Читайте также:
|
|
Изменение частоты вращения валов дизеля достигается путем изменения силы затяжки всережимной пружины регулятора дизеля при помощи электромагнитов или электропневматических вентилей, которые включаются и выключаются в определенной последовательности при повороте рукоятки (штурвала) контролера машиниста (КМ).
Для большинства тепловозов эти цепи в основном одинаковы, различие определяется лишь числом позиций. При необходимости увеличить частоту вращения валов дизеля без трогания с места следует предварительно отключить автомат (тумблер или кнопку) «Управление тепловозом».
В качестве примера рассмотрим цепь набора позиций тепловозов 3ТЭ10М и 2ТЭ10М. На данных тепловозах указанная цепь имеет спецефическую особенность, связанную с возможностью работы на холостом ходу дизелей средней и крайней ведомой секции, когда по условиям тяги нет необходимости в работе под нагрузкой всех дизелей тепловоза.
Для перевода дизелей на работу при холостом ходе на нулевой позиции КМ включаются на ведущей секции тумблеры ХД2 или ХД3. Так, при включении тумблера ХД2 на средней секции срабатывают реле РУ13 и РУ19. Эти реле своими контактами переключают электромагниты МР1-МР4 в положение, соответствующее работе на 8-й позиции (включены электромагниты МР3 и МР4). Размыкающий контакт реле РУ19 разрывает цепь на катушку реле РУ2.
Второй размыкающий контакт реле РУ19 разрывает цепь на катушку реле РВ3 и выключает силовые контакторы П1-П6. Реле РУ2 своим замыкающим контактом разрывает цепь на катушки контакторов ВВ и КВ, переведя дизель в режим холостого хода. Аналогично при помощи тумблера ХД3 переводится в режим холостого хода дизель крайней ведомой секции. Для восстановления нагрузки штурвал КМ ведущей секции переводится в нулевую позицию, выключаются тумблеры ХД2 и ХД3 и штурвал вновь переводится в рабочее положение.
17 вопрос
Вещества, которые по удельному сопротивлению занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками, называют полупроводниками. Полупроводники — это германий Ge, кремний Si, селен Se и др.
При увеличении температуры полупроводника связи электронов с соседними ядрами атома кристаллической решетки нарушаются и появляются свободные электроны, а если такой полупроводник поместить в электрическое поле, то через него пойдет электрический ток. При освобождении электрона в кристаллической решетке атома образуется как бы пустое место, получившее название дырки. Дырки — лишь носители положительного заряда, но они не являются какими-то частицами, имеющими массу и заряд.
Проводимость полупроводника, обусловленная перемещением свободных электронов, называется электронной (n-проводимостью), а проводимость, обусловленная перемещением дырок, называется дырочной (р-проводимостью). Соответственно различают электронный и дырочный токи. Полный ток в полупроводнике равен сумме электронного и дырочного токов.
Чистый полупроводник имеет очень небольшое число носителей заряда и его собственная электропроводность чрезвычайно мала. Избыточные носители зарядов (электроны или дырки) могут быть получены путем искусственного введения (легирования) в полупроводниковый материал специальных примесей. Пятивалентная примесь (например, фосфор Р, мышьяк As и др.) отдает в полупроводник электроны и называется донорной (от слова донор—дарящий).
Полупроводник с донорной примесью имеет электронную проводимость или проводимость типа п (от первой буквы слова negative — отрицательный). Трехвалентная примесь (например, бор В, алюминий А1 и др.) создает в полупроводнике избыток дырок и называется акцепторной (от слова акцепт — принимающий). Полупроводник с акцепторной примесью имеет дырочную проводимость или проводимость типа р (первая буква слова positive — положительный).
Полупроводник с электронной или дырочной проводимостью электрически нейтрален. Если в полупроводниковом кристалле одна область за счет донорной примеси имеет электронную проводимость (типа п), а другая за счет акцепторной примеси имеет дырочную проводимость (типа р), то на границе этих областей образуется электронно-дырочный (р-п) переход, который обладает односторонней проводимостью.
