Регулятор напряжения РНТМ-01

Регулятор (рисунок 2) предназначен для поддержания в заданных пределах напряжения стартер-генератора при изменении частоты его вращения, а также нагрузки.

Таблица 11 – Технические данные регулятора РНТМ-01

Рекомендуемые значения настройки стабилизируемого напряжения (настройка выполняется через отверстие в лицевой стенке кожуха по тепловозному вольтметру через время не менее 1 часа работы под нагрузкой).

Таблица 12 – Рекомендуемые значения настройки стабилизируемого напряжения

В зависимости от состояния аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации уровень напряжения, стабилизируемого регулятором, может корректироваться, но с учетом верхнего предела напряжения в цепях управления 121 В, и нижнего 95 В.

Рисунок 2 – Схема электрическая принципиальная регулятора напряжения РНТМ-01

Регулятор обеспечивает форсированный заряд аккумуляторной батареи. Для этого регулятор измеряет разность напряжений на якоре стартер-генератора и на батарее, ограничивая эту разность от 8,0 до 8,5 В, что определяет ток заряда от 80 до 85 А при сопротивлении заряда батареи СЗБ равном 0,087 Ом и прямом падении напряжения на диоде ДЗБ равном 1 В. Если напряжение на батарее при заряде равно 87 В, то регулятор ограничивает напряжение стартер-генератора до 95-96 В. По мере заряда батареи повышается напряжение стартер-генератора, пока не достигает величины ограничиваемой в режиме заряда, которая на 4...5 В выше установившегося стабилизируемого, после чего режим форсированного заряда отключается (светодиод заряда VD4 гаснет) и напряжение стартер-генератора снижается до установившегося, ток заряда снижается.

Режим форсированного заряда батареи должен включаться после запуска дизеля при разряженной батарее, если режим ограничения тока заряда длится от 4 до 5 секунд.

Регулятор имеет узел защиты от «забросов» напряжения на стартер-*генераторе с отключением контактора регулятора напряжения. Если при «забросе» напряжения силовые транзисторы регулятора не закрываются (по причине пробоя транзисторов при выходе из строя узла ШИМ-контроллера) уставка срабатывания защиты равна 1,2 Uн, тоесть 132 В. Если «заброс» напряжения вызван отключением большой нагрузки со стартер-генератора, например, отключением электродвигателя компрессора, но регулятор работает нормально и закрывает силовые транзисторы при «забросе», то уставка защиты повышается до 264...280 В.

Измерение напряжения осуществляется узлом защиты по общему входу (второй контакт ШР) и общему делителю с регулирующим узлом.

В основу регулирования тока возбуждения стартер-генератора положен метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В зависимости от скважности включения силовых транзисторов VT1, VT2, подключающих обмотку возбуждения Н-НН к источнику питания, меняется среднее напряжение на обмотке и ток возбуждения. Обмотка возбуждения шунтирована обратным (нулевым) диодом VD1.

Транзисторы VT1, VT2 управляются ШИМ-контроллером D2 с обратной связью по току.

ШИМ-контроллер D2 имеет в своем составе генератор импульсов, выносными элементами которого, определяющими частоту, являются резистор R32 и конденсатор С10, подключенные к четвертому выводу микросхемы. При работе на конденсаторе С14 формируется пилообразное напряжение.

При выбранных параметрах R32, С10 частота генератора ШИМ-контроллера составляет от 600 до 700 Гц.

Обратная связь по току ШИМ-контроллера выполнена на встроенном компараторе контроля тока. В качестве датчиков тока применены резисторы R1-R5, установленные на плате резисторов, также R38 на плате управления, включенные в эмиттерную цепь силовых транзисторов, напряжение с них подается на вход компаратора через R-C фильтр (R37, С12) для компенсации индуктивности, во избежание ложного срабатывания компаратора в момент включения силовых транзисторов.

На другой вход компаратора контроля тока подается сигнал ошибки обратной связи по напряжению ШИМ-контроллера.

Стабилизируемое напряжение с якоря стартер-генератора подается через второй контактор внешнего штепсельного разъема и на плате управления через диод VD2 на делитель напряжения R22-R26, с вывода которого по цепочке диодов VD10-VD12 и резистор R30 на второй вывод микросхемы - вход усилителя ошибки обратной связи по напряжению.

Цепочка диодов VD10-VD12, нагруженная с помощью резистора R27, включена для получения необходимой температурной зависимости стабилизируемого напряжения. Выход усилителя ошибки обратной связи по напряжению (первый вывод) соединен цепочкой R29, С8 с делителем напряжения и входом измерительной цепочки на свой вход (вывод 2, R30, VD12-VD10), что определяет, в основном, интегральный характер работы усилителя и астатическое регулирование напряжения. Для устойчивости и быстродействия регулирования в цепь конденсатора С8 введен резистор R29, обеспечивающий пропорциональное изменение выхода усилителя сигналу ошибки, при этом регулирование остается астатическим.

При нормальной работе регулятора напряжение на выходе делителя (точка соединения R25, R24, VD10) неизменно и определяется суммой входного напряжения уставки усилителя ошибки (вывод 2) равным 2,5 В, и падения напряжения на диодах VD10-VD12, при комнатной температуре 1,5 В. К точке соединения R22, R24, С8 подключен вход компаратора узла защиты на микросхеме D4 через резистор R47, что позволяет максимально приблизить его уставку срабатывания к номинальному сигналу при небольшой постоянной времени в цепи сигнала R47, С22 во всех режимах.

