При­менение полупроводниковых преобразователей в пассажирских вагонах, страница 3

Внешняя положительная обратная связь – это такое соединение выхода с входом усилителя, при котором часть выходной мощности магнитного усилителя снова поступает на его вход, производя дополнительное подмагничивание сердечника. Обмотка внешней обратной связи обтекается выпрямленным током рабочих обмоток. Регулировка внешней обратной связи, производимая с целью получения большой точности поддержания выходной частоты при изменении напряжения питающей сети двигателя преобразователя, осуществляется изменением соотношения плеч сопротивления в резисторе 12С, шунтирующем обмотку обратной связи магнитного усилителя.

Обмотка управления магнитного усилителя является нагрузкой измерительного органа (1Др,К13,19С,2В,15С-19С) регулятора оборотов и питается током, величина и направление которого зависят от величины и знака отклонения частоты генератора от номинального значения.

Для обеспечения устойчивой работы в схеме регулирования введена отрицательная обратная связь, которая состоит из последовательно включенных с регулировочной обмоткой двигателя обмотки стабилизации 60-42 магнитного усилителя, конденсатора К11 и резистора 14С. Конденсатор К12 служит для устранения автоколебаний в переходных режимах. Конденсатор К5 замыкает на выходе регулятора переменную составляющую выпрямленных токов.

Назначение измерительного органа заключается в питании обмотки управления магнитного усилителя МУ таким током, который необходим для работы регулятора оборотов, поддерживающего в заданных пределах скорость вращения двигателя (частоту генератора). Постоянная составляющая этого тока по величине и полярности зависит от величины и знака изменения скорости вращения двигателя (частоты генератора).

Основными элементами измерительного органа стабилизатора скорости вращения являются: кольцевая фазочувствительная схема (кольцевой демодулятор) и резонансный контур. Кольцевой демодулятор состоит из последовательно включённых кремниевых диодов 2В и резисторов 15С – 18С, которые образуют замкнутое кольцо. Резисторы способствуют повышению стабильности характеристик демодулятора.

Резонансный контур состоит из дросселя 1Др, конденсатора К13, резистора 19С. Настраивается он в резонанс при частоте, равной номинальной частоте генератора преобразователя. Резистор 19С служит для повышения быстродействия магнитного усилителя МУ.

Напряжение со вторичной обмотки дросселя 1Др подаётся на диагональ кольцевого демодулятора 68-69. На вторую диагональ демодулятора 48-91 подаётся напряжение непосредственно от трансформатора ТП.

Отпайка 58 делит вторичную обмотку дросселя 1Др на две равные части. Количество витков на частях 48-52 и 52-91 трансформаторной обмотки одинаковое. Средние точки вторичных обмоток -58 дросселя 1Др и 52 трансформатора ТП – соединены с обмоткой управления магнитного усилителя МУ, которая является выходной нагрузкой измерительного органа.

Принцип работы измерительного органа основан на изменении угла сдвига фаз напряжений на диагоналях кольцевого демодулятора 68-69 и 48-91 при изменении частоты генератора. При номинальной частоте резонансная цепь (1Др и К13) настроена в резонанс и угол сдвига напряжений на диагоналях демодулятора близок  к 90. В этом случае, т. е. при нулевом сигнале, среднее значение тока в обмотке управления магнитного усилителя равно нулю.

Так как схема демодулятора симметрична (сопротивления плеч демодулятора равны), то при отсутствии входного сигнала, вызываемого отклонением частоты от номинальной, ток, обусловленный разницей напряжений на диагоналях 48-91 и 68-69 демодулятора, замыкается в один полупериод по цепи 48-72-68-71-91, а в другой полупериод – по цепи 91-70-69-73-48 и не проходит по обмотке управления магнитного усилителя.

Когда частота генератора отклонится от номинальной, угол сдвига фаз между напряжениями на диагоналях демодулятора изменится и в обмотке управления появится ток, величина и направление которого будут зависеть от знака и величины изменения частоты. При этом в демодуляторе происходят следующие процессы. В первый полупериод ток замыкается по цепи 58-52-48-72-68. по второй половине обмотки дросселя 1Др ток не проходит, так как  диод 73-69 препятствует протеканию тока через плечо 48-69, а по цепям 68-71-91-70-69 и 68-71-91-52-58 ток не может замкнуться, так как напряжение на участке 48-91 больше, чем напряжение на диагонали 68-69.   В следующий полупериод при изменении полярности ток, протекающий по обмотке управления МУ, создается частью обмотки 58-69 дросселя 1Др; причем в оба полупериода ток в обмотке 58-52 направлен одинаково.

С уменьшением частоты ток демодулятора меняется так, что подмагничивание МУ уменьшается, так как ток обмотки управления направлен  встречно току в обмотке положительной обратной связи; вследствие этого ток  рабочих обмоток МУ тоже уменьшается. Это вызывает уменьшение ампер витков подмагниченной обмотки ПОВ, что приводит к увеличению скорости вращения двигателя (частоты генератора). При увеличении частоты генератора все процессы протекаю в обратном порядке.

Схема гибкой отрицательной обратной связи работает следующим образом. При установившейся скорости вращения по обмотке стабилизации ток не протекает, так как последовательно с ней включен конденсатор К11. Если из-за увеличения или уменьшения напряжения питающей сети или нагрузки изменится скорость вращения, то частота генератора изменится и измерительный орган выдаст сигнал к восстановлению скорости. Например, при внезапном увеличении скорости вращения частота генератора увеличится и измерительный орган выдаст сигнал к увеличению суммарных ампер-витков возбуждения двигателя. Если стабилизирующая цепь отсутствует, ампер-витки возбуждения двигателя могут увеличиться настолько, что скорость вращения преобразователя станет ниже номинальной, измерительный орган выдаст сигнал обратного направления и скорость вращения поднимется выше номинальной. Таким образом, возникнут незатухающие или медленно затухающие колебания скорости вращения.

При наличии же стабилизирующей цепи в случае внезапного повышения (снижения) скорости вращения измерительный орган выдаст сигнал к увеличению (уменьшению) ампер-витков возбуждения двигателя, но как только ток на выходе МУ начнет изменяться, по обмотке стабилизации потечет зарядный (разрядный) ток конденсатора К11. Возникающие при этом ампер-витки стабилизации будут противодействовать изменению ампер – витков обмотки управления, и процесс изменения тока на выходе МУ замедлится. Это в свою очередь приведет к тому, что ампер – витки возбуждения изменятся плавно, и скорость вращения двигателя без значительных колебаний возвратится к номинальному значению. Процесс возвращения скорости вращения двигателя к номинальному значению носит быстро затухающий колебательный характер.