СТЕНД ПРОВЕРКИ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к стендовому оборудованию, осуществляющему проверку работоспособности выпрямительных установок возбуждения электроподвижного состава ВУВ-118 и ВУВ-24 (далее по тексту - ВУВ), а также, при необходимости, проверку панелей управления ПУ-288 и ПУ-109 (далее по тексту - ПУ) и может применяться для разного типа испытаний в условиях испытательного центра, завода-изготовителя и ремонтных локомотивных депо.
Известно устройство для проверки работы высоковольтного тиристорного вентиля, снабженного цепями управления и цепями сбора информации для автоматизированной информационной системы, содержащее датчики напряжения по числу тиристоров в вентиле, подключенные через световоды к детектору блока преобразования световых сигналов в электрические. (Патент РФ на изобретение №1538849).
Недостатком устройства является отсутствие возможности проверки: ВУВ в автоматическом режиме, параметров формируемых ПУ импульсов управления силовыми тиристорами, токов удержания тиристоров.
Наиболее близкого по технической сущности технического решения в общедоступных источниках информации не найдено.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей (обеспечение возможности проверки ПУ и ВУВ), уменьшение трудоемкости, ускорение процессов наладки и проверки параметров проверяемого аппарата.
Поставленная задача решается тем, что стенд проверки выпрямительной установки возбуждения, содержащий:
- блок питания и индикации, предназначенный для обеспечения необходимых для работы стенда напряжений и индикации их наличия, в котором имеются: трансформатор, источник регулируемого напряжения постоянного тока, составленный из вторичной обмотки трансформатора, выпрямительного моста, сглаживающего конденсатора, узла для регулировки напряжения, и элементы индикации;
- блок формирования импульсов с выходными транзисторами, предназначенный для формирования импульсов с заданными параметрами, необходимых для проверки ПУ;
- блок управления и коммутации, предназначенный для включения и выключения стенда, защиты от короткого замыкания, подачи напряжения на первичную обмотку трансформатора, выбора пользователем ручного или автоматического режима работы стенда, управления работой стенда в ручном режиме при помощи расположенных на лицевой панели стенда элементов управления (кнопки, переключатели) и для управления работой стенда в автоматическом режиме посредством промышленно выпускаемых малогабаритных блоков коммутации типа БКМ-1 (далее по тексту - БКМ), контакты которых замыкают и размыкают в соответствии с поступающими на управляющие входы сигналами, дублируя порядок действия отключенных от штатной схемы элементов управления;
- место подключения ПУ и ВУВ, выполненное в виде разъема и предназначенное для подключения к стенду посредством соединительного кабеля проверяемой ПУ и ВУВ;
- блок контроля, составленный из блока приборов, предназначенного для контроля значений: формируемого блоком питания и индикации напряжения пульсирующего тока, формируемого блоком питания и индикации регулируемого напряжения постоянного тока с помощью вольтметра, токов удержания тиристоров (1 амперметр), и из клемм, предназначенных для подключения осциллографа и контроля в ручном режиме выходных импульсов блока формирователей импульсов, параметров ПУ и ВУВ;
- блок нагрузок, предназначенный для обеспечения необходимых значений токов и напряжений в цепях при проверке ПУ и ВУВ, содержащий нагрузочные резисторы;
- блок аналого-цифрового преобразователя, составленный из блока датчиков (2 датчика тока), предназначенного для контроля значений токов и напряжений в цепях ПУ и ВУВ в автоматическом режиме, а также из адаптера ввода-вывода данных, предназначенного для передачи данных в персональный компьютер, передачи сигналов по командам персонального компьютера на управляющие входы БКМ блока управления и коммутации в автоматическом режиме,
причем:
- блок питания и индикации соединен с блоком формирования импульсов, блоком управления и коммутации, местом подключения ПУ и ВУВ, входящим в блок контроля блоком приборов, входящим в блок аналого-цифрового преобразователя блоком датчиков;
- блок нагрузок соединен с местом подключения ПУ и ВУВ, входящим в блок аналого-цифрового преобразователя блоком датчиков;
- персональный компьютер соединен с входящим в блок аналого-цифрового преобразователя адаптером ввода-вывода данных посредством кабеля типа USB,
- блок управления и коммутации соединен, кроме того, с блоком формирования импульсов, местом подключения ПУ и ВУВ, входящим в блок контроля блоком приборов, входящими в блок аналого-цифрового преобразователя блоком датчиков и адаптером ввода-вывода данных;
- место подключения ПУ и ВУВ соединено также с входящим в блок аналого-цифрового преобразователя блоком датчиков,
имеет новые отличительные признаки по сравнению с прототипом:
- блок нагрузок соединен также с блоком управления и коммутации, входящими в блок контроля блоком приборов и клеммами для подключения осциллографа;
- в блоке питания и индикации для обеспечения проверки токов удержания тиристоров используют трансформатор увеличенной мощности (не менее 450 Вт), в источнике регулируемого напряжения постоянного тока для увеличения мощности (до 300 Вт) в качестве узла для регулировки напряжения введены: автотрансформатор, двигатель, изменяющий положение движка автотрансформатора, конденсатор для реверса двигателя, конденсатор для ограничения напряжения на двигателе.