Узел форсированного заряда собран на операционном усилителе D1, транзисторах VT1, VT2. На прямой вход 3 усилителя D1 через делитель напряжения R3, R5, R8, R10 подается напряжение аккумуляторной батареи (шестой контакт внешнего разъема, VD1), на инверсный вход 2 через делитель R4, R9, R10 подается напряжение стартер-генератора (контакт 2 разъема, диод VD2). Усилитель балансируется на равенство указанных напряжений резистором R10. Резистором R6, включенным от напряжения питания на вход 3, вводится разбаланс, так, что усилитель находится в режиме максимального выхода и входит в режим усиления, если напряжение на аккумуляторной батарее на (8+0,5) В ниже, чем напряжение стартер-генератора, а при увеличении этой разности выход усилителя минимальный. Выход усилителя через согласующую цепочку VD5, VD6, R16, R17 и диод VD7 подается на вывод 1 ШИМ - контроллера D2 по схеме «логическое или».

В установившемся режиме работы тепловоза, при хорошо заряженной аккумуляторной батарее разность напряжений стартер-генератора и батареи менее 8 В и усилитель D1 находится в режиме максимального выхода (вывод 6), диод VD7 заперт и не оказывает влияния на работу ШИМ - контроллера и стабилизацию напряжения регулятором. В этом режиме закрыты транзисторы VT1 и VT2, светодиод VD4 обесточен.

Если напряжение на батарее более чем на (8^+0,5) В ниже стабилизируемого на стартер-генераторе, усилитель D1 начинает воздействовать через VD7 на уменьшение уставки по току ШИМ-контроллера, (ограничение тока заряда батареи) зажигается светодиод VD4, открываются транзисторы VT1 и VT2. Транзистор VT2 с задержкой 4 сек. (С13, R19) подключает резистор R21 на выход делителя напряжения обратной связи ШИМ- контроллера, вследствие чего стабилизируемое напряжение повышается на величину от 4 до 5 В, регулятор выходит в режим форсированного заряда батареи со стабилизацией тока заряда батареи. Выход из этого режима должен происходить, если разница напряжений на батарее и стартер - генераторе станет менее (8+0,5) В.

Для ограничения степени снижения напряжения на стартер-генераторе ниже 95 В в схему введен диод VD3, ограничивающий снижение напряжения на входе 3 D1 при сильно разряженной батарее.

Величина разности напряжений стартер-генератора и батареи от 8 до 0,5 В при работе узла настраивается резистором R10.

Для уменьшения выброса стабилизируемого напряжения стартер-генератора в процессе включения регулятора при вращающемся стартер-генераторе установлена цепочка С5, R23. Диод VD9 также уменьшает выброс и ограничивает обратное напряжение на С8.

Узел защиты от «забросов» напряжения, вызванного неисправностью регулятора, выполнен на компараторе D4, транзисторах VT4 и VT5. При подаче питания компаратор устанавливается в состояние нулевого выхода (девятый вывод D4), при этом VT4 выключен, a VT5 (полевой) включен по резистору R57 от источника питания. VT5 замыкает минусовую цепь питания катушки контактора регулятора напряжения, который, включаясь, подает силовое питание регулятора.

При срабатывании компаратора на его выходе появляется напряжение питания, включающее VT4, что снижает напряжение на затворе VT5 до 0 и VT5 запирается.

Настройка уставки срабатывания защиты ведется в следующем порядке:

а) измеряется напряжение на выходе дизеля (в точке соединения R22, R24, С8, R47) при нормальной работе регулятора и стабилизации напряжения от 105 до 115 В. При комнатной температуре это напряжение должно быть 4,6 В. Измерять с точностью до двух знаков;

б) при разорванной цепи обмотки возбуждения и не вращающемся генераторе включить регулятор и отрегулировать резистором R49 напряжение уставки на выходе R50 (четвертом выводе D4) на 20% превышающее измеренное в предыдущем пункте. Измерять тем же вольтметром;

в) проверить срабатывание защиты, для чего восстановить цепь возбуждения, включить регулятор при средней частоте вращения генератора, отрегулировать стабилизируемое напряжение 105 или 100 В, затем снизить частоту вращения генератора до получения максимального тока возбуждения и снижения стабилизируемого напряжения, и закоротить провода, связанные с третьим и четвертым контактами штепсельного разъема (закоротить силовые транзисторы регулятора). При плавном увеличении частоты вращения генератора и повышении его напряжения контролировать срабатывание защиты, которое должно произойти при 20% превышении отрегулированного выше стабилизируемого напряжения (126 или 120 В соответственно). При срабатывании должен отключиться контактор регулятора напряжения и загореться светодиод защиты;

г) выключить регулятор, раскоротить силовые транзисторы регулятора, включить регулятор на нормальную работу. Электронным осциллографом проверить, что напряжение уставки защиты повышается при закрытых силовых транзисторах на 4,5 В.

Таблица 13 – Перечень работ, выполняемых при ТО и ТР