книги из ГПНТБ / Основы теории и конструкции контрольно-проверочной аппаратуры авиационных управляемых ракет учебник

Г Л А В А 4

источники ПИТАНИЯ КОНТРОЛЬНО-ПРОВЕРОЧНОЙ АППАРАТУРЫ

§ 21. И С Т О Ч Н И К И Э Л Е К Т Р О П И Т А Н И Я

Для обеспечения работы автоматических систем контроля не­ обходимы специальные средства энергоснабжения. Аппаратура контроля может работать в стационарных и полевых условиях.

При работе в стационарных условиях возможно использование промышленных энергетических установок, а в- полевых условиях необходимы собственные транспортабельные источники электро­ питания.

В со.став подвижных позиций предварительной подготовки ра­ кет входят специальные энергоблоки, выполненные в виде дизельэлектрических агрегатов, установленных на автомобильных прице­ пах. Для унификации работы КПА от стационарных или подвиж­ ных энергосистем последние должны вырабатывать напряжения трехфазного-тока 380 или 220 В частотой 50 Гц.

Потребляемая мощность современных средств контроля состав­ ляет десятки киловольтампер. В подвижных электростанциях в ка­ честве двигателя используется дизель с воздушным вентилятором и регулятором скорости повышенной точности. Для работы такого двигателя требуются системы топливного питания, охлаждения, подогрева, управления и контроля.

Источником переменного трехфазного тока служат синхронные генераторы ДГС (двигатель-генератор синхронный). Генераторы выполняются на выходное напряжение 230 или 400 В частотой 50 Гц. Обмотка статора соединяется «звездой» с выведенным ну­ лем. В качестве возбудителей применяют четырехполюсные ма­ шины постоянного тока шунтового типа.

С т а т о р выполнен в виде литой чугунной станины с сердеч­ ником из листов электротехнической стали. Пакет железа статора укреплен в ребрах станины с торцов двумя нажимными гайками и имеет трапецеидальные полузакрытые пазы. Катушечная двух­ слойная обмотка статора состоит из мягких катушек и обмоточ­ ного провода.

131

Р о т о р генератора представляет собой цельнокованый вал, к средней расширенной части которого привернуты полюсы, на­ бранные из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Катушки полюсов намотаны из медного изолированного провода прямоугольного сечения. Выводные концы обмоши ротора присо­ единены к двум контактным медным кольцам, расположенным внутри подшипникового щита. Подшипниковые щиты отлиты из чу­ гуна и имеют окна с жалюзи для охлаждения генератора.

I

Рис. 4.1. Электросхема синхронного генератора:

8 — р е г у л я т о р в о з б у ж д е н и я

Т р а в е р с а к о л л е к т о р - а выполнена в виде стального кольца с четырьмя пластмассовыми пальцами, на каждом из ко­ торых находится по два латунных щеткодержателя. Для охлаж­ дения генератора предусмотрен ц е н т р о б е ж н ы й в е н т и ­ л я т о р .

Включение и контроль работы генератора и КПА осуществляют­ ся р а с п р е д е л и т е л ь н ы м у с т р о й с т в о м , которое состоит из щита управления и блока регулятора напряжения. Работа ге­ нератора заключается в следующем. При подаче постоянного тока в шунтовую (параллельную) обмотку 5. двигателя-возбудителя (рис. 4.1) последний начинает вращать с постоянной скоростью ро­ тор синхронного генератора. С помощью вращающейся обмотки 3 ротора, получающей питание от источника постоянного тока, соз­ дается вращающееся магнитное поле, которое вызывает появление

132

синусоидальной ЭДС в каждой из обмоток статора 2. Эти ЭДС

ег — Emsin ош,

сдвинуты одна относительно другой на 120°. Конденсатор 6 слу­ жит для сглаживания пульсации постоянного тока возбуждения. Регулирование скорости вращения двигателя, а следовательно, и частоты переменного тока осуществляется с помощью регулятора 8.

Вконтрольно-проверочной аппаратуре управляемых ракет часто требуются источники электропитания переменного однофазного тока частотой 400 Гц напряжением 115 В. Для этого используются преобразователи, которые обеспечивают преобразование трехфаз­ ного тока частотой 50 Гц напряжением 220 или 380 В в однофаз­ ный ток 115 В, 400 Гц.

