Изобретение относится к области пере- дачи электроэнергии к вспомогательному оборудованию тепловоза и предназначено для устройства стабилизации напряжения их вспомогательных генераторов.
Известны устройства, которые стабилизируют напряжение электромашинных генераторов и имеют измерительный орган, напряжения, выполненный из резисторов и стабилитронов, соединенных по схеме измерительного моста. Одной диагональю этот мост подключен к источнику (электрической машине), напряжение которого стабилизируется. Во второй диагонали измерительного моста формируется напряжение рассогласования между требуемым и
истинным значениями стабилизируемого напряжения. Напряжение рассогласования осуществляетуправление импульсным регулятором тока возбуждения электрической машины по такому закону, при котором обеспечивается стабилизация ее напряжения... ,; .... . .;.......,.,. : ....
Известны измерительные цепи, которые состоят из последовательно соединенных резисторов и стабилитронов и подключаются к источнику стабилизируемого напряжения. Необходимое для стабилизации напряжение рассогласования получают на резисторе такой измерительной цепи.
VI ел
ю
СП
ч
CJ
Известно устройство, которое содержит подключенные к якорной обмотке вспомогательного генератора тепловоза линейный делитель напряжения, нелинейные делители напряжения, выполненные на включенных параллельно стабилитронах и динисторе, и светодиоды. Нелинейные делители соединены с якорной обмоткой через токоограничивающие резисторы и подключены через разделительные диоды к входу блока управления импульсным регулятором тока возбуждения вспомогательного генератора. К этому же входу подключен средний вывод линейного делителя.
В известном устройстве светодиоды дают информацию не о всех видах повреждений стабилитронов и, в частности, не дают информации, когда повреждение стабилитронов сопровождается понижением их порогового напряжения или закорачиванием их цепи. Это является причиной того, что известное устройство имеет неудовлетворительную надежность.
Цель изобретения - повышение надежности.
Устройство дополнено линейным делителем напряжения, разделительными диодами и токоограничивающйми резисторами. Дополнительный линейный делитель подключен к якорной обмотке вспомогательного генератора, а средняя точка этого делителя подключена к цепям, каждая из которых состоит из соединенных последовательно светодиода, дополнительных разделительного диода и токоограничи- вающего резистора. Вторые выводы этих цепей подключены к соответствующим выводам разделительных диодов схемы известного устройства.
Дополнительные линейный делитель, разделительные диоды и токоограничивающие резисторы позволяют расширить информативность световой индикации за счет того, что светодиоды дают информацию при понижении порогового напряжения стабилитронов и закорачивании их цепи. В результате обеспечивается более полная информация о техническом состоянии измерительного органа напряжения и таким образом повышается надежность устройства для стабилизации напряжения вспомогательного генератора тепловоза.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема системы собственных нужд тепловоза с устройством для стабилизации напряжения его вспомогательного генератора.
Система содержит аккумуляторную батарею 1, вспомогательный генератор 2 постоянного напряжения с якорной обмоткой
(якорем) 3 и обмоткой 4 возбуждения, диоды 5 и 6, устройство 7 для стабилизации напряжения якорной обмотки 3 вспомогательного генератора 2. К батарее 1, которая является
5 источником резервного питания, и якорной обмотке 3 генератора 2 подключена нагрузка (не показана), которая состоит из электродвигателей, цепей освещения, реле, контакторов и т.п.
0 Устройство 7 состоит из импульсного регулятора 8 тока возбуждения генератора 2, аналогового преобразователя 9, усилителя 10 на транзисторах 11 и 12 и резисторе 13, измерительного органа 14 напряжения. Преобразователь 9 и усилитель 10 обьеди5 нены в общий функциональный блок 15 управления регулятором 8. Вход этого блока выведен на клеммы 16.
Измерительный орган 14 содержит первый 17 и второй 18 линейные делители напряжения, резистор ,15. первые 20 и вторые
0 21 токоограничивающие резисторы, первые 22 и вторые 23 разделительные диоды, светодиоды 24, нелинейные делители 25 напряжения, выполненные на включенных параллельно динисторе 26 и стабилитроне
5 27. Средний вывод линейного делителя 17 и соответствующие выводы первых разделительных диодов 22 соединены с клеммами 16, к которым подключен вход блока 15. Токоограничивающие резисторы 20 и 21,
0 разделительные диоды 22 и 23, светодиод 24 и нелинейный делитель 25 конструктивно объединены в съемный блок 28, который при помощи разъемных соединенителей 29 подключается к схеме измерительного органа
5 14.
Измерительный орган 14 имеет следующие особенности.
На схеме показаны два линейных делителя 25. Количество нелинейных делителей
0 может быть любым, но не менее двух1, VefK как при одном нелинейном делителе не обеспечивается резервирование. Каждый нелинейный делитель 25 может иметь не один стабилитрон 27, как показано на схе5 ме, а несколько соединенных последовательно стабилитронов, В нелинейных делителях 25 используются однотипные стабилитроны с примерно одинаковыми в пределах возможного напряжениями
0 стабилизации, Напряжение включения ди- нистора 26 должно быть больше напряжения стабилизации стабилитрона 27, но не должно превышать напряжения якорной обмотки 3 вспомогательного генератора 2.
