СТЕНД ПРОВЕРКИ ПАНЕЛЕЙ ТИРИСТОРОВ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к стендовому оборудованию, осуществляющему проверку и наладку панели тиристоров электроподвижного состава, и может применяться для проверки работоспособности представленного для разного типа испытаний образца, а также проведения приемо-сдаточных испытаний в условиях завода-изготовителя и наладочных работ в ремонтных локомотивных депо.
Известно устройство испытаний панели тиристоров ЭПС (Труды всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007» часть 2, стр.208, научное издание РГУПС, г.Ростов-на-Дону, 2007 г., УДК 629.423.001.4:621.382) представляющее собой макетный образец моделирующий входные воздействия, а именно, импульсы с изменяемой длительностью, амплитудой и фазой синхронизированные с промышленной сетью.
Недостатком этого устройства является отсутствие нагрузочных резисторов, контролирующих приборов, индикации, автоматизированного режима проверки панелей тиристоров и сохранение полученных результатов испытаний в виде текстового файла.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является стенд для проверки регулятора напряжения, имеющий наибольшее количество существенных признаков, совпадающих с заявляемым, содержащий блок питания, соединенный с блоком управления, блоком контроля и блоком индикации, которые соединены с блоком коммутации, блок нагрузочных резисторов, с которым также соединен и аналого-цифровой преобразователь сигнала, имеющий адаптер ввода-вывода данных, соединенный с персональным компьютером, и место для подключения исследуемых объектов (Патент РФ на полезную модель №108857).
Недостатками стенда является невозможность проверки работоспособности панелей тиристоров ПТ-246 и ПТ-098.
Задачей полезной модели является проверка работоспособности панелей тиристоров ПТ-246 и ПТ-098, уменьшение трудоемкости и ускорение процессов наладки и проверки.
Поставленная задача решается тем, что в стенд, содержащий: блок управления, соединенный с блоком питания, блоком контроля и блоком индикации, которые соединены с блоком коммутации и аналого-цифровым преобразователем сигнала, имеющим адаптер ввода-вывода данных, соединенный с персональным компьютером, блоком коммутации и блоком нагрузочных резисторов, а также место для подключения исследуемых объектов, имеющее соединение со всеми перечисленными блоками, введены новые существенные признаки: соединенный с блоками управления, питания, контроля, индикации и коммутации блок формирования импульсов, имеющий соединение с местом для подключения исследуемых объектов, аналого-цифровой преобразователь содержит дополнительно блок датчиков, а в блок управления введены дополнительно элементы управления для питания стенда от бортовой сети электровоза 50 В.
Технический результат - формирование испытательного напряжения и импульсов с изменяемой длительностью, амплитудой и фазой и синхронизированных с промышленной сетью. Указанный технический результат достигается за счет введения дополнительных элементов перечисленных выше.
Следует отметить, что стенд проверки панелей тиристоров способен осуществлять проверку электрических параметров образца не только в ручном режиме, но и в автоматическом посредством аналого-цифрового адаптера и персонального компьютера с установленным специальным программным обеспечением. При необходимости полученные результаты можно сохранить на любой носитель информации в виде текстового файла или распечатать.
На фиг.1 представлена структурная схема стенда проверки панелей тиристоров.
На фиг.2 представлена схема блока управления, питания, контроля и индикации.
На фиг.3 представлена схема блока коммутации.
На фиг.4 представлена схема блока формирования импульсов.
На фиг.5 представлена схема места для подключения исследуемых объектов.
На фиг.6 представлена схема блока нагрузочных резисторов.
На фиг.7 представлена схема блока аналого-цифрового преобразователя.