Всостав преобразователя входят асинхронный электродвига­ тель,' однофазный генератор, блок регулирования напряжения (БРН) и магнитный пускатель ПММ или пускатель ПТ с универ­ сальным блоком переключения УБП. Двигатель и генератор вы­ полнены в одном корпусе, на котором устанавливается также блок

фазового компаундирования (БФК), осуществляющий внутренний и внешний электрический монтаж. Для защиты двигателя от пе­ регрузок имеются тепловые реле, встроенные в пускатель. Рас­ смотрим работу преобразователя (рис. 4.2), когда пуск произво­ дится пускателем ПММ. Включение преобразователя производится нажатием кнопки «Пуск». При этом контактор (К) замыкает свои контакты, через которые подключаются статорные обмотки двига­ теля (Д). Один из контактов блокирует кнопку «Пуск», поэтому для включения пускателя достаточно кратковременного нажатия на кнопку. В цепях статорных обмоток установлены тепловые реле (ТР), которые при перегрузке своими термобиметаллическими контактами отключают источник электропитания. Пуск преобразо­ вателя необходимо производить на холостом ходу.

Вместе с ротором двигателя вращается индуктор генератора (Г). В связи с малым остаточным магнитным потоком индуктор­ ного генератора для обеспечения его надежного самовозбуждения в схеме предусмотрено начальное возбуждение, которое осуществ­ ляется подачей на обмотку возбуждения (ОВ) генератора напря­ жения, снятого с фазы статора двигателя через понижающий транс­

много раз превышает напряжение в цепи начального возбуждения в процессе работы, что обеспечивает надежную работу схемы. Па­

133

раллельно обмотке возбуждения включен нелинейный резистор R2 (тервитовая шайба), который предохраняет диод Д2 от перенапря­ жения.

Независимость выходного напряжения преобразователя от раз­ мера и характера нагрузки обеспечивается за счет изменения тока возбуждения генератора, которое происходит в зависимости от

тока нагрузки, напряжения и характера нагрузки. Увеличение тока нагрузки или уменьшение cos <р нагрузки приводит к увели­ чению тока возбуждения, что компенсирует размагничивающее действие реакции обмотки статора генератора и активное падение напряжения на ней. Для уяснения принципа возбуждения генера­

тора рассмотрим работу преобразователя в режиме холостого хода и под нагрузкой.

Для питания обмотки возбуждения генератора постоянным током и поддержания выходного напряжения преобразователя

134

(Д2, ДЗ, Д4, Д5), конденсаторов СЗ, С4, С5, С6, С7, нелинейного резистора R2, магнитного усилителя (МУ), трансформатора Тр4 и резисторов R3, R4, R5. Трансформатор тока Тр2 введен в схему для преобразования тока нагрузки генератора в напряжение, воз­ действующее на первичную обмотку трансформатора напряже­ ния ТрЗ при изменении нагрузки. Первичная обмотка Тр2 вклю­ чена в цепь фазы статора генератора, а вторичная — последова­ тельно с первичными обмотками трансформатора напряжения ТрЗ,

обмотках, а следовательно, к увеличению суммарного тока возбуж­ дения и к поддержанию напряжения на выходе преобразователя на заданном уровне. Ввиду того что индукторный генератор вы­ полнен малонасыщенным, при разомкнутой подмагничивающей обмотке ТрЗ система возбуждения обеспечивает уровень напряже­ ния в режиме холостого хода, который достаточен длй создания схемой регулирования напряжения положения устойчивого само­ возбуждения. Подмагничивающая обмотка трансформатора напря­ жения ТрЗ подключена к выходу магнитного усилителя, и значение тока в ней автоматически изменяется при изменении напряжения на входе блока регулирования напряжения. Подмагничивание транс­ форматора напряжения ТрЗ постоянным током необходимо для из­ менения магнитной проницаемости его магнитных элементов в це­ лях поддержания допустимого напряжения на выходе генератора.

Как и в любой системе автоматического регулирования, рассмат­ риваемый генератор содержит ряд обратных связей, служащих для уменьшения колебаний тока возбуждения при различных измене­ ниях выходного напряжения генератора. Гибкая отрицательная об­ ратная связь выполняет роль стабилизатора тока возбуждения (рис. 4.3). При установившейся работе генератора напряжение на его обмотке возбуждения постоянно по величине и ток по стабили­ зирующей обмотке не протекает. В момент изменения тока воз­ буждения в обмотке стабилизации появляется ток, значение кото­ рого зависит от отклонения выходного напряжения генератора и ркорости его изменения,

135

Изменение тока на выходе магнитного усилителя вызовет за­ ряд или разряд конденсатора С7. Магнитное поле, создаваемое током в стабилизирующей обмотке, будет противодействовать из­ менению ампер-витков обмотки управления, и процесс изменения тока на выходе МУ замедлится. Это, в свою очередь, приведет к плавному изменению ампер-витков возбуждения и к восстановле­ нию напряжения генератора до установленного значения. При вне­ запном изменении тока подмагничивания в ТрЗ в цепи стабили-

зирующая обмотка МУ — конденсатор С6 —подмагни- чивающая обмотка ТрЗ про­ исходят такие же процессы, как и в случае изменения тока в обмотке возбуждения генератора.

