ЭКГ-10 Блок регулятора возбуждения двигателей БРВД

Техника / Трактора, экскаваторы - техника
Administrator
1 002
19-02-2018, 20:46
0

Принципиальная схема блока регулятора возбуждения двигателей БРВД приведена на рис. 29.Принципиальная схема платы регулятора возбуждения двигателей ПРВД приведена на рис. 30. Блок БРВД предназначен для питания обмоток возбуждения двигателей главных приводов.

4.2.1, Силовая часть блока регулятора возбуждения двигателей может выполняться двух видов:

для исполнений -00, -02, -04, -06, -08, -10, -12, ;-14, -16, -20, -22 - однофазная нереверсивная полууправляемая мостовая схема выпрямления (рис. 31а).

для исполнений -01, -03, -05, -07, -09, -11, -13, -15, -17, -19, -21, -23 - однофазная нереверсивная полностью управляемая мостовая схема выпрямления (рис. 31б).

Полностью управляемая схема является более быстродействующей, поэтому она применяется там, где необходимо регулирование тока возбуждения. Для целей стабилизации тока достаточна полууправляемая схема.

Принципиальная электрическая схема узла питания +5В

Рис.28

Перечень элементов платы регулятора возбуждения двигателей БРВД Таблица 5
	Поз. Обоз	Наименование	Кол	Примечание
		Конденсаторы
		К73-17 ОЖО.461.104ТУ
		МБМ ОЖО.462.147ТУ
		К73-11 ОЖО.461.093ТУ
		К75-10 ОЖО.464.144ТУ
	С1	МБМ-160В-1мкф+-10%	1
	С2,С3	МБМ-160В-0,1мкф+-10%	2
	С4	МБМ-160В-0,1мкф+-10%	1
	С5	К73-9-100В-3300пф+-10%	1
	С6	К73-11-160В-1мкф+-10%	1
	С7	МБМ-160В-1мкф+-10%	1
	С8	К73-9-100В-3300пф+-10%	1
	С9	К73-9-100В-0,15мкф+-5%	1
	С10,С11	К73-9-100В-3300пф+-10%	2
	С14,С15,
	С17,С18	К75-10-500В-0,33мкф+-10%	4
	С20	К73-9-100В-0,1мкф+-5%	1
	С21	МБМ-160В-0,1мкф+-10%	1
	С22,С23	К75-17-250В-0,47мкф+-10%	2

	DA1-DA8	Микросхема КР544УД1А бКО.348.257ТУ	8
	DD1	Микросхема К561ЛА7 бКО.348.457ТУ11	1

	HL1-HL2		Лампа универсальная ИНС-1 ШАЗ.341.030ТУ		2

			Реле РПГ-3 ТУ16-647.062-87
			Реле РП21 ТУ16-523.593-80
	К1		РПГ-3-2301 У3.24В		1
	К2,К3		РПГ-3-2301 У3.12В		2

К4		РП21-003 УХЛ4 А 24В		1

РА		Амперметр М4203 0-30А-25-2б
		ТУ25-04-1382-78		1

		Резисторы МЛТ ОЖО.467.180ТУ
		СП3-39А ОЖО.468.354ТУ
R1		МЛТ-1,0-390 Ом+-10%		1
R2		МЛТ-2,0-4,7кОм+-10%		1
R4		МЛТ-0,25-24Ом+-10%		1
R5,R6		МЛТ-0,25-1,2кОм+-10%		2
R7,R8		СП3-39А-1-15кОм+-10%		2
R9		МЛТ-0,25-470 Ом+-10%		1
R10		МЛТ-0,25-100кОм+-10%		1
R11		МЛТ-0,25-1кОм+-10%		1
R12,R13		МЛТ-0,25-20кОм+-10%		2
R14		МЛТ-0,25-4,7кОм+-10%		1
R15-R21		МЛТ-0,25-20кОм+-10%		7
R22		МЛТ-0,25-39кОм+-10%		1
R23		МЛТ-0,25-200кОм+-10%		1
R24-R26		МЛТ-0,25-10кОм+-10%		3
R27-R30		МЛТ-0,25-200кОм+-10%		4
R31		МЛТ-0,25-10кОм+-10%		1
R32,R33		МЛТ-0,25-100кОм+-10%		2
R34		СП3-39А-1-15кОм+-10%		1
R35		МЛТ-0,25-300кОм+-10%		1
R36		МЛТ-0,25-33кОм+-10%		1
R37		МЛТ-0,25-1кОм+-10%		1
R38		МЛТ-0,25-200кОм+-10%		1
R39		МЛТ-0,25-100кОм+-10%		1
R40		СП3-39А-1-15кОм+-10%		1
R41		МЛТ-0,25-100кОм+-10%		1
R42		МЛТ-0,25-200кОм+-10%		1
R43		МЛТ-0,25-3кОм+-10%		1

