ЭКГ-10 Блок управления тиристорным возбудителем БУТВ

Техника / Трактора, экскаваторы - техника
Administrator
2 369
19-02-2018, 19:07
0

Блок управления тиристорным возбудителем БУТВ

Принципиальная схема блока управления тиристорным возбудителем БУТВ приведена на рис. 16.

Блок предназначен для питания обмоток возбуждения генераторов карьерных экскаваторов. При этом обмотка возбуждения должна состоять из двух одинаковых секций, каждая из которых должна охватывать все полюса.

4.I.I. Силовая часть. Схема силовой части блока управления тиристорным возбудителем с подключенной обмоткой возбуждения представлена на рис. 17.

Силовая схема возбудителя содержит четыре тиристора VS1-VS4. При одном направлении тока в обмотке возбуждения работают тиристоры VS1 и VS2, а при другом - VS3 и VS4. Первую группу будем условно называть группой "Вперед", а вторую - группой "Назад".

Работу схемы рассмотрим, пользуясь временными диаграмма на рис. 18. В положительный полупериод питающего напряжения, например, когда на общую точку тиристоров поступает положительное напряжение, а на среднюю точку обмотки возбуждения - отрицательное, управляющие импульсы подаются на верхнюю по схеме группу тиристоров ( VSI и VS3). При этом открывается тиристор VS1, т.к. напряжение на его аноде положительное, и через половину L1G обмотки возбуждения будет протекать ток Iв1 . В отрицательный полупериод питающего напряжения управляющие импульсы подаются на нижнюю группу тиристоров (VS2 и VS4). При этом открывается тиристор VS2, т.к. напряжение на его аноде положительно, и через полуобмотку L2G протекает ток Iв2 . Таким образом, намагничивающую силу генератора создают поочередно обмотки L1G и L2G , и работают тиристоры группы "Вперед". Если необходимо иное направление тока в обмотке возбуждения, то в положительный полупериод управляющие импульсы подаются на тиристоры VS2 и VS4. При этом открывается тиристор VS 4, т.к. напряжение на его аноде положительно. В отрицательный же полупериод управляющие импульсы подаются на тиристоры VS1, VS3. При этом открывается тиристор VS3. Соответственно, направление токов Iв1 и Iв2 будет иметь противоположное направление. Это направление на рис.18 показано пунктирной линией. Видно, что при этом направлении тока работают тиристоры группы "Назад".

Перечень элементов платы управления тиристорным возбудителем ПУТВ Таблица 4
Поз.	Обоз	Наименование	Кол	Примечан.

		Конденсаторы К73-9 ОЖО.461.087ТУ
		Конденсаторы К73-17 ОЖО.461.104ТУ

1	С1,С2	К73-9-100В-0,033мкф+-10%	2
2	С3	К73-9-100В-2200пф+-10%	1
3	С4	К73-9-100В-0,1мкф+-5%	1
4	С5	К73-9-100В-0,15мкф+-5%	1
5	С6	К73-9-100В-0,33мкф+-5%	1
6	С9,С12	К73-17-160В-2,2мкф+-10%	2

		Микросхемы

7	DA1-DA4	КР544УД1А БКО.348.257ТУ	4
8	DD1	КМ155ЛП5 БКО.348.244-22ТУ	1
9	DD2	КМ155ЛА8 БКО.348.244-01ТУ	1
10	DD3	КМ155ТМ2 БКО.348.244-01ТУ	1
		Лампа универсальная ИНС-1
11	HL1 - HL2	ШАЗ.341.030ТУ	2