В блок питания и индикации дополнительно введены: источник нерегулируемого напряжения переменного тока, выполненный в виде дополнительной обмотки (со средней точкой) трансформатора для проверки всех тиристоров ВУВ одновременно, источник напряжения постоянного тока для питания датчиков напряжения; элементы индикации для сигнализации о наличии или отсутствии напряжений питания датчиков;
- в блоке формирования импульсов для получения положительной полярности импульсов в качестве выходных транзисторов используют транзисторы типа p-n-p;
- в блок приборов блока контроля введены дополнительные амперметры (по количеству тиристоров ВУВ) для проверки токов удержания тиристоров в ручном режиме и вольтметр для контроля формируемого блоком питания и индикации напряжения пульсирующего тока;
- в блок нагрузок дополнительно введен узел для проверки ПУ отдельно от ВУВ, содержащий нагрузочные резисторы, тиристоры, цепи для защиты управляющих переходов тиристоров от помех, и введены дополнительные резисторы (по количеству проверяемых тиристоров);
- в блок датчиков дополнительно введены датчики напряжения для проверки параметров ПУ и ВУВ в автоматическом режиме, а также введены дополнительные датчики (по количеству тиристоров) тока для проверки токов удержания тиристоров и других параметров ПУ и ВУВ;
- в блок управления и коммутации дополнительно введены элементы управления для работы стенда в ручном режиме, расположенные на лицевой панели стенда (один тумблер, три групповых переключателя) и расположенные внутри стенда семь БКМ для работы стенда в автоматическом режиме.
Технический результат - контроль параметров ПУ и ВУВ, уменьшение трудоемкости и ускорение процессов наладки и проверки.
Технический результат достигается за счет совокупности существенных признаков, которые позволяют обеспечить: регулируемое напряжение постоянного тока необходимой мощности для проверки токов удержания тиристоров, нерегулируемое напряжение переменного тока для проверки всех тиристоров одновременно, напряжения питания для введенных датчиков напряжения, положительную полярность импульсов на выходе блока формирования импульсов, возможность проверки ВУВ и ПУ отдельно от ВУВ.
Стенд способен контролировать параметры ПУ и ВУВ как в ручном режиме, так и в автоматическом - посредством персонального компьютера с разработанной тестовой программой и адаптера ввода-вывода данных.
