08 Диссертация (1221745), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для того, чтобы вольтметр PV показывал напряжениепреобразователя своего источника или другой секции, необходимо, Чтобытумблер S4 был обязательно в положении "Напряжение выпрямителя"2425Рисунок 2.1- Схема электрическая принципиальная источника питания2.1.1 Процессы работы управляемого выпрямителя источника питанияU4U1U2U3СУРисунок 2.2 – Схема выпрямителя источника питанияСистема управления, показанная на рисунке 2.2 является приемникомсигналов обратных связей, и выдачей сигналов управления, на стабилизациюнапряжения.Рассмотрим процессы работы в выпрямителе, при колебании напряжения вконтактной сети. Представлены три случая: понижения, повышения, инормальный (штатный) режим работы. Перепад напряжения в сети, и какследствии изменение напряжения питания источника, не может не сказатьсяотрицательно на работе элементной базы и качестве напряжения в нагрузке.Поэтому рассмотрение данных процессов, является очень актуальнымвопросом, для дальнейшего выбора системы управления источником питания.26а) Нормальный уровень напряжения контактной сети ( U кс = 25 кВ )Рисунок 2.3 – Процессы работы выпрямителя при нормальном режиме27б) Повышенный уровень напряжения контактной сети ( U кс = 29 кВ )Рисунок 2.4 – Процессы работы выпрямителя при повышенном режиме28в) Пониженный уровень напряжения контактной сети ( U кс = 19 кВ )Рисунок 2.5 – Процессы работы выпрямителя при пониженном режиме292.2 Устройство и принцип работы системы управления выполненной ввиде регулятора напряжения и импульсного регулятораРегулятор напряжения (РН) предназначен для формирования, усиления ивыдачиимпульсовнаоткрытиетиристоровVS1,VS2управляемоговыпрямителя.
Принцип действия РН заключается в автоматическом изменениифазы импульсов управления в зависимости от величин напряжений на входе ивыходе устройства. Это осуществляется путем изменения времени разрядаконденсаторов С1 и С2 во времязадающих RC-цепочках. Разряд каждого изконденсаторов С1 и С2 осуществляется по двум цепям, одна из которыхнеуправляемая, другая управляемая сигналом обратной связи по напряжению,снимаемому с регулируемого резистора R8.НавыходенеуправляемойвремязадающейRC-цепочкивключендвухкаскадный транзисторный ключ. Он открывается в момент окончанияразряда конденсатора и выдает управляющий сигнал на соответствующийтиристор VS1 или VS2.
Параметры неуправляемых разрядных цепей этихконденсаторов выбраны таким образом, чтобы при отключенной управляемойцепи разряда конденсаторов уровень выходного напряжения составлял около40 В. При подключенной управляемой цепи разряда конденсаторов время ихразряда уменьшается и соответственно изменяется фаза импульсов управлениятиристорами VS1 и VS2, обеспечивая увеличение выпрямленного напряжениядо 50 В. Заряд конденсаторов С1 и С2 осуществляется в нерабочие длятиристоров VS1 и VS2 полупериоды питающего напряжения от Т1/4-6 черездиоды VS7 и VS8 амплитудного значения напряжения на этой обмотке.
Врабочие полупериоды питающего напряжения конденсатор С1 разряжаетсячерез резисторы R9-R11 и база-эмиттерный переход транзистора V6 до уровняопорного напряжения на стабилитроне V11. Одновременно происходит разрядэтих конденсаторов через транзисторы VT13 и VT14, управляемые сигналомобратной связи, снимаемым с резистора R8. В зависимости от величинысигнала обратной связи изменяется степень открытия транзисторов VT13 и30VT14, что в конечном итоге изменит общее сопротивление разрядной цепи, аследовательно и постоянную времени разряда конденсаторов С1 и С2.
Впериоды протекания тока разряда конденсаторов С1 и С2 транзисторы VT5 иVT6 открыты, a VT3 и VT4 закрыты. При снижении напряжения наконденсаторах С1 и С2 до уровня опорного напряжения на стабилитроне V11происходит открытие соответствующего транзистора VT3 или VT4, происходитвыдача импульсов управления от импульсных трансформаторов Т1 и Т2 насоответствующие тиристоры VS1 и VS2.При снижении напряжения на выходе источника пропорциональноснижается напряжение обратной связи, и, в случае снижения напряжения нижеопорного напряжения на стабилитроне V12, транзистор VТ13 закрывается, атранзистор VТ14 открывается, что приводит к уменьшению общего разрядногосопротивления и снижению времени разряда конденсаторов С1 и С2.Уменьшение фазы открытия силовых тиристоров VS1 и VS2 приводит кувеличению напряжения на выходе источника питания.При увеличении напряжения на выходе источника питания происходитобратный процесс.
Таким образом, происходит стабилизация выходногонапряжения. При этом точность стабилизации зависит от стабильностиопорного напряжения стабилитрона V12 и коэффициента усиления каскадатранзисторов VT13 и VT14.Всоставаккумуляторнойимпульсногобатареирегуляторавходят основнойнапряженияитоказарядатиристорный ключVS7 ивспомогательный тиристор VS22.Принцип действия этого регулятора основан на регулировании скважностиоткрытого состояния тиристора VS7, управление которым осуществляется вкаждый полупериод питающего напряжения по цепи: положительный выходпреобразователя напряжения, провод 12, конденсатор С12, резистор R35, диодVD28, провод 40, управляющий переход тиристора V7, аккумуляторнаябатарея, минус преобразователя напряжения. При запертом тиристоре V2231тиристор V7 отпирается каждый полупериод питающего напряжения ипропускает импульсы тока заряда аккумуляторной батареи, с частотой 100 Гц.Система автоматического ограничения тока заряда и напряжения нааккумуляторной батарее построена на сравнении сигналов, пропорциональныхвеличине тока заряда и напряжению на аккумуляторной батарее с величинойопорного напряжения стабилитрона V23.
