1. Назначение, условия и принцип действия сар напряжения вспомогательного генератора с применением магнитных усилителей

В связи с тем, что вспомога­тельный генератор питает цепи воз­буждения возбудителя, освещения, управления и ряд других, напряже­ние его должно быть постоянным. Постоянное напряжение (75 ± 1) В поддерживается регулятором напря­жения, который включен в цепь обмотки параллельного возбуждения вспомогательного генератора.

Перед пуском дизеля при вклю­чении тумблера «Топливный насос» вспомогательный генератор получает независимое возбуждение от акку­муляторной батареи. Включение тум­блера «Топливный насос» приводит к включению контактора КТН. При этом ток от аккумуля­торной батареи будет протекать по обмотке возбуждения вспомогатель­ного генератора. Предварительное возбуждение вспомогательного гене­ратора от аккумуляторной батареи обеспечивает возможность его само- возбуждения после начала работы.

На современных тепловозах при­меняются бесконтактные регуляторы напряжения. В 1972—1990 гг. выпус­кались регуляторы БРН-ЗВ, с 1990 г. выпускаются регуляторы БРН-ЗГ. Эти регуляторы работают по прин­ципу компенсации отклонения управ­ляемой величины .

Основными узлами регулятора напряжения (рис. 2) являются из­мерительный орган ИО, который вос­принимает отклонения напряжения от заданного значения, и регулирую­щий орган РО_, который получает

3.

2.

сигнал от измерительного органа и изменяет ток в обмотке возбужде­ния вспомогательного генератора ВГ. Регулятор напряжения может включать и преобразующий орган ПО, который преобразует сигнал от измерительного органа к регулирую­щему, а также в отдельных случаях дополнительный орган ДО, обеспе­чивающий работу основных органов. Регулятор БРН-ЗГ, кроме того, имеет узел ограиичейия тока якоря УОТ с целью защиты вспомогательного генератора от перегрузки.

Бесконтактные регуляторы рабо­тают в импульсном режиме (в ре­жиме «ключа»), быстро чередуя включение тока в обмотке возбуж­дения при напряжении вспомога­тельного генератора ниже 75 В и выключение тока в этой обмотке при большем напряжении. На принципи­альной схеме (рис. 3) изображен условный ключ К, включающий и выключающий ток в обмотке возбуж­дения. Режим ключа может характе­ризоваться коэффициентом скваж­ности, представляющим отношение продолжительности включенного со­стояния к суммарному времени вклю­ченного и выключенного состояний. При увеличении частоты вращения якоря, уменьшении тока нагрузки ВГ уменьшается коэффициент скважности регулятора напряжения, а следовательно, снижается средний ток возбуждения ВГ (и наоборот).

Точность поддержания напря­жения при регуляторах БРН-ЗВ, БРН-ЗГ составляет ± 1 В. Частота пульсации напряжения 60—80 Гц; амплитуда напряжения не превы­шает 0,5 В. Повышению точности регулирования и сглаживанию пуль­сации напряжения способствует ра­бота вспомогательного генератора параллельно с аккумуляторной ба­тареей.

В регуляторах БРН-ЗВ измери­тельный орган выполнен по мостовой схеме (рис. 4). Первое плечо мос­та образуют резисторы R1, R1' и часть потенциометра R2, второе — оставшаяся часть потенциометра R2и резистор R3, третье — резистор R4, четвертое — стабилитроны ДЗ (или резервный Д6), Д4, Д5. В диа­гональ моста включен эмиттер-базовый (управляющий) переход тран­зистора TL В рассматриваемом мос­те падение напряжения вспомога­тельного генератора между ползун­ком потенциометра R2 и выводом Д2 (т. е. напряжение на втором плече) сравнивается с напряжением стаби­лизации стабилитрона ДЗ (Д6).

4..

Когда напряжение вспомогатель­ного генератора превысит 75 В, напряжение на втором плече моста станет выше напряжения стабилиза­ции ДЗ и в диагонали моста (в управляющем переходе транзистора Т1) потечет ток, который откроет транзистор 77. При этом начнет протекать ток в цепи эмиттер — коллектор этого транзистора, кото­рый откроет транзисторы Т2 и ТЗ (типа п-р-п). Сопротивление перехо­да эмиттер — коллектор этих тран­зисторов упадет, в результате будет шунтироваться переход управляю­щий электрод — катод тиристора Т4.

В измерительный орган входят стабилитроны Д4, Д5, которые служат для повышения стабильности его работы (температурной компен­сации), диод Д7, уменьшающий ток утечки транзистора Т1, а также диоды Д1, Д2, защищающие переходы транзистора ГУ от обратных напря­жений в момент коммутации.

