Покровский / УМК ОРЭ ч.2(для студентов) / Радиоэлектроника(часть2) / Ответы(часть2)№27

§ 7.3. Цепи управления, блокировки и защиты элементов радиопередатчика

Цепи управления предназначены для обеспечения правильного функционирования передатчика, а цепи блокировки и защиты — для создания безопасных условий работы обслуживающего персонала и защиты отдельных элементов передатчика от повреждений. Практи­чески эти цепи тесно связаны друг с другом, и их работу целесообраз­но рассматривать совместно.

В соответствии с выполняемыми функциями цепи управления осуществляют следующие операции:

1. включение и отключение электропитания передатчика;

2. необходимую последовательность включения и отключения всех цепей передатчика;

3. сигнализацию об авариях и их предупреждение;

4. повторное автоматическое включение передатчика;

5. дистанционное управление.

Включение и отключение питающих передатчик напряжений обыч­но осуществляется контакторами, устройство которых аналогично устройству реле. Большинство мощных цепей передатчика присоеди­няется непосредственно к силовым линиям трехфазного тока. К таким мощным цепям относятся, например, выпрямители, электродвигате­ли, применяемые в устройствах системы охлаждения, приводы пере­дающих антенн. При этом необходимо, чтобы пусковые токи не превышали допустимых токов в нагрузке (рис. 7.7, а) и чтобы при включе­нии мощных цепей передатчика силовая линия не «подсаживалась» и в ней не возникали переходные процессы, отрицательно влияющие на работу других устройств, подключенных к этой же линии.

Если хотя бы одно из указанных условий не выполняется, следует использовать ступенчатое включение нагрузки. Устройства ступенча­того включения вводятся для ограничения пускового тока и затем ступенями выводятся из цепи пита­ния до установления номинального напряжения на нагрузке.

Вариант схемы устройства сту­пенчатого включения показан на рис. 7.7, б. При включении пуско­вой кнопки включается левый кон­тактор. Напряжение питания по­дается на делитель, образованный гасящими резисторами R₁, R₂, R₃ и входными сопротивлениями на­грузки. Это создает пониженное напряжение на нагрузке и за счет правильного выбора величины га­сящих сопротивлений — понижен­ный пусковой ток. Одновременно с подачей пониженного напряже­ния на нагрузку подается напря­жение на реле времени, после сра­батывания которого замыкаются контакты правого контактора, гася­щие резисторы отключаются, начинается второй переходный процесс и после его окончания на нагрузке устанавливается номинальное на­пряжение питания.

Недостаток схемы с резисторами состоит в том, что гасящие ре­зисторы рассеивают много тепла, поэтому их можно заменить индуктив­ными катушками, но при этом значительно возрастают размеры всего устройства включения.

Если включается очень мощная цепь, можно использовать много­ступенчатое устройство включения.

В радиопередатчиках при их пуске должна быть обеспечена опре­деленная последовательность включения всех цепей. Такое включение создается за счет блокировки, которая позволяет осуществить после­дующую операцию включения только в том случае, если выполнена предыдущая операция. Блокировка осуществляется при помощи кон­тактов соответствующего контактора, служащего для подачи питания к цепям передатчика. Пример схемы, когда должны последовательно включаться первая R_H1, вторая R_H2, а затем третья R_Н3 нагрузки, по­казан на рис. 7.8.

В ламповых передатчиках последовательность пусковых операций обычно следующая: подается питание в цепь управления; включаются вентиляторы и насосы системы охлаждения; включается цепь накала ламп; замыкается цепь блокировки дверец шкафа; включаются источники напряжения сеточного смещения; включается источник анод­ного питания.

Для сигнализации о состоянии и работе определенных цепей пере­датчика служат индикаторные лампочки, звонки или сирены. Индика­торные лампочки включаются в силовые цепи для сигнализации о подаче энергии в соответствующую цепь. Однако непосредственное включение индикаторных лампочек в силовые цепи часто оказывается нецелесообразным. Например, если лампочка должна быть включена в цепь с током 100 А, бессмысленно применять провода на 100 А толь­ко для питания индикаторной лампочки. Второй недостаток такого включения состоит в том, что если силовая цепь, в которую включена индикаторная лампочка, имеет индуктивный характер, то в ней при размыкании могут возникнуть значительные э. д. с. самоиндукции, что приведет к выходу из строя лампочки, патрона и других связанных с ней элементов схемы. Поэтому более совершенный способ включения заключается в том, что для индикаторных лампочек используют от­дельную цепь контактора (рис. 7.9).

Звуковая сигнализация служит для оповещения об аварии пере­датчика или возникновении аварийных ситуаций (падение давления охлаждающей жидкости, высокая температура и др.). В мощных передатчиках всегда имеется блокировка, которая уже при возникнове­нии аварийной ситуации размыкает контактор в цепи питания анода. Этот контактор и используется для аварийной сигнализации.

Чтобы предотвратить непрерывное звучание аварийного сигнала в случае неисправности, обычно предусматривают возможность его отключения при помощи выключателя. Однако после устранения не­исправности оператор не должен забывать снова включить цепь ава­рийного сигнала. Для этого можно применять «самонапоминающую схему», подобную изображенной на рис. 7.10.

