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

вращают ложный пуск блокинг-генераторов от напряжения холо­ стого хода МУ и от напряжения на конденсаторе С1, когда он

стику генератора. Поступающие в него сигналы по току и напря­ жению генератора сравниваются с сигналами уставки, вырабаты­ ваемыми блоком задания БЗВ и индуктивным датчиком ИД (см..

80

рис. 39). Разность сигналов (сигнал рассогласования) поступает в виде тока из СУ в обмотку управления МУ блока БУВ и уста­ навливает необходимый ток возбуждения генератора.

Блок задания БЗВ представляет собой статическое тахометрическое устройство, описание которого приведено в гл. II. Там же описаны аналогичные по устройству и принципу работы другие магнитные датчики — трансформаторы ТПТ и ТПН и индуктив­ ный датчик ИД. Индуктивный датчик получает стабилизирован­ ное питание от блока БЗВ, а не от трансформатора Тр, как на тепловозе 2ТЭ10Л.

Собственно селективный узел состоит из потенциометров обрат­ ной связи (резисторы R1—R3), задания (R11—R13) и потенцио­ метра индуктивного датчика ^ ид . На потенциометр обратной свя­ зи, выполненный по П-образной схеме, подаются токи от транс­ форматоров ТПН и ТПТ. В результате на нем образуются па­ дения напряжения между отмеченными на схеме точками а,б,в —■

между собой через обмотку управления МУ блока БУВ. Плюсо­ вые точки соединены так, что каждая пара сигналов — обратной связи и уставки — действует встречно.

Каждая такая пара сигналов с включенным в их цепь разде­ лительным диодом (Д1—ДЗ) и обмоткой управления МУ обра­ зует канал регулирования. При работе в нем под действием раз­ ности сигналов обратной связи и уставки протекает ток, который воздействует через блок БУВ на возбуждение генератора таким образом, что регулируется тот или иной участок внешней характе­

токе датчика мощность будет регулироваться по прямой БВ при минимальном — по прямой Б"В". В процессе работы объединенный регулятор стремится поддержать мощность генератора, равной свободной мощности дизеля. В результате регулирование проис­ ходит по гиперболической кривой Б'В'. Ширина зоны дополни­ тельного регулирования определяется предельными гиперболиче­ скими характеристиками 2000, 1800 кет.

Смещение внешней характеристики по позициям контроллера машиниста происходит благодаря изменению напряжения БЗВ и уставки по мощности объединенного регулятора дизеля. Воздей­ ствие на генератор в сторону уменьшения его мощности дости­ гается изменением уставки за счет введения сопротивлений кон­ тактами: РУ8 — плавного пуска; РУН — срабатывание защиты от боксования; РУ5 — минимальное напряжение холостого хода генератора. Для стабилизации напряжения на выходе УВВ введен узел стабилизации, состоящий из потенциометра Рс , блока стаби­ лизации БСТ и обмотки ОСТ магнитного усилителя. Демпфирую­ щее действие этой обмотки устраняет колебания напряжения на выходе УВВ.

М а г н и т н о-л о л у п р о в о д н и к о в ы й р е г у л я т о р в о з ­ бужде ние . г л а в н о г о г е н е р а т о р а т е п л о в о з а 2ТЭ10Л разработан в тепловозной лаборатории МИИТа [4], МПР решает те же задачи регулирования, что и применяемый магнитный регу­ лятор. Из принципиальной схемы МПР (рис. 42) видно, что на тепловозе 2ТЭ10Л он легко встраивается в схему взамен магнитно­ го регулятора. Существующие узлы питания от синхронного под­ возбудителя СПВ с распределительным трансформатором Тр и возбудителя В остаются без изменений.

Величина тока в обмотке возбуждения возбудителя регулиру­ ется изменением угла открытия главного тиристора УД2. Вклю­ ченные в цепь его управляющего электрода стабилитроны СтЗ—Ст4 и резисторы R5—R6 выполняют ограничительные функ­ ции. Импульсы управления тиристора УД2 вырабатываются ти­ ристорным генератором импульсов, включающим в себя вспомо­ гательный тиристор УД1, импульсный трансформатор ИТ, кон­ денсатор С, стабилитроны Сті—Ст2, диоды ДЗ—Д7, дроссель Др и резисторы RI, R4. Принцип действия такого генератора импуль­ сов описан выше.