		Резисторы МЛТ ОЖО.467.180ТУ

12	R1	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	1
13	R2	МЛТ-0,25-1кОм+-10%	1
14	R3	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	1
15	R4	МЛТ-0,25-47кОм+-10%	1
16	R5	МЛТ-0,25-100кОм+-10%	1
17	R6,R7	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	2
18	R8	МЛТ-0,25-75кОм+-10%	1
19	R9,R10	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	2
20	R11-R13	МЛТ-0,25-1кОм+-10%	3
21	R14	МЛТ-0,25-3,0кОм+-10%	1
22	R15	МЛТ-0,25-1,0кОм+-10%	1
23	R16	МЛТ-0,25-2,0кОм+-10%	1
24	R17	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	1
25	R18	МЛТ-0,25-300кОм+-10%	1
26	R19	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	1
27	R20,R21	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	2
28	R22	МЛТ-0,25-75кОм+-10%	1
29	R23	МЛТ-0,25-180кОм+-10%	1
30	R24,R25	МЛТ-0,25-750кОм+-10%	2
31	R26	МЛТ-0,25-43кОм+-10%	1
32	R27	МЛТ-0,25-100кОм+-10%	1
33	R28	МЛТ-0,25-3,0кОм+-10%	1
34	R29	МЛТ-0,25-75кОм+-10%	1
35	R30	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	1
36	R31-R33	МЛТ-0,25-3,0кОм+-10%	3
37	R34	МЛТ-0,25-30кОм+-10%	1
38	R35	МЛТ-0,25-15кОм+-10%	1
39	R36,R37	МЛТ-0,25-1,0кОм+-10%	2
40	R38	МЛТ-0,25-3,0кОм+-10%	1
41	R39,R40	МЛТ-0,25-1,0кОм+-10%	2
42	R41	МЛТ-0,25-3,0кОм+-10%	1

43	R42,R43	МЛТ-0,5-8,2 Ом+-10%	2
44	R44,R45	МЛТ-0,25-510кОм+-10%	2


		Резисторы МЛТ ОЖО.467.180ТУ
		СП3-39А ОЖО.468.354ТУ

45	R46	МЛТ-1,0-10кОм+-10%	1
46	R47-R54	МЛТ-2,0-22кОм+-10%	8
47	R55	МЛТ-1,0-10кОм+-10%	1
48	R56-R63	МЛТ-2,0-22кОм+-10%	8
49	R64,R73	МЛТ-0,25-1,0кОм+-10%	2
50	R74	СП3-39А-1-4,7кОм	1
51	R75	МЛТ-0,25-5,1кОм+-10%	1

52	Т1,Т2	Трансформатор ЖИБЦ.671121.001-18	2

		Диоды КД521А дРЗ.362.035ТУ
		КД105В ТРЗ.362.060ТУ
		Стабилитрон КС147А СМЗ.362.818ТУ
		Двуханодный стабилитрон КС210Б
		ХЫЗ.369.001ТУ

53	VD1,VD2	КД521А	2
54	VD3,VD4	КС147А	2
55	VD5	КД521А	1
56	VD6	КС210Б	1
57	VD7,VD8	КС147А	2
58	VD11,VD12	Индикатор единичный АЛ307БМ аАО.336.076ТУ	2
59	VD13-VD18	КД105В	6

		Транзисторы КТ315В ЖКЗ.365.200ТУ
		КТ816В аАО.336.186ТУ
		КТ817В аАО.336.187ТУ

60	VT1-VT5	КТ315В	5
61	VT6,VT7	КТ816В	2
62	VT12	КТ817В	1
63	VT13,VT14	КТ315В	2
64	Х1-Х54,

	Х58-Х65	Штырь ЖДИЦ.711.411.001	62

		Прибор выпрямительный КЦ405И
		УФО.336.006ТУ
		Стабилитрон КС133А СМЗ.362.814ТУ
		Оптотиристор ТО-125 ТУ16-529.933-82
65	VD19	КЦ405И	1
66	VD20	ТО-125-12,5-63	1
67	VD21	КЦ405И	1
68	VD22	ТО-125-12,5-63	1
69	VD30	КС133А	1

Что же касается величины тока возбуждения (намагничивающий силы), то ее можно менять за счет изменения угла сдвига управляющих импульсов L .

Из принципа работы схемы следует, что каждая из полуобмоток должна быть рассчитана на создание в течение полупериода полной намагничивающей силы генератора.

Отличительной особенностью описанной силовой схемы являются, во-первых, ее надежность, т.к. в ней, в принципе, не может быть короткого замыкания источника питания. Действительно, при любых неисправностях СИФУ или тиристоров ток ограничивается за счет сопротивления полуобмоток, т.к. тиристоры и обмотки включены по отношению к питающей сета последовательно. Во-вторых, данная схема не искажает форму напряжения питающей сети, т.к. при коммутации накоротко замыкаются концы обмотки возбуждения, а не фазы питающей сети, как при использовании преобразователей, выполненных по классическим (мостовым или нулевым) схемам.

Первая особенность позволяет упростить защиту силовой части, возложив ее на автоматический выключатель с максимальным и тепловым расцепителями, как показано на рис. 17.