Стенд проверки панелей тиристоров, изображенный в виде схемы структурной (Фигура 1), содержит блок управления 1, имеющий защиту от короткого замыкания в виде автоматического выключателя, соединенный с блоком питания 2, блоком контроля 3 и блоком индикации 4. Эти блоки, выполняющие функцию управления, питания, контроля и индикации, соединены с блоком коммутации 5, блоком формирования импульсов 6 и аналого-цифровым преобразователем 9. Блок коммутации 5, в свою очередь, соединен с блоком 6 и с местом для подключения исследуемых панелей тиристоров 7. Блок формирования импульсов 6, в свою очередь, соединен с местом для подключения исследуемых панелей тиристоров 7. Блок нагрузочных резисторов 8 соединен с местом для подключения исследуемой панели тиристоров 7 и с блоком аналого-цифрового преобразователя 9. Блок аналого-цифрового преобразователя 9, содержащий блок датчиков 10, а также адаптер ввода-вывода данных 11, преобразующий информацию из аналогового в цифровой вид, для последующей обработки и управления работой стенда в автоматическом режиме с помощью персонального компьютера 12, причем аналого-цифровой преобразователь 9, в свою очередь, соединен с блоком коммутации 5 и с местом для подключения исследуемых панелей тиристоров 7.
Блок управления (Фигура 2) содержит: выключатель автоматический 13, необходимый для подачи сетевого питания в схему стенда и выполняющий функцию защиты от токов короткого замыкания; электромагнитный пускатель 14, предназначенный для подачи и снятия сетевого напряжения непосредственно в схему стенда при помощи кнопок комбинированного поста 15 с подсветкой при работе стенда от промышленной сети. При работе стенда от бортовой сети электровоза управление осуществляется через кнопочный пост 16 с индикацией, реле 17, и диод 18. Реле 19 и 20 переводят схему питания стенда с промышленной сети на бортовую сеть электровоза. Переключатель 21 предназначен для подачи напряжения питания цепей управления в цепи управления тиристоров испытываемой панели. Переключатель 22 предназначен для подключения амперметра 23 к одному или другому тиристору испытываемой панели. При помощи кнопки 24 формируется управляющий импульс. Переключателями 25 и 26 задается угол отпирания тиристора, переключателями 27 и 28 задается длительность импульса управления, при помощи переключателей 29 и 30 устанавливается испытательное напряжение управления панели тиристоров. Переключатель 31 осуществляет перевод стенда из режима ручного управления проверкой (положение «Ручной») в автоматический (положение «Автомат.»).
Блок питания (Фигура 2) содержит: трансформатор 32, который является разделительным и обеспечивает испытательные напряжения стенда. Трансформатор 32 (выводы g-h), выпрямительный мост 33, конденсатор 34, стабилитрон 35, резисторы 36-38, транзисторы 39-40, микросхема 41 выполняют функции выпрямителя, стабилизатора и регулятора напряжения питания цепей управления испытываемой панели тиристоров в режиме работы стенда от промышленной сети. Светодиод 42 с ограничивающим резистором 43 являются индикацией наличия напряжения в схеме питания цепей управления панели тиристоров. Трансформатор 32 (выводы c-d), выпрямительный мост 44, предназначены для создания испытательного напряжения силовых тиристоров испытываемой панели при работе стенда от промышленной сети. При работе стенда от бортовой сети электровоза испытательное напряжение силовых тиристоров и напряжение питания цепей управления тиристоров испытываемой панели подается с контактов реле 17. Стабилитрон 45, резистор 46, транзистор 47 предназначены для создания стабилизированного напряжения, которое используется для питания микросхем блока формирования импульсов 6 и питания электронных измерительных приборов амперметра 23 и вольтметра 48 в режиме работы стенда от бортовой сети электровоза. Блок питания импульсный 49 обеспечивает питание электронных измерительных приборов 23 и 48 при работе стенда от промышленной сети. Питание блока формирования импульсов 6 осуществляется от трансформатора 32 (выводы e-f).
Блок контроля (Фигура 2) состоит из измерительных приборов: амперметра 23 и вольтметра 48. В режиме «Ручной» регистрацию параметров панели тиристоров производят с помощью двухканального осциллографа (опция в состав стенда не входит), подсоединяемого к клеммам стенда 50-56.
