Регуляторы яркости магнитного типа
Принципиальная схема питания огней с помощью регулятора яркости магнитного типа представлена на рис.?.
Рис.?. Магнитный регулятор яркости
Регулятор имеет два блока: силовой и управления. В силовом блоке смонтированы повышающий трансформатор ТР2, магнитный усилитель МУ(выделен штриховой линией) с мощными кремниевыми диодами V1, V2и трансформатор тока ТТ. Магнитный усилитель выполняет функции регулятора мощности и имеет две рабочие (РО), управляющую (УО) обмотки и обмотки смещения (ОС),или компенсационную. Питание обмотки смещения осуществляется от трансформатора Тр1 через выпрямитель.
Работа схемы происходит следующим образом. Напряжение сети перераспределяется между рабочими обмотками МУ и первичной обмоткой силового трансформатора ТР2. Напряжение на первичной обмотке ТР2, а следовательно, и ток в цепи огней будет определяться величиной сопротивления рабочих обмоток МУ, зависящих от степени его насыщения (подмагничивания). Степень подмагничивания МУ определяется результирующим воздействием компенсационной и управляющей обмоток. Таким образом, ток в цепи нагрузки ТР2 будет являться функцией степени насыщения МУ.
Постоянство выходного тока обеспечивается регулированием по отклонению тока и напряжения. Регулирование по току осуществляется от трансформатора тока ТТ, а регулирование по напряжению от дополнительной обмотки управления (ДО) силового трансформатора, напряжение на которой пропорционально напряжения на нагрузке.
Сигналы по току и напряжению сравниваются в регуляторе с эталонным сигналом (током), разностный ток усиливается и подается в обмотку управления МУ, изменяя насыщение последнего.
Для регулирования тока нагрузки по ступеням соответствующим образом изменяют величину эталонного тока.
Регулятор, яркости магнитного типа ZКР чехословацкого производства поставляется совместно с системой Д-2. В соответствии с номинальной мощностью ( в кВּА) регуляторы яркости имеют маркировку ZКР-4, ZКР - 8, ZКР - 16 и ZКР.32. Все они питаются от сети переменного тока 380 В, 50 Гц и имеют к.п.д. около 92 %. cosφ = 0,6.
ТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ЯРКОСТИ
Тиристорные регуляторы приходят на смену устаревших типов РЯ для систем М-2, Д-2. Тиристорные РЯ имеют более высокий коэффициен 1 мощности Coi<f t К.П.Д. и экономичны по сравнению с магнитными РЯ. В РЯ типа 2кР-Т применена схема /рис. 3? /.В этой схеме изменением тока в первичной цепи управляют два тиристора, которые включают через управляющие трансформаторы от электронной схемы управления. Степень открытия, а следовательно и его сопротивление, зависят от величины управляющего тока, который имеет прямоугольную форму.
РЕГУЛЯТОРЫ ЯРКОСТИ ТИПА "СТАРТ"
Регуляторы яркости типа "Старт" имеют другую схему управления тиристорами. Схема РЯ "Старт" показана на рис. 5& . Сопротивление в первичной цепи регулируется временем открытого состояния тиристора. При самом большом среднем токе тиристор открывается без задержки, а при меньшем с определенной задержкой. В результате ме-няется средний ток через первичную обмотку и происходит регулировка и стабилизация тока во вторичной обмотке. Трансформатор тока измеряет ток для схемы управления РЯ. РЯ "Старт" имеют пять ступеней яркости. Ток меняется в пределах от 4,3 до 8,3 А.
ССА комплектуют регуляторами яркости тиристорного типа с более высоким к.п.д., меньшими габаритными размерами, массой и стоимостью по сравнению с уже устаревшими регуляторами магнитного типа и резонансными.
Установка требуемого значения тока в кабельном кольце и его автоматическая стабилизация осуществляются регулятором яркости за счет изменения его выходного напряжения в соответствии с законом управления.
В тиристорных РЯ выходное напряжение регулируется изменением угла управления силовыми тиристорами.
При фазоимпульсном методе управления тиристорами, который использован в РЯ типов «Старт» и ZКР-Т, под углом управления αу подразумевают угол в электрических градусах, отсчитанный от момента перехода анодного напряжения тиристоров через нуль (слева направо) до момента подачи импульса управления (рис. 7.6).
Рис. 7.6. Диаграммы напряжения сети (а) и выходного напряжения регулятора яркости при различных углах управления тиристорами - ау1, (б)и αу2 (в)
Таким образом, угол управления характеризует время запаздывания включения тиристоров в пределах каждого полупериода напряжения сети.
Увеличение этого угла приводит к уменьшению выходного напряжения РЯ и наоборот. Начальное значение угла управления в РЯ определяется требуемым значением тока (ступенью яркости), полным сопротивлением кабельного кольца, напряжением сети и устанавливается автоматически системой автоматического управления (САУ) током при включении РЯ в работу.
Процесс стабилизации выбранного значения тока в кабельном кольце выполняется САУ путем автоматического изменения угла управления тиристорами.
Несмотря на различия в конструктивном исполнении отдельных блоков, тиристорные РЯ типов «Старт» и ZКР-Т имеют в основном идентичную функциональную схему (рис. 7.7).