Вторая особенность позволяет подключить преобразователи непосредственно к бортовой сети без разделительных трансформаторов, т.к. они не влияют друг на друга и на иных потребителей.

Визуальный контроль за состоянием тиристоров осуществляется с помощью неоновых лампочек HL1 и НL2. Резисторы R44, и R45 служат для ограничения тока через лампочки. Если, к примеру, пробит какой-нибудь тиристор, то неоновая лампочка, включенная параллельно ему, гаснет. Лампочки также будут гаснуть, если имеется обрыв в силовой цепи. На крышке блока неоновым лампочкам HL1 и HL2 соответствуют надписи "VS1, VS3" и "VS2, VS4".

4.1.2. Функциональная схема системы импульсно-фазового управления. Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для формирования и сдвига по фазе управляющих импульсов для силовых тиристоров, а тем самым, для изменения величины и направления тока в обмотке возбуждения.

Функциональная схема СИФУ блока БУТВ приведена на рис. 19.

В ней содержатся следующие основные узлы:

ФСУ - фазосмещающее устройство;

РИ - распределитель импульсов;

БЛУ - блок логического управления;

УС - узел синхронизации;

ДПТ - датчик проводимости тиристоров:

Кроме того, БУТВ содержит плату питания, которая на рис. 19 не показана.

ФСУ состоит из таких элементов:

УВМ - узел выделения модуля;

УП - управляемый переключатель;

КНУ - компаратор напряжения управления;

Т - RS - триггер;

K1, K2 - ключи;

Д - дифференциатор.

Сигнал U α _инв представляет собой напряжение задания угла инвертирования α_инв ,

U α _мах- напряжение задания максимального угла открывания тиристоров α _max,

а Uc - напряжение на конденсаторе С

Блок логического управления БЛУ включает в себя компаратор напряжения задания КНЗ, 2 триггера (RS и D - триггер) и схему "исключающее ИЛИ" (=1).

Распределитель импульсов РИ содержит две логические схемы "И" ( & ) и усилители импульсов 1-го канала (УИ1) и II-го канала (УИ 2).

Узел синхронизации УС состоит из компаратора напряжения сети КНС, RС-фильтра (Rф и Сф), логического элемента "исключающее ИЛИ" (=1), инвертора ("I") и формирователя синхронизирующих импульсов ФСИ.

Фазосмещающее устройство служит для формирования и сдвига по фазе управляющих импульсов, соответственно величине входного напряжения СИФУ U вх . Блок логического управления предназначен для осуществления раздельного управления группами тиристоров силовой схемы.

Распределитель импульсов РИ служит для распределения импульсов поступающих с ФСУ, по каналам (канал соответствует паре тиристоров, включенных встречно-параллельно), их усиления и гальванической развязки цепей управления и силовой. Для синхронизации с сетью ФСУ и БЛУ и для управления РИ служит узел синхронизации УС.

Для контроля за состоянием тиристоров силовой цепи ("закрыты", "открыты"), необходимого для работы БЛУ, служит датчик проводимости тиристоров ДПТ.

Рассмотрим работу СИФУ. Входное напряжение U вх поступает на узел выделения модуля УВМ. Напряжение U увм на выходе УВМ имеет положительна полярность вне зависимости от полярности напряжения Uвх . С целью компенсации нелинейности регулировочной характеристики возбудителя, т.е. зависимости его выходного напряжения Ud от угла L сдвига управляющих импульсов, статическая характеристика узла УВМ выполнена нелинейной. По мере увеличения напряжения Uвх , его коэффициент передачи уменьшается и приближается к единице.Кроме того, характеристика имеет ограничение максимального выходного напряжения, необходимое для ограничения угла сдвига управляющих импульсов.

Сигнал управления, образуемый как разность между напряжением U α max и выходным напряжением узла выделения модуля, поступает на компаратор напряжения управления КНУ и вызывает его насыщение. При наличии синхронизирующего импульса на входе S- триггера на его инверсном выходе устанавливается сигнал низкого уровня, поэтому ключ К открывается и конденсатор С начинает заряжаться.

Когда напряжение Uс на нем станет равным сигналу U α max - U увм, напряжение на выходе компаратора напряжения управления КНУ уменьшается до нуля. Выход компаратора соединен со входом Р триггера Т, поэтому появление нуля напряжения на выходе компаратора вызывает установку инверсного выхода триггера в состояние логической единицы, т.е. на выходе триггера появляется напряжение. Передний фронт этого напряжения дифференцируется дифференциатором Д и полученный таким образом импульс поступает на РИ. При появлении напряжения на выходе триггера происходит также замыкание ключа К и разряд конденсатора С.