При прямом включении, т. е. тогда, когда положительный полюс источника подключен к области с дырочной проводимостью, а отрицательный полюс — к области с электронной проводимостью, р-п-переход открыт (рис. 9, а). Если подключить положительный полюс источника к области с электронной проводимостью, а отрицательный полюс к области с дырочной проводимостью, то р-n-переход будет закрыт, и такое его включение называется обратным (рис. 9, б).
Основу почти всех полупроводниковых приборов составляют р-п- переходы и в зависимости от их числа обычно классифицируются полупроводниковые приборы.
18 вопрос
Полупроводниковым диодом называется прибор с одним электронно-дырочным переходом и двумя электродами. В тепловозных аппаратах и схемах применяются как кремниевые, так и германиевые диоды. Кремниевые диоды обеспечивают большую надежность в работе, допускают более высокие окружающие температуры. Из многочисленных типов полупроводниковых диодов в тепловозных аппаратах и схемах применяются исключительно выпрямительные диоды. Они используются для выпрямления переменного тока и обеспечения односторонней проводимости (в качестве вентиля) в цепях постоянного тока. По значению номинального тока низкочастотные выпрямительные диоды делятся на диоды малой (до 0,3 А), средней (от 0,3 до 10 А) и большой мощности (10 А и более). Диоды большой мощности называют также силовыми. Силовые диоды (или вентили) делятся на классы по значению обратного напряжения и на группы по падению напряжения при номинальном прямом токе.
Силовые кремниевые диоды в зависимости от характера процессов, протекающих при высоком обратном напряжении, подразделяются на обычные и с контролируемым лавинообразованием (лавинные). Лавинные диоды могут работать в режиме обратного перенапряжения, что значительно повышает их надежность.
Основная характеристика диода вольт-амперная. При включении диода в прямом (проводящем) направлении ток /пр через него сразу возрастает, а падение напряжения будет небольшим (доли вольта). При обратном включении диода (в непроводящем направлении) через1 него будет протекать очень малый обратный ток /обР (миллиамперы).
В тепловозных схемах часто встречаются двухполупериодные мостовые схемы выпрямления переменного тока. В первую половину периода переменного тока, когда условно предполагается «плюс» у точки х, а «минус» у точки у, ток на нагрузку течет через диоды 1 и 3. Во вторую половину периода полярность у точек х и у меняется, а ток течет через диоды 2 и 4 на нагрузку в том же направлении.
Стабилитрон — это специальный тип полупроводникового диода, который при включении в обратном направлении может продолжительно работать в режиме электрического пробоя р-п-перехода и обеспечивать при изменении обратного тока постоянное напряжение на своих зажимах. При подключении в прямом направлении и при обратном напряжении, меньшем, чем напряжение пробоя, стабилитрон ведет себя подобно обычному диоду. Однако при определенном напряжении обратный ток через стабилитрон резко возрастает; т. е. происходит электрический (лавинный) пробой р-л-иере- хода. Максимальное значение обратного тока (тока стабилизации) ограничивается допустимой мощностью рассеивания, превышение которой приводит к перегреву стабилитрона и его тепловому пробою. Наименьшее значение тока стабилизации обычно равно примерно 1 мА.
Напряжение, при котором происходит электрический пробой и которое поддерживается постоянным на зажимах стабилитрона, называется напряжением стабилизации ист- Так, для применяемых в тепловозных аппаратах стабилитронов напряжение стабилизации равно: для стабилитронов Д809 — 8—9,5 В, Д815Л—5,6± ±0,56 В, Д815Ж—18+1,8 В.
В тепловозных схемах и электроаппаратах применяются в основном две схемы включения стабилитронов. Для стабилизации напряжения один или несколько стабилитронов включаются параллельно нагрузке (рис. 14, а, б). При изменении входного напряжения меняется ток через стабилитрон; падение напряжения на стабилитроне (или стабилитронах) остается неизменным. Следовательно, неизменными будут падение напряжения t/BUx на резисторе нагрузки RH и ток в нем /„. При последовательном включении нескольких стабилитронов суммарное напряжение стабилизации равно сумме значений напряжения стабилизации всех стабилитронов.