	Резисторы МЛТ ОЖО.467.180ТУ

R44,R45	МЛТ-0,25-100кОм+-10%	2
R46	МЛТ-0,25-3кОм+-10%	1
R47-R51	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	5
R52,R53	МЛТ-0,25-8,2 Ом+-10%	2
R55	МЛТ-0,25-100кОм+-10%	1
R58	МЛТ-0,25-10кОм+-10%	1
R65,R66	МЛТ-0,5-300кОм+-10%	2

	Трансформаторы
Т1	ЖИБЦ.671121.001-19	1
Т2	ЖИБЦ.671121.001-21	1

	Двуханодный стабилитрон КС210Б
	ХЫЗ.369.001ТУ

	Диод КД521А дРЗ.365.035ТУ
	Индикатор одиночный АЛ аАО.336.076ТУ
VD1	КС213Б	1
VD2-VD9	КД521А	8
VD10	КС210Б	1
VD11-VD16	КД521А	6
VD17-VD18	АЛ307БМ	2
VD19,VD20	КД521А	2
VD23,VD24	АЛ307БМ	2

VD25,VD26	Диод КД105Б ТРЗ.362.060ТУ	6
VD28-VD31
VD38	КД521А	1

	Транзисторы
VT1,VT2	КТ118А ЖКЗ.365.238ТУ	2
VT3	КТ315В ЖКЗ.365.200ТУ	1
VT4	КТ361В ФЫО.336.201ТУ	1
VT5	КТ315В ЖКЗ.365.200ТУ	1
VT6,VT7	КТ3102АМ аАО.336.122ТУ	2
VT8,VT9	КТ361В ФЫО.336.201ТУ	2
VT10,VT11	КТ816В аАО.336.186ТУ	2

Х1,Х2	Штырь ЖДИЦ.711411.001
Х15-Х39,
Х41,Х42,
Х46-Х52
Х57-Х87		77

	Переменные данные для исполнения

	ЖИБЦ.687245.022-01

С24,С25	Конденсатор К73-17-250В-0,47мкф+-10%
	ОЖО.464.104ТУ	2

Полууправляемая силовая схема

Рис.31а

Полностью управляемая схема

Рис. 31б

Для защиты силовых вентилей от коммутационных перенапряжений используются защитные RС-цепочки (C14...C18, R63, R64, R67, R68).

Величину тока в нагрузке показывает амперметр РА с шунтом RS.

Для контроля исправности силовых тиристоров VS1 и VS2 применяются индикаторные неоновые лампочки HL1 и HL2 с токоограничивающими резисторами R65 и R66. На исправных тиристорах всегда присутствует обратное и прямое напряжения, величина которых достаточна для обеспечения свечения неоновых лампочек. При пробое тиристора напряжение на нем падает практически до нуля, неоновая лампочка гаснет.