Уменьшение до нуля напряжения Uc на конденсаторе приводит за счет сигнала U α max- U увм к увеличению напряжения на выходе компаратора КНУ до его насыщения. Приход очередного синхронизирующего импульса устанавливает инверсный выход триггера в нуль. Начинается очередной заряд конденсатора С и цикл повторяется.

Анализируя работу ФСУ нетрудно прийти к выводу, что в зависимости от величины напряжения Uвх происходит сдвиг по времени между импульсом синхронизации и выходным импульсом ФСУ, т.е сдвиг управляющих импульсов по фазе.

В случав, когда Uвх= 0, на вход КНУ поступает максимальное напряжение, равное U α max. Его величина определяет максимальный угол сдвига управляющих импульсов α max. В случае же, когда узел выделения модуля УВМ попадает в насыщение, на вход КНУ поступает минимальное напряжение Uα mах - Uувм max , где Uувм max –напряжение насыщения УВМ. Это напряжение определяет величину минимального угла α min сдвига управляющих импульсов.

В режиме, когда заданное и текущее направления тока в обмотке возбуждения не совпадают, поступающий от БЛУ сигнал изменяет состояние управляемого переключателя УП. В результате на вход КНУ поступает напряжение U α инв меньшее U α max, вызывающее установку угла инвертирования α инв.

В момент окончания реверса при срабатывании ДПТ отключение угла инвертирования начинается со срабатывания ключа K1, после чего БЛУ устанавливает необходимое направление тока преобразователя и возвращает УП в исходное положение.

С выхода ФСУ импульсы поступают на логические элементы "И" распределителя импульсов. В зависимости от полярности напряжения сети и состояния БЛУ, определяемого полярностью сигнала Uвх и состоянием тиристоров, импульс управления появляется на выходе одного из логических элементов "И", после чего усиливается соответствующим импульсным усилителем и поступает на одну из двух пар тиристоров. Управление РИ в зависимости от знака Uвх и Фазы напряжения сети осуществляется от УС.

Напряжение сети ~Uc поступает на УС через фильтр Rф- Сф устраняющий возможные высокочастотные помехи, могущие возникнуть вследствие искажения формы напряжения сети. Отфильтрованное от помех напряжение поступает на компаратор напряжения синхронизации КНС, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы. Они поступают на один из входов логического элемента "исключающее ИЛИ". На второй вход этого элемента поступает сигнал с выхода БЛУ, определяющий направление тока возбуждения. Если сигнал с выхода БЛУ имеет уровень логического нуля, то сигнал с КНС проходит через элемент "исключающее ИЛИ" без изменений, а если логическая единица, то напряжение синхронизации инвертируется, т.е. сдвигается на 180 эл. градусов. Напряжение синхронизации с выхода элемента "исключающее ИЛИ" попадает на логический инвертор. Прямое и инвертированное напряжения синхронизации используются для работы РИ. Выходной сигнал с логического инвертора поступает на вход формирователя синхроимпульсов ФСИ, который по переднему и заднему фронтам напряжения синхронизации формирует узкие импульсы, совпадающие (с учетом сдвига фазы фильтром Rф- Сф) с моментом перехода синусоиды питающего напряжения через нуль. Эти синхронизирующие импульсы используются для синхронизации ФСУ и БЛУ.

Синхронизация БЛУ необходима для того, чтобы изменения выходного сигнала БЛУ происходили во время перехода синусоиды сетевого напряжения через нуль. Этим достигается более высокая надежность работы силовой схемы и увеличение помехозащищенности СИФУ. В промежутке между синхроимпульсами сигнал с ДПТ запоминается в RS- триггере, а знак сигнала Uвх , преобразованный КНЗ в сигналы логического уровня –в D- триггере.

Если знаки напряжения с выхода КНЗ и D -триггера не совпадают, то на выходе логического элемента "исключающее ИЛИ" появляется сигнал, служащий сигналом перевода возбудителя в режим инвертирования. Он поступает на ФСУ и вызывает установку угла управления равным Lинв.