5 Конструктивное объединение функциональных элементов 20-25 путем размещения их в одном блоке 28 с разъемными
соединителями 29 направлено на упрощение технического обслуживания, так как позволяет производить замену блоков 28 в течение непродолжительного времени без вывода из работы устройства для стабилизации напряжения вспомогательного генератора тепловоза и в сочетании с достигнутым уровнем информативности световой индикации обеспечивает высокую надежность при небольшом количестве дублирующих элементов.
Устройство работает следующим образом.
При неработающем генераторе 2 батарея 1 питает вспомогательные цепи тепловоза. В этом режиме диод 5 препятствует разряду батареи 1 на якорную обмотку 3 вспомогательного генератора 2.
При работающем генераторе 2 напряжение его якорной обмотки 3 заряжает батарею 1 и поступает к вспомогательным цепям тепловоза. Якорь генератора 2 приводится во вращение от вала дизеля тепловоза. В зависимости от режима его работы частота вращения вала меняется в широких пределах и, соответственно, в таких же пределах изменяется частота вращения якоря генератора 2. Регулятор 8 изменяет ток в обмотке 4 возбуждения генератора 2 таким образом, чтобы напряжение его якорной обмотки 3 имело стабильную величину при изменениях частоты вращения вала дизеля и при колебаниях тока нагрузки вспомогательного генератора.
В процессе стабилизации напряжения регулятор 8 выполняет следующие функции. Измерительный орган 14 формирует напряжение рассогласования путем сравнения напряжения нижнего резистора линейного делителя 17, которое пропорционально стабилизируемому напряжению якорной обмотки 3, с эталонным напряжением, которое определяет требуемый уровень стабилизации напряжения якорной обмотки 3 и равно наибольшему напряжению стабилизации одного из стабилитронов 27.
Сформированное измерительным органом 14 напряжение рассогласования поступает через клеммы 16 на вхо усилителя 10. Под действием этого напряжения в цепи, образованной эмиттерно-базовым переходом транзистора 12 усилителя 10 и резистором 19, протекаетток. Чем больше (меньше) фактическое напряжение якорной обмотки 3 отличается от своего требуемого значения, тем больше (меньше) напряжение рассогласования и, соответственно этот ток и больше (меньше) напряжение резистора 13. Следовательно, напряжение на этом резисторе является увеличенным напряжением
рассогласования и повторяет его измене ния.
Аналоговый преобразователь 9 преобразует напряжение резистора 13, изменяющееся пропорционально напряжению
рассогласования, во временной интервал. Длительность этого интервала обратно пропорциональна напряжению рассогласооа- . ния, т.е. чем больше (меньше) его величина, тем меньше (больше) длительность времен0 ного интервала, сформированного преобразователем 9.
Этот временной интервал в форме длительности следующих периодически импульсов тока поступает в испульсный
5 регулятор 8 и обеспечивает широтно-им- пульсное управление регулятором 8. При таком управлении регулятор 8 замыкает свою цепь на время, равное длительности импульсов, которые периодически формирует
0 преобразователь 9. Во время пауз между j этими импульсами цепь регулятора 8 разо-v мкнута.
При периодических замыканиях цепи регулятора 8 напряжение батареи 1 или
5 якорной обмотки 3 вспомогательного генератора 2 периодически прикладывается к его обмотке 4 возбуждения. В интервалы времени, когда цепь регулятора 8 разомкнута, в контуре, образованном диодом 6 и об0 моткой 4 возбуждения, за счет запасенной в ее индуктивности энергии протекает ток. При уменьшении (увеличении) частоты вращения якоря генератора 2 или при увеличег нии (уменьшении)тока его нагрузки убывает
5 (растет) напряжение рассогласования и становятся больше (меньше) длительность временного интервала и соответственно, среднее значение напряжения и тока обмотки 4 возбуждения генератора 2. В такой
0 последовательно блок 15 управления осуществляет обратную связь между напряжением якорной обмотки 3 и током обмотки 4 - возбуждения генератора 2. Благодаря такой Связи обеспечивается с определенной точ5 ностью стабилизация напряжения якорной обмотки 3 вспомогательного генератора тепловоза.
В процессе формирования напряжения рассогласования по линейным делителям 17
0 и 18, в цепях первых токоограничивающих резисторов 20 и по нелинейным делителям 25 протекают токи. При этом напряжения стабилитронов 27 равны их напряжениям стабилизации, которые имеют близкие, но
5 не равные значения, не превышают напряжения включения динисторов 26 и имеют большую величину по сравнению с напряжением нижнего резистора второго линейного делителя 18. Поэтому динисторы 26
выключены, ток не протекает в цепях, образованных из соединительных последовательно светодиодов 24, вторых токоограничивающих резисторов 21 и разделительных диодов 23, и свегодиоды 24 не излучают свет, благодаря включению в эта цепи разделительных диодов 23 исключается протекание уравнительных токов под действием разности напряжений стабилизации стабилитронов 27 разные наямней- ных делителей 25, которое могут вызвать свечение светодиодов 24 при исправных стабилитронах 27.
