Устройство и принцип действия основных элементов блока БУТ (САУТ)

Задатчик уставок тока якорей ЗТЯ, блок питания, а также преобразователь сигналов датчиков тока ДТЯ1 объединены в один модуль «источники питания» ИП. Питание блока БУТ осуществляется постоянным напряжением 110 В. Блок питания содержит транзисторный стабилизатор компенсационного типа и четыре последовательно включенные стабилитрона, создающие четыре уровня напряжений относительно общей (заземляющей) шины цепи питания — 12, 24, 36, 48 В. Этими напряжениями осуществляется питание транзисторных и операционных усилителей всех модулей блока БУТ. Общая шина всех элементов блока БУТ подключена к выходу источника питания (+36 В).

Принципиальная схема задатчика ЗТЯ показана на рис. 7.8. Задатчик уставок тока якорей имеет четыре канала (А, Б, В, Г), переключаемых контроллером машиниста в тормозных положениях КМ (1Т—ЗТ). В нейтральном положении контроллера машиниста напряжение питания цепей управления Unm = 110 В подается на вход А. Конденсатор С1 заряжается до напряжения изтя, равного напряжению стабилизации стабилитронов VD9—VD11. Фазорегулятор ФР в этом случае формирует угол регулирования управляемого выпрямителя У В ар > 90°. В результате управляемый мост будет заперт, а токи возбуждения и якорей равны нулю.

В тормозном положении контроллера машиниста 1Т напряжение питания цепей управления ипш = 110 В подается на вход Б.

Принципиальная схема задатчика уставок и регулятора тока ТЭД

Рис. 7.8. Принципиальная схема задатчика уставок и регулятора тока ТЭД

ю

O', —J

Напряжение 11[зтя на конденсаторе С1 плавно понижается до уровня напряжения стабилизации стабилитронов VD7, VD8.

При этом фазорегулятором ФР уменьшается фазовый угол регулирования до величины ар < 90, при котором управляемый выпрямитель УВ отпирается. В результате тиристорный управляемый мост плавно повышает ток возбуждения / и ток якорей /я ТЭД от нуля до минимальной уставки.

В тормозном положении контроллера машиниста 2Т напряжение Unm = 110 В подается на вход В. Напряжение и2зтя на конденсаторе С1 устанавливается равным напряжению стабилизации стабилитрона VD6. Фазорегулятор в этом случае уменьшает угол регулирования управляемого выпрямителя, повышая ток возбуждения и ток якорей ТЭД. Задатчиком устанавливается пониженная (средняя) уставка тока якорей ТЭД.

В тормозном положении контроллера машиниста ЗТ напряжение Unm = 110 В подается на входы В и Г. При этом транзистор VT1 открывается и шунтирует конденсатор С1, напряжение которого понижается до нуля Щзтя = 0. В этом случае задатчиком устанавливается максимальная уставка тока якорей ТЭД.

Выходной сигнал датчика тока якорей U формируется на резисторе R7 и складывается с напряжением 0ЗТЯ конденсатора С1. Суммарное напряжение Щ = [7ДТЯ + 11зтя подается в усилитель сигнала рассогласования УРТЯ.

Усилитель сигналов рассогласования объединен в блоке БУТ с усилителем тока УТ в модуль «регулятор». Усилитель сигнала рассогласования тока якорей УРТЯ (см. рис. 7.8) построен на операционном усилителе DA1, включенном по схеме неинвертирующего сумматора. Напряжение Щ = U + 1/ЗТЯ подается на вход операционного усилителя через резистор R10, напряжение смещения от источника +24 В = —12 В относительно шины +36 В) подается через резистор R11. Резисторы R13 и R14 образуют цепь обратной связи. Резистор R9 служит для защиты его выхода от перегрузок, стабилитроны VD16 и VD17 — для защиты входов от сигналов, превышающих допустимые для операционного усилителя величины.

Усилитель тока УТ представляет собой транзисторный эмит- терный повторитель VT2. Напряжение на его выходе U пропорционально напряжению на входе. При отсутствии входного сигнала транзистор запирается напряжением смещения, подаваемым на его базу через резистор R18. Сигнал управления на вход УТ не подается, если на выходе операционного усилителя УРТЯ имеется отрицательное напряжение, т.е. когда ток якорей значительно ниже заданной уставки. Если транзистор VT2 запирается, уровень напряжения на выходе определяется делителем, образуемым резисторами R16 и R17. При таком уровне напряжения управления Uy фазорегулятор выдает импульсы с минимальным углом регулирования amin. Напряжение на выходе управляемого моста в этом случае максимальное.

Узел фазовой синхронизации ФС обеспечивает синхронизацию формирования импульсов, открывающих тиристоры VS1—VS6, с фазами напряжений трансформатора возбуждения ТрВ, питающего управляемый тиристорный мост.

Каждый канал модуля синхронизации формирует два синхронизирующих сигнала U' и , находящихся в противофазе. Эти сигналы подаются на смежные входы канала фазорегулятора. На рис. 7.9 показана схема канала синхронизации, на рис. 7.10 приведена диаграмма напряжений, поясняющих принцип работы канала модуля фазорегулятора.

На первичную обмотку трансформатора Тр1 канала фазового синхронизатора ФС подано фазное напряжение трансформатора возбуждения ТрВ. Трансформатор Тр1 обеспечивает гальваническую развязку силовых цепей и цепей блока управления.

Вторичная обмотка трансформатора Тр1 подключена через встречно включенные диоды VD2, VD3 к неинвертирующему входу операционного усилителя DA1.

