Лабораторная работа №5. Регулятор напряжения типа брн – 3в.
Цель работы: изучение конструкции и принципа действия регулятора напряжения типа БРН – 3В.
Регулятор напряжения вспомогательного генератора типа БРН-3В (рис 15) применяется на тепловозах серий 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ТЭП60 и М62.
Регулятор состоит из трех функциональных узлов[1]:
измерительного органа, выполненного в виде мостовой схемы и содержащего резисторы R1, R2 и стабилитроны СТ1, СТ2. Эти элементы образуют плечи моста, в диагональ которого включен эмиттер – базовый переход транзистора Т1. К измерительному органу относятся также диоды Д1-Д3 и резистор R3;
усилителя постоянного тока, содержащего транзисторы Т2, Т3 и диод Д5;
регулирующего органа, представляющего собой мультивибратор и содержащего тиристоры Т4-Т5, диоды Д4, Д6-Д9, стабилитроны СТ3-СТ4, конденсаторы С1-С3, резисторы R4-R7 и дроссели Др1, Др2.
После окончания процесса пуска дизеля пусковые контакторы Д1-Д3 отключаются и точка Б соединяется с аккумуляторной батареей по цепи: плюс БА, отключатель батареи ВБ, предохранитель П2 (125 А), шунт амперметра батареи ШЗБ, резистор заряда батареи СЗБ, автоматический выключатель «Управление дизелем», контактор топливоподкачивающего насоса КТН (два последних аппарата должны быть включены перед пуском дизеля), размыкающие блокировочные контакты пусковых контакторов Д1и Д3, обмотка возбуждения вспомогательного генератора НВГ, точка Б.
Так как в момент отключения пусковых контакторов транзисторы Т1-Т3 закрыты (ввиду отсутствия тока через эмиттер – базовый переход транзистора Т1), то пробивается стабилитрон СТ3 и начинает протекать ток по цепи: точка Б, резистор R4, диод Д4, стабилитрон Ст3, управляющий электрод – катод тиристора Т4, дроссель Др1, минус аккумуляторной батареи. В результате открывается тиристор Т4 и будет протекать ток по второй цепи: точка Б, диод Д7, тиристор Т4, дроссель Др1, минус аккумуляторной батареи. Одновременно начинается заряд конденсатора С1 через резистор R7 таким образом, что на его правой обкладке будет положительный потенциал. Как только величина этого потенциала превысит напряжение пробоя стабилитрона СТ4, начнет протекать ток на управляющий электрод тиристора Т5, он откроется и конденсатор С1 разрядится по цепи: тиристор Т5,дроссели Др2 и Др1, тиристор Т4. последний закроется и отключит обмотку НВГ от аккумуляторной батареи. Ток НВГ начнет плавно уменьшаться, замыкаясь через диод Д6. при открытом тиристоре Т5 конденсатор С1 заряжается таким образом, что на его левой обкладке будет положительный потенциал ( ток заряда протекает через НВГ). В момент когда потенциал левой обкладки конденсатора С1 превысит напряжение пробоя стабилитрона СТ3, откроется тиристор Т4, и конденсатор С1 разрядится по цепи: тиристор Т4, дроссели Др1 и Др2, тиристор Т5. последний закроется, а обмотка возбуждения вспомогательного генератора вновь подключается к аккумуляторной батарее. Дальше все процессы повторяются.
Таким образом, тиристоры Т4 и Т5 мультивибратора автоматически переключаются с частотой около 400Гц. Величина частоты зависит от величины резистора R7 и конденсатора С1.
Рис 15 Принципиальная схема включения регулятора напряжения типа БРН-3В
При работе мультивибратора ток обмотки НВГ быстро нарастает, пропорционально ему увеличивается напряжение ВГ и соответственно растет потенциал точки А. Когда напряжение ВГ превысит заданное значение, потенциал точки А превысит потенциал точки В и по эмиттер-базовому переходу транзистора Т1 начнет протекать ток. Через его эмиттер-коллекторный переход будет протекать ток на базу транзистора Т2, и транзисторы Т2 и Т3 откроются. Транзистор Т3 зашунтирует цепь управляющего перехода тиристора Т4. В результате после очередного запирания Т4 разрядом конденсатора С1 этот тиристор не откроется, и мультивибратор окажется заторможенным в положении: тиристор Т5 открыт, Т4 – закрыт. Положительный потенциал на левой обкладке конденсатора С1 (и соответственно точки Б) значительно превышает напряжение пробоя стабилитрона СТ3, но ток н управляющий электрод Т4 не протекает, так как для него имеется цепь: точка 5, резистор R4, диод Д4, открытый коллектор – эмиттерный переход транзистора Т3.
Ток обмотки НВГ, замыкающийся по диоду Д6 плавно уменьшается, и соответственно уменьшается напряжение ВГ. Когда оно станет менее заданного, потенциал точки А станет меньше потенциала точки В, транзисторы Т1-Т3 закроются, снова начнет работать мультивибратор и увеличиваться напряжение ВГ.
Таким образом, в системе «вспомогательный генератор – регулятор напряжения» устанавливаются колебания. На одной части периода колебаний работает мультивибратор, и напряжение генератора растет, на другой – мультивибратор не работает, и напряжение генератора уменьшается. Соотношение между обеими частями зависит от частоты вращения якоря генератора: при ее увеличении часть периода колебаний, соответствующая работе мультивибратора, уменьшается.
Регулирование напряжения ВГ осуществляется движком резистора R1: при перемещении движка вверх напряжение ВГ уменьшается – и наоборот.
Стабилитрон СТ2 предназначен для компенсации температурной нестабильности стабилитрона СТ1. диоды Д1-Д5 и Д8, Д9 выполняют защитные функции. Диод Д7 не допускает возникновении паразитных колебаний в цепи: обмотка НВГ, конденсатор С1, резистор R7. Дроссели Др1 и Др2 ограничивают скорость нарастания тока через тиристоры Т4 и Т5 при их открытии. Цепочки R5 – C3 и R6 – C2 снимают коммутационные перенапряжения на тиристорах Т4 и Т5.
Порядок выполнения работы:
Ознакомиться с устройством БРН.
Подключить БРН к источнику питания.
Определить момент включения и отключения БРН
Отрегулировать напряжение вспомогательного генератора.
Отключить БРН от источника питания.
Контрольные вопросы: Из каких функциональных узлов состоит БРН-3В? Как располагается БРН-3В относительно тягового генератора? Для чего служит БРН-3В? Принцип действия БРН-3В?