Амплистат, тахометрический блок, регулятор напряжения тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М

/ Тепловоз ТЭ10М / Амплистат, тахометрический блок, регулятор напряжения тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М

Амплистат, тахометрический блок, регулятор напряжения

Амплистат возбуждения АВ-ЗА. Ток возбуждения возбудителя тягового генератора тепловоза регулируется амплистатом возбуждения (рис. 114). Амплистат представляет собой магнитный усилитель с питанием от источника переменного тока и с выходом иа постоянном токе.

Магнитопровод амплистата состоит из двух сердечников, набранных из П-образиых с уширенным ярмом пластин холоднокатаной электротехнической стали. Активная площадь сечения магнитопровода 4,5 см2. На каждом сердечнике расположено по одной рабочей обмотке (обмотка переменного тока).

Техническая характеристика амплистата

* При токе задающей обмотки не более -0,1 А. ** При токе задающей обмотки 0,1 А *** Активно-индуктивная нагрузка

Кроме рабочих обмоток, имеются следующие обмотки: управления, задающая, регулировочная, стабилизирующая, которые обхватывают оба сердечника, причем управляющая обмотка включена встречно другим. Катушки выполнены без каркаса и залиты эпоксидным компаундом. При изменении тока в обмотках подмагничивания меняется индуктивное сопротивление, а значит, и ток рабочих обмоток. Основные данные обмоток амплистата приведены в табл. 18.

Трансформатор постоянного напряжения ТПН-ЗА. Получить сигнал, пропорциональный напряжению тягового генератора тепловоза, позволяет

Рис. 114. Амплистат возбуждения типа АВ-ЗА:

а-общий вид; б-схема, НІ, К1, Н2, К2- начало и конец рабочих обмоток; НС, КС- начало и конец стабилизирующей обмотки; НЗ и КЗ-начало и конец задающей обмотки, НР, КР-начало и конец регулировочной обмотки, НУ, КУ-начало и конец обмотки управления. Зажимы в скобках на рисунке не видны трансформатор постоянного напряжения. Трансформатор состоит из двух тороидальных сердечников, выполненных из железоникелевого сплава, на каждый из которых намотаны рабочие обмотки, соединенные между собой встречно. Управляющая обмотка намотана на оба сердечника. Обмотки, сердечники и арматура для крепления угольников, при помощи которых трансформатор устанавливается на тепловозе, залиты эпоксидным компаундом.

Техническая характеристика трансформатора ТПН-ЗА

С 1984 г. взамен трансформаторов ТПН-ЗА на тепловозах устанавливают трансформаторы ТПН-61, которые по электрическим параметрам полностью идентичны ТПН-ЗА. Трансформатор ТПН-61 крепится через центральное отверстие с помощью болта или шпильки на металлической планке шириной 60 мм и толщиной не менее 5 мм и фиксируется за счет паза на установочной поверхности в литой оболочке трансформатора.

Таблица 18 Значение данных для обмоток

Трансформаторы типов ТПТ-21, ТПТ-22. Для измерения тока тяговых электродвигателей установлены трансформаторы, основные данные которых приведены в табл. 19.

Трансформатор ТПТ-21 измеряет ток одного тягового электродвигателя, а трансформатор ТПТ-22- двух электродвигателей. Трансформаторы выполнены без собственной первичной обмотки. Первичной или управляющей обмоткой служит один или два кабеля, пропускаемых через центральное отверстие трансформатора. Конструктивно трансформатор состоит из двух тороидальных сердечников, изготовленных из пермаллоя. На каждом из сердечников, которые соединены между собой встречно, намотана рабочая обмотка. Для снижения влияния помех, создаваемых посторонними сильноточными проводами и стальными массами на измерение трансформатором постоянного тока, каждая рабочая обмотка состоит из секций, электрически соединенных параллельно.

