Агрегат панели управления АПУ-009

Назначение и технические данные. Агрегат панели управления предназначен для питания цепей управления и заряда аккумуляторной батареи электровоза ВЛ1Р.

Технические данные агрегата следующие:

Напряжение цепей управления, В 50 ± 2

Напряжение заряда аккумуляторной батареи, В .............. 50 ± 2

Напряжение срабатывания контактора К1, В .................. 42 ± 2

Напряжение срабатывания блока защиты, В................... 62 ± 2

Зарядный ток, А:

наибольший................. 20 ± 3

наименьший ................ 3 ± 1

В каждой секции электровоза установлено по одному агрегату.

Конструкция и принцип действия.

Общий вид агрегата с лицевой стороны представлен на рис. 135. На панели управления 1 размещены: амперметры РАЗ и РА2 в цепи аккумуляторной батареи; РА1 в цепи генератора управления; вольтметр РУ1,

разъединители 51 для выключения генератора и Б4 для выключения-ак-кумуляторной батареи; тумблеры 55 для переключения вольтметра и 52 для включения лампы освещения агрегата; предохранители Р5, И6, Р7 в цепи аккумуляторной батареи; ИЗ в цепи осветительной лампы агрегата; автоматические выключатели 1*'I, Р4, Р8, Р9, РЮ и предохранители РИ - Р15.

В шкафу 2 размещены электронные блоки кассетного исполнения: блок регулятора напряжения генератора БРН, блок защиты БЗ, блок выравнивания напряжения генераторов БВНГ.

Принципиальная электрическая схема агрегата панели управления АПУ-009 представлена на рис. 136.

Оба генератора управления электровоза работают на единую шину цепей управления (50 В), равномерно распределяя между собой нагрузку с помощью блока выравнивания напряжения генераторов АЗ (БВНР).

Напряжение генератора Г регулируется с помощью регулятора напряжения А2 (БРН). Цепи управления от опасных повышений напряжения генератора защищает блок защиты АІ (БЗ).

Аккумуляторная батарея в каждой секции электровоза заряжается непосредственно от цепей управления по двум параллельным группам БІ и Б2 (по 20 аккумуляторных элементов в каждой группе) по мостовой схеме. Плечи моста состоят из аккумуляторов Б1 и Б2, резисторов Р7, Р[8 (суммарное сопротивление 1,8 Ом) и ЯЮ, РП (суммарное сопротивление 1,8 Ом). В диагональ моста включен резистор 1?9 сопротивлением 2 0м.

При неработающих генераторах управления питание цепей управления электровоза осуществляется от аккумуляторных батарей Б1 и Б2, включенных последовательно через размыкающий силовой контакт КІЛ контактора КІ.

После запуска мотор-вентиляторов при достижении на генераторе Р напряжения 40 -42В включается контактор КІ и через его вспомогательные контакты контактор К2. В результате этого замыкаются замыкающие силовые контакты КІ.2 и К2.І, размыкается размыкающий донтакт КІЛ и аккумуляторные батареи Б1 и Б2 начинают заряжаться. Если аккумуляторные батареи сильно разряжены, то разность потенциалов в диагонали моста между проводами 33 и 42 имеет положительное значение (" + " на проводе 33). При этом заряд аккумуляторов Б1 осуществляется токами, проходящими по двум цепям.

Первая зарядная цепь: " + " 50 В цепей управления, шунт ЯБ2, рубиль-ник54, предохранитель/*^, проводи, зажим Х15:2, " + " батареи .Б1, "-" батареи Б1, зажим Х15:3, провод 33, замыкающий контакт К2.І, резисторы Н7, Я8, предохранитель Б6, рубильник Б4, провод 300, зажим XI5:6, корпус электровоза.

Вторая зарядная цепь: " + " 50 В цепей управления, шунт ЯБ2, рубильник Б4, предохранитель Б5, провод52, зажим Х15:2, "-(-" батареи Б1, "-" батареи Б1, зажим XI5:3, провод 33, резистор Я9, шунт 1?5<?, провод 55, зажим Х15:4, " + " батареи Б2, "-" батареи Б2, зажим Х15:5, провод 36, предохранитель Б6, рубильник Б4, провод 300, зажим Х15:6, корпус электровоза.

Аналогично по двумя цепям про-иходит заряд батареи Б2.

Первая зарядная цепь: " + " 50 В цепей управления, рубильник Б4, предохранитель ¥7, резисторы Ш0, ЯП, замыкающий контакт К1.2 контактора КІ, шунт провод 55, зажим XI5:4, " + " батареи Б2, "-" батареи Б2, зажим Х15:5, провод 36, предохранитель Р6, рубильник Б4, провод 300, зажим Х15:6, корпус электровоза.

Вторая зарядная цепь: " + " 50 В цепей управления, шунт ЯБ2, рубильник^, предохранитель Б5, провод<?2, зажим Х15:2, " + " батареи Б1, "-" батареи Б1, зажим Х15.3, провод 33, резистор Я9, шунт провод 55, замш Х15:4, " + " батареи Б2, "-" батареи Б2, зажим Х15:5, провод 36, предохранитель Б6, рубильник1 Б4, провод 300, зажим Х15.6, корпус электровоза. В результате через сильно разряженные аккумуляторы Б1 и Б2 пройдет начальный зарядный ток 20 - 22 А.