4.2.2. Функциональная схема. Функциональная схема блока регулятора возбуждения двигателя приведена на рис.32.. На ней приняты следующие обозначения:

U зад. - напряжение задания тока возбуждения;

Iв min уставка минимального тока возбуждения;

Iвmax уставка максимального тока возбуждения;

РТВ - регулятор тока возбуждения;

МД - модулятор;:

ГКИ - генератор коммутирующего напряжения;

ВДТ - выпрямитель датчика тока возбуждения;

КОП -компаратор обрыва поля

КПГ - компаратор перегрузки;

ФСУ -фазосмещающее устройство;

КНУ - компаратор напряжения управления;

К - ключ; ,

Д - дифференциальная цепочка;

PИ - распределитель импульсов;

УИ1, УИ2 - усилители импульсов;

УС узел синхронизации

Uс - синусоидальное напряжение синхронизации;

Rф, Сф - противопомеховый фильтр;

КНС - компаратор напряжения синхронизации;

"1" - логический инвертор;

Д1, Д2 - дифференцирующие цепочки;

& - логический элемент "И";

ПП - плата питания.

Блок регулятора возбуждения двигателей включает в себя следующие узлы и элементы.

Регулятор тока возбуждения (РTB). На вход РТВ поступает внешний сигнал задания тока возбуждения (Uзад), сигнал задания минимального тока возбуждения Iвmin и максимального тока возбуждения Iвmax, которые усиливаются, соответственно, при наложенных и снятых тормозах, а также сигнал обратной связи по току возбуждения, поступающий от узла гальванической развязки.

Узел гальванической развязки, состоящий из модулятора МД, который питается от генератора коммутирующего напряжения ГКН и выпрямителя БДТ. Модулятор и выпрямитель соединены друг с другом через трансформатор, благодаря которому и осуществляются гальваническая развязка. С выхода выпрямителя БДТ сигнал токовой обратной связи поступает дополнительно на узлы защиты от перегрузки и обрыва поля. Функцию контроля минимального тока возбуждения выполняет компаратор обрыва поля (КОП), сигнализирующий о спадании тока возбуждения ниже допустимого уровня. Контроль за возрастанием тока возбуждения выше допустимого уровня осуществляет компаратор перегрузки (КПГ).

Входное напряжение на узел гальванической развязки поступает шунта в силовой цепи.

Система импульсно-фазового управления, состоит из фазосмещающего устройства (ФСУ), узла синхронизации (УС) и распределителя импульсов (РИ).

Фазосмещающее устройство (ФСУ). Сигнал с регулятора тока возбуждения РТВ поступает на вход компаратора напряжения КНУ, где суммируется с пилообразным напряжением, снимаемым с интегрирующей RС-цепочки и напряжением положительной обратной связи c выхода компаратора. Выход КНУ соединен со входом дифференциатора Д, на выходе которого формируются управляющие импульсы и с управляющим входом ключа К. Ключ К периодически разряжает конденсатор интегрирующей цепочки, тем самым формируя пилообразные импульсы, используемые в ФСУ. Импульсы синхронизации, поступающие из УС, периодически вызывают появление на выходе КНУ отрицательного напряжения. При этом ключ К размыкается и на конденсаторе интегрирующей цепочки начинает нарастать напряжение. В начальный момент отрицательное напряжение на выходе КНУ удерживается положительной обратной связью, но когда сумма напряжений с выхода РТВ и пилообразного превысит напряжение положительной обратной связи, на выходе КНУ устанавливается положительное напряжение. В дальнейшем, до прихода следующего синхронизирующего импульса, состояние КНУ не изменяется за счет действия положительной обратной связи. При этом конденсатор интегрирующей цепочки разряжается, а дифференциатор Д формиpyeт импульсы управления.

Узел синхронизации УС. Напряжение синхронизации Uс через фильтр Rф, Сф, устраняющий импульсные помехи, существующие в питающей сети, поступает на компаратор напряжения синхронизации КНС. С помощью КНС из синусоидального напряжения формируются прямоугольные импульсы, поступающие на логический инвертор, формирующий противофазные импульсы. Эти две последовательности импульсов (прямая и противофазная) необходимы для работы РИ. Кроме того, прямая и противофазная последовательности поступают, соответственно на дифференцирующие цепочки Д2 и Д1. На их выходах присутствует потенциал логической "1", однако, в момент прохождения заднего фронта импульса на выходе дифференцирующей цепочки формируется кратковременный потенциал узкого уровня (логический "0"). Сигналы с вых. Д1, Д2 поступая на вход логического элемента "И-НЕ", приводят к появлению на эго выходе узких синхронизирующих импульсов.