В регулирующем органе регуля­тора соединенный последовательно с обмоткой возбуждения ОВ тирис­тор Т4 обеспечивает включение и выключение тока в этой обмотке в импульсном режиме. Открытие тиристора происходит при достижении напряжением ВГ определенного зна­чения (несколько вольт) и подаче отпирающего импульса на управляю­щий электрод тиристора по цепи: зажим Ш2, резистор R6, диод Д9, стабилитрон Д17. Сигнал для запи­рания тиристора подается от измери­тельного органа путем прерывания тока в цепи управляющий электрод— катод в результате шунтирования этой цепи открывшимися (находя­щимися в режиме насыщения) тран­зисторами Т2, ТЗ. Запирается ти­ристор лишь при подаче на его катод импульса обратной полярности.

Для возможности подачи запира­ющих импульсов на силовой тирис­тор Т4 он включен в схему муль­тивибратора, в которую входят также управляющий тиристор Т5, два по­следовательно соединенных стабили­трона Д14 и Д15, коммутирующий конденсатор С2, резистор R7.

Схема работы мультивибратора на двух тиристорах представлена на рис. 60.

5.

Когда напряжение вспомо­гательного генератора достигнет оп­ределенного значения, на управляю­щий электрод тиристора Т4 через резистор R6 будет подан отпираю­щий импульс (стрелка 1), и тиристор откроется. Тиристор Т5 пока будет закрыт, так как в цепи его управ­ляющего электрода стабилитроны Д14, Д15 не пропускают ток. При этом конденсатор С2 заряжается по цепи (стрелка 2): резистор R7, конденсатор С2 (полярность указана без скобок), тиристор Т4. Когда напряжение на конденсаторе станет достаточным для пробоя стабилитро­нов Д14 и Д15, через них потечет ток (стрелка 3) на управляющий электрод тиристора Т5, который от­кроется. Разряд конденсатора через тиристор Т5 (стрелка 4) даст отри­цательный импульс на тиристор Т4, что приведет к закрытию последнего.

Теперь конденсатор С2 будет пе­резаряжаться по цепи (стрелка 5): обмотка возбуждения ОВ, конденса­тор С2, тиристор Т5 и получит об­ратную полярность (указана в скоб­ках). При достижении обратным на­пряжением на конденсаторе опреде­ленного значения откроется тиристор Т4, через него потечет разрядный ток конденсатора (стрелка 5), который послужит отрицательным импульсом для тиристора Т5. Тиристор Т5 закроется.

Так создаются автоколебания частотой около 400 Гц, которая за­висит от емкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R7. Эти параметры подобраны так, что большую часть цикла тиристор Т4 открыт и, следовательно, ток в об­мотке возбуждения ВГ близок к мак­симальному. Необходимо помнить, что автоколебания происходят лишь при напряжении вспомогательного генератора менее 75 В, когда за­крыты транзисторы Т2 и ТЗ. Эти автоколебания накладываются на ко­лебательный процесс, имеющий мес­то при регулировании напряжения вспомогательного генератора. Когда оно превысит 75 В, транзисторы Т2 и ТЗ откроются и автоколебания прекратятся. Ток возбуждения ВГ и, следовательно, его напряжение начнут уменьшаться. Так будет про­должаться до тех пор, пока напря­жение в диагонали моста измери­тельного органа, т е. на входе транзистора 77 не снизится настоль­ко, что транзисторы Т1, Т2, ТЗ за­кроются. Тиристор Т4 откроется и процесс повторится.

Диоды Д13, Д16, Д9, Д8 (см. рис. 4) защищают переходы управ­ляющий электрод — катод тиристо­ров Т4 и Т5 от возникающих при перезарядке конденсатора С2 обратных напряжений. Диод Д8 защищает также переходы транзис­торов Т2, ТЗ. Стабилитрон Д17 создает отрицательное смещение на управляющем электроде тиристора Т4, чем обеспечивается отсечка тока управления при открытых транзис­торах Т2, ТЗ. Отсекающие диоды Д11, Д12 не допускают самопроиз­вольных колебаний в контуре обмот­ка возбуждения — конденсатор С2. Конденсатор С1 сглаживает пульса­цию напряжения вспомогательного генератора, которая возникает вследствие импульсного характера процесса регулирования.

Обмотка возбуждения вспомога­тельного генератора шунтирована диодом Д10, который играет роль нелинейного разрядного сопротивле­ния, снижающего перенапряжения, возникающие при выключении тока.

Применяемые в регуляторе БРН-ЗВ дроссели Др1 и Др2 умень­шают скорость изменения тока, про­текающего через тиристоры Т4, Т5, и тем самым защищают их от ком­мутационных перенапряжений. Це­почки R—С (резисторы R8, R9, конденсаторы СЗ и С4) служат для повышения помехоустойчивости ре­гулятора. Регулятор настраивают вращением регулировочного винта потенциометра R2: при вращении его по часовой стрелке напряжение вспо­могательного генератора растет и на­оборот.