Блок индикации (Фигура 2) состоит из светоиндикаторов 57-59, светодиода 42 и светодиодов 60, 61 (Фигура 4).
Блок коммутации (Фигура 3) состоит из блока коммутации малогабаритного 62, который участвует в проверке панели тиристоров в автоматическом режиме.
Блок формирования импульсов (Фигура 4), в свою очередь, содержит: диодный мост 63, конденсаторы 64 и 65, микросхему 66 предназначенные для выпрямления и стабилизации напряжения питания микросхем 67-69 и транзисторов 70-73. Светодиод 60 и резистор 74 предназначены для индикации наличия напряжения питания 12 В. Микросхема 75 и конденсатор 76 предназначены для стабилизации напряжения питания микросхем 41 (Фигура 2), 77-80. Светодиод 61 и резистор 81 предназначены для индикации наличия напряжения питания 5 В. Резисторы 82-87, конденсаторы 88, 89, стабилитроны 90-93, транзисторы 70 и 71, микросхема 67 предназначены для формирования импульсов управления. Резисторы 94-99, конденсаторы 100 и 101, микросхемы 68, 69, 77, 78, предназначены для регулировки угла открывания тиристора. Микросхемы 67, 79, 80, конденсаторы 102 и 103, резисторы 104, 105 предназначены для регулировки длительности импульса управления. Транзисторы 72, 73, 106, 107, резисторы 108-111 предназначены для усиления тока и напряжения.
Место для подключения исследуемых объектов 7 (Фигура 5) выполнено в виде розетки 112 и служит для подключения к стенду проверяемого образца панели тиристоров ПТ-246 или ПТ-098 посредством соединительного кабеля.
Блок нагрузочных резисторов (Фигура 6) содержит набор резисторов 113 и 114, служащих нагрузкой проверяемой панели тиристоров.
В режиме проверки «Автомат.» регистрацию параметров проверяемой панели тиристоров производят с помощью блока аналого-цифрового преобразователя 9 (Фигура 7), состоящего из блока датчиков 10, содержащего датчики тока 115, 116, и адаптера ввода-вывода данных 11. Связь адаптера ввода-вывода данных 11 с соответствующим разъемом персонального или переносного компьютера 12 осуществлена с помощью кабеля типа USB (включен в комплект адаптера 11).
Работа стенда от промышленной сети осуществляется следующим образом:
для проверки работоспособности и наладки исследуемую панель тиристоров подключают к стенду проверки посредством соединительного кабеля. Затем стенд подключают сетевым кабелем к сети напряжения переменного тока (220±22) В частоты (50,0±0,5) Гц и подают напряжение питания на автоматический выключатель 13 с индикацией и осуществляют подачу питающего напряжения во входную цепь электрической схемы стенда. При помощи кнопок комбинированного поста 15 с подсветкой, через контакты электромагнитного пускателя 14, сетевое напряжение подается непосредственно в схему стенда проверки панелей тиристоров.
От трансформатора 32 (выводы g-h), напряжение подается на часть схемы, выполняющей функцию выпрямителя, стабилизатора и регулятора напряжения, а именно - на выпрямительный мост 33, конденсатор 34, стабилитрон 35, резисторы 36-38, транзисторы 39-40, микросхему 41, при помощи кнопок 29 и 30 устанавливается заданное программой и методикой испытаний панели тиристоров напряжение питания цепей управления и через переключатель 21 подается в цепи управления тиристоров. Контроль испытательного напряжения осуществляется по вольтметру 48.
С выводов c-d трансформатора 32 через выпрямительный мост 44, контакты реле 19, амперметр 23, переключатель 22, нагрузочные резисторы 113-114 испытательное напряжение подается на силовые выводы тиристоров.