В этой схеме аварийный сигнал можно выключать после того, как он сработал. Однако после устранения неисправности сигнал снова начнет звучать, напоминая оператору о том, что аварийный выключа­тель надо вернуть в исходное положение.

Многие неисправности в передатчиках носят кратковременный ха­рактер и исчезают сами вскоре после возникновения. Примерами таких неисправностей могут служить дуга в загрязненных изоляторах и удар молнии в антенну. Чтобы свести к минимуму простой передатчика из-за таких неисправностей, применяют схемы автоматического повторного включения, которые служат для возвращения передатчика в рабочее состояние в максимально короткий срок. Цепи повторного включения обеспечивают снятие и возобновление подачи энергии к передатчику от одного до трех раз. В случае более серьезного повреждения после нескольких предусмотренных схемой повторных включений передатчик выключится и потребуется устранение неисправ­ности.

Дистанционное управление обычно обеспечивает следующие опе­рации: включение и выключение цепи накала; включение и выключение источника анодного питания; измерение выходного тока и напряжения оконечного каскада; измерение тока в антенне; измерение уровня модуляции.

Такой объем дистанционного управления определяется необходи­мостью обеспечения условий, гарантирующих нормальную работу передатчика. Но он, конечно, не охватывает всех операций, требую­щихся для длительной работы передатчика.

Системы дистанционного управления можно разделить на два ос­новных вида: на постоянном и переменном токе. Первые системы про­ще, однако их возможности более ограничены. Обычно системы ди­станционного управления на постоянном токе предполагают наличие специальной двухпроводной линии связи, по которой с пульта управ­ления поступают команды в виде определенных посылок постоянного тока. Различие этих посылок заключается либо в величине тока, либо в полярности напряжения, либо в длительности импульса. На раз­личные посылки на приемном конце (в передатчике) срабатывают различные реле, осуществляющие те или иные функции переклю­чения.

В дистанционных системах управления на переменном токе по одной и той же паре проводов передается ряд низкочастотных сигна­лов, каждый из которых соответствует определенной команде. В пере­датчике устанавливаются фильтры низких частот, выход каждого из которых присоединяется к соответствующему исполнительному реле (рис. 7.11).

Цепи защиты служат для того, чтобы предотвращать повреждения вследствие перегрузки или нарушений в работе отдельных устройств передатчика. Перегрузка может возникнуть из-за повреждения или пробоя любого элемента схемы. Для защиты других элементов пере­датчика необходимы цепи, чувствительные к перегрузкам по постоян­ному току, переменному току промышленной и высокой частот. Цепи защиты должны быть связаны с цепями управления, чтобы немедленно обесточивать не только те цепи, в которых возникло повреждение, но и другие, защищая наиболее ответственные элементы пере­датчика.

При разработке защитных приспособлений следует учитывать как их сложность, так и стоимость. Бессмысленно использовать автоматы защиты, стоимость которых в несколько раз превышает стоимость за­щищаемого элемента передатчика.

Важной характеристикой устройств защиты является скорость их срабатывания. Особенно существенна величина скорости срабаты­вания устройств защиты в цепях, элементы которых работают в режиме, близком к режиму полного использования. Такой режим работы характерен для многих цепей передатчика. Режим полного использова­ния не свидетельствует о плохой конструкции, а связан с ограничен­ным выбором таких элементов, как мощные лампы. А так как стои­мость лампы очень резко возрастает с увеличением ее мощности, то создание устройств быстродействующей защиты оказывается более экономичным.

В состав защитных средств, применяемых в радиопередающих устройствах, входят предохранители, автоматические выключатели и токочувствительные реле. Наиболее простыми устройствами для раз­мыкания цепи, в которой произошла перегрузка, являются предохра­нители. Их можно разбить на три типа: быстродействующие, со сред­ним временем срабатывания и замедленного действия.

Быстродействующие предохранители рассчитывают на чрезвычайно малые токи (до 0,002 А) и используют для защиты измерительных при­боров и полупроводниковых выпрямителей. Предохранители со сред­ним временем срабатывания являются наиболее распространенными. Их применяют для защиты трансформаторов и анодных цепей ламп. Предохранители замедленного действия используют в цепях с большими пусковыми токами и в тех случаях, когда другие типы предохрани­телей выходят из строя в результате периодических механических усилий.

Наиболее распространены тепловые и магнитные автоматические выключатели. В тепловых автоматических выключателях используются тепловые реле, в которых при избыточном выделении тепла изгибает­ся биметаллическая пластинка, приводящая в действие механизм отключения контакта. Скорость срабатывания тепловых выключате­лей относительно маленькая. Магнитные автоматические выключатели реагируют на перегрузки значительно быстрее и отключают цепи, в ко­торых произошла перегрузка за время порядка 10 мс. Наибольшим бы­стродействием обладают электронные устройства защиты, способные разорвать цепь за 1 мкс.

В заключение отметим, что полная схема управления и защиты передатчика часто оказывается очень сложной.

Литература: В. Н. Ушаков, “Основы радиоэлектроники и радиотехнические устройства”, Изд-во «Высшая школа», Москва, 1976.

4