В настоящее время на тепловозах для измерения тока тягового генератора или отдельных групп тяговых электродвигателей широко применяются трансформаторы постоянного тока. Они представляют собой простые магнитные усилители с двумя сердечниками тороидальной формы. Способ их размещения и схема соединения рабочих обмоток подчинены задаче формирования внешней характеристики тягового генератора, что затрудняет их использование в разрабатываемой системе контроля параметров работы тепловоза. Следует признать нецелесообразным и размещение дополнительных трансформаторов постоянного тока, особенно учитывая стеснённые условия аппаратной камеры тепловоза и высокую их чувствительность к внешним магнитным полям. Немаловажное значение имеет и большая величина потребляемой мощности у тех серийных трансформаторов постоянного тока, которые предназначены для использования на тепловозах.
Для разрабатываемого устройства предлагается производить измерение тока тягового генератора с помощью измерительного шунта. Такие шунты обычно включены в минусовую часть тяговой цепи и имеют номинальное падение напряжения 75 мВ. Эта величины напряжения слишком мала для используемого в вычислительном блоке контроллера, а, кроме того, непосредственное подключение к шунту недопустимо из-за высокого потенциала на нём. Исходя из этих условий, можно сделать вывод, что совместно с измерительным шунтом необходимо применение усилителя с гальванической развязкой.
Надёжную изоляцию вычислительного блока от контролируемой цепи может обеспечить трансформатор. Для его применения следует обеспечить двойное преобразование напряжения на шунте, то есть модуляцию и последующую демодуляцию сигнала. При этом возможны два принципиально похожих варианта: с усилителем переменного тока и с усилителем постоянного тока.
Для практического применения на тепловозе разработан и испытан вариант устройства с усилителем постоянного тока на основе интегрального операционного усилителя. На рисунке 3.1 представлена принципиальная схема М-ДМ преобразователя.
а) с усилителем переменного тока б) с усилителем постоянного тока
Рисунок 3.1 – Структурная схема устройства измерения тока.
Модулятор собран на транзисторах VТ1 и VТ2. Транзисторы работают в ключевом режиме и пропускают входной сигнал на первичную обмотку трансформатора Тр1 в виде импульсов, частота следования которых определяется частотой генератора, собранного на транзисторе VT5. В результате медленно изменяющееся входное напряжение преобразуется в амплитудно-модулированное импульсное напряжение. Аналогичное напряжение возникает и на вторичной обмотке трансформатора.
На транзисторах VT3 и VT4 собран пассивный амплитудный демодулятор. Он работает как выпрямитель с ёмкостной нагрузкой, то есть обеспечивает получение напряжения постоянного тока, пропорционального амплитуде напряжения переменного тока.
Генератор импульсов на транзисторе VT5 обеспечивает синхронное открытие и закрытие ключевых транзисторов модулятора и демодулятора с заданной частотой. Период следования импульсов генератора должен быть в несколько раз меньше длительности переходного процесса в контролируемой цепи. В разработанном устройстве этот период составляет 0,0005 с.
Рисунок 3.2 – Принципиальная схема М-ДМ преобразователя
С целью унификации конструкции подобный М-ДМ преобразователь целесообразно использовать и для измерения напряжения тягового генератора. При этом измеряемое напряжение следует понизить до допустимого значения с помощью пассивного делителя на резисторах.
Существует также вариант измерения тока и напряжения с использованием датчиков Холла.
Датчики компенсационного типа и датчики прямого усиления основаны на использовании эффекта Холла.
Рисунок 3.3 – Пояснение электрических параметров эффекта Холла
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.