3.4.2 Принцип работы брн-7м

В целом, процесс регулирования напряжения стартер-генератора ГСР-СТ-12/40А происходит следующим образом.

При увеличении, например, напряжения стертер-генератора уве­личивается разность потенциалов φ_аи φ_бизмерительного органа (см. рис.3.4.2.).

В этом случае коллекторный ток транзистора VT1 предварительного усилителя становится меньше тока транзистораVT2, и за счет разности падений напряжений на резисторахR5 иR6 увеличиваемся токIу управления магнитного усилителя ШИМ. Времяt_ннасыщения сердечников магнитного усилителя увеличивается, что приведет к уменьшению длительности открытого состояния транзистораVT4. Длительность импульсов напряжения возбуждения уменьшится и, следовательно, уменьшится среднее значение тока в ОВГ. Напряжение восстановится до заданного значения с незначительной ошибкой. В случае снижения напряжения стартер-генератора про­цессы протекают в обратном порядке.

Установка заданного значения напряжения стартер-генератора производится с помощью регулировочного резистора R3, шлиц кото­рого выведен на лицевую панель блока БРЗ-1 и закрыт колпачком.

3.5. Блок регулирования напряжения брн120т5а

1. Назначение

Блок регулирования напряжения БРН120Т5А предназначен для стабилизации напряжения генератора ГТ30НЖЧ12 в пределах 115...119В при из­менении его нагрузки и частоты вращения.

3.5.2. Основные технические данные

1. Напряжение питания, В

- постоянного тока - 24...29.7

- трехфазного тока (фазное),

частотой 798,..802Гц - 22...29

2. Номинальное регулируемое напряжение

- трехфазного тока (фазное),

частотой 392...408гц - 117

3. Входной ток ,А

- постоянный - не более 0,5

- переменный:

частотой 400Гц - не более 0,04

частотой 800Гц - не более 1,3

4. Потери при использовании в системах с раздельной

работой каналов, Вт - не более 20

5. Статическая погрешность регулирования

напряжения, В - не белее ± 2

6. Диапазон изменения уровня фазного напряжения +5

генератора подстроечным резистором, В -4

7. Температура окружающей среды, °С - от -60 до +60

8. Масса, кг - не более 1,9

9. Режим работы - продолжит.

3.5.3 Устройство

Блок представляет собой комплекс элементов, связанных электрически и размещенных в корпусе, корпус блока выполнен в виде кассеты и устанав­ливается на монтажную раму РМБ-1Б.

На передней панели блока закреплены ручка для извлечения блока, упор для крепления блока накидной гайки амортизированной рамы, клемма заземления и подстроечный резистор, закрытый съемным штампованным колпачком. Здесь же указано направление подстройки.

С внешней стороны на задней панели расположен “плавающий” штепсельный разъем для подсоединения блока в схему.

4. Электрическая схема

Упрощенная электрическая схема блока регулирования напряжения приведена в приложении 1. Основными элементами блока являются:

- измерительный орган ИО;

- фазосдвигающее устройство;

- три однотипных формирователя импульсов ФИ1....ФИ3;

- исполнительное устройство ИУ;

- реле включения возбуждения генератора К.

Примечание:Регулятор напряжения также имеет блок распределе­ния реактивной мощности, который используется при параллельной работе генераторов переменного тока.

В качестве измерительного органа ИО применен нелинейный элект­рический мост, образованный резисторами R1,R2 и стабилитронами

VД4 ,VД5. Измерительный орган включен на напряжение генератора через трехфазный однополупериодный выпрямитель на диодахVД1...VДЗ и сглаживающий фильтр С1. Выходной сигнал снимается с диагонали моста между точками "а" и "б". При нормальной работе генератора оба стабилитрона пробиты, по­тенциал точки "б" изменяется пропорционально изменениям напряжения генератора, а потенциал точки "а" остается практически постоянным. При номинальном напряжении генератора потенциал точки "а" выше потенциала точки "б". На рис.3.5.1. дана характеристика нелинейного моста (зависимость напряжения на выходе моста от напряжения генера­тора).

Рис.3.5.1. Характеристика ИО

На выход моста через резистор R4 подключен переход эмиттер-база транзистораVТ1.

Фазосдвигающее устройствопредназначено для сдвига фазы трех­фазного напряжения, идущего на управление формирователем импульсов. Основными элементами ФСУ являются трехфазный трансформатор Т1, кон­денсаторы С2…С4, транзисторVT1 и выпрямитель, собранный на дио­дахVД7...VД12. ТранзисторVT1 при нормальной работе генерато­ра (положительном напряжении на выходе моста) открыт и работает в режиме неполной проводимости как управляемый резистор.

Принцип работы ФСУ основан на том, что при последовательном соединении конденсатора и активного сопротивления ток İ в цепи переменного тока опережает по фазе приложенное напряжение Ů_пна угол

(3.7)

где f- частота тока

c- емкость конденсатора ;

r- общее активное сопротивление, равное сумме сопротивлений резистораR5, коллекторного перехода транзистораVT1и диодов выпрямителя.

Для пояснения принципа действия ФСУ на рис. 3.5.2. приведена векторная диаграмма для одной из фаз трансформатора Т1. Вектор па­дения напряжения Ů_сна конденсаторе С4 отстает по фазе от то­ка İ на угол 90°, а от преложенного напряжения Ů_п- на угол γ=90°-φ.

Рис. 3.5.2. Векторная диограмма ФСУ

Угол φ изменяется в зависимости от величины активного сопро­тивления Rот 0 (при закрытомVT1) до 90° (при переходе транзисто­раVT1 в насыщенное состояние). При этом фаза выходного напряже­ния, равного

Ů_вых= Ů-0,5 Ů_п , (3.8)

изменятся от 180° до 0° (см. рас. 3.5.2.).