Распределитель импульсов РИ. Импульсы управления с СИФУ, а также прямая и противофазная последовательности напряжений с выхода УС поступают на распределитель импульсов РИ. Его основу составляют два логических элемента "И", сигнал на выходе которых появляется лишь в случае присутствия сигналов на обоих входах. Далее, импульсы с выхода элементов "И" поступают на усилители импульсов УИ1 и УИ2, осуществляющие усиление импульсов управления и иx гальваническую развязку от силовой цепи.

Плата питания А1, на вход которой поступает переменное напряжение 380 В с питающей сети, а на выходе формируется двухполярное стабилизированное напряжение питания системы управления +15 В и -15 В и напряжение синхронизации Uс, используемое в УС.

4.2.3. Фазосдвигающее устройство (ФСУ). Принципиальная схема фазосдвигающего устройства приведена на рис. 33, а временные диаграммы, помогающие объяснить работу устройства - на рис. 34.

Основным элементом ФСУ является компаратор напряжения, выполненный на операционном усилителе DА5. На инвертирующий вход компаратора подаются синхронизирующие импульсы (контрольная точна Х42), служащая для запуска ФСУ, и сигнал обратной связи с выхода компаратора через стабилитрон VD10. Стабилитрон VD10 позволяет ограничить выходное напряжение компаратора на уровне напряжения пробоя стабилитрона и поддерживать этот уровень практически стабильным. На неинвертирущий вход компаратора подается входной сигнал Uвх, пилообразный сигнал с конденсатора С9 и сигнал положительной обратной связи с выхода компаратора. Положительная обратная связь в компараторе, осуществляемая с помощью резистора R30, дает возможность формировать его характеристику с гистерезисом, иногда называемым "защелкой". Это позволяет упростить ФСУ и сделать его работу более надежной.

ФСУ работает следующим образом (см. рис. 33 и рис. 34). Синхронизирующие импульсы поступают от устройства синхронизации УС через резистор R47 на инвертирующий вход усилителя DА5, из-за чего на его выходе устанавливается отрицательное напряжение, приблизительно равное 'напряжению пробоя стабилитрона VD10. При этом транзисторный ключ VT5 закрывается и через сопротивление R36 начинается заряд конденсатора С9. Таким образом формируется пилообразное напряжение, скорость нарастания которого, а значит, и максимальный угол управления Lмах (т.е. угол. управления при Uвх = 0), устанавливается подбором резистора R36. При настройке устанавливают Lmax= 150...160 эл. град.

Фазосдвигающее устройство

Рис. 33

Временные диаграммы работы ФСУ

Рис. 34

Пилообразное напряжение вместе с входным напряжением Uвх и напряжением положительной обратной связи суммируются на не инвертирующем входе DA5. Когда эта сумма превысит напряжение на инвертирующем входе, на выходе компаратора DA5 устанавливается положительное напряжение, которое удерживается за счет положительной обратной связи. Величина этого напряжения определяется напряжением пробоя стабилитрона VD10 и достаточна для отрывания транзисторного ключа VT5. При этом конденсатор С9 разряжается. По переднему фронту выходного напряжения компаратора DA5 дифференцирующей цепочки С8-R39 формируется импульс управления, поступающий на распределитель импульсов РИ. С приходом следующего синхронизирующего импульса весь процесс повторяется.

При большем напряжении, Uвх необходима меньшая амплитуда пилообразного напряжения для срабатывания компаратора, переключение происходит раньше, т.е.угол управления меньше. И наоборот, если. Uвх мало, то для срабатывания компаратора необходимо большее пилообразное напряжение, переключение происходит позже., т.е.угол управления увеличивается. Таким образом, изменения Uвх вызывают соответствующий сдвиг угла управления L .

