УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕГУЛЯТОРА ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОВ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах автономного электроснабжения железнодорожных вагонов с электрогенераторами для контроля работоспособности регулятора возбуждения генераторов.
Известно наиболее близкое по технической сути устройство контроля работоспособности регулятора возбуждения электрогенераторов? взятое за прототип (см. Устройство регулирования и управления системы автономного электроснабжения ДУГТ28 типа 2470.072. Техническое описание 2470.072-973:61/9 стр.2. Функциональная схема 2470.072-974:61/9 стр.1, Берлин, 1993 г.), которое содержит первую и вторую кнопку с нормально-разомкнутыми контактами, первый диод, первое реле с первой группой контактов, в которую входит один подвижный контакт, неподвижный нормально-замкнутый контакт, и второй группой контактов с одним подвижным и неподвижным нормально-замкнутым контактами, ограничитель тока, параллельно которому подключено устройство индикации срабатывания аварийной защиты, устройство индикации наличия напряжения возбуждения, вход которого подключен к третьему входу устройства контроля и началу обмотки возбуждения, выход аккумуляторной батареи подключен ко входу блока питания регулятора и первому входу устройства контроля, выход электрогенератора через третий диод подключен одновременно ко второму входу,  первому выходу устройства контроля, входам силовых ключей аварийной защиты и блока мощности регулятора, выход которого соединен с
Б
началом обмотки возбуждения, второй выход устройства контроля через блок управления регулятора соединен со входом управления силового ключа аварийной защиты, третий выход устройства контроля подключен к тракту регулирования тока батареи (I) блока регулирования с широтно-импульсным модулятором (ШИМ), выход которого соединен со входом управления силового ключа блока мощности регулятора, первый вход устройства контроля через первый диод, первый и второй нормально-разомкнутые контакты первой кнопки подключен к аноду второго диода, катод которого через последовательно включенные нормально-разомкнутые контакты второй группы реле, нормально-разомкнутые контакты второй кнопки соединен со вторым выходом устройства контроля, подвижный нормально-замкнутый контакт второй кнопки подключен к началу обмотки реле, конец которой соединен одновременно через разомкнутые контакты третьей группы реле к шине «Общий» и через цепь из последовательно соединенных резистора и диода подключен к неподвижному нормально-разомкнутому контакту второй группы реле и третьему входу устройства контроля, неподвижный нормально-разомкнутый контакт первой группы реле соединен с неподвижным нормально-замкнутым контактом второй кнопки, четвертый контакт первой кнопки подсоединен к катоду третьего диода.
Недостатками этого устройства есть:
Б
1. Ограниченный объем контроля работоспособности, так как кроме силовой части регулятора проверкой охвачен только тракт регулирования тока батареи (I);
2. Низкая износоустойчивость и надежность контактов, поскольку их замыкание и размыкание происходит при токах значительной мощности;
3. Повышенные габариты и стоимость элементов релейно-контактного устройства контроля, так как они работают при большом напряжении питания на индуктивную нагрузку и должны обладать существенными коммутационными возможностями и запасом электрической прочности.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования устройства   контроля   работоспособности   регулятора   возбуждения электрогенераторов путем увеличения объема проверок, повышенной износоустойчивости и надежности контактов, уменьшения габаритов и стоимости элементов релейно-контактного устройства контроля.