При этом сигнал обратной связи потоку снимается с регулируемого резистора R9, выпрямляется диодным мостомVD24-VD27, сглаживается фильтром из дросселя 12(РН), конденсатора С14 ипоступает через разделительный диод V31 на резистор R38. А сигнал обратнойсвязи по напряжению, снимаемый с делителя напряжения, состоящего изрезисторов R13-R15, поступает по проводам 49 и 13 на конденсатор С13, черездиод VD30, также на резистор R38, включенный параллельно стабилитронуV23 через управляющий переход тиристора VS22. При достижении величинынапряжения на резисторе R38 больше величины напряжения на опорномстабилитроне V23, отпирается тиристор VS22, что в свою очередь приведет кзапиранию тиристорного ключа VS7 и пропуску серии импульсов тока зарядааккумуляторнойбатареи.Следующееотпираниетиристорногоключапроизойдет лишь тогда, когда контролируемый параметр будет меньшевеличины уставки, что в свою очередь вызовет запирание тиристора VS22.Управление обратным тиристорным ключом VS8 осуществляется от узла,состоящего из элементов: дроссель L1 (РН), конденсатор С11, стабилитронV21, диод VD20.
Сглаживающий фильтр L1-C11 включен на разностьнапряжений аккумуляторной батареи и преобразователя напряжения. В случаеисчезновения питающего напряжения разность этих напряжений становитсябольше напряжения на стабилитроне V21 и тиристорный ключ VS8 отпираетсятоком от аккумуляторной батареи и цепи управления получают питание отаккумуляторной батареи сначала через тиристор V8, и, с замыканием силовыхконтактов КМ, минуя тиристор VS8.В связи с задержкой на срабатывание до 0,05 с контактора КМ и с цельюисключения нежелательных бросков тока через аккумуляторную батарею, на32это время искусственно завышается сигнал обратной связи по выходномунапряжению путем шунтирования резистора R8 контактом контактора КМ.
Свключением контактора КМ его контакты размыкаются и уставка выходногонапряжения возвращается к первоначальной величине. Тиристорный ключ VS8к этому моменту времени будет заперт, так как его анод-катод былзашунтирован силовым контактом контактора КМ и процесс заряда (подзаряда)аккумуляторной батареи будет происходить только через прямой тиристорныйключ VS7.Для простоты понимания работы регулятора напряжения, рассмотримупрощенную схему на рисунке 2.6 и процессы её работы.U упрU питРисунок 2.6 – Упрощенная схема регулятора напряженияИз вышесказанного можно резюмировать:Заряд происходит от источника через конденсатор, в том время когда тиристоры находятся в закрытом состоянии.
Условия для открытия транзистора пока невыполнены, и он служит «подпором» в пути неуправляемой цепи разрядки.Как только изменятся напряжение (повышение или понижение), сигнал обратной связи в управляемой цепи, начнет разряжать конденсатор, в результате ко33торого создаются необходимые условия для открытия транзистора, и он подаетимпульс на открытие тиристора.UcUтн2U тн1UVS1U VS2Рисунок 2.7 – Процессы работы регулятора напряжения342.3 Расчет разделительного трансформатора источника питанияРазделительным трансформатором называется трансформатор, которыйпредназначен для гальванического разделения питающей электрической сети ипотребителяэлектроэнергии.Основнойзадачейразделительноготрансформатора является повышение электробезопасности за счет того, что еговторичные цепи не имеют электрической связи с землей, а значит — и сзаземленнойнейтральютрансформаторнойподстанции–источникомнапряжения.Таблица 2.1–Исходные данные для расчетаПараметрНоминальное входное напряжение переменного токаВеличинаU1 = 380 ВU1max = 470 ВМаксимальное входное напряжениеf = 50 ГцЧастота питающей сетиn=2Число вторичных обмотокНапряжение холостого хода вторичных обмотокU 2 ХХ = 120 ВДопустимое отклонение∆U ХХ = 0,5 ВI 2н = 5 АНоминальный ток вторичных обмоток1.
Коэффициент трансформации:k=U1380== 3,2.U 2 ХХ 120(2.1)2. Мощность трансформатора, Вт:P = n ⋅ I 2н ⋅ U 2ХХ = 2 ⋅ 5 ⋅ 120 = 1200 .35(2.2)3. Номинальный ток первичной обмотки, А:I1н =(2.3)P 1200== 3,2;U1 380Где P - мощность трансформатора, U1 - входное напряжениетрансформатора.4. Примем конструкцию трансформатора - двухстержневую. На каждомстержне разместим сетевые полуобмотки параллельного включения и по однойвторичной обмотке. Между ними заложим экранирующую обмотку.Таблица 2.2 – Основные параметры магнитопроводаПараметрВеличинаАктивное сечение по стали магнитопроводаS a = 0,0038 м 2D = 0,0915 мДиаметр оснастки для намотки катушекh k = 0,2 мВысота катушкиДлина намотки с учетом торцевой изоляции и перекрытия обмоток экранирующей обмоткиl n = 0,184 мj = 3 А / мм 2Плотность тока в обмотках5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