В качестве чувствительного элемента, реагирующего на изменение напряжения, стабилитрон включается последовательно с прибором, например, полупроводниковым.
При подведенном напряжении менее напряжения стабилизации стабилитрон закрыт и в цепи прибора тока нет. Когда напряжение превысит напряжение стабилизации, стабилитрон начнет пропускать ток. Такая схема включения применена в качестве чувствительного элемента измерительного органа регуляторов напряжения БРН-2, БРН-3, БРН-ЗА и РНТ-5.
19 вопрос
Транзистор (полупроводниковый триод) — это полупроводниковый прибор, кристалл которого состоит из трех областей с чередующейся проводимостью и имеет два р-п- перехода.
Две крайние области кристалла полупроводникового материала (кремния или германия) имеют одинаковый тип проводимости. Средняя область обладает противоположной проводимостью. Одна крайняя область называется эмиттером Э, она является источником электрически заряженных частиц. Другую крайнюю область называют коллектором К, она служит для собирания частиц. Через среднюю область (базу Б) производится управление потоком электрически заряженных частиц. Соответственно р-п- переходы называют эмиттерным /7Э и коллекторным Пк.
В зависимости от чередования типов проводимости указанных областей различают транзисторы типов р-п-р и п-р-п (рис. 15). Направление тока и полярность внешних источников напряжения для этих типов транзисторов противоположные; соответственно отличаются условные графические обозначения (в этих обозначениях стрелки у эмиттера показывают направление тока).
Все три области транзистора имеют выводы (электроды), через которые они включаются во внешние цепи.
Источники напряжения подключают к р-п-переходам всегда следующим образом. К эмиттерному переходу (эмиттер—база) напряжение подводится в прямом направлении. К коллекторному переходу (коллектор-база) напряжение подключается в обратном. При таком подключении подведенное к эмиттерному переходу напряжение намного меньше, чем напряжение, подведенное к коллекторному переходу (рис. 16).
При включении транзистора различают входную цепь, по которой подводится входной (управляющий) сигнал, и выходную цепь, по которой выводится выходной (управляемый) сигнал. Для входной и выходной цепей используются по два электрода. Поскольку транзистор имеет всего три электрода, один из них является общим для входной и выходной цепей. В соответствии с этим применяются три схемы включения транзисторов: с общим эмиттером, с общим коллектором и с общей базой.
Наиболее распространенной и применяемой в тепловозных аппаратах является схема с общим эмиттером как дающая наибольшее усиление по току и мощности (рис. 17). При этой схеме напряжение питания Un подводится к цепи эмиттер—коллектор, соединенной последовательно с нагрузкой RH; напряжение управления транзистором £/эб подводится к переходу эмиттер—база. Таким образом, напряжение управления транзистором U $б или ток базы /б является для транзистора входным сигналом, который управляет током выхода /к. Для рассматриваемой схемы, как и для всех транзисторов и схем включения, справедливо равенство /к = /Э—/Б. При этом ток базы /б значительно меньше тока эмиттера /э или коллектора /„ (он составляет лишь несколько процентов от тока эмиттера или коллектора). Поэтому можно написать /э^/к- Этот ток называют выходным током или током нагрузки.
Изменение тока базы (или напряжения U эб) приводит к значительному изменению тока коллектора. Этот режим работы транзистора называется активным. При определенном значении тока базы ток коллектора достигает максимального значения, не зависящего от тока базы (напряжения Цэъ)• Это есть режим насыщения. При этом режиме значение тока коллектора определяется напряжением U„ и внешним сопротивлением цепи RH- Если ток в цепи базы равен нулю или, другими словами, если потенциал у базы равен или выше, чем у эмиттера, ток коллектора будет близок к нулю. Такой режим называется «режимом отсечки» и, иначе говоря, при этом транзистор закрыт.