Блок тахометрический БА-420. Задание мощности генератора в зависимости от позиций контроллера машиниста обеспечивается посредством бесконтактного тахометрического блока типа БА-420, питающего задающую обмотку амплистата. Ток задающей обмотки амплистата регулируется пропорционально частоте синхронного подвозбудителя, т. е. частоте вращения вала дизеля. Детали блока (рис. 115) размещены в металлическом корпусе 3. Насыщающийся трансформатор 6 выполнен на тороидальном сердечнике из пермаллоя. Обмотки трансформаторов залиты компаундом на основе эпоксидной смолы. Выпрямительный мост составлен из четырех кремниевых диодов 4, закрепленных на алюминиевых радиаторах. Сглаживающий фильтр включает дроссель 5 на Ш-образном сердечнике с воздушным зазором и конденсатор 2. Конденсатор и диоды смонтированы на изоляционной панели 1.

Входное напряжение от синхронного подвозбудителя (рис. 116) через резистор СБТБ подается на последовательно включенные первичные обмотки насыщающегося и компенсирующего трансформаторов ТР1 и ТР2. Частота питающего напряжения пропорциональна частоте вращения вала дизеля. В первый полупериод входное напряжение насыщает сердечник ТР1. После этого изменение индукции в нем определяется изменением намагничивающего тока в первичной обмотке ТР1. В последующий полупериод, когда входное напряжение меняет знак, сердечник трансформатора ТР1 выходит из зоны насыщения и начинает перемагничиваться. При этом скорость изменения индукции в сердечнике определяется мгновенным значением приложенного напряжения и практически не зависит от намагничивающего тока до момента насыщения сердечника.

Поскольку в течение каждого полупериода питающего напряжения индукция в сердечнике меняется примерно на величину 2BS (Bs- индукция насыщения), то можно считать, что среднее значение напряжения на вторичной обмотке тр1 зависит только от частоты и не зависит от напряжения питания. Однако изменение индукции сердечника после его насыщения, обусловленное неидеальностью петли гистерезиса, вносит погрешность в измерение частоты. Поэтому для повышения точности измерения частоты применен компенсирующий трансформатор тр2, у которого по первичной обмотке протекает намагничивающий ток трансформатора TPI, а вторичная обмотка включена встречно со вторичной обмоткой тр1 и ее э. д. с. компенсирует ту часть э. д. с. вторичной обмотки ТР1, которая обусловлена изменением намагничивающего тока при насыщении сердечника, выходное напряжение трансформаторов ТР1 и ТР2 выпрямляется диодами /, 2, 3, 4 и сглаживается фильтром (дроссель Др и конденсатор С). Выходной ток блока настраивается резисторами в цепи задающей обмотки амплистата.

Таблица 19

Рис. 115. Блок тахометрический БА-420; 1-панель; 2-конденсатор; 3-корпус; 4-диод; 5-дроссель;.6-трансформатор насыщающийся; 7- трансформатор компенсирующий; 8-штепсельный разъем
Рис. 116. Электрическая схема тахометрического блока и его включения: ТР2-компенсирующий трансформатор; ТР1-насыщающийся трансформатор; В-выпрямитель; Др-дроссель; С-конденсатор; /?-резистор; СБТБ-балластный резистор; СПВ-подвозбудитель

Техническая характеристика блока

В конструкции БА-420 применены: конденсатор К-50-20-160-200, у которого номинальное напряжение 160 В; номинальная емкость 200 мкФ и диод Д234Б, у которого среднее значение выпрямленного тока 5 А и максимальное обратное амплитудное напряжение 600 В.

