции необходима от­ пайка от клемм 5 и 6 проводов внешнего монтажа. Затем к клемме 6 присоединяют резистор (5—10 ком), а к клемме 5 — минус

46

миллиамперметра с пределом измерения 0—30 ма. Подключив всю цепь на напряжение 20—30 в (минус — на резистор), исправное состояние стабилитронов устанавливают по отсутствию тока в цепи. При увеличении напряжения до 64—75 в ток в цепи появится скачком. Если стабилитроны окажутся поврежденными, то цепочка восстанавливается их заменой.

В условиях депо не всегда могут быть в наличии полупровод­ никовые приборы, предусмотренные по заводской схеме. Для ре­ гулятора БРН-ЗБ возможно заменить элементы по рекомендации, приведенной в табл. 1.

Р е г у л я т о р т и п а PH Т-3 проверяется и настраивается на напряжение 110± 1 в. Во время испытаний и в эксплуатации могут иметь место нарушения нормальной работы регулятора. При об­ рыве провода или соединения на хомутике потенциометра R2, вы­ ходе из строя тиристора ТЗ, обрыве цепи стабилитронов Сті—СтЗ, пробое диода Д8 будет заброс напряжения стартер-генератора.

При незамкнувшемся блок-контакте контактора Д и при выклю­ ченном контакте К.РН стартер-генератор не возбудится. Он может также не возбудиться при понижении напряжения на аккумуля-

47

торной батарее после пуска дизеля до 65«. Проверка общей рабо­ тоспособности регулятора РНТ-3 и исправности состояния отдель­ ных его элементов (тиристоров, стабилитронов) может быть вы­ полнена в порядке, аналогичном порядку проверки регулятора БРН-ЗБ.

Полупроводниковые реле переходов. Реле перехода БРП7 и БРП8, так же как и другие полупроводниковые аппараты, не тре­ буют ухода в эксплуатации, кроме периодической очистки от пы­ ли. Для предотвращения повреждения полупроводниковых прибо­ ров в схеме БРП необходимо следить за тем, чтобы при проверке изоляции цепи управления тепловоза мегомметром контроллер ма­ шиниста был на нулевой позиции и тумблеры «Управление пере­ ходами» — выключены.

При неисправности одного из реле РП1 или РП2 его заменяют резервным путем перестановки транзнсгороз Т31, Т32 (см. рис. 21). Эта операция производится на нулевой позиции контроллера; глу­ шить дизель при этом не требуется. Для проверки исправности транзисторов применяется тестер с внутренним источником пита­ ния, имеющим напряжение не менее 3 s, установленный на шкалу «Омы». Верхнюю часть разъема с транзисторами вынимают и из­ меряют сопротивления база—эмиттер (Б — Э), база—коллектор (Б—К) и коллектор-—эмиттер (К—5) всех транзисторов при обе­ их возможных полярностях измерительной цепи.

Транзисторы с нечетной нумерацией имеют выводы эмиттера, базы и коллектор на контакты разъемов соответственно 1, 2 и 3, а транзисторы с четной нумерацией — аналогично на контакты 4, 5 и 6. При исправном транзисторе сопротивления Б —Э и Б—К в одном направлении должны быть не более 100 ом, а в другом — не менее 3000 ом. Сопротивление К—Э в любом направлении со­ ставляет не менее 1000 ом. При замене неисправных транзисторов на новые последние должны быть проверены по коэффициенту усиления и по обратному току, значения которых не должны резко Птклоняться от паспортных.

Режимы срабатывания и отпадания БРП на стенде пли на теп­ ловозе регулируют при помощи резисторов CT, СС1, СС2 и СОС1, СОС2 переменными сопротивлениями. Резистором СТ устанавли­ вают нужный наклон характеристик. Режимы отпадания реле РП1 и РП2 регулируются при помощи резисторов соответственно СС1 и СС2, а режимы срабатывания — при помощи резисторов

СОС1 и СОС2.

Следует иметь в виду, что при настройке отпадания резистора­ ми СС одновременно в ту же сторону изменяется и ток срабаты­ вания реле, а при настройке срабатывания резисторами СОС ток отпадания не меняется. Поэтому обязательно вначале нужно отре­ гулировать отпадание, а затем уже срабатывание. Рекомендуе­ мые значения токов срабатывания и отпадания РП1 и РП2 те же, что и у серийных реле. Другие полупроводниковые аппараты (РВ и УЗБ) особых условий эксплуатации не требуют.

48

Г л а в а II

МАГНИТНЫЕ АППАРАТЫ

Основные характеристики магнитных усилителей и их использование в тепловозных аппаратах

Магнитным усилителем (МУ) называется бесконтактный элек­ тромагнитный аппарат, представляющий собой ферромагнитный сердечник с наложенными на него обмотками и предназначенный для управления выходным сигналом большой мощности посредст­ вом одного или нескольких входных сигналов малой мощности.

Магнитные усилители очень разнообразны по своим схемам, тех­ ническому исполнению и характеристикам. В зависимости от маг­ нитного режима, обусловленного схемным и техническим исполне­

ферромагнитных материалов и обмотки переменного и постоянного

Рис. 24. Схема расположения обмоток (а), их соединения (б) в простом маг­ нитном усилителе, статическая характеристика усилителя (в)

тока. Обмотки переменного тока примято называть рабочими об­ мотками ОР, обмотки постоянного тока — обмотками управления или подмагничивания ОУ. На обмотку управления подается вход­ ной сигнал в виде постоянного тока / у определенного напряже­ ния Uу , на зажимы рабочей обмотки включается рабочая нагруз­ ка, ток /р , в которой является выходным сигналом. Рабочая цепь питается от источника напряжения переменного тока <=-■£/р .