Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Бесконтактные регуляторы напряжения

Бесконтактный (транзисторный) регулятор напряжения был разработан доктором технических наук, профессором М.Н. Фесенко в 1957 году.

В состав простейшего бесконтактного регулятора напряжения входят (рис.2.10):

 

Рис. 2.10. Принципиальная схема бесконтактного регулятора напряжения

измерительное устройство (ИУ), выполненное на базе кремниевого стабилитрона ; регулирующее устройство (РУ), функции которого выполняет составной транзистор , включенный в цепь обмотки возбуждения генератора.

Бесконтактный регулятор работает следующим образом. При напряжении генератора ниже напряжения пробоя стабилитрона  транзистор  находится в состоянии “открыт”. Сопротивление его минимально (что соответствует замкнутому состоянию контактов вибрационного регулятора) и ток возбуждения достигает максимального значения.

Как только напряжение генератора превысит напряжение пробоя стабилитрона , через стабилитрон потечет ток, который создает падение напряжения на сопротивлении . Вследствие этого потенциал эмиттера транзистора  становится больше потенциала его базы. Транзистор  открывается, вызывая переход транзистора  в состояние “закрыт”.

Сопротивление транзистора  возрастает, что приводит к снижению тока возбуждения и напряжения генератора (это соответствует разомкнутому состоянию контактов вибрационного регулятора напряжения).

По мере снижения напряжения генератора ток, проходящий через стабилитрон, уменьшается. При этом транзистор  вновь закрывается, обеспечивая открывание транзистора , и весь процесс регулирования напряжения генератора повторяется.

На основе анализа принципа действия и общего устройства бесконтактных регуляторов напряжения на полупроводниковых приборах можно сделать вывод, что регуляторы такого типа являются универсальными и наиболее перспективными с точки зрения их применения в системах электроснабжения объектов БТВТ.

В бесконтактных регуляторах напряжения не используются элементы с движущимися частями (вибрирующий якорь, пружина), что значительно повышает их надежность по сравнению с угольными и вибрационными регуляторами напряжения.

 

Защита танковых генераторов от обратных токов

При параллельной работе генератора с аккумуляторными батареями величина зарядного тока определяется соотношением:

,

где  – внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей, Ом.

Однако на минимальных частотах вращения якоря напряжение генератора меньше напряжения аккумуляторных батарей. Следовательно, батареи будут разряжаться и от них к генератору потечет обратный (разрядный) ток.

Внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей и сопротивление обмотки якоря генератора составляют сотые доли Ома.

Поэтому разрядный ток будет достаточно велик, что может привести как к повреждению генератора, так и к разрядке аккумуляторных батарей.

Для защиты генератора от обратных токов он должен подключаться к бортовой сети только тогда, когда его напряжение будет больше ЭДС аккумуляторных батарей , и автоматически отключаться от нее, когда .

Эти функции выполняют специальные автоматические устройства: реле обратного тока и дифференциальные минимальные реле.

 

Реле обратного тока

Однокаскадное реле обратного тока имеет две обмотки: основную 0, включенную параллельно обмотке якоря, последовательную П, включенную последовательно с обмоткой якоря генератора (рис.2.11). Замыкающие контакты К реле, расположенные в цепи между генератором и бортовой сетью, удерживаются пружиной в разомкнутом состоянии.

 

Работа однокаскадного реле обратного тока

При увеличении напряжения генератора основная обмотка реле намагничивает сердечник. Когда напряжение генератора достигает определенной величины, превышающей ЭДС аккумуляторных батарей, якорь притягивается и замыкает контакты. Генератор начинает

питать потребители, вследствие чего напряжение на его зажимах уменьшается на величину падения напряжения в якоре.

Ток генератора, проходящий по последовательной обмотке, намагничивает сердечник и тем самым якорь еще сильнее притягивается к нему, чем обеспечивается надежное удержание контактов в замкнутом состоянии.