После окончания режима инвертирования на выходе ДПТ появляется импульс, который запоминается в RS -триггере установкой его в логический "0". С приходом синхроимпульса RS -триггер опять устанавливается в лог. "I". Передний фронт импульса при переходе с лог. "О" на лог. "I" служит разрешающим сигналом для записи логического уровня, соответствующего новому направлению, в D - триггер. Логические уровни на выходе КНЗ и D -триггера станут равными, сигнал на выходе "исключающее ИЛИ" исчезает, что является признаком перевода возбудителя в выпрямительный режим.

При реверсе существует такой режим- когда ДПТ сработал, а D -триггер не переключился. При этом возможна ошибочная установка угла Lинв. Для исключения этого с инверсного выхода RS -триггера поступает сигнал в ФСУ на ключ K1, блокирующий установку угла инвертирования.

4.1.3. Фазосмещающее устройство. Принципиальная схема ФСУ представлена на рис. 20. На операционном усилителе DA2 реализован узел выделения модуля УВМ функциональной схемы на рис. 19. Благодаря тому, что напряжение " -Uвx " поступает на инвертирующий вход, a"+Uвх " - на неинвертирующий, напряжение на выходе усилителя имеет только положительную полярность. Нелинейность статической характеристики обеспечена за счет применения специальной цепочки в цепи обратной связи усилителя. Резистор R8 имеет значительно больную величину, чем R17. До тех пор, пока напряжение на выходе усилителя DA2 не превышает напряжение пробоя стабилитрона VD4, коэффициент усиления УВМ имеет большее значение, чем после пробоя стабилитрона. В последнем случае резистор R18 шунтируется и поэтому коэффициент усиления УВМ уменьшается. Резистор R16 применен для дополнительной подгрузки стабилитрона и обеспечения тем самым требуемой формы статической характеристики УBM. Ограничение напряжения, поступающего от УВМ, осуществляется с помощью цепочки R19- VD6. Управляемый переключатель УП функциональной схемы реализован с помощью транзисторов- VT3 и VT4. Компаратор напряжения управления собран на операционном усилителе DA3. Роль ключа К2 играет транзистор VT5. Дифференциатор Д реализован с помощью конденсатора С6 и резистора R37.

Напряжение U Lmax, задающее максимальный угол управления выделяется на резисторе R22.

Согласование полярностей сигналов на входе операционного усилителя DA3 (КНУ) осуществляется за счет их подачи на разные входы - инвертирующий и неинвертирующий.

В режиме, когда от БЛУ (контрольная точка XS7) подается напряжение, транзисторы VT3 и VT4 открываются. Первый уменьшает выходное напряжение УВМ (DA2) до нуля, а второй - подключает параллельно резистору R22 резистор R23. В результате падение напряжения на них становится меньше, чем было на резисторе R22 до открывания транзистора VT4. Это меньшее напряжение U Lинв задает угол сдвига Lинв управляющих импульсов в режиме инвертирования.

Для того, чтобы избежать установки угла инвертирования Lинв при закрытых тиристорах, служит транзисторный ключ VT14 (ключ К1 функциональной схемы). При закрытых тиристорах на базу

транзистора VT14 с выхода микросхемы DА2.1I БЛУ поступает сигнал с уровнем логической "I", что приводит к его открыванию. При этом через открытый коллекторно - эмитерный переход VT14 базы транзисторов VT3 и VT4 соединяются с общей точкой, что приводит к их запиранию. В этом случае установка угла инвертирования невозможна. В дополнение к данному выше (п. 4.1.2.) описанию работы ФСУ рассмотрим временные диаграммы на рис.21. На диаграмме напряжения на конденсаторе С5 (Uх25 ) нанесены три предельных уровня сигналов: U Lmax,U Lинв и U Lmax-Uувм max, определяющие соответственно углы сдвига Lmax, Lинв и Lmin .

Диаграммы напряжений в узлах ФСУ отражают случай, когда на ФСУ поступает сигнал U Lmax(Uвх= 0). Для первого полупериода питающего напряжения пунктиром нанесены также случаи подачи двух остальных предельных сигналов.