Для повышения статической устойчивости системы возбужде­ ния и точности поддержания напряжения генератора в принципи­

(ФСН) предназначен для получения постоянного по величине на­ пряжения независимо от изменения частоты и напряжения генера­ тора. Частота выходного напряжения генератора не бывает посто­ янной и колеблется в определенных допустимых пределах. С изме­ нением частоты на входе стабилизатора изменяется вольт-амперная характеристика реактивного сопротивления дросселя Др1, а следо­ вательно, и выходное напряжение стабилизатора. Для исключения зависимости стабилизированного напряжения от колебания часто­ ты питающего напряжения в стабилизатор введен контур, обра­ зованный линейной индуктивностью ненасыщенного дросселя Др2 и конденсатором С9. Параметры контура подобраны так, чтобы

136

изменение частоты на входе стабилизатора компенсировалось из­ менением сопротивления этого контура, поэтому напряжение на выходе остаётся практически постоянным. Для стабилизации ха­ рактеристик резонансного контура в схему введены конденсаторы

С12 и СЮ.

Дроссель ДрЗ играет роль индуктивного сопротивления. При уве­ личении напряжения генератора резко возрастает ток насыщен­ ного дросселя Др1, так как индуктивное сопротивление его падает с ростом напряжения на нем.- В результате этого падение напря­ жения на дросселе Др2 увеличивается, а на дросселе Др1 остается без изменений. Дроссель Др2 имеет рабочую и компенсационную обмотки. Часть компенсационной обмотки включена последователь­ но со вторичной обмоткой Др1, поэтому некоторое увеличение ЭДС вторичной обмотки Др1 при повышении напряжения на входе ста­ билизатора компенсируется обратно направленной ЭДС части компенсационной обмотки. Нагрузкой стабилизатора являются резисторы R8 и R9, причем R9 выполнен на теплоизоляционном основании и служит для компенсации изменения сопротивления обмоток вследствие нагрева и изменения других параметров ста­ билизатора.

Схема сравнения собрана на выпрямителе ВЗ с реостатом Р6 установки и резистором R7. Реостат установки (РУ) предназначен для изменения величины выходного напряжения генератора. В ре­ зультате сравнения напряжения генератора, снимаемого со сред­ них точек дросселей Др4 и Др2, и напряжения выхода феррорезонансного стабилизатора появляется сигнал отклонения, который воздействует на работу схемы так, что отклонение напряжения ге­ нератора от заданного значения сводится к нулю. При разности на-* пряжений по обмотке управления МУ протекает ток, который при­ водит к изменению тока в рабочих обмотках МУ и к изменению ампер-витков подмагничивающей обмотки трансформатора напря­ жения ТрЗ, следовательно, происходит изменение напряжения ге­ нератора до установленного значения.

Многие электрические цепи КПА работают от источников по­ стоянного тока. Поэтому для преобразования переменного тока частотой 50 Гц в постоянный ток используются специальные пре­ образователи. В качестве таких преобразователей применяются выпрямительные агрегаты. Рассмотрим выпрямительный агрегат ВАКС, преобразующий переменный ток напряжением 380 В часто­ той 50 Гц в постоянный ток напряжением 30 В (рис. 4.6).

Агрегат представляет собой шкаф-каркас, обшитый съемными металлическими щитами. На лицевом щите размещены измеритель­ ные приборы (амперметр, вольтметр), пакетный выключатель и сигнальная лампа. Внутри агрегата установлен силовой понижаю­ щий трансформатор, блок дросселей насыщения ДН1 —ДН6, вы­ прямительные блоки В1—В6, трансформатор питания цепей авто­ матики, панель с элементами автоматики, а также помехозащи­ щенные конденсаторы и резисторы.

137

Трехфазный двухобмоточный трансформатор Тр1 служит для понижения питающего напряжения и имеет коэффициент трансфор­ мации к=7,08, так как фазное напряжение первичной обмотки «Звезда» Т/ф1 = 220 В, а фазное напряжение вторичной обмотки, соединенной в «треугольник», Uфг= 31 В.

Рис. 4.6. Принципиальная схема выпрямителя

Стабилизаторами выходного напряжения являются дроссели на­ сыщения ДН1—ДН6, которые представляют собой магнитные уси­ лители и имеют по четыре обмотки каждый: рабочую wp, смеще­ ния Доем, ^управляющую wy и демпфирующую и>д. Рабочие обмотки щэосс^лей включены в плечи трехфазного выпрямительного моста

138

Обмотки управления служат для регулирования падения напря­ жения на дросселях, причем расширение диапазона регулирования дросселей насыщения обеспечивается обмотками смещения шсм, включенными через резистор R4 на выход выпрямительного агре­ гата. Для предотвращения автоколебаний имеются демпферные об­ мотки дод, включенные в цепи обмоток управления ш9, ш10, w\\.