На Фиг.1 представлена схема структурная стенда проверки выпрямительной установки возбуждения, содержащая:
- блок питания и индикации 1, соединенный с блоком формирования импульсов 2, блоком управления и коммутации 3, местом подключения ПУ и ВУВ 4, входящим в блок контроля 5 блоком приборов 6 (в блок контроля входят также клеммы 7 для подключения осциллографа), входящим в блок аналого-цифрового преобразователя 8 блоком датчиков 9 (в блок аналого-цифрового преобразователя 8 входит также адаптер ввода-вывода данных 10);
- блок нагрузок 11, соединенный с блоком управления и коммутации 3, местом подключения ПУ и ВУВ 4, входящими в блок контроля 5 блоком приборов 6 и клеммами 7 для подключения осциллографа, входящим в блок аналого-цифрового преобразователя 8 блоком датчиков 9;
- персональный компьютер 12, соединенный с входящим в блок аналого-цифрового преобразователя 8 адаптером ввода-вывода данных 10 посредством кабеля типа USB;
- блок управления и коммутации 3 соединен также с блоком формирования импульсов 2, местом подключения ПУ и ВУВ 4, входящим в блок контроля 5 блоком приборов 6, входящими в блок аналого-цифрового преобразователя 8 блоком датчиков 9 и адаптером ввода-вывода данных 10;
- место подключения ПУ и ВУВ 4, соединено также с входящим в блок аналого-цифрового преобразователя 8 блоком датчиков 9.
На Фиг.2 представлена схема блока питания и индикации 1, содержащая:
- трансформатор 13 увеличенной до 450 Вт мощности (по сравнению с прототипом), с первичной обмоткой A-B и вторичными обмотками c-d, e-f, g-h, i-j;
- предназначенный для проверки токов удержания тиристоров ВУВ источник регулируемого напряжения постоянного тока (мощностью 300 Вт), составленный из обмотки c-d, выпрямительного моста 14, сглаживающего конденсатора 15 и узла для регулировки напряжения автотрансформатора 16, двигателя 17, изменяющего положение движка автотрансформатора 16, конденсатора 18 для реверса двигателя, конденсатора 19 для ограничения напряжения на двигателе;
- предназначенный для питания ПУ источник нерегулируемого напряжения пульсирующего тока, составленный из обмотки c-d и выпрямительного моста 20. Свечение расположенного на лицевой панели стенда индикатора 21 сигнализирует о наличии напряжения. Резистором 22 ограничивают протекающий через индикатор 21 ток;
- предназначенный для питания блока формирования импульсов источник нерегулируемого напряжения переменного тока, составленный из обмотки e-f. Свечение расположенных на лицевой панели стенда индикаторов 23 и 24 сигнализирует о наличии сформированных в блоке формирования импульсов напряжений. Резисторами 25 и 26 соответственно ограничивают токи, протекающие через индикаторы 23 и 24;
- предназначенный для одновременной проверки всех тиристоров ВУВ источник нерегулируемого напряжения переменного тока, составленный из обмотки g-h со средней точкой;
- предназначенный для питания введенных датчиков напряжения источник нерегулируемого напряжения постоянного тока, составленный из обмотки i-j, выпрямительного моста 27, сглаживающего конденсатора 28 и модуля питания 29 (промышленно выпускаемого, типа ТСА600). Свечение расположенных на лицевой панели стенда индикаторов 30 и 31 сигнализирует о наличии сформированных напряжений положительной и отрицательной полярности. Резисторами 32 и 33 соответственно ограничивают токи, протекающие через индикаторы 30 и 31;
- расположенный на лицевой панели стенда индикатор 34, свечение которого сигнализирует о подаче переменного напряжения 220 В частоты 50 Гц в схему стенда;
- расположенный на лицевой панели стенда индикатор 35, свечение которого сигнализирует о подаче напряжения на первичную обмотку A-B трансформатора 13 стенда.
На Фиг.3 представлена схема блока нагрузок 11, содержащая:
- резисторы 36-41, используемые в качестве нагрузки тиристоров ВУВ;
- узел для проверки ПУ отдельно от ВУВ, в котором резисторы 42 и 43 используют в качестве нагрузочных при проверке амплитуды и длительности формируемых ПУ импульсов, тиристоры 44 и 45 (аналогичные применяемым в ВУВ) и их нагрузочные резисторы 46 и 47 используют при проверке способности ПУ регулировать угол открытия тиристоров. Цепи, состоящие из резисторов 48 (49) и конденсаторов 50 (51) предназначены для защиты управляющих переходов тиристоров от помех.