Рассмотрим, как осуществляется установка углов сдвига управляющих импульсов. Для изменения угла Lmiп предусмотрено изменять величину резистора R26 при Uувм = Uувм max. Так, чем он больше, тем меньше падение напряжения Umах на резисторе R22, поэтому момент времени t1 смещается по диаграмме на рис. 18 влево, т.е. угол Lmin уменьшается. Очевидно, что уменьшение резистора R26 приводит к увеличению угла Lmin

Для регулировки угла Lинв предусмотрено изменять величину резистора R23. При данной величине резистора R22, увеличение резистора R23 приводит к увеличению напряжения U Lинв на нем и сдвигу момента времени t2 вправо, т.е J увеличению угла Lинв Уменьшение же величины резистора R23 приводит к уменьшению угла Lинд.

Регулировку угла L max предусмотрено проводить путем изменения сопротивления резистора R35. Так, его уменьшение уменьшает постоянную времени заряда конденсатора С5, поэтому напряжение на нем скорее достигает уровня U Lmax- Uувм max . Поэтому момент времени t3 смещается на диаграмме влево, т.е. угол Lmax уменьшается Нетрудно прийти к заключению, что изменение угла Lmах влечет за coбoй и изменение углов Lmin и Uинв. Параметры указанных выше резисторов выбраны такими что, предельные углы имеют следующие значения: Lmax = 160 ° - 175 °, Lинв = 120 ° - 140 ° и Lmin=20 ° -25 °.

4.1.4. Блок логического управления. Работу БЛУ, принципиальная
схема которого представлена на рис. 22.а, рассмотрим, пользуясь временными диаграммами на рис. 22б. Диаграммы отражают работу БЛУ в наиболее сложном режиме - при изменении полярности входного напряжения Uвх и связанных с этим изменениях направления тока в обмотке возбуждения.

Временные диаграммы работы фазосмещающего устройства

Рис. 21.

В момент времени t1 , когда происходит изменение полярности напряжения Upт с положительной на отрицательную, на выходе компаратора напряжения задания (КПЗ), реализованного на микросхеме DA1, появляется положительное напряжение, которое с помощью резистора R14 и стабилитрона VD3 ограничивается до уровня допустимого для микросхем серии K155. При этом логический уровень на выходе D -триггера DD 3.1 остается прежним (в данном случае, уровень логического "0"). Наличие двух сигналов с разними логическими уровнями на входе логического элемента DD1.2 приводит к появлению напряжения логической "I" на его входе. Этот элемент реализует логическою схему "исключающее ИЛИ" или, как ее еще называют, схему совпадения. Напряжение с выхода элемента DD1.2 поступает на фазо-смещающее устройство. Оно приводит, как указывалось в пп. 1 и 2, к установке угла Lинв и к рекуперации в сеть энергии, запасенной в обмотке возбуждения.

В момент времени t2 рекуперация энергии заканчивается, ток возбуждения спадает до нуля, и тиристоры работающей до этого момента времени группы закрывается. Об их закрытии сигнализирует уменьшение до нуля уровня напряжения на выходе ДТП (Uх6 ) (см.п.4.2.7). Этот логический "0" устанавливает выход RS -триггера, реализованного па .элементах DD2.1 и DD2.2, тяжелого состояний логического нуля (напряжение Uх7 в контрольной точке х7).

Таким образом, сигнал о том, что тиристоры закрыты, запоминается. Наличие "0"в контрольной точка X7 свидетельствует о том, что можно производить подачу управляющих импульсов на другую группу тиристоров. Поэтому в момент времени t3 с приходом очередного синхронизирующего импульса (см. диаграмму напряжения Uх5 ), свидетельствующего о том, что синусоида питающего напряжения проходит через нуль, выход RS -триггера ( Uх7 ) опять устанавливается в состояние логической единицы.

Этот сигнал поступает на вход С синхронизации D -триггера, реализованного на микросхеме DD 3.1 и вызывает по его переднему Фронту запись сигнала с D -входа, т.е. напряжения в контрольной точке Х8 в триггер. Поэтому на его выходе (контрольная точка X16) появляется напряжение того же логического уровня, что и в контрольной точке XS4.

Заметим, что напряжение Uх16 поступает в узел синхронизации УС (см. п.4.2.5) и управляет изменением фазы импульсов (0 или 180 эл. град), поступающих на распределитель импульсов РИ, т.е., в конечном итоге, подачу управляющих импульсов на другую группу тиристоров.

При этом уровни сигналов на входах "схемы совпадения" (DD1.2) становятся одинаковыми, что вызывает появление на выходе схемы ( Uх17 ) уровня логического "0". Поэтому в ФСУ (см. п.4.1.3) происходит изменение угла управления со значения Lинв до значения, определяемого величиной сигнала Uвх.