Б
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве контроля работоспособности регулятора возбуждения электрогенераторов, которое содержит первую и вторую кнопку с нормально-разомкнутыми контактами, первый диод, первое реле с первой группой контактов, в которую входит один подвижный контакт, неподвижный нормально-замкнутый контакт, и второй группой контактов с одним подвижным и неподвижным нормально-замкнутым контактами, ограничитель тока, параллельно которому подключено устройство индикации срабатывания аварийной защиты, устройство индикации наличия напряжения возбуждения, вход которого подключен к третьему входу устройства контроля и началу обмотки возбуждения, выход аккумуляторной батареи подключен ко входу блока питания регулятора и первому входу устройства контроля, выход электрогенератора через третий диод подключен одновременно ко второму входу, первому выходу устройства контроля, входам силовых ключей аварийной защиты и блока мощности регулятора, выход которого соединен с началом обмотки возбуждения, второй выход устройства контроля через блок управления регулятора соединен со входом управления силового ключа аварийной защиты, третий выход устройства контроля подключен к тракту регулирования тока батареи (I) блока регулирования с широтно-импульсным модулятором (ШИМ), выход которого соединен со входом управления силового ключа блока мощности регулятора, в соответствии с полезной моделью выход блока питания регулятора через четвертый вход устройства контроля подключен к неподвижному нормально-разомкнутому контакту первой кнопки, подвижный контакт которого соединен с началом обмотки первого реле, неподвижным нормально-разомкнутым контактом второй
г
кнопки и через первое дифференцирующее звено с пятым выходом устройства контроля, входом тракта регулирования напряжения магистрали питания потребителей блока регулирования с ШИМ, подвижный контакт второй кнопки соединен с началом обмотки второго реле и через второе дифференцирующее звено с третьим выходом устройства контроля, подвижный контакт первой группы второго реле соединен с анодом второго диода, входом третьего дифференцирующего звена, входом источника буферного напряжения, выход которого соединен с четвертым выходом устройства контроля и входом тракта регулирования тока генератора (I) блока регулирования с ШИМ, выход третьего дифференцирующего звена подключен ко второму выходу устройства контроля, катод второго диода соединен с подвижным контактом второй кнопки, к первому входу устройства контроля подключен неподвижный нормально-разомкнутый контакт первого реле, подвижный контакт которого через ограничитель тока подключен к аноду первого диода, катод которого соединен с первым выходом устройства контроля, при этом параллельно ограничителю тока подключены нормально-замкнутые контакты второй группы второго реле.
Суть полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. показана структурная схема предложенного устройства контроля работоспособности регулятора возбуждения электрогенераторов.
Б
г
М
Предложенное устройство 1 содержит первую кнопку 2 с нормально-разомкнутыми контактами, первое дифференцирующее звено 3, первое реле 4, устройство индикации срабатывания аварийной защиты 5, ограничитель тока 6, первый диод 7, вторую кнопку 8 с нормально-разомкнутыми контактами, второе дифференцирующее звено 9, второе реле 10, буферный источник напряжения 11, устройство индикации наличия напряжения возбуждения 12, второй диод 13, третье дифференцирующее звено 14, блок управления 15, силовой ключ аварийной защиты 16, блок регулирования 17 с трактами регулирования тока батареи (I) 18, тока генератора (I) 19, напряжения магистрали потребителей (U) 20 и широтно-импульсный
Б
г
M
модулятор (ШИМ) 21, силовой ключ блока мощности 22, обмотку возбуждения 23, аккумуляторную батарею 24, третий диод 25, блок питания регулятора 26. Устройство контроля используется только при неработающем электрогенераторе. Контроль работоспособности регулятора выполняется при последовательном нажатии первой кнопки 2 («Испытание генератора») и второй кнопки 8 («Проверка аварийной защиты») путем анализа состояния устройства индикации 12 «Возбуждение генератора», устройства индикации 5 «Аварийная защита генератора», светодиодов «Ограничение тока батареи (I)», «Ограничение тока генератора (I)», «Ограничение напряжения магистрали (U)» на соответствующих трактах 18, 19, 20 блока регулирования 17.)
Устройство контроля работоспособности регулятора возбуждения электрогенераторов работает следующим образом.
Контроль исправности и готовности регулятора к работе в эксплуатации при неработающем электрогенераторе самовозбуждения осуществляется с помощью предлагаемого устройства 1 по реакции световых индикаторов 5, 12 на задаваемые кнопками 2, 8 стимулирующие команды. В исходном состоянии индикаторы 5, 12 не светятся.
При нажатии кнопки 2 напряжение с выхода блока питания 26 регулятора подводится к обмотке реле 4 и через дифференцирующее звено 3 - на вход тракта регулирования напряжения магистрали 20 блока регулирования 17 с ШИМ 21, который управляет работой силового ключа блока мощности 22. Так как уровень сигнала на входе тракта превышает заданное предельное значение для данного параметра регулирования, то силовой ключ блока мощности 22 запирается. Постоянная времени дифференцирующего звена 3 выбрана значительно большей времени срабатывания реле 4, поэтому замыкание его контактов происходит при запертом силовом ключе блока мощности 22, то есть при отсутствии тока в цепи питания обмотки возбуждения 23.