С выводов e-f трансформатора 32 напряжение питания подается на блок формирования импульсов 6, который формирует два импульса в противофазе, синхронизированные с промышленной сетью 50 Гц и позволяет регулировать угол открывания тиристоров при помощи кнопок 25 и 26. Регулировка длительности импульсов осуществляется кнопками 27 и 28. Далее проверка параметров панелей тиристоров осуществляется согласно программе и методике приемо-сдаточных испытаний на соответствующую панель тиристоров.
Работа стенда от бортовой сети электровоза осуществляется следующим образом:
стенд подключают проводниками к бортовой сети электровоза, для этого на стенде предусмотрены клеммы 117 и 118. Напряжение питания подают на катушку реле 17, размыкающие контакты которого находятся в цепи питания стенда от промышленной сети и служат для защиты от случайного включения двух видов питания. При помощи кнопочного поста 16 осуществляют подачу питающего напряжения во входную цепь электрической схемы стенда.
С замыкающих контактов реле 17 через переключатель 21 и контакты реле 19-20, напряжение подается в цепи управления панели тиристоров. Контроль испытательного напряжения осуществляется по вольтметру 48.
С контактов реле 17 через контакты реле 19, амперметр 23, переключатель 22, нагрузочные резисторы 113 и 114 испытательное напряжение подается на силовые выводы тиристоров.
При питании стенда от бортовой сети электровоза работает только часть схемы блока формирования импульсов, а именно, регулировка длительности импульсов (микросхемы 67, 79, 80, конденсаторы 102-103, резисторы 104-105) и усилитель импульсов (транзисторы 72, 73, 106, 107, резисторы 108-111). Питание вышеуказанной части блока формирования импульсов осуществляется от стабилитрона 45, резистора 46, транзистора 47 и микросхемы 75, выполняющей функцию стабилизатора напряжения 5 В. Управляющий импульс формируется кнопкой 24, длительность регулируется при помощи переключателей 27 и 28. Далее проверка параметров панелей тиристоров осуществляется согласно программе и методике приемосдаточных испытаний на соответствующую панель тиристоров.
В режиме проверки «Автомат.» регистрация параметров панели тиристоров производится с помощью блока аналого-цифрового преобразователя 9, состоящего из блока датчиков 10, содержащего в свою очередь два датчика тока 115 и 116, и адаптера ввода - вывода данных 11. Связь адаптера ввода-вывода данных 11 с соответствующим разъемом персонального компьютера 12 осуществляется с помощью кабеля типа USB (включен в комплект адаптера).
При положении переключателя 31 «Автомат.» органы управления стендом отключаются от штатной электрической схемы. Далее управление режимом проверки происходит через входные и выходные цепи блока коммутации малогабаритного 62. Автоматизированное считывание информации о состоянии контролируемых параметров для регистрации и сохранения в памяти компьютера 12 осуществляется через адаптер ввода-вывода данных 11. Сервисная программа, в соответствии с техническим заданием, выдает заключение о работоспособности панели тиристора в виде протокола - в форме текстового файла. Впоследствии он может быть сохранен на любом типе носителя информации, в том числе, на «жестком» магнитном накопителе компьютера.
Положительный эффект полезной модели проявляется в том, что предлагаемое техническое решение позволит ускорить процесс наладки, уменьшить трудоемкость и повысить производительность при проведении приемо-сдаточных испытаний панелей тиристоров ПТ-246 и ПТ-098 при помощи одного единственного аппарата - стенда. Следует отметить, что стенд способен осуществлять проверку электрических параметров панелей тиристоров при питании как от промышленной сети переменного тока, так и от бортовой сети электровоза, не только в ручном режиме, но и в автоматическом, посредством аналого-цифрового преобразователя и персонального компьютера с установленным специальным программным обеспечением. При этом стенд укомплектован таким образом, что его можно переносить и размещать в любом удобном месте, даже в электровозе, исключая демонтаж панели тиристоров из электровоза.