Когда импульсы поступают на другую группу тиристоров, тиристоры открываются и напряжение Uх6 на выходе датчика проводимости тиристоров ДПТ принимает уровень, соответствующий их открытому состоянию .

Схема блока логического управления

Рис. 22а

Временные диаграммы работы блока логического управления

Рис.22 б

4.1.5. Узел синхронизации. Работу узла рассмотрим, пользуясь его принципиальной схемой на рис. 23 и временными диаграммами работы на рис.24.

Роль фильтра Rф- Сф функциональной схемы на рис. 19 выполняют элементы R30-С4/(рис. 23). Компаратор напряжения сети КНС реализован с помощью операционного усилителя DA4. Этот усилитель не имеет резистора в цепи обратной связи и поэтому обладает большим коэффициентом усиления.

Под воздействием отфильтрованного от помех напряжения сети на его выходе формируется прямоугольные импульсы. Эти импульсы ограничиваются с помощью цепочки R33- VD8 до допустимого для микросхем логики уровня. Сo стабилитрона VD8 прямоугольные импульсы ( Uvd8 ) поступают на элемент логики DD1.3 "исключающее ИЛИ". На его второй вход подается сигнал от БЛУ ( Uх16). Если сигнал, поступающий от БЛУ, имеет уровень логического нуля, то импульсы со стабилитрона VD8 проходят на выход DP 1.3 без изменений ( Uх27 ). Если же от БЛУ поступает сигнал, равный логической единице, то этот элемент инвертирует импульсы, что эквивалентно сдвигу фазы импульсов на 180 эл. градусов. Диаграмма напряжения Uх27 на рис. 24 отражает оба рассмотренных случая.

Для обеспечения работы распределителя импульсов РИ кроме импульсов Uх27 с выхода элемента DD 1.3 требуются также им пульсы им противофазные. Для этого введен инвертор DD 1.4, с выхода которого снимаются проинвертированные импульсы синхронизации Uх28. Импульсы с выхода DA4 поступают также на схему, собранную с использованием элемента DD1.1, которая по переднему и заднему фронтам импульсов с выхода элемента DA4 формирует синхронизирующие импульсы, используемые для работы БЛУ и ФСУ.

Работает указанная схема следующим образом. Когда напряжение Uvd8 постоянно, на один из входов элемента DD 1.1 ("исключающее ИЛИ") от источника +5В поступает постоянное напряжение смещения, напряжение же на втором входе равно нулю. Поэтому нa его выходе имеется напряжение, соответствующее логической единице.

Когда же напряжение Uvd8 возрастает и уменьшается, передний и задний фронты напряжения дифференцируются цепочками C1-R1 и C2-R2. При дифференцировании переднего фронта на резисторах R1 и R2 выделяются импульсы напряжения положительной полярности, а при дифференцировании заднего фронта - отрицательной. Поэтому при дифференцировании переднего фронта уровень напряжения на обоих выходах соответствует логической единице, а при дифференцировании заднего - логическому нулю. Т.к. в том и другом случае уровни сигналов на входах совпадают, то напряжение Uх5 на выходе элемента DD 1.1 в обоих режимах будет кратковременно принимать нулевое значение (cм. диаграмму напряжения Uх5 на рис. 24).

4.1.6. Распределитель импульсов. Распределитель импульсов состоит из двух логических элементов "И-НЕ", реализованных на логических элементах DD2.3 и DD2.4 (рис. 25), двух усилителей импульсов, выполненных с использованием транзисторов VT6 и VT7. Для гальванической развязки выходной цепи РИ от силовой служат импульсные трансформаторы T1 и Т2. Работу РИ поясняют временные диаграммы на рис. 26

Временные диаграммы работы узла синхронизации

Рис. 24 .

Импульсы от ФСУ (Ur37) поступают на один из входов логических элементов DD2.3 и DD2.4. Эти импульсы имеют заданный сдвиг относительно сетевого напряжения и следуют через 180 эл. градусов.
На вторые входы логических элементов поступают импульсы из узла синхронизации ( Uх27 , Uх28).