Фазосдвигающее устройство представлено однополупернодным магнитным усилителем МУ с внутренней обратной связью. Рабо­ чие обмотки МУ получают питание от трансформатора ТрІ.МУ име­ ет четыре обмотки управления, посредством которых он выпол­ няет свои регулирующие функции. Обмотка ОУ получает питание от трансформатора постоянного тока ТПТ через выпрямительный мост В1. Ампер-витки ее пропорциональны току главного

82

амплитудного значения напряжения. Диод ДЗ закрыт отрица­ тельной полуволной выходного напряжения МУ, и тиристор УД1 закрыт. Тиристор УД2 также находится в закрытом состоянии.

В следующий полупериод напряжения питания в момент вре­ мени (i>t= a, определяемый результирующими ампер-витками обмоток подмагничивания МУ, к управляющему электроду тири­ стора УД1 прикладывается выходное напряжение МУ, ограничен­ ное стабилитронами Сті—Ст2. Тиристор УД1 переходит в про­ водящее состояние, и конденсатор С разряжается через первичную обмотку импульсного трансформатора ИТ.

Во вторичной обмотке ИТ получается импульс остроконечной формы (см. рис. 38,г). Стабилитроны СтЗ—Ст4 служат для огра­ ничения амплитуды напряжения управляющего импульса. Тири­ стор УД2 переходит в проводящее состояние, и напряжение пита­ ния прикладывается к обмотке возбуждения возбудителя. В тече­ ние той части периода, когда главный тиристор УД2 закрыт, ток в обмотке возбуждения поддерживается за счет э.д.с. самоиндук­ ции, замыкающейся через диод Д8.

Регулирование тока возбуждения происходит изменением дли­ тельности включенного состояния главного тиристора УД2, опре­ деляемого углом включения. Таким образом, изменяя угол а по­ средством изменения подмагничивания МУ, можно регулировать и ток возбуждения.

внешней характеристики главного генератора с необходимыми ог­ раничениями на всех позициях. Устойчивость и качество переход­ ного процесса в замкнутой системе регулирования с МПР при­ мерно такие же, как и в серийной системе с амплистатом, хотя в опытной схеме отсутствуют стабилизирующие устройства. Объяс­ няется это тем, что МПР возбуждения имеет коэффициент усиле­ ния меньше, а быстродействие его выше, чем у амплистата в се­ рийной схеме.

Эти особенности, а также возможная универсальность схемы для регуляторов различного назначения обусловливает интерес к рассмотренному МПР на перспективу.

М а г н и т н о - п о л у п р о в о д н и к о в ы й р е г у л я т о р в о з ­ б у ж д е н и я г л а в н о г о г е н е р а т о р а т е п л о в о з а ТЭЗ, разработанной в МИИТе [4], предназначен для регулирования мощ­ ности и ограничения пускового тока, а также прекращения боксования. В основу схемы МПР (рис. 43) положен магнитно-полупро­ водниковый усилитель. Рассмотрим общий принцип работы такого усилителя на примере одного канала, состоящего из магнитного усилителя МУ1 и транзистора 77. Первый каскад образован маг­ нитным усилителем МУ1, в обмотки подмагничивания которого по­ даются сигналы управления. Магнитный усилитель формирует уп­ равляющий сигнал, подаваемый на вход транзистора 77, соединен­ ного по схеме с общим эмиттером. Магнитный усилитель собирает­ ся по схеме с внутренней обратной связью, а следовательно, имеет

84

крутую статическую характеристику (см. рис. 26,а) и большой ко­ эффициент усиления. При такой схеме незначительное изменение ре­ зультирующих ампер-витков обмоток подмагничивания приводит к существенному изменению тока на выходе МУ. Для обеспеченна ключевого режима работы транзистора 77 на его вход поставлен: стабилитрон Сті, пробивному состоянию которого соответствует открытое состояние транзистора 77. При этом эмиттер-коллектор- ный переход транзистора 77 шунтирует резистор СВВ, и тем са-

Рис. 43Схема магннтно-транзисторного регулятора возбуждения главного генератора тепловоза ТЭЗ системы МИИТа

мым достигается наибольшее возбуждение возбудителя. Среднеезначение тока, проходящего через эмиттер-коллекторную цепьтранзистора, а значит, и уровень возбуждения возбудителя, опре­ деляется относительной продолжительностью импульсов, подава­ емых на вход этого транзистора, т. е. будет определяться шириной импульсов его открытого состояния.

МПР состоит из двух взаимосвязанных магнитно-полупровод­ никовых усилителей, воздействующих на возбуждение возбудите­ ля. Один из них образует бесконтактный регулятор мощности» а другой — объединяет бесконтактную систему прекращения боксования и регулятор тока генератора.

Бесконтактный регулятор мощности дизель-генераторной уста­ новки состоит из магнитного усилителя (МУ1) типа МР401, сило­

8S

усилитель МУ1 имеет две рабочие обмотки и пять обмоток подмагничивания 1, 2, 3, 4, и 5.