- Если в цепи стабилитрона 27, обеспечивающего получение эталонного напряже- ния. произошло короткое замыкание или понижение его напряжения стабилизации, то в работу вступает стабилитрон 27 второго нелинейного делителя 25. При наличии нескольких нелинейных делителей с исправ- ными стабилитронами в случае такого повреждения в работу вступает следующий исправный стабилитрон с напряжением стабилизации, большим аналогичного напряжения других исправных стабилитронов. После такого повреждения ток цепи поврежденного стабилитрона 27 несколько возрастает, но ограничивается на допустимом уровне сопротивлением резистора 20. Динисторы 26 нелинейных делителей 25 не меняют своего состояния и их цепи продолжают быть разомкнутыми.
Понижение напряжения цепи с поврежденным стабилитроном 27 приводит к тому, что напряжение нижнего резистора линей- ного делителя 18 становится больше напряжения поврежденного стабилитрона 27. Это вызывает появление тока в цепи соответствующего светодиода 24 и его свечение. Ве- личина этого тока ограничивается сопротивлением резистора 21, включенного последовательно со светодиодом, излучающим свет. Благодаря наличию разделительных диодов 22 и 23 ток протекает только в цепи того светодиода 24, который контроли- рует нелинейный делитель 25 с поврежденным стабилитроном 27. Например, при понижении напряжения или коротком за- мыкани в цепи стабилитрона 27 левого делителя 25 появляется ток только в цепи левого светодиода 24.
При обрыве или повышении напряжения цепи стабилитрона 27, формирующего эталонное напряжение, напряжение этой цепи растет и достигает напряжения вклю- чения динистора 26, соединенного с поврежденным стабилитроном 27. Динистор 26 включается и в его цепи протекает ток, ограниченный сопротиьлением резистора 20. Включившийся динистор 26 шунтирует
цепь с поврежденным стабилитроном 2/, имитируя по отношению к цепям дублирования и индикации повреждение стабилитрона 27, которое сопровождается коротким замыканием в его цепи. Поэтому после включения динистора 26 дублирование поврежденного стабилитрона и световая индикация технического состояния осуществляется в той последовательности, которая имеет место при коротком замыкании непосредственно в цепи стабилитрона 27.
Измерительный орган 14 с двумя коми лектами обеспечивающих дублирование (то- коограничивающие резисторы 20, разделительные диоды 22, нелинейные делители 25) и световую индикацию (токоогра- кичивающие резисторы 21, разделительные диоды 23. светодиоды 24) элементов, как показано на схеме, имеет минимальный уровень дублирования. В этом случае устройство стабилизации напряжения сохраняет работоспособное состояние после одного любого повреждения (повышение и понижение напряжения стабилизации, обрыв, короткое замыкание) одного из стабилитронов,
Более высокий уровень дублирования может быть обеспечен за счет увеличения таких комплектов дублирующих элементов. Практическая целесообразность того или иного уровня дублирования стабилитронов измерительного органа в значительной мере определяется стратегией технического обслуживания устройства для стабилизации напряжения вспомогательного генератора тепловоза.
Формула изобретения
Устройство для стабилизации напряжения вспомогательного генератора тепловоза, содержащее подключенные к якорной обмотке вспомогательного генератора первый линейный делитель напряжения, нели- нейные делители напряжения, выполненные на включенных параллельно динисторе и стабилитронах, с одними из выводов которых соединены одни из выводов первых токоограничивающих резисторов и разделительных диодов, и светодиоды, причем средний вывод первого линейного делителя напряжения и другие выводы первых разделительных диодов подключены к входу блока управления импульсным регулятором тока возбуждения вспомогательного генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено вторыми линейными делителем напряжения, подключенным к якорной обмотке вспомогательного генератора, разделительными диодами и то« ограничивающими резисторами, причем средняя точка второго линейного делителя напряжения соединена с одними из выводов цепей, каждая из которых состоит из
вторых разделительного диода и токоогра- ничивающего резистора, при этом другие выводы указанных цепей подключены к одним из выводов первых разделительных ди
Использование: энергетические установки тепловозов. Сущность изобретения: предложенное устройство имеет образованные из резисторов и стабилитронов, параллельно которым подключены динисторы, нелинейные делители напряжения, выполненные из резисторов линейные делители напряжения, светодиоды, разделительные диоды, токоограничивающиё резисторы, разъемные соединители, клеммы для подключения к источнику контролируемого напряжения и к узлу регулирования Величины этого напряжения. Новыми элементами являются второй линейный делитель напряжения, токоограничивающие резисторы, вторые разделительные дибды, разъемные сбёдйнителй. Новизна характеризуется еще тем, что каждый нелинейный делитель выполнен в виде съемного блока, который вводится в работу при помощи разъемных соединителей. 1 ил: сл с
соединенных последовательно светодиода, 5 одов.