Формирователь импульсовФИ предназначен для формирования управляющего импульса, включающего соответствующий тиристор выходного усилителя мощности. Каждый из трех формирователей импульсов представляет собой фазочувствительный импульсный усилитель, который формирует импульсы напряжения в моменты времени, когда сигнал уп­равления, поступающий на трансформатор Т2, совпадает по знаку с напряжением питания, снимаемым во вторичных обмоток трансформатора Т3 (см.прил. 1)

Формирователь импульсов состоит ив модулятора, выполненного на транзисторе VТ2, и формирующего устройство, основными элементами которого является транзисторVT3 и конденсатор С5. Временные диаграммы работы формирователя импульсов приведены на рис.3.5.3.

Рис.3.5.3. Временные диаграммы ФИ

Транзистор VТ2 модулятора открывается в момент времени, когда напряжениеU_вхснимаемое с вторичной обмотки трансформатора Т2, совпадает по знаку с коллекторным напряжениемU_n, снимаемого с обмоткиW2 трансформатора ТЗ через однополупериодный выпрямитель - диодVД15. Поскольку напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора Т2, сдвинуто фазосдвигающим устройством ФСУ по фазе относительно напряжения питания на угол α=2γ (см. рис.3.5.2.), коллекторный токVТ2i_ки падение напряжения на резистореR7 формирователя имеют форму усеченной синусоиды (рис. 3.5.3).

Транзистор VТ3 формирующего устройства открывается одновре­менно с транзисторомVТ2 импульсом напряжения, снимаемого с рези­стораR7. При этом конденсатор С5, заряженный на предшествующий полупериод до амплитудного значения напряжения питания, разряжается через низкоомный управляющий переход тиристора VS1 исполнитель­ного устройства ИУ и открывающийся транзисторVТ3. Таким образом, выходной сигнал формирователя импульсов имеет форму кратковре­менного импульса, передний фронт которого отстает от начала периода напряжения соответствующей фазы подвозбудителя на угол

α =180° -2 φ (3.9)

Исполнительное устройствоИУ (выходной усилитель мощности) представляет собой управляемый трехфазный выпрямитель, в одной группе вентилей которого установлены диодыVД18....VД20, а дру­гой тиристоры -VS1...VS3. Нагрузкой исполнительного устройства является обмотка возбуждения возбудителя ОВВ. НапряжениеU_ввприкладываемое к обмотке ОВВ, имеет пульси­рующий характер (см.рис.3.5.3). Его среднее значение определяет вели­чину тока возбуждения возбудителя и зависит от угла α включения тиристоров. Эта зависимость выражается формулой:

(3.10)

где U- амплитудное значение фазного напряжения подвозбудителя.

Для того чтобы обеспечить режим непрерывного тока в обмотке возбуждения возбудителя при пульсирующем напряжении ее питания, параллельно обмотке ОВВ включен диод VД17. ДиодVД17 обеспечивает поддержание тока в обмотке 0ВВ за счет ЭДС самоиндукции, возникаю­щей в ней при закрытии тиристоров в моменты их естественной коммутации.

4. Принцип работы регулятора

Блок регулирования напряжения обеспечивает стабилизация напря­жения генератора путем изменения напряжения, прикладываемого к об­мотке возбуждения возбудителя ОВВ, в зависимости от величины откло­нения напряжения генератора от заданного значения.

Источником мощности для возбуждения генератора и работы блока регулирования напряжения является подвозбудитель, частота которого составляет - 84….816Гц.

Процесс стабилизации напряжения генератора происходит следующим образом.

Когда напряжение генератора равно заданному значению, на выходе измерительного органе ИО имеется некоторое напряжение, которое обеспечивает вполне определенное значение сопротивления транзистора VТ1 фаpоcдвигающего устройства ФСУ. Ему соответствует определенное значение сдвига фаз "φ" между током и напряжением в цепях ФСУ, угла включения тиристоров “ α ” и, следовательно, тока возбуждения возбудителя.

Если напряжение генератора уменьшится (например, при включении нагрузки), разность потенциалов между точками "а" и "б" измерительного органа увеличивается, увеличивается ток базы VТ1, общее соп­ротивление резистораR5, коллекторного перехода транзистораVТ1. и диодов выпрямителя ФСУ уменьшается, соответственно уменьшается угол сдвига фаз α (см. рис.3.5.2), что приведет в соответствии с фор­мулой (3.10) к увеличению среднего выпрямительного напряженияU_вв. Ток возбуждения возбудителя увеличивается, и напряжение генератора восстановится до заданного значения. В случае повышения напряжения генератора выше заданного значения процессы протекают в обратном порядке.

Установка заданного значения напряжения (115…119В) обеспечи­вается регулировочным резистором RЗ в измерительном органе. Шлиц для установки напряжения находится на передней панели блока БРН120Т5А под защитным колпаком.

Для устранения автоколебаний напряжения в процессе регулирова­ния предусмотрела гибкая отрицательная обратная связь по току воз­буждения возбудителя, которая реализована с помощью стабилизирую­щего трансформатора ТС к резистора R4. Напряжение, приложенное к резисторуR4, суммируется с сигналом измерительного органа и пропор­ционально скорости изменения тока возбуждения возбудителя. В уста­новившихся режимах работы генератора среднее значение этого напряже­ния равно нулю. В переходных режимах работы сигнал обратной связи всегда препятствует изменениям проводимости транзистораVТ1 ФСУ и, таким образом, обеспечивает демпфирование процессов регулирования напряжения.