Индуктивный датчик ИД-31. Катушка, магнитопровод и штепсельный разъем 5 индуктивного датчика (рис. 117) залиты эпоксидным компаундом и представляют собой единый неразъемный узел. Якорь датчика сочленяется со штоком серводвигателя регулятора мощности. Датчик - это электрический преобразователь, в котором линейное перемещение якоря вызывает изменение значения индуктивного сопротивления катушки. Максимальный сигнал датчика соответствует положению якоря, выдвинутому за корпус, а минимальный - максимально вдвинутому положению. При увеличении нагрузки поршень серводвигателя перемещается и вдвигает якорь в катушку индуктивного датчика, за счет чего уменьшается ток в цепи регулировочной обмотки амплистата. При изменении частоты вращения вала дизеля меняется напряжение и частота питания индуктивного датчика. Однако в связи с тем что индуктивное сопротивление катушки намного больше активного, ток в регулировочной обмотке амплистата не зависит от позиции контроллера, а зависит от положения якоря в катушке. Напряжение датчика 10 В; частота питающего напряжения 133 Гц; ход якоря при изменении сопротивления от минимального до максимального 65 мм; минимальное полное сопротивление катушки (не более) 5,5 Ом; максимальное полное сопротивление катушки (не менее) 70 Ом; ток продолжительный 1,4 А.

Трансформатор распределительный ТР-23. От трансформатора получают питание рабочие обмотки трансформаторов постоянного тока и напряжения, а также амплистат возбуждения и индуктивный датчик. Трансформатор имеет тороидальный ленточный сердечник из холоднокатаной стали толщиной ленты 0,35 мм. Активная площадь сечения сердечника 12 см2. Концы обмоток подпаяны к выводам на изо- _п ляционной плате. Сердечник, обмотки и плата залиты эпоксидным компаундом. Основные данные трансформатора прл работе на частоте 133 Гц приведены в табл. 20.

Допуск на значение вторичного напряжения ±2,5% при номинальном первичном напряжении и номинальной нагрузке.

Таблица 20

Увеличивает постоянную времени системы регулирования электропередачи тепловоза и предназначен для стабилизации режима электропередачи Трансформатор улучшает динамические характеристики схемы и работает в переходных режимах. Магнитопровод трансформатора набран из П-образных пластин (сердечник) и полос (ярмо) электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Активная площадь сечения стали 45 см2.

Конструкция трансформатора обеспечивает возможность регулировки воздушного зазора между ярмом и сердечником с помощью немагнитных прокладок. На магнитопроводе расположены катушки, выводы которых размещены на изоляционных панелях. Технические данные трансформатора приведены в табл. 21.

Регулятор напряжения БРН-ЗВ. Для поддержания с заданной точностью напряжения вспомогательного генератора в широком диапазоне изменения частоты вращения и тока нагрузки якоря на тепловозе установлен регулятор БРН-ЗВ. Конструктивно регулятор состоит из блоков, заключенных в металлический корпус. Основными элементами регулятора являются: левая панель, на которой смонтированы силовые элементы (тиристор, дроссель, диоды, конденсаторы); печатная плата, на которой смонтированы элементы измерительного органа; основание, на котором смонтированы резисторы R6 и R7, переходные разъемы, с помощью которых левая и правая панели соединяются электрически между собой и с остальными элементами схемы регулятора, а также штепсельный разъем, посредством которого регулятор соединен со схемой тепловоза. Силовые полупроводниковые элементы установлены на радиаторах. Для улучшения охлаждения элементов регулятора в кожухе выполнены вентиляционные отверстия, кроме того, имеется отверстие, через которое корректируется напряжение потенциометром R2.

Схема регулятора состоит из двух основных частей: измерительного и регулирующего органов (рис. 118). В измерительный орган входят: стабилитрон ДЗ, Д4, Д5; транзисторы 77, Т2 и ТЗ; диоды Д1, Д2, Д7; резисторы Rl', Rl, R3, R4, R5; потенциометр R2 и конденсатор С1. Измерительный орган собран по мостовой схеме, в которой стабилизированное напряжение на ДЗ сравнивается с напряжением между выводом генератора и движком потенциометра R2, изменяющимся с изменением напряжения вспомогательного генератора. Стабилитроны Д4, Д5 используются в качестве термокомпенсаторов. Потенциометр R2 служит для настройки регулятора на заданное напряжение, диод Д7- для уменьшения тока утечки транзистора 77, диоды Д1 и Д2- для защиты переходов транзистора 77 от обратных напряжений в моменты коммутации. Конденсатор

Таблица 21

С1 служит для сглаживания пульсаций напряжения вспомогательного генератора на входе измерительного органа.