Напомним, что на выходах логических элементов "И-НЕ" имеется сигнал низкого уровня, если на их выводах присутствуют одновременно сигналы высокого уровня. В соответствии со сказанным диаграмма напряжений Uх29 и Uх30 на выходах логических элементов будет иметь вид, показанный на рис.26. Состояние транзисторов VТ6 и VT7 зависит от величины управляющего напряжения между их базами и эмиттерами, т.е. от падения напряжения на резисторах R38 и R41.

Когда на выходах логических элементов DD2.3 и DD2.4 имеется сигнал высокого уровня, то ток через резисторы R38 и R39, а также R40 и R41, мал и падение напряжения на резисторах R38 и R39 недостаточно для открывания соответствующих транзисторов. Когда же напряжение на выходах логических элементов уменьшается до нуля, то падение напряжения на резисторах R38 и R41 становится уже достаточным для открывания транзисторов.

При этом через открытый транзистор и соответствующий импульсный трансформатор протекает ток, вызывающий на вторичных обмотках импульсного трансформатора появление управляющих импульсов, которые поступают на тиристоры. Длительность импульса зависит от времени действия логического нуля на выходе элементов "И-НЕ" и составляет примерно 9 эл. градусов.

Диоды VD13 и VD14 служат для ликвидации перенапряжений, возникавших на обмотках импульсных трансформаторов при закрывании транзисторов. Диоды VD15- VD18 защищают силовые тиристоры от подачи отрицательного напряжения на управляющие электроды.

Для индикации наличия управляющих импульсов служат светодиоды VD11 и VD12, включенные параллельно резисторам R42 к R45. Эти резисторы выступают в роли шунтов, на которых появляется падение напряжения во время протекания тока через импульсные трансформаторы

Принципиальная электрическая схема

Рис.25

Временные диаграммы работы распрeделителя импульсов

Puс. 26

На крышке возбудителя светодиодам- VD11 и VD 12 соответствуют надписи "1кан.- СИФУ" и "2 кан-. СИФУ".

4.1.7. Датчик проводимости тиристоров. Принципиальная электрическая схема датчика пpoвoдимости тиристоров ДПТ предcтaвлeнa на рис. 27.

Работа ДПТ базируется на том, что когда тиристоры закрыты, т.е. восстановили свои запирающие свойства, на ниx имеется достаточно большое напряжение. Когда же тиристор открыт, падение напряжения на нем равно прямому падению напряжения (примерно 1B).

Понижение напряжения, снимаемого с тиристоров, до требуемого уровня осуществляется делителем на резисторах R48-R54 и R55-R63. Падение напряжения на резисторах R46 и R55 выпрямляется соответственно диодным мостком VD21 и VDZ19. Выпрямленное напряжение подается на входы (светодиоды) тиристорных оптронов VD22 и VD20. Оптотиристоры оптронов включены последовательно, поэтому ток в их цепи будет протекать лишь в том случае, когда открыты оба оптотиристора. Этот режим соответствует случаю, когда все тиристоры закрыты. Тогда на базу транзистора VT2, входящего в состав транзисторного ключа ( VT2, VT1), через резистор R4 меньшего сопротивления, чем у резистора R5, подается положительное напряжение +15 В. Суммарный потенциал на базе транзистора V Т2 становится положительным, поэтому транзисторы VT2 и VT1 открываются. Потенциалы их коллекторов уменьшаются практически до нуля.

Если же один из тиристоров силовой цепи открыт, то напряжение поступающее на вход соответствующего оптотиристора, становится недостаточным для его открывания. Поэтому, на базу транзистора VT2 через резистор R5 поступает напряжение - 15 В, запирающее транзистор. При этом потенциал коллекторов транзисторов VT2 и VT1, т.е. потенциал в контрольной точке XS2, возрастает, примерно до + 5 В.

Конденсатор C3 защищает ДПН от возможных импульсных помех могущих вызвать его ложное срабатывание.

Принципиальная электрическая схема датчика проводимости тиристоров

Заметим, что благодаря использованию в ДПТ оптотиристоров обеспечивается гальваническая развязка между силовой частою возбудителя и его СИФУ.

4.1.8. Узел питания + 5 В. Принципиальная схема узла питания + 5 В приведена на рис. 28.

Стабилизатор исполнен по известной схеме стабилизатора компенсационного типа. Опорное напряжение задается стабилитроном VD30, регулирующим элементом является транзистор VT12, установленный на радиаторе. Напряжение стабилизации (+5+-0,2В) устанавливается регулировкой переменного резистора R74.

Обсудить на форуме