Напряжение сети 380 В частотой 50 Гц через блок тиристоров БТ и силовой повышающий трансформатор Т поступает к кабельному кольцу КК, к которому подключен блок контроля изоляции БКИ, постоянно измеряющий ток утечки через изоляцию кабеля на землю. С низковольтной контрольной обмотки трансформатора Т сигнал поступает в блок сигнализации обрыва БСО кабельного кольца. Для контроля тока нагрузки в силовую цепь включен трансформатор тока ТТ, с выхода которого сигнал, пропорциональный току в кабельном кольце, поступает на контрольный амперметр КЛ и в систему автоматического управления током, а также в блок защиты БЗ ламп от перегрузки и блок контроля выходного тока БКТ.
Первым блоком САУ является нормализатор Н, выполняющий функцию согласующего звена между трансформатором ТТ и следующим блоком. За счет дискретного изменения коэффициента передачи нормализатора обеспечиваются различные значения выходного тока РЯ. С выхода нормализатора сигнал переменного тока поступает на выпрямитель — функциональный преобразователь ВФП. Выпрямление переменного тока необходимо для обеспечения последующего процесса сравнения электрических сигналов, так как на переменном токе сравнение существенно усложняется за счет фазовых сдвигов сравниваемых сигналов.
Сила света, излучаемого лампами, пропорциональна среднему квадратичному значению тока, протекающего по нити накала. Поэтому для стабилизации силы света ламп необходимо не только выпрямить сигнал, поступающий с трансформатора ТТ, но и преобразовать его таким образом, чтобы обеспечить однозначное соответствие среднего значения выпрямленного сигнала на выходе преобразователя ВФП среднему квадратичному значению тока нагрузки во всем диапазоне изменения угла управления тиристорами. Такое преобразование вызвано тем, что форма тока в кабельном кольце отличается от синусоидальной и непрерывно изменяется как в режиме стабилизации на определенной ступени яркости, так и при переходе на другие ступени.
В качестве функциональных преобразователей в РЯ применяют квадраторы, построенные на использовании нелинейных вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов, или на принципе кусочно-линейной аппроксимации требуемой функции с помощью диодов.
С выхода преобразователя ВФП электрический сигнал, пропорциональный среднему квадратичному значению тока, в кабельном кольце поступает на вход блока сравнения БС, где он сравнивается с опорным сигналом, поступающим с блока опорного сигнала БОС. В результате сравнения формируется сигнал рассогласования, который после усиления усилителем У поступает на вход фазоимпульсного преобразователя ФИП. Последний преобразует сигнал рассогласования в фазу формируемых им импульсов управления согласно выбранному закону регулирования.
С выхода преобразователя ФИП импульсы управления поступают на вход блока формирователя импульсов ФИ, в котором увеличиваются крутизна переднего фронта, амплитуда, мощность и длительность импульсов, что необходимо для надежного управления силовыми тиристорами.
Таким образом, САУ по разности заданного и текущего значений токов в кабельном кольце непрерывно корректирует угол управления, стабилизируя в конечном итоге ток в кабельном кольце.
Диапазон изменения углов управления в РЯ лежит в пределах 85° < αу< 160° при изменении выходного тока от 3 до 8,3 А и изменении полного сопротивления кабельного кольца от 20 до 120 % своего номинального значения.
В указанном диапазоне углов управления зависимость выходного напряжения РЯ от угла управления тиристорами обладает большой крутизной, что обеспечивает высокий коэффициент усиления и точность в САУ током кабельного кольца.
Большинство кабельных колец в ССА подключено непосредственно к выводам регуляторов яркости, однако некоторые кабельные кольца определенных функциональных подсистем огней противоположных направлений посадки подключают к одному РЯ. как на одной ТП, так и на другой. Такое подключение позволяет использовать для питания указанных огней один РЯ, повышает их надежность в случае отказа электроснабжения на одной из ТП, исключает возможность одновременного включения огней противоположных направлений посадки.
Кабельные кольца в рассматриваемых случаях подключают к РЯ не непосредственно, а через шкаф высоковольтных контакторов (ШВК),, предназначенный для коммутации цепей высокого напряжения однофазного переменного тока, т. е. входных выводов кабельных ив
матор и контактор. Силовая часть регулятора представляет собой исполнительный орган системы авторегулирования. Схема СЧР показана на рис.3.5.
Остальные элементы схемы предназначены для управления, контроля и регулирования тока нагрузки.
Модность, потребляемая нагрузкой, регулируется тиристорами В1 В2 которые представляют собой управляемый четырехслойный полупроводниковый диод о управляющим выводом. Степень открытия тиристора, а следовательно, и его сопротивление зависят от величины управляющего тока тиристора. Ток управления тиристоров регулируется изменением амплитуды прямоугольных импульсов, подаваемых на выводы тиристора катод - управляющий электрод.
Импульсное регулирование управляющего тока тиристора имеет определенные преимущества перед непрерывным. Так, возможно применить большую амплитуду управляющего напряжения дляустойчивого открытия тиристора и уменьшается нагрев промежутка катод - управляющий электрод, что стабилизирует работу тиристора.
Для устранения электрической связи между силовой и управляющей цепями прямоугольные импульсы подаются на тиристор через разделительный трансформатор (Т1, Т2).
Участок тиристоров катод-управляющий электрод защищается от перенапряжений конденсаторами С1, С2 в цепи вторичных обмоток трансформаторов Т1,Т2.
Защиту тиристоров в силовой цепи осуществляет цепочка С - R. При кратковременном изменении тока нагрузки в обмотке силового трансформатора Т, возникают большие перенапряжения, которые уменьшаются этой цепочкой на участке анод - катод тиристора. В токовую цепь нагрузки включен высоковольтный трансформатор тока ТТ.
Система авторегулирования построена на основе импульсного компенсационного метода.