Электронные блоки БРНГ

Блок силовой

Блок силовой обеспечивает непосредственное регулирование тока в обмотке возбуждения генератора. Для этого в блоке установлен мощный полевой транзистор VT1. Ток обмотки возбуждения проходит через транзистор по следущей цепи:

+ VD1,VD2,VD3 -> 30 -> 1QF1 ->БРНГ/ 22,23 ->L2 -> VT1 ->L1 -> БРНГ/ 25,26 -> 31 ->F1 ->обмотка возбуждения -> F2 -> 1QF1 -> 1RS3 -> 1RS1 -> - UZ1-UZ3.

Ток в обмотке возбуждения регулируется импульсным способом. Для управления транзистором применяется принцип широтно-импульсной модуляции.

Рис. 42 Коэффициент заполнения

С помощью ШИМ - регулирования возможно изменение коэффициента заполнения импульсов напряжения и тока обмотки возбуждения. Коэффициент заполнения не может быть больше 1. Чем больше коэффициент заполнения тем больше среднее действующее значение тока обмотки возбуждения. При неработающем (остановленном ) генераторе коэффициент заполнения около 0,8. При раскручивании ротора генератора растет напряжение генератора. Для ограничения напряжения генератора коэффициент заполнения уменьшают, что приводит к уменьшению тока возбуждения, магнитного поля и напряжения генератора. Коэффициент заполнения определяет соотношение открытого и закрытого состояния транзистора VT1 за период.

В блоке силовом используется:

-высокочастотный фильтр L1, L2 позволяющий подавлять высокочастотные помехи, возникающие при коммутации тока в обмотке возбуждения;

-тиристор аварийного отключения VD5;

-драйвер DA1, обеспечивающий оптронную развязку силовых цепей и цепей управления.

Если силовой транзистор VT1 будет "пробит", то схема управления (на рисунке не показана) откроет тиристор VD5. Получается режим короткого замыкания в цепи возбуждения. Ток возбуждения быстро возрастает и автоматический выключатель 1QF1 отключается. В результате цепь возбуждения разрывается и ток возбуждения исчезает, а напряжение генератора уменьшается почти до нуля.

Сигнал ШИМ - регулирования поступает через драйвер DA1 на затвор управления транзистора VT1 из блока управления.

Блок управления

Блок управления реализует функции:

- регулирование тока заряда АБ;

- выработка сигнала для управления током возбуждения генератора.

На входы блока поступают сигналы:

-с шунта 1RS2 поступает напряжение, пропорциональное току заряда аккумуляторной батареи +RA, -RA (провода 43, 44). Это напряжение подается на входы операционного усилителя DA1;

-из цепи возбуждения поступает напряжение возбуждения UU (провод 22);

-сигнал суммирующей шины Uиз блока контроля. Это напряжение зависит от тока генератора (шунт 1RS1), тормозного момента генератора (шунт 1RS3), напряжения на выходе блока силового (провод 31);

-сигнал IG из блока контроля;

-сигнал UT из блока питания;

-напряжение низковольтной магистрали (напряжение в схеме вагона) UV.

Эти сигналы поступают на вход ШИМ - контроллера, который вырабатывает сигналы для управления силовым транзистором VT1 силового блока. Сигнал ШИМ поступает с выхода ШИМ - контроллера через транзистор VT4 на вход драйвера DA1, а с выхода на затвор транзистора VT1.

Сигнал с шунта 1RS2 сравнивается с сигналом IG поступающим из блока защиты и определяет коэффициент заполнения на выходе ШИМ - контроллера, то есть регулирует ток заряда батареи (не более 70 А).

Сигнал UT поступает из блока питания и используется для ввода ограничения по максимальному зарядному напряжению:

-в зимний период не более 142 вольта;

-в летний период не более 136 вольт.

Напряжение UV из низковольтной магистрали (батарея или генератор) поступает через резисторный делитель на вход ШИМ - контроллера. В случае исчезновения напряжения (например, обрыв обратной связи по напряжению АБ) схема защиты ШИМ - контроллера обеспечивает отключение силового транзистора в силовом блоке.