Обмотка 1 подключена к выходу индуктивного датчика ИД че­ рез выпрямитель В1 и подает сигнал по нагрузке дизеля, который вводится в усилитель. Обмотка 3 включена через диод Д1 и огра­

намагничивающей силы, совпадающая по знаку с подмагничиванием внутренней обратной связи.

Когда дизель недогружен (рейки топливных насосов не на упоре), якорь датчика ИД находится в среднем положении и напряжение на его выходе, а следовательно, и ток в обмотке управления 1 будут равны нулю. Усилитель МУ1 намагничен дей­ ствием внутренней обратной связи и обмотки 3. Напряжение на ■его выходе достигает пробивного напряжения стабилитрона Сті, ■при этом транзистор Т1 открывается и, шунтируя своим эмиттерколлекторным переходом резисторы СВВ и R6, обеспечивает уве­ личение возбуждения возбудителя и тем самым рост мощности генератора.

При перегрузке дизеля якорь датчика ИД перемещается вверх (рейки топливных насосов на упоре, подача топлива не меняется), напряжение на его выходе увеличивается и по обмотке 1 усили­ теля МУ1 протекает ток. Под размагничивающим действием этой ■обмотки на выходе усилителя МУ1 напряжение упадет ниже зна­ чения напряжения пробоя стабилитрона Сті, что приведет к за­ пиранию транзистора Т1 и снижению тока возбуждения возбуди­ теля. Ток возбуждения и мощность генератора будут снижаться до тех пор, пока не наступит энергетическое равновесие дизеля и ге­ нератора.

Переходный процесс в дизель-генераторной установке будет иметь колебательный характер. Для быстрейшего затухания этих колебаний введена обратная связь в МУ1 в виде обмотки 2 с по­ следовательно включенным конденсатором С1.

Обмотка 5 усилителя МУ1 соединена с выходом усилителей МУ2 и МУ2А. Так как действие этой обмотки аналогично дейст­ вию обмотки 1, то при срабатывании регулятора тока и бескон­ тактной системы прекращения боксования автоматически отклю­ чается регулятор мощности. Бесконтактная система прекращения -боксования и регулятор тока генератора имеют общий магнитно­ полупроводниковый усилитель, состоящий из двух магнитных уси­ лителей (МУ2 и МУ2А) типа МР401 и силового транзистора Т2 типа П217. Функции этих узлов определяются назначением и ис­ полнением их измерительной части.

Транзистор Т2 своим эмиттер-коллекторным переходом шун­ тирует обмотку независимого возбуждения возбудителя Н—НН, которая последовательно соединена с ограничительной М—ММ и регулировочной Р—РР обмотками. При открытии транзистора Т2 часть тока возбуждения минует обмотку Я—НН, что приводит к ■частичному снижению напряжения и мощности генератора. Клю-

•86

чевым режимом транзистора Т2 можно управлять при помощи магнитных усилителей МУ2 и МУ2А, выходные цепи которых па­ раллельно включены на стабилитрон СтЗ. Величина выходного сигнала усилителей и длительность открытого состояния транзи­ стора Т2 определяются результирующим значением намагничива­ ющих сил обмоток управления 1, 2, 3, 4 и 5.

Обмотки управления 1 и 2 усилителей МУ2 и МУ2А соединены параллельно и соответственно через диоды Д6—Д11, резисторы и стабилитроны (R16 и Ст4; R11 и Ст5) включены в диагонали мостов, образованных обмотками якорей и обмотками возбужде­ ния тяговых двигателей и добавочными резисторами СРБ1—СРБ2 и СРЕЗ—СРБ4. Обмотки 1 и 2 каждого из усилителей под­ ключены к определенной группе тяговых двигателей, поэтому боксование колесной пары любого из этих двигателей приведет к увеличению тока в обмотках управления 1 и 2 соответствующего, усилителя МУ2 или МУ2А, а значит, и к росту напряжения на их. выходе, вызывающему пробой стабилитрона СтЗ и открытие тран­ зистора Т2. Стабилитроны Ст4 и Ст5 типа Д815 обеспечивают определенный порог нечувствительности противобоксовочной схе­ мы, а реле Р — подачу звукового сигнала.