 

 

Рис. 2.11. Принципиальная схема электроснабжения с однокаскадным реле обратного тока

 

Когда напряжение генератора станет ниже ЭДС аккумуляторных батарей, ток по последовательной обмотке пойдет в обратном направлении (направление тока в основной обмотке сохраняется неизменным).

Последовательная обмотка начинает противодействовать основной, в результате чего магнитный поток сердечника уменьшается. При определенной величине обратного тока контакты под действием пружины разомкнутся, и генератор отключится от бортовой сети и аккумуляторных батарей.

Конструкция и размеры контактов реле обратного тока зависят от величины нагрузочного тока генератора. Поэтому для защиты генераторов с номинальным током 100 А и выше применяют двухкаскадные автоматы обратного тока (АОТ), состоящие из управляющего реле УР и силового контактора К (рис.2.12).

При напряжении генератора, превышающем ЭДС аккумуляторных батарей, срабатывает управляющее реле УР, которое, замыкая свои контакты, включает обмотку силового контактора К. Контактор К срабатывает и замыкает свои силовые контакты, подключая генератор на зарядку аккумуляторных батарей и питание потребителей.

 

 

Рис. 2.12. Принципиальная схема электроснабжения с двухкаскадным АОТ

Работа двухкаскадного АОТ

Ток, проходящий через последовательную обмотку П управляющего реле, подмагничивает сердечник, чем обеспечивается надежное удержание контактов УР в замкнутом состоянии.

Когда напряжение генератора станет ниже ЭДС аккумуляторных батарей, направление тока в последовательной обмотке управляющего реле изменяется (направление тока в основной обмотке остается неизменным). Вследствие этого сердечник размагничивается и контакты УР под действием пружины размыкаются. Одновременно обеспечивается обмотка силового контактора К и под действием пружины размыкаются его контакты, а генератор отключается от аккумуляторных батарей и потребителей.

Из описания работы двухкаскадного АОТ видно, что напряжение его включения зависит от степени заряженности аккумуляторных батарей и определяется силой натяжения пружины. Кроме того, такой автомат, как и однокаскадное реле обратного тока, имеет ряд особенностей:

в момент подключения генератора в бортовую сеть при сильно разряженных батареях возможны броски зарядного тока, что перегружает генератор; если напряжение включения в реле обратного тока, зависящее от силы натяжения пружины, будет меньше напряжения батарей, то возможен подгар контактов при их работе в режиме “звонка”.

Перечисленные недостатки отсутствуют в дифференциальном минимальном реле, которое выполняет те же функции, что и АОТ.

 

Дифференциальное минимальное реле

 

Дифференциальное минимальное реле (ДМР) относится к АОТ, подключающим генератор к бортовой сети при определенной разности напряжений генератора и аккумуляторных батарей.

Дифференциальным минимальным реле называется потому, что оно реагирует на разность напряжений параллельно включенных в танке источников электроэнергии, а также подключает генератор к бортовой сети (в случае отсутствия аккумуляторных батарей) при минимальном напряжении срабатывания 12…14 В.

в состав ДМР входят (2.13):

силовой контактор КС;

управляющее реле ;

включающее реле ;

предохранительное реле .

Силовой контактор КС представляет собой втяжной электромагнит, контакты которого включены в зарядную цепь.

Управляющее реле , включающее силовой контактор КС, является поляризованным. Такое реле реагирует не только на величину тока, но и на его направление в дифференциальной  и последовательной   обмотках.

Включающее реле  предназначено для включения дифференциальной обмотки  управляющего реле на разность напряжений генератора и аккумуляторных батарей. Напряжение срабатывания включающего реле 14 В.

Предохранитель реле  предназначено для защиты дифференциальной обмотки управляющего реле от перегрузки.

При напряжении, приложенном к обмотке предохранительного реле  и превышающем 14 В, контакты его размыкаются и дифференциальная обмотка управляющего реле  отключается.