Регулирующий орган состоит из двух тиристоров Т4 и Т5, диодов Д8- Діб, Д18, резисторов кб- стабилитронов Д14- Д15, Д17, дросселей Др1 и Др2 и конденсаторов

Рис 118 Схема регулятора напряжения БРН-ЗВ

С2- С4. Нагрузкой регулирующего органа является обмотка возбуждения вспомогательного генератора, зашунтированная диодом Д10 для коммутации энергии, накопленной обмоткой возбуждения в момент выключения тиристора Т4.

Регулирующий орган представляет собой мультивибратор, собранный на двух тиристорах Т4 и Т5 (рис. 119). Мультивибратор работает следующим образом. При появлении напряжения на аноде Т4 через резистор Я6 начинает протекать ток управления электрода, тиристор открывается, в результате чего ток начинает протекать по цепи: + БА->ОВ->-Т4-*-Др1->--БА и + БА^-Ю^-Д18^-С2^-Т4^-Др1^--БА. Напряжение на конденсаторе С2 возрастает и становится достаточным для пробоя стабилитронов Д14, Д15. Через стабилитроны протекает ток, который обеспечивает открытие тиристора Т5. Заряженный конденсатор С2 начинает разряжаться через открывшийся Т5 и еще открытый Т4.

Разряд конденсатора закрывает тиристор Т4 путем подачи напряжения обратной полярности (положительный потенциал правой обкладки конденсатора С2 прикладывается к катоду Т4, левая, отрицательно заряженная обкладка,соединена с анодом Т4). После запирания Т4 происходит перезаряд конденсатора через обмотку возбуждения ОВ и открытый тиристор Т5. Потенциал анода и ток управления тиристора Т4 растут, тиристор Т4 открывается, а Т5 закрывается разрядным током конденсатора, и процесс повторяется. В результате возникает устойчивый режим автоколебаний с частотой, которая определяется величинами 117 и С2. Периодическое запирание тиристора Т4 в режиме автоколебаний позволяет обеспечить периодическое отключение нагрузки, и схема возвращается в режим холостого хода с задержкой, не превышающей периода автоколебаний.

Рис 119 Схема мультивибратора регулятора БРН-ЗВ

Рис 120 Блок выпрямителей кремниевых типа БВК-450-/-панель изоляционная, 2-диод, 3- радиатор, 4-кассета, 5-корпус, в-блок, 7-вставка штепсельного разъема, 8-колодка штепсельно,го разъема, 9-соединительные провода

После пуска дизели напряжение вспомогательного генератора растет пропорционально частоте вращения якоря, поэтому между движком потенциометра Я.2 и зажимом Я2 появится напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного генератора.

При этом к управляющему переходу транзистора 77 приложена разность потенциалов между движком потенциометра 112 и анодом стабилитрона ДЗ. Когда напряжение вспомогательного генератора достигает 75 В, открывается транзистор 77, что приводит'к открыванию транзисторов Т2 и ТЗ, включенных по схеме составного транзистора.

После открывания транзистора ТЗ им шунтируется переход «управляющий электрод - катод» тиристора Т4. Ток управления тиристора Т4 резко уменьшается, благодаря наличию Д17 он не может включаться. Это приводит к уменьшению тока возбуждения и напряжения вспомогательного генератора ивг Снижение ивг происходит до тех пор, пока напряжение на измерительной диагонали моста, т. е. на входе транзистора 77, уменьшится настолько, что 77, а значит, Т2 и ТЗ закроются. Напряжение растет и процесс повторяется. Процесс регулирования напряжения вспомогательного генератора имеет колебательный характер, частота которого определяется электрическими и механическими параметрами генератора. Напряжение регулируют изменением среднего значения тока, протекающего по обмотке возбуждения. Это осуществляется изменением средней продолжительности включенного состояния тиристора Т4. С уменьшением частоты вращения вспомогательного генератора продолжительность включенного состояния Т4 увеличивается, с увеличением - уменьшается. При закрытых транзисторах напряжение, приложенное к обмотке возбуждения, колеблется с определенной частотой. Скважность, т. е. отношение времени включенного состояния тиристора ко всему периоду, при этом близка к единице, ток возбуждения увеличивается. При открытых транзисторах тиристор Т4 закрыт и ток возбуждения уменьшается.