В электрических аппаратах транзисторы могут работать в активном режиме, когда используется зависимость тока нагрузки от тока базы. Однако чаще транзисторы используются в импульсном режиме, называемом «режимом ключа». Этот режим характеризуется быстрым чередованием режимов отсечки и насыщения, при этом продолжительность перехода от одного режима к другому весьма мала по сравнению с продолжительностью этих режимов. В режиме ключа управляемая транзистором мощность цепи может быть в несколько раз больше, чем мощность рассеивания транзистора. Объясняется это тем, что в режиме отсечки, когда ток /к близок к нулю, потери близки к нулю; в режиме насыщения, когда сопротивление переходов близко к нулю, и потери близки к нулю. Потери в режиме ключа в основном обусловливаются переходными процессами, которые, как указывалось выше, являются кратковременными.
В I квадранте графика со статическими характеристиками транзистора (рис. 18) изображена зависимость тока нагрузки /к от напряжения U эк при разных значениях тока базы I б (выходная характеристика). На графике указаны ограничения режимов работы транзистора по максимально допустимому току коллектора /к шах, по максимально допустимому напряжению Ummax и по максимально допустимой мощности на коллекторе Рк Шах = /к иэк =COnst (ЛИНИЯ б — в). Линия о—а показывает режим насыщения. На этом графике представлена характеристика нагрузки (линия г —d), полученная по двум характерным точкам: максимальному значению приложенного к нагрузке напряжения питания Umax—U п (при Usk = 0) и максимальному значениютока нагрузки /Нш ах=тт. Для этойнагрузки зависимость тока /к от тока /б представлена в квадранте II. Из графиков видно, что увеличение /б >1 Бб не приведет к увеличению /к, так как транзистор будет находиться в режиме насыщения. Зависимость /б от U эб (входная характеристика) приведена в квадранте III. В тепловозных электрических аппаратах транзисторы применяются в качестве бесконтактного ключевого элемента, для усиления электрических сигналов или в качестве управляемого резистора.
Тиристор (кремниевый управляемый диод) представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий четырехслойную структуру р-п-р-п с тремя р-п-переходами и одним управляющим электродом.
Крайняя p-область тиристора называется анодом А, крайняя п-область— катодом К- Средние области называют базой. К аноду присоединяется положительный полюс источника тока, к катоду — отрицательный.
Управляющий электрод У присоединяется к базе с р-проводимостью.
Как видно из вольт-амперной характеристики тиристора (рис. 20), если к нему приложено напряжение в прямом направлении и значение этого напряжения ниже напряжения открывания U о™, тиристор находится в режиме прямого запертого состояния и через него протекает лишь небольшой прямой ток утечки /"?• При напряжении U 0Тк ток через тиристор достигнет значения /отк и наступит лавинообразный процесс открытия тиристора. Этому процессу открытия соответствует участок а—б характеристики. Участок характеристики б—в — такой же, как и для обычного неуправляемого диода, при этом напряжение на тиристоре резко падает.
При подаче напряжения на управляющий электрод У потечет ток управления /у в направлении катода. Когда этот ток в сумме с током утечки /"? превысит ток открывания /отк, тиристор откроется. Таким образом, чем больше ток управления, тем при меньшем напряжении открывается тиристор. При токе /уПрям (называемом- током спрямления) тиристор будет проводить ток в прямом направлении при минимальном приложенном напряжении (как обычный диод). Обычно очень небольшой ток управления (миллиамперы) управляет силовой цепью, где протекает, порой, ток значительно большего значения.
Для закрытия тиристора недостаточно снять управляющее напряжение. Закрыть тиристор можно одним из следующих способов: 1) разрывом силовой цепи; 2) снижением тока в силовой цепи ниже некоторого значения I уд, называемого током удержания или током выключения; 3) приложением к тиристору обратного напряжения. Третий способ, обеспечивающий наибольшее быстродействие, применяется, в частности, в тепловозных регуляторах напряжения, для чего в них предусмотрен специальный узел,' подающий на катод тиристора импульсы обратного напряжения (мультивибратор).
Если к тиристору приложить обратное напряжение, то он, как и обычный неуправляемый диод, находится в режиме обратного запертого состояния и через него протекает небольшой по значению обратный ток /у?Р.
В ряде схем применяется управление открытием тиристоров путем периодической подачи на управляющий электрод импульсов тока управления. Этот способ управления тиристорами называется импульсно-фазо- вым. Импульсно-фазовое управление тиристорами характеризуется углом управления а, который измеряется в электрических градусах и отсчитывается от момента подачи на анод данного тиристора положительного напряжения до подачи на его управляющий электрод импульса тока управления.
Изменяя угол управления а, изменяют время, в течение которого тиристор находится во включенном состоянии (угол 180—а0, эл.) и тем самым регулируют ток.
Чем меньше угол а, тем больше среднее значение тока, протекающего через тиристор.
21 вопрос
Регулятор напряжения типа БРН-ЗВ (PH) Регулятор поддерживает постоянным напряжение вспомогательного генератора при изменении частоты вращения его вала и нагрузки Точность поддержания 75В±1% Регулятор состоит из измерительною и регулирующего органов
Измерительный орган (рис 117, а) выполнен по мостовой схеме, в которой стабилизированное напряжение на стабилитронах СТЗ — СТ6 сравнивается с напряжением вспомогательного генератора ВГ. Измерительный орган включает транзисторы Т1 — ТЗ, стабилитроны СТЗ — СТ6, потенциометр R2, резисторы R1—R5. диоды Д1, Д7 и конденсатор С1 Стабилитрон СТЗ используется как чувствительный элемент, реагирующий на изменение напряжения ВГ Стабилитроны СТ4 и СТ5 являются термокомпенсаторами Регулирующий орган включает два тиристора Т4 и Т5, диоды Д8 — Д13, Д16, стабилитроны СТ14, СТ15, СТ17, конденсатор С2, резисторы R6, R7 и реакторы Др1 и Др2. Обмотка возбуждения Ш1 — Ш2 (ОВ) служит нагрузкой для регулирующего органа.
Регулирующий орган представляет собой мультивибратор (рис 117,6), собранный на двух тиристорах Т4 и Т5 Элементом управления служит резистор R6 на 1200 Ом, обеспечивающий открытие Т4. Такие схемы позволяют изменять полярность напряжения на силовых электродах тиристора и используются в цепях постоянного тока для запирания тиристора
После включения рубильника подается отпирающий (положительный) импульс на управляющий электрод тиристора Т4 через обмотку возбуждения ОВ и резистор R6, и тиристор открывается. По обмотке возбуждения вспомогательного генератора потечет значительный ток (через анод—катод Т4); одновременно конденсатор С2 заряжается через R7 (полярность «+», «—» указана сплошными линиями). Для закрытия тиристора Т4 необходимо подать отпирающий импульс на управляющий электрод тиристора Т5. По мере накапливания заряда и увеличения напряжения на конденсаторе С2 пробивается стабилитрон Ст15, подается отпирающий импульс на управляющий электрод Т5 и он открывается.
При отпирании тиристора Т5 конденсатор С2 разряжается через Т5 и еще открытый Т4. При этом на тиристор Т4 мгновенно подается обратное напряжение, которое и закрывает его. После закрытия тиристора Т4 происходит перезаряд конденсатора С2 через обмотку возбуждения ОВ и открытый тиристор Т5 (полярновть указана штриховыми линиями). Тиристор Т4 открывается, а Т5 закрывается разрядным током конденсатора, и процесс повторяется с частотой, достигающей 600 Гц.
Схема настраивается движком потенциометра R2 таким образом, что при напряжении, равном 75 В, падение напряжения на участке а—в становится равным «напряжению пробоя» стабилитрона СтЗ, вследствие чего его сопротивление резко падает и транзисторы Т1 — ТЗ открываются, шунтируя переход «управляющий электрод—катод» тиристора Т4.
Ток управления падает до нуля, и Т4 закрывается, следовательно, ток возбуждения уменьшается. Напряжение вспомогательного генератора уменьшается до тех пор, пока падение напряжения на участке а—в не станет ниже напряжения пробоя стабилитрона СТЗ. Сопротивление СТЗ резко возрастает, и транзисторы Т1 — ТЗ закрываются. При этом схема переходит в режим наибольшей' отдачи, т. е. тиристор Т4 откроется, и по обмотке возбуждения потечет большой ток. Напряжение генератора увеличится, и процесс повторится. В регуляторе возникает колебательный процесс, частота которого зависит от параметров цепи возбуждения вспомогательного генератора (около 60 Гц).