4.2.1. Узел синхронизации (УС). Принципиальная электрическая схема узла синхронизации УС приведена на рис. 35, а его работа пояснена временными диаграммами рис..36.

Синусоидальное напряжение синхронизации поступает на УС с питающего трансформатора T1 платы питания и попадает на сглаживающий фильтр R58-С20. Такой фильтр, внося небольшой фазовый сдвиг (примерно 17 эл. град.) хорошо предохраняет от возможных импульсных помех, часто присутствующих в питающей сети. Отфильтрованное сетевое напряжение поступает на компаратор, выполненный на операционном усилителе DА8, который формирует из синусоиды прямоугольное напряжение. Это, а также инвертированное инвертором DD1.1, напряжение используется распределителем импульсов РИ. Эти же напряжения (прямоугольные импульсы) поступают на дифференцирующие цепочки R45-C10 и R44-С11. На входах элемента "И-ЙЕ" DD1.2 с помощью резисторов R44 и R45 создается уровень логической "1", вследствие чего на выходе элемента устанавливается уровень логического "0". С выхода дифференцирующих цепочек R45-C10 и R44-С11 на входы элементов "И-НЕ" поступают отрицательные импульсы во время прохождения задних фронтов прямоугольных импульсов. Эти отрицательные импульсы, суммируясь с положительным напряжением смещения на входах" И-НЕ", приводят к появлению кратковременных уровней логического "0" поочередно на каждом входе DD1.2. (см. временную диаграмму). Появление логического."0" на входе вызывает появление логической "1"на выходе, таким образом и формируются импульсы синхронизации, используемые в ФСУ.

4.2.5. Распределитель импульсов. Распределитель импульсов состоят из двух логических элементов "И-НЕ", реализованных на микросхемах DD1.3 и DD1.4(рис.37), и двух усилителей импульсов, выполненных с использованием транзисторов VT8, VT10 и VT9, VT11.

Для гальванической развязки выходной цепи РИ от силовой служат импульсные трансформаторы Т3 и Т4. Работу РИ поясняют временные диаграммы на рис. 38.

Импульсы от ФСУ ( U r39 ) поступают нa один из входов логических элементов DD 1.3 и DD 1.4.. Эти импульсы имеют заданный сдвиг относительно сетевого напряжения и следуют через180 эл. градусов.

На вторые входы логических элементов поступают импульсы из узла синхронизации (Uda8, Ux41).

Напомним, что на выходах логических элементов имеется сигнал низкого уровня, если на их входах присутствуют одновременно сигналы высокого уровня. В соответствии со сказанным диаграммы напряжений Ux46 и Ux47 на выводах логических элементов будет иметь вид показанный на рис.38.

Состояние составных транзисторов VT8, VT10 и' VT9, VT11 зависит от величины управляющего напряжения между" их базами и эмиттерами, т, е. от падения напряжения на pезистоpaх R50 и R51.

Когда на выходах логических элементов DD1.3 и DD1.4 имеется сигнал высокого ypовня, то ток через резисторы R48 и R50, а также R49 и R51 мал, и падение напряжения на резистopах R50 и R51 недостаточно для открывания соответствующих транзисторов. Koгда же напряжение на выходах логических элементов уменьшается до нуля, то падение напряжения на резисторах R50 и R51 становится достаточным для открывания транзисторов.

Узел синхронизации

Puc.35

Временные диаграммы работы УС.

Рис.36

Распределитель импульсов

Рис. 37

Временные диаграммы работы РИ.

Рис. 38

При этом через открытые транзисторы 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 сигнала логического нуля на выходе элементов "И-НЕ" и составляет, примерно, 9 эл. градусов.

Диоды VD 25 и VD26 служат для ликвидации перенапряжений, возникающих на обмотках импульсных трансформаторов при закрывании транзисторов. Диоды VD28 - VD31 защищают силовые тиристоры от подачи отрицательного напряжения на управляющие электроды.

