3. Автоматическое регулирование напряжения цепей управления
3.1. Требования, предъявляемые к характеристикам регуляторов напряжения. Основная задача регулятора напряжения вспомогательных цепей состоит в поддержании на заданном уровне напряжения независимо от изменения возмущающих воздействий – частоты вращения и тока якоря во всем диапазоне режимов работы.
|
Необходимость автоматического поддержания напряжения вспомогательных цепей на заданном уровне обусловлена тремя факторами:
- длительной работой аппаратов управления и освещения, рассчитанных на определенное рабочее напряжение;
- для тепловозов обеспечение условий для полного использования свободной мощности дизеля, т. к. ряд элементов автоматической системы регулирования напряжения тягового генератора получают питание от вспомогательного генератора;
- обеспечить условия для зарядки аккумуляторной батареи.
Условия работы регуляторов напряжения определяют основные требования к ним:
- автоматическое поддержание напряжения вспомогательных цепей на заданном уровне независимо от изменения тока нагрузки, частоты вращения якоря и температуры окружающей среды;
- статическая ошибка поддержания напряжения должна быть не более 2 В;
- устойчивость и высокие показатели качества работы;
- простота конструкции и надежность работы;
- простота и удобство настройки, технического обслуживания и ремонта.
По характеру изменения тока в обмотке возбуждения все регуляторы напряжения подразделяются на непрерывные и дискретные.
Автоматические системы регулирования напряжения содержат в качестве объектов регулирования на тепловозах вспомогательные генераторы (стартер-генераторы), на электровозах – генераторы управления – электрические машины постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением и автоматические регуляторы напряжения.
Регулятор напряжения автоматически изменяет величину тока возбуждения вспомогательного генератора так, что напряжение на его выводах остается практически постоянным. Изменение тока возбуждения вспомогательного генератора достигается с помощью резисторов, включенных в цепь обмотки возбуждения, или широтно-импульсного модулирования.
|
Принцип работы регулятора напряжения можно представить себе так. Включим резистор R в цепь обмотки возбуждения Н-НН вспомогательного генератора ВГ. Этот резистор может закорачиваться контактами чувствительного элемента регулятора напряжения. Чувствительный элемент имеет катушку, которая включена на напряжение вспомогательного генератора. Сердечник катушки укреплен на ярме. Здесь же на оси установлен и якорь чувствительного элемента. Подвижный контакт чувствительного элемента расположен на ярме рядом с неподвижным контактом. Пружина стремиться держать эти контакты в замкнутом состоянии.
При напряжении вспомогательного генератора ниже номинального ток в катушке чувствительного элемента недостаточен, чтобы создаваемая им магнитодвижущая сила могла преодолеть натяжение пружины. Контакты чувствительного элемента замкнуты, резистор закорочен. В этом случае ток возбуждения вспомогательного генератора будет возрастать. Как только напряжение генератора несколько превысит номинальное, ток в катушке чувствительного элемента возрастает на столько, что магнитодвижущая сила становится достаточной для притяжения якоря к сердечнику. Контакты размыкаются, и в цепь обмотки возбуждения вспомогательного генератора вводится резистор. Величина сопротивления резистора выбрана так, что вследствие уменьшения возбуждения напряжение вспомогательного генератора обязательно начнет снижаться. Вследствие этого уменьшится и ток в катушке чувствительного элемента, сила ее магнитного притяжения становится недостаточной, пружина поворачивает якорь, контакты регулятора замыкаются, что приводит в конечном итоге к усилению возбуждения вспомогательного генератора.
Эти процессы непрерывно повторяются, якорь чувствительного элемента вибрирует, периодически замыкая и размыкая контакты. Поэтому регуляторы такого типа получили название вибрационных. Выходное напряжение вспомогательного генератора колеблется в небольших пределах около заданного значения.
|
По принципу действия широтно-импульсный регулятор напряжения можно представить в виде включенного в цепь обмотки возбуждения ОВ вспомогательного генератора ключа К, который в течение некоторого промежутка времени замкнут, а в течение промежутка разомкнут.
Когда ключ К замкнут, напряжение питания приложено к обмотке возбуждения вспомогательного генератора. При этом ток обмотки возбуждения протекает в обмотку ОВ от источника питания. Напряжение вспомогательного генератора возрастает.
Когда ключ К разомкнут, напряжение, приложенное к обмотке возбуждения, равно нулю, но ток продолжает протекать благодаря электромагнитной энергии, накопленной обмоткой за время включения. Напряжение вспомогательного генератора снижается.
Отношение всего периода регулирования ко времени протекания тока называется скважностью импульсов напряжения. Изменяя время замкнутого состояния ключа в течение периода работы, т. е. скважность импульсов, можно регулировать эффективное значение тока обмотки возбуждения, поддерживая тем самим неизменным напряжение вспомогательного генератора.
Использование полупроводниковых приборов дает возможность значительно повысить частоту следования импульсов тока в обмотке возбуждения и точность поддержания выходного напряжения.
В данном учебном пособии рассматриваются следующие полупроводниковые регуляторы напряжения цепей управления:
- регулятор напряжения БРН-3В;
- регулятор напряжения РНТ-6;
- регулятор напряжения ППС-20;
- регулятор напряжения системы УСТА.
- регулятор напряжения генератора управления;
- стабилизаторы напряжения.