Стабилизация выпрямленного напряжения осуществляется с помощью блока автоматики, который электрически связан с обмот­ ками дросселей насыщения ДН1—ДН6. К выходу выпрямительного агрегата подключен измерительный мост R6, R7, ВЦ —В13, в диа­ гональ которого включены обмотки управления w^, w6, w7, w&маг­

и ток в управляющих обмотках магнитного усилителя. Это приве­ дет к уменьшению тока, проходящего через рабочие обмотки W\, w2, ш3, ®4, т. е. к уменьшению тока в обмотках управления дрос­ селей ДН1—ДН6. Следовательно, уменьшится индуктивное сопро­ тивление дросселей насыщения и увеличится выходное напряже­ ние до номинальной величины. Ток управления дросселей насы­ щения регулируется с помощью резистора R5. С помощью стаби­ литрона В11 создается опорное напряжение, а стабилитроны В12— В13, включенные встречно опорному, служат для температурной компенсации. С ростом температуры окружающей среды опорное напряжение на стабилитроне В11 увеличивается, а падение напря­ жения на стабилитронах В12—В13 уменьшается.

Переключатель ПК обеспечивает переключение моста сравне­ ния R6, R7, В11—В13 с выхода выпрямительного агрегата на на­ грузку. Цепочки RC (R1—R3, С4—С6) подключены к вентилям В1—В6 для снижения коммутационных перенапряжений. Конден­ сатор С7 служит для фильтрации протекающего через стабили­ троны тока, а конденсаторы С8—СЮ— для подавления радиопо­ мех. Питание блока автоматики напряжением 36 В осуществляется от однофазного двухобмоточного трансформатора Тр2. Таким же напряжением питаются рабочие обмотки магнитного усилителя.

Для сглаживания пульсаций выходного напряжения выпрями­ тельного агрегата используется однозвенный Г-образный LC- фильтр. Фильтр выполнен в виде шкафа, в котором смонтированы дроссель и панель конденсатора. Дроссель имеет обмотку из двух

139

последовательно соединенных катушек, индуктивность дросселя регулируется воздушным зазором. В схеме фильтра (рис. 4.7) конденсатор С и дроссель Др включены так, что постоянная со­ ставляющая пульсирующего тока попадает через катушку индук­ тивности в нагрузку. Переменные составляющие частично гасятся на дросселе в силу его большого индуктивного сопротивления, а в большей своей чаети замыкаются через конденсатор и на на­ грузку не попадают. Ток в нагрузке оказывается сглаженным.

§22. ИСТОЧНИКИ ПНЕВМОПИТАНИЯ

Вкачестве источников пневмопитания на позициях предвари­ тельной подготовки применяются передвижные компрессорные станции УКС-400П или заправочные тележки. Передвижная комп-

Рис. 4.8. Передвижная компрессорная станция;

1 — к о ж у х ; 2 — д в е р к а ; 2 — в о д о м а с л о о т д е л и т е л ь ; 4 — в о з д у х о о ч и с т и т е л ь : 5 — к о м п р е с с о р ; 6 — щ и т у п р а в л е н и я ; 7 — р у к о я т к а м е х а н и з м а в к л ю ч е н и я м у ф т ы с ц е п л е н и я ; 8 — г л у ш и т е л ь д в и г а т е л я ; 9 — д в и г а т е л ь ; 10 — а к к у м у л я ­ т о р н а я б а т а р е я ; Л — р а з д а т о ч н а я к о л о н к а ; /2 — р а з д а ­

т о ч н а я р а м п а

Все узлы и агрегаты станции смонтированы на двухосном авто­ мобильном прицепе и закрыты кожухом 1 с дверками 2, обеспечи­ вающими удобный доступ к агрегатам станции при эксплуатации.

Двигатель 9 является двухтактным дизелем и вместе с радиа­ тором системы охлаждения находится в передней части прицепа. Компрессор 5 (с подачей до 140 м3/ч) с радиатором охлаждения воды межступенчатых холодильников расположен в задней части прицепа. Компрессор пятиступенчатый, соединен с двигателем кар­ данным валом. Над компрессором смонтированы четыре межсту­ пенчатых холодильника, которые с помощью трубопроводов под­ соединены к головкам первых четырех ступеней компрессора и че­ тырем водомаслоотделителям, установленным перед радиатором

140