В ручном режиме стенд работает следующим образом:
- подключают проверяемый аппарат (ПУ или ВУВ) соединительным кабелем к месту подключения ПУ и ВУВ 4, а также сигнальные кабели осциллографа к клеммам 7 блока контроля 5;
- с помощью расположенных на лицевой панели стенда элементов управления блока управления и коммутации 3 подают переменное напряжение 220 В частоты 50 Гц в схему стенда, затем подают напряжение на первичную обмотку A-B трансформатора 13, выбирают ручной режим работы;
- с помощью блока питания и индикации 1 формируют необходимые напряжения и передают их на блок формирования импульсов 2, блок управления и коммутации 3, место подключения ПУ и ВУВ 4, блок приборов 6 блока контроля 5, блок датчиков 9 блока аналого-цифрового преобразователя 8. Свечение индикаторов на лицевой панели стенда сигнализирует о наличии необходимых для работы стенда напряжений;
- с помощью расположенных на лицевой панели стенда элементов управления блока управления и коммутации 3 задают параметры импульсов, посредством блока формирования импульсов 2 формируют импульсы и передают их на блок управления и коммутации 3;
- при проверке работоспособности ВУВ с помощью блока управления и коммутации 3 передают напряжение питания тиристоров ВУВ, сформированное блоком питания и индикации 1, и импульсы, сформированные блоком формирования импульсов 2, на место подключения ПУ и ВУВ 4. Проверку работоспособности ВУВ осуществляют в соответствии с программой и методикой испытаний и руководством по эксплуатации стенда. При этом контроль параметров осуществляют по показаниям блока приборов 6 и осциллографа, подключенного к клеммам 7 блока контроля 5;
- при проверке работоспособности ПУ отдельно от ВУВ с помощью блока управления и коммутации 3 передают напряжение питания тиристоров стенда, сформированное блоком питания и индикации 1, и импульсы, сформированные блоком формирования импульсов 2, на узел проверки ПУ блока нагрузок 11. Проверку работоспособности ПУ осуществляют в соответствии с программой и методикой испытаний и руководством по эксплуатации стенда. При этом контроль параметров осуществляют по показаниям осциллографа, подключенного к клеммам 7 блока контроля 5.
В автоматическом режиме стенд работает следующим образом:
- подключают проверяемый аппарат (ПУ или ВУВ) соединительным кабелем к месту подключения ПУ и ВУВ 4;
- подают переменное напряжение 220 В частоты 50 Гц с схему стенда, затем подают напряжения на первичную обмотку A-B трансформатора 13, выбирают автоматический режим работы стенда посредством расположенных на лицевой панели стенда элементов управления блока управления и коммутации 3. После этого все остальные элементы управления, расположенные на лицевой панели стенда, автоматически отключают от штатной схемы;
- с помощью блока питания и индикации 1 формируют необходимые напряжения и передают их на блок формирования импульсов 2, на блок управления и коммутации 3, на место подключения ПУ и ВУВ 4, на блок приборов 6 блока контроля 5, на блок датчиков 9 блока аналогово-цифрового преобразователя 8 и через блок управления и коммутации 3 - на адаптер ввода вывода данных 10 блока аналого-цифрового преобразователя 8. Свечение индикаторов на лицевой панели стенда сигнализирует о наличии необходимых для работы стенда напряжений;
- запускают тестовую программу на персональном компьютере 12;
- управление ходом проверки работоспособности ПУ и ВУВ осуществляют посредством БКМ, входящих в блок управления и коммутации 3, замыкая и размыкая их контакты в соответствии с поступающими на их управляющие входы сигналами от адаптера ввода-вывода 10 по командам тестовой программы;
- информацию о состоянии контролируемых параметров передают через блок аналого-цифрового преобразователя 8 для сохранения в памяти персонального компьютера 12 и выдачи сервисной программой протокола о работоспособности ПУ или ВУВ.
Положительный эффект полезной модели проявляется в расширении функциональных возможностей, обеспечении возможности проверки ПУ и ВУВ, сокращении затрат времени на сборку испытательной схемы, наладку и контроль параметров проверяемого аппарата.