Сигнал U поступает из блока защиты и определяет момент на валу генератора. Если момент превышает заданное значение, то на выходе ШИМ - контроллера уменьшается коэффициент заполнения, а значит уменьшается напряжение, ток и тормозной момент генератора.

Сигнал UU поступает из цепи возбуждения и предназначен для контроля максимального напряжения генератора. Если напряжение генератора превышает 165 вольт, то сигнал ШИМ на выходе блока управления уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения генератора.

Процесс регулирования коэффициента заполнения осуществляется путем сравнения поступающих на входы ШИМ - контроллера сигналов с пилообразным напряжением, которое создается внутри контроллера. В результате сравнения получаются прямоугольные импульсы, коэффициент заполнения и скважность которых можно регулировать в широких пределах.

Рис. 43 Получение прямоугольных импульсов при ШИМ - регулировании.

Блок защит

Блок защитыреализует функции:

- ограничение тока генератора в силовой цепи;

- ограничение вращающего момента на валу генератора (ограничение максимального тока в обмотке возбуждения);

- измерение и ограничение температуры обмоток генератора на предельно допустимом уровне.

Ток генератора ограничивается на уровне не превышающем 220 ампер. Для этого сигнал с шунта 1RS1 поступает по проводам 41, 42 на вход блока +RG, -RG и далее на входы операционного усилителя DA1. Таким образом измеряется ток в силовой цепи генератора. Это напряжение усиливается, делится делителем напряжения и поступает на суммирующую шину U. Если срабатывает ограничение по току генератора, то загорается светодиод " I ". Сигнал U поступает в блок управления на один из входов ШИМ - контроллера и уменьшает коэффициент заполнения. Это приводит к уменьшению магнитного поля генератора, напряжения и тока нагрузки генератора.

Ограничение электромагнитного момента сопротивления на валу применяется для защиты привода генератора. Такая необходимость возникает при малой скорости движения вагона (30 - 35 км/час) и большой величине тока нагрузки. Сигнал с шунта обмотки возбуждения 1RS3 по проводам 45, 46 поступает на входы -RF, +RF блока защит и далее на входы усилителя DA2. После усиления этот сигнал поступает через стабилитрон на суммирующую шину U. Стабилитрон открывается и пропускает сигнал на суммирующую шину только в случае если уровень напряжения в сигнале превышает уровень, соответствующий максимальному значению тока возбуждения. В этом случае регулятор работает в режиме ограничения тока возбуждения. Напряжение суммирующей шины U воздействует на ШИМ - регулятор блока управления, который уменьшает коэффициент заполнения и снижает ток возбуждения. Уменьшаются напряжение и ток генератора. Загорается светодиод VD9 "М".

Ограничение температуры обмоток генератора. В качестве датчика температуры используется сама обмотка возбуждения, а точнее изменение сопротивления обмотки возбуждения. На вход усилителя DA3 подаются сигналы:

с выхода усилителя DA2 пропорциональный току обмотки возбуждения;

с выхода силового блока UF пропорциональный напряжению в цепи обмотки возбуждения.

Таким образом на выходе усилителя DA3 получается сигнал, пропорциональный вычисленному значению сопротивления обмотки возбуждения генератора. При перегрузке генератора возрастает температура обмоток, в том числе и обмотки возбуждения. Повышается сопротивление обмотки возбуждения. Усилитель DA3 открывает транзистор, через который на суммирующую шину U поступает сигнал, ограничивающий ток генератора. Загорается светодиод "Т" сигнализирующий о перегреве обмоток генератора и включенном режиме ограничения генераторного тока.

Блок контроля

Блок контроля реализует функции:

- контроль уровня напряжения генератора и величины напряжения в обмотке возбуждения (нагрузка на генератор). На основании этих параметров выдается сигнал на подключение мощных силовых нагрузок;

- контроль выходного напряжения стабилизатора напряжения сети (РНС). При неисправности РНС выдается сигнал на ограничение напряжения генератора;

Включение силовых нагрузок происходит путем включения реле движения - стоянки 1KV2. Для этого на вход 22 подается напряжение с выпрямителя VD1, VD2, VD3 (сигнал UU). Это напряжение поступает на вход нижнего усилителя DA1 и сравнивается с опорным напряжением, поступающим из цепи стабилитрона. Если напряжение UU выше опорного, то на выходе операционного усилителя появляется сигнал, который открывает транзистор VT1. Это приводит к включению реле К1, а реле включает 1KV2. В этом случае разрешается работа мощных силовых нагрузок вагона (кондиционер, кипятильник, водонагреватели).