Назначение диодов в схеме регулятора следующее: диоды Д16, Д8 служат для защиты переходов «управляющий электрод - катод» тиристоров Т4 и Т5 от обратных напряжений, возникающих при перезаряде конденсатора С2. Диодом Д8 обеспечивается также защита эмиттер-коллекторного перехода транзистора ТЗ и перехода база - коллектор Т2. При помощи стабилитрона Д17 создается отрицательное смещение на управляющем электроде Т4, чем обеспечивается отсечка тока управления при открытом транзисторе ТЗ.

Рис 121 Схема блока выпрямителей кремниевых БВК-450

Рис 122 Схема блока выпрямителей кремниевых БВК-471

Для предотвращения потери управляемости регулятора применены отсекающие диоды Д11, Д12, Д18. Дроссели Др1 и Др2 предназначены для защиты тиристоров Т4 и Т5 от коммутационных импульсов тока. Цепочки, состоящие из резисторов Я8, Я9 и конденсаторов СЗ, С4, используются для повышения помехоустойчивости регулятора.

Технические данные регулятора: номинальное напряжение 75±1 В; номинальный ток 6 А; максимальный ток возбуждения 10 А; минимальный ток возбуждения 0,8 А.

Блоки выпрямителей БВК-450, БВК-471, БВ-1203. Блок выпрямителей кремниевых БВ/(-450предназначен для работы в цепях схемы автоматического регулирования передачи тепловоза. Блок (рис. 120) представляет собой разборную металлическую конструкцию, которая состоит из корпуса 5 и блока (кассеты) 4. Кассета крепится к корпусу двумя винтами. В кассете установлена изоляционная панель 1 с элементами схемы - диодами 2. Электрическая схема блока приведена на рис. 121, где В6, В1- ВЗ- цепь трансформаторов постоянного тока; В4- цепь трансформатора постоянного напряжения; В5, В7- разделительные диоды.

Выпрямленные токи на выходе каждого моста В1- ВЗ, В6 и В4 трансформатора постоянного тока -4 А; постоянного напряжения 2 А; на выходе цепи разделительных диодов В5, В7-4 А, а обратное напряжение везде 70 В. В качестве диодов использован диод Д231А, у которого среднее значение выпрямленного тока 10 А, а максимально допустимое обратное амплитудное напряжение 300 В.

Блок выпрямителей кремниевых БВК-471 конструктивно аналогичен блоку БВК-450. Блок представляет собой разборную металлическую конструкцию, которая состоит из корпуса и кассеты. Кассета прикреплена к корпусу двумя винтами. В кассете установлена изоляционная панель с элементами схемы - выпрямителями. Выпрямительный мост В1- В4 (рис. 122) работает в цепи индуктивного датчика. Диоды В5- В8 обеспечивают требуемый режим работы магнитного усилителя возбудителя. Технические данные: выпрямленный ток на выходе мостов не более 10 А; обратное напряжение не более 300 В.

Блок выпрямителей БВ-1203 представляет собой набор выпрямителей, соединенных по мостовой шестифазной схеме, работающих на общую нагрузку. Назначение - выделение максимального сигнала при боксовании тяговых двигателей.

Конструкция разборная металлическая, состоящая из дна, крышки. Крышка крепится ко дну винтами. Внутри дна установлена изоляционная панель с элементами схемы. К электрической схеме тепловоза блок присоединен с помощью штепсельного разъема типа РША. Электрическая схема представлена на рис. 123. В блоке применены вентили ВЛ-10-10, у которых выпрямленный ток 10 А, а обратное напряжение 1000 В.

Контроллер машиниста и реле тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М | Тепловоз 2ТЭ10М и 3ТЭ10М | Контакторы, реверсор, электропневматические вентили тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М