Обмотки 3 обоих усилителей соединены последовательно и, создавая постоянную уставку подмагничивания пульсирующим, током, способствуют более четкому пробою стабилитрона СтЗ и отпиранию транзистора Т2. Обмотки 4 и 5 также соединены после­ довательно и через выпрямительный мост В2 подключены к выхо­ ду трансформатора постоянного тока ТПТ. Ток в этих обмотках пропорционален току главного генератора, а так как обмотки 4 и 5 взаимосвязаны с обмотками 2 и /, то и срабатывание противо­ боксовочной системы будет происходить в зависимости от величи­ ны тока главного генератора, т. е. будет обеспечиваться перемен­ ная чувствительность этой системы. Обмотка 5 включена череа стабилитрон Стб на потенциометр R12 и будет усиливать дейст­ вие обмотки 4 только в том случае, если падение напряжения на потенциометре R12 превысит пробивное напряжение стабилитрона Стб (при токе главного генератора около 3300 а). Потенциометр. R12 используется также для настройки регулятора тока.

Рабочие обмотки магнитных аппаратов МУ, ТПТ и ИД питают­ ся от статического преобразователя мощностью 25—30 вт перемен­ ным напряжением прямоугольной формы с амплитудой 16 в при; частоте 250—270 гц.

Эксплуатационные испытания такой магнитно-полупроводнико^ вой системы регулирования на тепловозах ТЭЗ подтвердили высо­ кую надежность ее работы с обеспечением стабильности настраи­ ваемых характеристик.

Магнитно-полупроводниковые регуляторы напряжения вспо­ могательного генератора могут быть построены «а использования принципов импульсного регулирования по различным схемам. Как указывалось выше, такой регулятор может быть выполнен по схеме тиристорного регулятора МИИТа (см. рис. 42). На таких же

87'

нальной структуре разделяются на измерительный орган, магнит­ ный усилитель (модулятор), тиристорный усилитель и блок пита­ ния. Измерительный орган регулятора принципиально такой же, как и у БРН-ЗБ, т. е. выполнен по мостовой схеме. Для повышения

Рис. 44. Схема магнитно-полупроводникового регулятора напряжения типа БРН-4

■чувствительности органа на выход моста включен транзистор ПТ2, нагрузкой которого является обмотка управления магнитного уси­ лителя ОУ. Для повышения устойчивости регулирования введена стабилизирующая R—С-цепочка, соединенная последовательно с ■обмоткой стабилизации ОСТ магнитного усилителя. Работа тако­ го измерительного органа известна из описания работы регулято­ ра типа БРН-ЗБ.

тиристор ТІ последний отпирается и подключает обмотку возбуж­ дения ВТ к источнику питания. Одновременно по цепи ТІ, Д2, Дрі, Cl происходит перезаряд предварительно заряженного до

.«8

напряжения питания конденсатора С1. После завершения его пе­ резаряда схема подготовлена к выключению тиристора 77. При подаче импульса управления на коммутирующий тиристор Т2 к. тиристору Т1 прикладывается небольшое по величине обратноенапряжение, равное падению напряжения на открытом диоде Д1. Тиристор 77 выключается, а конденсатор перезаряжается на пер­ воначальную полярность. Ток в обмотке возбуждения ВГ регули­ руется изменением соотношения между включенным и выключен­ ным состоянием тиристора 77.

Для снятия коммутационных перенапряжений параллельно' тиристору Т2 включена цепь R2—С2, а для подготовки усилителя к работе путем предварительного заряда конденсатора С1 от ба­ тареи включен резистор R1. Система импульсного регулирова­ ния тиристорным усилителем работает на принципе широтно-им­ пульсного регулирования. Она состоит из статического преобразо­ вателя напряжения, широтно-импульсного модулятора, схемы фор­ мирования импульса заданной длительности для управления ком­ мутирующим тиристором Т2.

Двухтактный преобразователь напряжения, выполненный на двух трансформаторах Трі и Тр2 и двух транзисторах ПТЗ и ПІ4, генерирует переменное напряжение прямоугольной формы с частотой f= 100 гц.

Импульсы управления главного тиристора 77 усилителя фор­ мируются широтно-импульсным модулятором, представляющим, собой магнитный усилитель с внутренней обратной связью с выхо­ дом на постоянном токе. Ширина выходных импульсов модулято­ ра, определяемая углом насыщения сердечников а, регулируется, постоянным током подмагничивания. Для компенсации намагни­

Д9—Д12. Длительность импульса управления определяется вре­ менем насыщения дросселя Др2.

Схема импульсного регулирования питается от блока стаби­ литронов СтЗ—Стб, выполняющих функцию стабилизатора на­ пряжения. Регулятор типа БРН-4 рассчитан для стабилизации напряжения 110=1=1 е. Испытание его на тепловозах свидетельст­ вует о хорошей температурной стабильности и высокой точности регулирования.

Магнитно-полупроводниковые аппараты управления

К группе бесконтактных аппаратов управления, построенных на использовании принципов импульсного регулирования, можно отнести блок обнаружения и прекращения боксования (ОПБ) и реле перехода БРП.

8»