Напряжение синхронизации фильтруется конденсатором С2 и срезается стабилитронами VD6 и VD7. Операционный усилитель DA1 включен по схеме компаратора. Резистор R7 создает положительную обратную связь операционного усилителя, предотвращающую многократное переключение компаратора (электронный «дребезг») в момент перехода через нулевой уровень входного сигнала искаженной формы. Выходное напряжение компаратора прямоугольной формы {/фс1 подается на один из каналов фазорегулятора. Транзистор VT4 инвертирует сигнал U' , формируя напряже-

гг фС

ние синхронизации U^c смежного канала в противофазе, т.е. сдвинутое на 180 эл. град.

Принципиальная схема канала синхронизации

Рис. 7.9. Принципиальная схема канала синхронизации

Узел фазорегуляторов ФР состоит из шести одинаковых каналов, формирующих импульсы управления шестью тиристорами моста. Функциональная схема одного канала фазорегулятора и выходного усилителя показана на рис. 7.11, а их принципиальная схема — на рис. 7.12.

Каждый канал фазорегулятора состоит из формирователя пилообразного напряжения ФПН с выходным сигналом ?/фпн, компаратора К, выходного усилителя ВУ с импульсным трансформатором ИТ. На вход каждого канала подается сигнал синхронизации 11фс и напряжение управления Uy, формирующие фазовый угол а.

Формирователь пилообразного напряжения ФПН содержит генератор неизменного тока, составленный из транзистора VT1, стабилитрона VD1, резисторов Rl—R2 и конденсатора С1, на котором формируется пилообразное напряжение ?/фпн. При подаче на

Диаграмма преобразования сигналов фазорегулятором

Рис. 7.10. Диаграмма преобразования сигналов фазорегулятором

Функциональная схема фазорегулятора и выходного усилителя

Рис. 7.11. Функциональная схема фазорегулятора и выходного усилителя

вход ФПН напряжения синхронизации U^c положительного уровня открывается транзистор VT2 и происходит заряд конденсатора С1 неизменным током. Диоды VD2 и VD3 канала ФПН закрыты в процессе заряда конденсатора С1. Когда меняется полярность синхронизирующего сигнала U^c, транзистор VT2 закрывается и конденсатор быстро разряжается по цепи: шина +48 В—R3—VD3—Cl- шина +36 В. Диод VD2 исключает возможность перезаряда конденсатора обратной полярностью.

Компаратор с инверсной характеристикой переключения выполнен на операционном усилителе DA1. На инвертирующий вход усилителя подается пилообразное напряжение 6^пн отрицательной полярности и напряжение управления Uy положительной полярное-

Принципиальная схема канала фазорегулятора и выходного усилителя

Рис 7.12. Принципиальная схема канала фазорегулятора и выходного усилителя

ти. Если напряжение управления выше абсолютного значения пилообразного напряжения, то напряжение ?/фр на выходе усилителя будет отрицательным относительно шины +36 В. Когда абсолютное значение пилообразного напряжения 6^пн незначительно превысит напряжение управления U, выходное напряжение усилителя t/фр скачком изменит знак и станет положительным относительно шины +36 В (см. рис. 7.12). При отрицательной полярности сигнала синхронизации транзистор VT2 блока ФПН запирается. На вход операционного усилителя по цепи: шина +48 В—R4—VD8 подается сигнал, обеспечивающий отрицательное напряжение на входе усилителя DA1, независимо от соотношения значений пилообразного напряжения ?/фпн и напряжения управления U . Когда транзистор VT2 открыт, диод VD8 на входе компаратора заперт и эта цепь на работу усилителя не влияет.

Компаратор формирует выходной сигнал прямоугольной формы с фазовой задержкой а относительно переднего фронта напряжения синхронизации, пропорциональной сигналу управления регулятора U (см. рис. 7.10):

Временной элемент ВЭ состоит из транзистора VT3, конденсатора С2 и резисторов R7—R9. Он обеспечивает на выходе формирование импульсов заданной длительности, не зависящей от длительности сигнала на его входе. До тех пор пока на входе ВЭ есть отрицательное напряжение относительно шины +36 В, транзистор VT3 открыт, конденсатор С2 заряжен («плюс» со стороны базы VT3). Когда напряжение на входе ВЭ станет положительным, откроется диод VD10, конденсатор С2 начнет перезаряжаться по цепи: шина +36 В—С2—R8—шина +24 В и закроет на время перезаряда транзистор VT3. Транзистор будет заперт до тех пор, пока потенциал его базы не станет ниже потенциала шины +36 В. Когда это произойдет, транзистор VT3 откроется и сформирует на выходе ВЭ импульс. После отпирания транзистора VT3 конденсатор С2 снова зарядится и закроет транзистор VT3. Процесс перезаряда повторится, транзистор VT3 будет готов к формированию нового импульса. ВЭ формирует на выходе фазорегулятора пакет импульсов, обеспечивающий гарантированное начальное отпирание управляемого выпрямителя при углах регулирования ар, близких к 90°.

Выходной усилитель ВУсостоит из трех транзисторов (см. рис. 7.12). Транзисторы VT4 и VT5 включены по схеме составного транзистора, а транзистор VT6, открываясь, подключает через балластный резистор R15 первичную обмотку импульсного трансформатора к напряжению цепей управления +110 В. В паузах между импульсами выходной транзистор VT6 закрыт напряжением смещения.

Импульсные трансформаторы ИТ предназначены для гальванической развязки силовых цепей и цепей управления. Со вторичных обмоток трансформаторов ИТ сигналы подаются на управляющие электроды тиристоров VS1—VS6 управляемого выпрямителя цепи возбуждения тяговых электродвигателей.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >