СИГНАЛИЗАТОР ПОТЕРИ ПИТАНИЯ

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для контроля наличия фаз в сетях 3-х фазных источников напряжения переменного тока.
Особенно желательно его использование во вторичных цепях бортовых 3-х фазных источников переменного тока в авиации и ракетной технике.
Во всех отраслях промышленности очень широко используется напряжение 3-х фазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц, а в авиации и ракетной технике 400 Гц и 1000 Гц соответственно.
Эти напряжения используются, в основном, для вращения синхронных и асинхронных электродвигателей.
Потеря одной из фаз (обрыв или короткое замыкание) в процессе работы, конечно, нежелательна, но если в промышленности к катастрофическим последствиям это не приведет, то в авиации приведет, так например гировертикаль начнет плавно «заваливаться», а от нее работает автопилот, в результате произойдет вход самолета в пике/кабрирование или глубокий крен со всеми печальными последствиями. Следовательно нужен постоянный контроль наличия всех 3-х фаз с незамедлительной выдачи информации экипажу в случае обрыва любой фазы или всех трех.
Широко известны в авиации сигнализаторы правильности чередования фаз, см. Д.А.Браславский др., «Авиационные приборы», Машиностроение, М, 1964, стр.537.
Они также сигнализируют и об обрыве любой фазы.
Этот сигнализатор представляет собой электромеханическое устройство с бленкером и он используется только для визуальной сигнализации, а при обрыве фазы внутри гидровертикали должна выдаваться сигнализация экипажу, т.е. световая и/или звуковая.
Известен сигнализатор обрыва питания, см. «Техническое описание. Авиагоризонт дистанционный АГД-1» Машиностроение, М, 1988 г. - ПРОТОТИП.
Он состоит из трансформатора, схемы преобразования переменного 3-х фазного напряжения в три постоянных, которые сравниваются на транзисторах между собой и ключевого релейного каскада.
Недостатками данного сигнализатора являются: сложность электронной схемы и некорректное техническое решение, в результате чего имеют место ложные срабатывания, особенно при повышенной температуре до+80°С в отсеке установки.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств при воздействии высоких температур и оптимизация электронной схемы.
С этой целью предлагается сигнализатор потери питания, содержащий входной трансформатор, выпрямительные диоды, ключевой каскад с исполнительным реле, отличающийся тем, что трансформатор с выпрямительными диодами выполнен по схеме Ларионова, входом ее являются контролируемые фазы А, В и С, а плюсовой выход схемы Ларионова соединен с инверсным входом операционного усилителя, включенном в масштабирующем режиме, выход последнего соединен с входом ключевого каскада, минусовый выход схемы Ларионова является общей нулевой шиной; операционный усилитель включен по схеме с плюсовым однополярным питанием, образованным из выходов схемы Ларионова и источника постоянного бортового напряжения +27 В, объединенными через параллельно включенные диоды; коэффициент передачи операционного усилителя выбирается таким, чтобы при отсутствии обрыва любой фазы его выходное напряжение было равно нулю; делитель напряжения источника +27 В, образованный резисторами R3 и R4, выбран в соотношении 2/3, исходя из условия обрыва всех трех фаз; база ключевого каскада на транзисторе VT смещена в отрицательную область напряжением последовательной цепочки, образованной резистором R7 соединен с +27 В, а катод VD10 - с нулевой шиной, контакты реле ключевого каскада являются выходом сигнализатора.
На чертеже показана принципиальная электрическая схема сигнализатора, на которой изображено: входные контролируемые фазы А, В и С, схема Ларионова, состоящая из трансформатора Тр и выпрямительных диодов VD1-VD6, положительный выход которой соединен с плюсом электролитического конденсатора С и через резистор R1 с инверсным входом операционного усилителя (ОУ), одновременно он через диод VD8 соединен входом + Uпит ОУ, а отрицательный выход схемы Ларионова является нулевой шиной сигнализатора и соединен с нулевой бортовой шиной источника питания +27 В; выход ОУ через ограничительный резистор R5 соединен с базой VT и через R6 с нулевой шиной, коллектор VT через реле Р соединен с +27 В, обмотка реле Р запаралелена диодом VD9, +27 В через резистор R7 и диод VD10 соединен с нулевой шиной, а общая точка R7 и VD10 соединена с эмиттером VT, одновременно +27 В через последовательно соединенные резисторы R3 и R4 соединена с нулевой шиной, а общая точка резисторов R3 и R4 через диод VD7 соединена также с + Uпит ОУ, минус Цпит ОУ соединен с нулевой шиной.
Указанные радиоэлементы и ИМС могут быть выполнены: Тр - собственного изготовления, диоды VD1-VD10 типа 2Д223, см. Справочник, полупроводниковые приборы, Т., изд. «КубК-а», М,, 1994, стр.48; конденсатор С, типа К53-1, см. Справочник по электрическим конденсаторам, М, Радио и Связь, 1983, стр.430; операционный усилитель типа 140УД6, см. Справочник, интегральные микросхемы, Т1, изд. РадиоСофт, М, 2001, стр.410; резисторы R1-R7, типа С2-33, см. Справочник, резисторы, М, Радио и Связь, 1987, стр.51; транзистор VT типа 2Т827, см. Справочник, транзисторы и зарубежные аналоги, Т2, изд. РадиоСофт, М, 2001, стр.115; схема Ларионова, см. «Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры», О.Н. Веселовский и Л.М.Браславский, М, Высшая школа, 1977, стр.190-191.
Сигнализатор работает следующим образом.
Контролируемые фазные напряжения А, В и С (фазы) соединяются с первичными обмотками Тр, которые с вторичными обмотками включены по схеме звезда-звезда (Y/Y), переменные выходные напряжения вторичных обмоток выпрямляются на диодах VD1-VD6, объединяются, это полученное напряжение
сглаживается конденсатором С и поступает на инверсный вход ОУ, это же напряжение поступает на ОУ в качестве + Uпит, а вывод минус Uпит соединен с нулевой шиной.
Т.о. ОУ включен от одного источника питающего напряжения. На выходе такого ОУ выходное напряжение равно половине Uпит (при Uвx=0), но т.к. в нашем случае Uпит=Uвых схемы Ларионова, то при наличии всех 3-х фазных напряжений Uвых ОУ=0 В (конкретнее это подбирается отношением R2/R1). Это нулевое напряжение поступает на вход базы ключевого каскада на VT, который естественно заперт напряжением порядка 0,7 В с цепочки R7-VD10. При обрыве или коротком замыкании любого фазного напряжения, напряжение на выходе схемы Ларионова уменьшится на одну треть, следовательно через инверсный вход ОУ на выход пройдет меньшее (по сравнению с начальным) напряжение и на выходе ОУ скачком появится положительное напряжение порядка 5-7 В, что вполне достаточно для открывания транзистора VT (5-7 В по сравнению с 0,7 В напряжения запирания), реле Р включится, его контакты сработают и экипаж получит информацию, что гировертикаль вышла из строя.
При выходе из строя всех трех фазных напряжений ОУ не получит питание и сигнализатор этого не определит.
Чтобы этого не случилось + Uпит ОУ зарезервировано питанием от +27 В борта. Это напряжение через делитель R3-R4 и диод VD7 объединено с напряжением выхода схемы Ларионова, но выбрано несколько меньше последнего. Это сделано из следующих соображений. Напряжение бортсети 36 В 400 Гц имеет допуск ±10%, поэтому на сколько изменится напряжение на выходе схемы Ларионова, на столько же изменится напряжение питания ОУ, а на выходе ОУ остается 0 В. Когда же выйдут из строя все три фазных напряжения, то на + Uпит ОУ будет поступать только напряжение с делителя R3-R4 и на выходе ОУ появится положительное напряжение порядка 5-7 В (выбирается отношением R3/R4), которое приведет к срабатыванию ключевого каскада на VT.
Т.о. предлагаемый сигнализатор автоматически корректирует запланированные уходы бортсети 36 В 400 Гц и четко определяет обрывы одной или всех трех фаз.