Напряжение генератора регулируется изменением среднего значения тока возбуждения, которое зависит от времени включенного состояния тиристора Т4 в течение периода колебательного процесса. Диоды Д8, Д9, Д13, Д16 предназначены для защиты переходов управляющий электрод — катод тиристоров Т4 и Т5 от обратных напряжений, возникающих при перезаряде конденсатора С2. Диод Д8 также защищает эмиттер-коллекторный переход транзистора ТЗ и переход база — коллектор Т2.
Диод Д7 уменьшает токи утечки Т2. Диоды Д11, Д12 (отсекающие) предотвращают самопроизвольные автоколебания. Реакторы Др1 и Др2 защищают тиристоры от коммутационных импульсов. Цепочки R9 — С4 и R8 — СЗ повышают помехоустойчивость регуляторов.
На двух панелях, установленных на основании, смонтированы силовые элементы (Т4, С2, С1, Д10—Д12, Д1 и Д2), а на печатной плате — элементы измерительного органа. Панели регулятора заключены в металлический кожух, имеющий отверстие для корректировки напряжения потенциометром R2. Регулятор подключается в электрическую схему тепловоза через штепсельный разъем.
22 вопрос
Тиристорный регулятор напряжения РНТ-6. На тепловозах 2ТЭ116, ТЭ114, ТЭ109 установлен регулятор РНТ-6 для поддержания постоянного напряжения стартер-генератора 110 В при работе его в генераторном режиме. Регулятор состоит из измерительного и регулирующего устройств (рис. 118).
Измеренное устройство включает в себя стабилитрон СТЗ, подключенный к делителю напряжения R9 и R10, питающемуся от стартер-генератора. В измерительном устройстве происходит сравнение регулируемого напряжения с эталонным стабилитроном. Регулирующее устройство состоит из мультивибратора на тиристорах ТЗ и Т4 и тиристорного усилителя 77 и Т2. Тиристор 72 включен в цепь управляющего электрода силового тиристора 77.
Регулятор работает следующим образом. После пуска дизеля и включения контактора регулятора напряжения КРН обмотка возбуждения стартер-генератора ОБ включается в цепь тиристора 77. Выходное напряжение делителя управляет работой мультивибратора, который имеет два режима: автоколебательный и заторможенный. Автоколебательный режим наступает при напряжении стартер-генератора, превышающем 110 В. При этом напряжение делителя, приложенное к диоду ДЗ, больше опорного напряжения стабилитрона СТЗ и он пробивается. Вследствие этого появляется ток в цепи электрода управления тиристора ТЗ и он отпирается. Через силовые электроды тиристора происходит заряд конденсатора С2. При увеличении напряжения на С2 до значения, вызывающего пробой стабилитрона СТ2, в цепи электрода управления тиристора Т4 появится ток и Т4 откроется. Произойдет разряд конденсатора С2, напряжение обратной полярности прикладывается к ТЗ и закрывает его, т. е. мы имеем автоколебательный режим работы. Этому режиму соответствует закрытое состояние тиристоров Т1 и Т2.
Когда напряжение стартер-генератора станет меньше ПО В, напряжение на выходе делителя станет ниже опорного напряжения СТЗ, мультивибратор затормаживается в положении: тиристор Т4 открыт, а ТЗ закрыт. Срыв автоколебательного процесса мультивибратора приводит к появлению тока в цепи СТ1, а следовательно, включению тиристора Т2. При включении Т2 ток поступает на электрод управления Т1 и он открывается. Ток в обмотке ОВ растет, и напряжение стартер-генератора повышается, а при превышении его 110 В тиристор Т1 закрывается.
Частота включения Т1 определяется параметрами контура регулирования. Конденсатор С1 предназначен для закрытия тиристоров Т1 и Т2. Диод Д1 уменьшает пульсации тока в обмотке возбуждения ОВ, через него замыкается э.д.с. самоиндукции при закрытии тиристора 77.
23 вопрос
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 201 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Цепь трогания с места | | | Бесконтактный тахометрический блок |