 

 

Рис. 2.13. Принципиальная схема электроснабжения с ДМР

 

 

Работа ДМР

Когда напряжение генератора достигает 14 В, дифференциальная обмотка включается на разность напряжений генератора и батарей. Так как напряжение генератора ниже напряжения батарей, ток по дифференциальной обмотке идет в обратном направлении, т.е. от батарей к генератору.

Магнитный поток, создаваемый дифференциальной обмоткой, суммируется с магнитным потоком постоянных магнитов так, что результирующий магнитный поток поворачивает якорь реле по ходу часовой стрелки.

Следовательно, контакты управляющего реле  разомкнуты, обмотка силового контактора КС обесточена и генератор отключен от бортовой сети.

При увеличении напряжения генератора ток, проходящий через дифференциальную обмотку, уменьшается и при равенстве напряжений генератора и батарей становится равным нулю.

Если напряжение генератора становится больше напряжения батарей, ток в дифференциальной обмотке меняет знак на противоположный. В этом случае магнитный поток, создаваемый дифференциальной обмоткой, суммируется с магнитным потоком постоянных магнитов так, что результирующий магнитный поток поворачивает якорь реле против хода часовой стрелки и при определенной разности напряжений генератора и батарей  контакты управляющего реле  замыкаются. Вследствие этого напряжение

подается на обмотку силового контактора КС, который, замыкая свои контакты, подключает генератор к аккумуляторным батареям и бортовой сети, а также шунтирует дифференциальную обмотку. Поскольку по последовательной обмотке начинает течь зарядный ток, контакты управляющего реле  надежно удерживаются в замкнутом состоянии, обеспечивая включение обмотки силового контактора КС.

Когда напряжение генератора станет меньше напряжения батарей, по последовательной обмотке управляющего реле  ток пойдет в обратном направлении. При определенной величине обратного тока  контакты управляющего реле  разорвут цепь обмотки силового контактора КС.

Контакты обесточенного силового контактора КС разомкнутся под действием пружины, и генератор отключится от аккумуляторных батарей.

При дальнейшем снижении напряжения генератора, когда , срабатывает предохранительное реле  и своими контактами разрывает цепь дифференциальной обмотки управляющего реле , защищая ее от перегрева.

Когда напряжение генератора снижается до 4 В, отключается реле  и вся схема приходит в исходное состояние. В случае переполюсовки генератора (“плюс” генератора соединен с “минусом” аккумуляторных батарей, а “минус” – соответственно с “плюсом”) к обмотке предохранительного реле  будет приложено напряжение, равным сумме напряжений генератора и аккумуляторных батарей .

Под действием этого напряжения предохранительное реле  срабатывает и размыкает свои контакты, обеспечивая отключение дифференциальной обмотки управляющего реле . Таким образом, включается срабатывание силового контактора КС и возможность подключения переполюсованного генератора к бортовой сети.

 

Вентильные автоматы обратного тока

В настоящее время ведутся разработки нового АОТ, функции которого выполняет полупроводниковый вентиль (диод).

Такой вентиль может быть включен как между положительными так и между отрицательными клеммами генератора и аккумуляторных батарей (рис.2.14).

Когда  или генератор переполюсован, вентиль оказывается включенным в обратном направлении и по нему протекает обратный ток  Величина обратного тока вентиля незначительна (несколько миллиампер) и генератор практически отключен от бортовой сети.

Когда  или аккумуляторные батареи отсутствуют, вентиль включен в прямом направлении. В этом случае сопротивление вентиля мало  и, следовательно, генератор подключен к бортовой сети.

 

 

Рис. 2.14. Принципиальная схема электроснабжения

с вентильным АОТ.

 

Таким образом, полупроводниковый вентиль обеспечивает выполнение всех функций ДМР.

Недостатками полупроводниковых вентильных АОТ являются:

сравнительно большое падение напряжения при работе в прямом направлении и значительные внутренние потери, что требует специальных мер по охлаждению вентиля;

чувствительность к кратковременным перегрузкам и коротким замыканиям.

устранение этих недостатков позволит значительно повысить качество и надежность работы танковых систем электроснабжения в целом.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...