По мере заряда аккумуляторов и возрастания их э.д.с. зарядные токи уменьшаются соответственно до нуля, а затем меняет знак на противоположный разность потенциалов на проводах 33 и 42. При этом вначале уменьшается до нуля, а затем увеличивается в противоположном направлении ток через резистор Я9, отбирающий часть тока от аккумуляторной батареи, чем обеспечивается ограничение тока полностью заряженной батареи на уровне ЗА.

Для обеспечения надежного самовозбуждения генератора управления Г при запуске предусмотрена подпитка его обмотки возбуждения от цепей управления через предохранитель Б12,замыкающий контакт кон-тактора'запуска вентилятора К51, зажим Х13:5, провод 13, размыкающий вспомогательный контакт К2.3 контактора К2, резистор Я2(панель А4). Посредством этой цепи ток через эмиттер-коллекторный переход транзистора 44, блока А2, резисторы Я1, Я4(панель А4) поступает вобмот-ку возбуждения генератора, чем обеспечивается быстрое его самовозбуждение. После запуска -генератора включается контактор К2 и своей размыкающей блокировкой обеспечивает цепь подпитки.

Работа бесконтактного регулятора напряжения БРН (кассета А2). Конструктивно каждый из регуляторов напряжения размещен на двух блоках: полупроводниковые элементы, регулировочные резисторы и сла-богреющиеся элементы в кассете А2, а сильногреющиеся резисторы на отдельной панели А4. Основными элементами схемы БРН являются: измерительное устройство, выполненное по схеме нелинейного моста с транзистором 42 и кремниевым стабилитроном VI, и регулирующее устройство

на транзисторе У 4. С помощью потенциометра Я2схема настраивается таким образом, что при номинальном напряжении генератора управления, равном 50 В, падение напряжения, приложенное к стабилитрону VI, равно напряжению пробоя. При напряжении генератора управления меньше номинального стабилитрон VI заперт, сопротивление его велико, ток базы транзистора У2 мал (практически равен нулю) и транзистор У 2 заперт. При этом транзистор У4 открыт, обмотка возбуждения получает питание и напряжение генератора растет. Как только оно станет больше номинального, стабилитрон VI пробивается, базовый ток транзистора У 2 возрастает, и он открывается, одновременно транзистор У4 закрывается, что ведет к отключению обмотки возбуждения от напряжения и плавному уменьшению тока обмотки возбуждения генератора через шунтирующий диод VI, размещенный на панели А4. Напряжение генератора падает, и когда оно становится ниже определенной величины, стабилитрон VI восстанавливается. Процесс непрерывно повторяется в описанной выше последовательности.

Таким образом, напряжение генератора будет пульсировать около номинального значения, а его средняя величина будет поддерживаться постоянной.

С помощью резистора 1?5, включенного в эмиттерную цепь транзистора У2, осуществляется обратная связь по току возбуждения, компенсирующая изменение регулируемого напряжения от изменения частоты вращения и нагрузки генератора. Транзисторы работают в режиме переключения, и наибольшая мгновенная мощность, рассеиваемая в транзисторе, получается в момент переключения. С целью уменьшения рассеиваемой в транзисторах мощности, для ускорения процесса переключения в схему вводится ускоряющая цепочка 6 - С1, позволяющая более резко открывать и закрывать транзисторы, увеличивая крутизну фронтов импульсов..

Работа этой цепочки происходит следующим образом: при достижении на зажимах генераторов номинального напряжения, стабилитрон VI пробивается, в цепи базы транзистора У2 проходит ток и конденсатор С1 заряжается. При заряде конденсатора С1 транзистор У2 открыт, транзистор У4 закрыт. По мере заряда (до 50 В) и уменьшения зарядного тока транзистор У2 начинает закрываться, а транзистор У4 открываться. Конденсатор С1 разряжается, создавая положительное смещение на базе транзистора У2 и этим надежно закрывая его. Переход из состояния насыщения в состояние отсечки и обратно у транзистора У4 происходит лавинообразно.

При работе транзистора в режиме ключа каждое переключение его из состояния "Открыт" в состояние "Закрыт" сопровождалось бы большими перенапряжениями, обусловленными значительной индуктивностью нагрузки (обмотки возбуждения). В эти моменты напряжение эмиттера-коллектора силового транзистора может достигать величины, значительно превышающей предельно допустимую. Для предотвращения подобных перенапряжений обмотка возбуждения шунтируется диодом VI, размещенным на панели А4. Резистор Я4, включенный между базой транзисто1 ра У2 и плюсовым выводом генератора, предотвращает положение так называемого "обрыва базы" при закрытом стабилитроне У! и обеспечивает подачу положительного смещения на базу транзистора У2 за счет падения напряжения на резисторе 1?5 при открытом транзисторе У4. Тем самым транзистор У2 надежно запирается.

Применение бесконтактных регуляторов потребовало введения в схему специального защитного устройства для защиты цепей управления от опасных повышений напряжения.

Необходимость этого устройства обусловлена следующей причиной:

при выходе из строя измерительного органа БРН, в тех случаях, когда транзистор У4 теряет способность закрываться (обрыв в цепи базы транзистора У2, повреждение эмиттер-коллекторного перехода транзистора У2), напряжение соответствующего генератора управления резко возрастает, и если своевременно его не отключить, то это может привести к повреждению низковольтной аппаратуры цепей управления. Нарастание напряжения в этом случае происходит так быстро, что предохранители с плавкими вставками в силу своей инерционности практически не успевают предотвратить аварию.

В АПУ-009 эти функции выполняет блок защиты БЗ-009.