AБ
Б
После включения реле 4, по мере уменьшения напряжения на выходе дифференцирующего звена 3, силовой ключ блока мощности 22 открывается и коммутирует напряжение +U с тактом ШИМ. Наличие напряжения на обмотке возбуждения 23 контролируется по свечению индикатора 12. Удерживая нажатой кнопку 2, нажимают кнопку 8. При этом выходное напряжение блока питания 26 поступает на обмотку реле 10 и через дифференцирующее звено 9 поступает на вход тракта регулирования тока батареи (I) 18, выходной сигнал которого через ШИМ 21 запирает силовой ключ блока мощности 22. Индикатор 12 перестает светиться.
Постоянная времени дифференцирующего звена 9  выбрана значительно большей времени срабатывания реле 10, поэтому переключение его контактов происходит, когда силовой ключ блока мощности 22 заперт, а силовой ключ 16 - выключен. Нормально-разомкнутые контакты реле 10 после их замыкания используются для:
- удержания реле через развязывающий диод 13, так что кнопку можно отжать, что удобно в эксплуатации;
- включения силового ключа 16 через дифференцирующее звено 14 и блок 15;
Г
- дополнительного запирания силового ключа блока мощности 22 через блок 11, тракт 19 регулирования тока генератора (I) после того, как уменьшается напряжение на выходе дифференцирующего звена 9.
Нормально-замкнутые контакты реле 10 разблокируют ограничитель тока 6 и после включения силового ключа 16 от нормально-замкнутых контактов 10 начинает светиться индикатор 5, что свидетельствует об исправности аварийной защиты.
Постоянная времени дифференцирующего звена 14 выбирается такой, чтобы можно было надежно фиксировать срабатывание аварийной защиты по свечению индикатора 5, так как при уменьшении выходного напряжения дифференцирующего звена до определенного уровня силовой ключ 16 замыкается и индикатор 5 перестает светиться.
Таким образом при последовательном нажатии кнопок 2, 8 по реакции индикаторов 12, 5 проверяется готовность к работе регулятора и фактическое техническое состояние основных узлов регулятора:
- силового ключа блока мощности 22;
Б
Г
M
- блока регулирования 17 с трактами регулирования 18, 19, 20 (I, I, U) и ШИМ 21;
- силового ключа аварийной защиты 16.
Поскольку реле 10 с замедленным временем отпускания, то после отжатия кнопки 2 сначала выключается реле 4.
При размыкании контактов реле 4 силовой ключ 16 уже выключен, а силовой ключ блока мощности 22 - заперт через блок 11, представляющий собой   пассивный   двухполюсник,   например,   с   последовательно соединенными RC - элементами.
Г
Будучи заряженной, емкость двухполюсника блока 11 после отжатия кнопки 2 начинает разряжаться через вход тракта регулирования тока генератора (I) 19, оставляя запертым силовой ключ блока мощности на время размыкания контактов реле 4.
После отжатия кнопки 2 и размыкания контактов реле 4 устройство контроля обесточено, выключается реле 20, его контакты возвращаются в исходное состояние и устройство контроля готово к повторному циклу проверки.
В предлагаемом устройстве контроля, благодаря применению дифференцирующих звеньев 3, 9 с опережающим момент включения реле 4, 10, запиранием силового ключа блока мощности величины коммутируемых контактами реле токов ниже границы образования дугового разряда.
Маломощные кнопки 2, 8 работают при небольших токах с низким напряжением от блока питания 26 регулятора, которое значительно меньше напряжения образования искры. Отсюда   высокая износоустойчивость и надежность контактов, что определяет стабильность работы релейного устройства контроля в целом.
Работа элементов релейно-контактного устройства контроля при низких напряжения и токах позволяет использовать малогабаритные, сравнительно дешевые реле, кнопки и, например, резисторы, конденсаторы в дифференцирующих звеньях 3, 9, 14 блока 11.