Блокировку включения силовых нагрузок осуществляет верхний усилитель микросхемы DA1. Для этого на вход 26 блока контроля поступает сигнал UF с выхода силового блока. Этот сигнал поступает на вход верхнего усилителя микросхемы DA1 и сравнивается с напряжением из цепи стабилитрона (опорное напряжение). Если коэффициент заполнения напряжения возбуждения на выходе силового блока уменьшается до 0,7, что соответствует большой нагрузке генератора, то на выходе верхнего усилителя DA1 появляется высокий уровень напряжения. Если на выходе DA1 низкий уровень напряжения, то это напряжение поступает в цепь стабилитрона и блокирует вход 22 блока. Это равноценно запрещению включения силовых нагрузок. Когда на выходе DA1 появляется высокий уровень напряжения, то вход 22 разблокируется и нижний усилитель DA1 начинает контролировать коэффициент заполнения, то есть загрузку генератора. Сигнал UU поступает через вход 22 на вход нижнего усилителя DA1. Когда UU > U_оп , тогда включается К1. Это реле включает реле движения - стоянки.

Контроль максимального значения напряжения на выходе регулятора напряжения сети РНС.

Если напряжение на выходе РНС (провод 201) превысит 115 вольт, то происходит ограничение тока возбуждения генератора и напряжение генератора снижается. Напряжение с провода 201 поступает через вход 8 БРНГ на вход 28 блока контроля. Далее напряжение поступает на базу транзистора VT3, который открывается. Это приводит к открытию транзистора VT2, который посылает сигнал UT. Сигнал UT поступает на вход ШИМ - контроллера блока управления и уменьшает коэффициент заполнения. Таким образом уменьшается ток возбуждения и напряжение генератора ограничивается на уровне не выше 115 вольт.

Блок питания.

Блок питания имеет в своем составе следующие устройства:

- источник питания (+15В, -15В, -5В);

- устройство сигнализации перегрева генератора;

- устройство управления зарядным напряжением в зависимости от температуры в аккумуляторном ящике.

Напряжение с провода 28 поступает через клемму 1 в БРНГ (провод UV). Это напряжение поступает через предохранитель FU1 в схему преобразователя напряжения DA2. На выходе преобразователя получаются напряжения +15в, -15в и 0 (общий) для питания электронных блоков БРНГ.

Для управления напряжением заряда аккумуляторной батареи напряжение снимается с датчика температуры 1В1 и по проводам 65, 47 поступает на входы +RT, -RT блока питания. С этих входов напряжение поступает на входы усилителя DA1. Выходное напряжение DA1 через транзистор оказывает влияние на выходной сигнал UT.

Если температура в подвагонном аккумуляторном ящике менее 10 град С(зимний режим, то устройство управления зарядным напряжением не оказывает влияния на выходной сигнал UT. С ростом температуры возрастает сопротивление датчика 1В1. Увеличивается напряжение на датчике и соответственно на выходе микросхемы DA1. Это напряжение через транзистор VT3 поступает на выход UT и далее на вход UT блока управления на ШИМ - контроллер. Меняется коэффициент заполнения и напряжение генератора.

Блок логики.

В БРНГ используются 2 блока логики. Эти блоки позволяют контролировать напряжение аккумуляторной батареи и включение нагрузки.

При разряде аккумуляторной батареи нагрузки отключаются в 2 ступени:

- при снижении напряжения аккумуляторной батареи ниже 98 вольт отключаются нагрузки второй ступени (реле 1KV5). Это наиболее мощные и наименее важные потребители.

- - при снижении напряжения аккумуляторной батареи ниже 93 вольт отключаются нагрузки первой ступени (реле 1KV4). Это менее мощные и более важные потребители.

Когда напряжение поднимается до 115-116 вольт защита отключается.