Для индикации наличия импульсов служат светодиоды VD23 и VD24, включенные параллельно резисторам R52 и R53. Эти резисторы вступают в роле шунтов, на которых появляется падение напряжения во время протекания тока через импульсные трансформаторы. На крышке возбудителя светодиодам VD23 и VD24 соответствуют надписи "1 кан. СИФУ" и "2 кан.СИФУ".

4.2.6. Регулятор тока возбуждения. Принципиальная электрическая схема РТВ приведена на рис. 39. Регулятор выполнен на операционном усилителе DA3, на его вход подаются следующие сигналы:

сигнал обратной связи по току возбуждения, поступающий с датчика тока возбуждения; глубина обратной связи определяется резистором R22;

сигнал уставки минимального тока возбуждения Iвmin, протекающего в обмотке возбуждения двигателя при наложенных тормозах; величина Iвmin устанавливается резистором R8;

сигнал уставки максимального тока возбуждения Iвmax, включаемый при снятии тормозов привода с помощью контактов реле К1;
величина Iвmax устанавливается резистором R7;

сигнал задания тока возбуждения, поступающий из системы регулирования приводом через резисторы R12, R1; этот сигнал поступает в случае двухзонного управления скоростью.

Коэффициент усиления РТВ устанавливается резистором R23 в цепи обратной связи усилителя DА3. Выход РTB соединен со входом СИФУ.

В состав PTВ входят дополнительные элементы, обеспечивающие защиту от авapийных режимов и их индикацию. Для этого введены два дополнительных компаратора на операционных усилителях DА6 и DA7. На усилителе DA6 выполнен компаратор КОП yзла защиты от обрыва поля. Он реагирует на уменьшение тока возбуждения ниже допустимого уровня, который устанавливается резистором R34. В случае такого уменьшения тока возбуждения открывается транзисторный ключ VT7, срабатывает реле К3 и загорается светодиод VD18 "Обрыв поля".

Регулятор токa возбуждения

Рис. 39

Если же ток возбуждения по каким-то причинам превысил допустимый, то срабатывает компаратор КПТ, выполненный на усилителе DA7. Уровень срабатывания устанавливается резистором R10. При срабатывании открывается транзисторный ключ VT6, включается реле К2 и загорается светодиод VD17 "Перегрузка"

В любом из этих аварийных режимов размыкаются нормально замкнутые контакты К2 и КЗ, включенные последовательно с обмоткой реле К4, контакты которого используются во внешней схеме в цепях блокировки.

Заметим, что сигналы "Iвmin" и "Iвmaх" поступают на вход РТВ через схему выбора большего из сигналов, реализованную на диодах VD6 и VD7. Поэтому подача сигнала "Iвmax" приводит автоматически к отключению сигнала "Iвmin "

4.2.7. Датчик тока возбуждения. Принципиальная электрическая схема датчика тока возбуждения приведена на рис.40. Сигнал токовой обратной связи с шунта RS поступает на модулятор через цепочку R4-VD1, служащую для защиты модулятора от входных перенанряжений.

Модулятор выполнен на транзисторах VTl, VT2 и служит для преобразования постоянного входного напряжения в переменное, которое можно пере дать через трансформатор гальванической развязки Т2. Переменное коммутирующее напряжение, частотой около 15 кГц, необходимое для работы модулятора, генерируется мультивибратором, выполненным на операционном усилителе DA4. Умощнение выхода DА4 достигается применением эммитерного повторителя на транзисторах VT3, VТ4. Выход мультивибратора нагружен на первичную обмотку трансформатора Т1, вторичные обмотки которого подключены к управляющим цепям модулятора.

Промодулированное напряжение с шунта через трансформатор Т2 поступает нa выход усилителя, выполненного на операционном усилителе DAl. Далее сигнал поступает на вход двуполупериодного выпрямителя, выполненного на операционном усилителе DA3. Выпрямитель работает следующим образом: сигнал положительной полярности поступает на неинвертирующий вход DA2 через диод VD9, а отрицательной - нa инвертирующий вход через диод VD8. Конденсатор С4 в цепи обратной связи DA2 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

Схема датчика тока возбуждения

Puс. 40