НАЗНАЧЕНИЕ, КОМПЛЕКТАЦИЯ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА
Стойка автоматического регулирования напряжения с полупроводниковым» стабилизаторами CAFH-Π предназначена для стабилизации напряжения питания аппаратуры связи (21,2 В), напряжения питания цепей сигнализации (24 В), а также для коммутации и распределения питания в ЛАЦ.
Питание стойки осуществляется от электропитающих установок—24 В с аккумуляторными батареями при условии, что напряжение на входе стойки а любом режиме не превышает 30 В. Стойка укомплектована шестью полупроводниковыми стабилизаторами СНП-1, из которых один или два могут быть использованы в качестве резервных. Стойка выпускается заводом с пятью стабилизаторами, обеспечивающими выходное напряжение 21,2 ±0,6 В, и одним стабилизатором (Ст2), обеспечивающим выходное напряжение 24±2,4 В при изменении входного напряжения от 21,7 до 30 В и тока нагрузки от 0 до 30 А. При необходимости стабилизатор Ст2 может быть перестроен на выходное напряжение 21,2±0,6 В и использован аналогично остальным. Стойка имеет один выход на напряжение 21,7—30 В и максимальный ток до 30 А.
Помимо шести стабилизаторов в состав стойки входят входная и выходная панели питания, панели контроля и измерения, защиты и сигнализации, шунтирования и панель резисторов. Электрическая структурная схема стойки дана на рис. 5.2.
На входе стойки имеется два ввода для включения нестабилизированного напряжения — 24 В, которые могут быть объединены перемычкой. От первого ввода через выключатель Β1 и предохранители Пр1, Пр3, Пр5 напряжение подается на вход нечетных стабилизаторов, от второго ввода — через выключатель В2 и предохранители Пр2, Пр4, Пр6 — на вход четных стабилизаторов. Стабилизированное напряжение с выхода стабилизаторов через рубильники В6, B8, В10, В12, В14, B16 подается на выходные клеммники.
Для ручного включения резервного стабилизатора вместо любого рабочего служат рубильники В7, В9, В11, В13, В17. Нестабилизированное напряжение — 24 В подается на выходные клеммы через выключатель В3 и предохранитель Пр7. Схема стойки обеспечивает световую и акустическую сигнализацию перегорания любого из силовых предохранителей с помощью контактов сигнальных предохранителей (Пр1—Пр7), включенных параллельно силовым. Напряжение на входе и выходе стабилизаторов измеряется с помощью вольтметра и переключателя, ток нагрузки стабилизатора измеряется амперметром, имеющимся в каждом стабилизаторе.
На панели шунтирования размещены шесть схем шунтирования стабилизаторов при снижении выходного напряжения против нормы.
СТАБИЛИЗАТОР СНП-4
Стабилизатор поддерживает неизменным с точностью ±3% заранее установленное (в пределах от 21 до 24 В) выходное напряжение при изменении входного напряжения от 21,4 до 31,2 В и тока нагрузки от 0 до 30 А. Изменение напряжения на выходе стабилизатора в переходном режиме при бросках тока нагрузки до 7,5 А (в пределах 30 А) не превышает ±5% номинального. Продолжительность переходных процессов не превышает 0,15 с.
Стабилизатор имеет максимальную токовую защиту от короткого замыкания и перегрузки и защиту от повышения выходного напряжения, которые отключают блок при токе нагрузки более 42 А и выходном напряжении выше 22,5 В и подают световой сигнал.
Рис. 5.2. Структурная схема стойки САРН-П
Стабилизатор СНП-1 представляет собой компенсационный стабилизатор напряжения с последовательным включением регулирующего элемента. Принципиальная схема стабилизатора СНП-1 дана на рис. 5.3. В качестве регулирующего элемента используются девять транзисторов (Т7—Т15) типа П-210 А, включенных параллельно. Симметрирующие резисторы R12—R20 служат для выравнивания токов, протекающих через транзисторы, и позволяют использовать любые транзисторы П-210А без предварительного подбора их по электрическим характеристикам.
Рис. 5.3. Принципиально-электрическая схема стабилизатора напряжения типа СНП-1 стойки САРН-П
Стабилизируемое напряжение с выхода стабилизатора поступает на вход схемы сравнения, которая состоит из делителя Ri—R3 с термокомпенсирующими диодами Д1—Д5 и источника опорного напряжения (кремниевый стабилитрон Д6). При изменении выходного напряжения изменяется падение напряжения на резисторах R1—R3. Потенциал эмиттера транзистора Т1 относительно общей положительной шины остается неизменным (поддерживает стабилитрон Д6), а потенциал базы изменяется, т. е. появляется сигнал рассогласования, который усиливается трехкаскадным усилителем постоянного тока (транзисторы T1—Т3) и поступает в необходимой фазе на составной транзистор регулирующего элемента (транзисторы Т4—Т15). На рис. 5.3 часть схемы усиления показана блочно и условно обозначена УПТ. Изменение выходного напряжения вызывает в конечном счете изменение насыщения (или сопротивления) регулирующих транзисторов (Т7— T15), включенных параллельно и последовательно с нагрузкой. Падение напряжения на регулирующих транзисторах изменяется на такую величину, что компенсирует (с определенной точностью) первоначальное изменение выходного напряжения. Таким образом напряжение на нагрузке поддерживается неизменным с заданной точностью.
Регулировка выходного стабилизированного напряжения (в пределах 21—24 В) осуществляется потенциометром R2.
Схема автоматики и защиты СНП-1 работает следующим образом. При нажатии кнопки Kh1 («Вкл») подается питание на обмотку реле Pi, которое своими силовыми контактами подает питание на стабилизатор. На выходе СНП появляется стабилизированное напряжение, которое подается на нагрузку и на транзисторную схему токовой защиты (транзистор Т21 реле Р8). Если величина нагрузки не превышает уставки реле (42 А), транзистор Т21 открывается, срабатывает реле Р3 и своими контактами шунтирует кнопку Кн1. В дальнейшем обмотка реле получает питание через контакты реле Р2, Р8 и резистор R24.
Для уменьшения мощности, выделяющейся на регулирующих транзисторах Т7—Т15, параллельно переходу коллектор—эмиттер включены устройства шунтирования по току (I ступень — резистор Rш1, II ступень — резистор Rш2). Схема шунтирования управляется падением напряжения на резисторе Д21 и шунте ШН1, через которые протекает полный ток нагрузки. Это напряжение усиливается транзистором Т20 и сравнивается с опорным напряжением на германиевом диоде Д13. При токе нагрузки 12 А напряжение, подаваемое на вход схемы сравнения, превышает опорное. Транзистор Т19 открывается, срабатывает реле Р7, а затем Р3. Контакты реле Р3 подключают резистор параллельно переходу коллектор—эмиттер Т7—T15. Установка порога срабатывания производится потенциометром R32. Отключение первой ступени шунтирования происходит при токе нагрузки около 11 А. При дальнейшем (после срабатывания I ступени) увеличении тока нагрузки до 21 А срабатывает II ступень шунтирования, которая работает аналогично I ступени.
Схема максимальной токовой защиты управляется падением напряжения на резисторе R21 и шунте ШН1. В случае перегрузки по току (Iн>42 А) или коротком замыкании в нагрузке это напряжение отпирает диод Д14, что вызывает уменьшение до нуля напряжения база—эмиттер транзистора Т21. Транзистор Τ21 запирается и отключает реле Р8, которое своими контактами отключает питание обмотки реле P1. Силовая часть стабилизатора отключается, но реле Р3 остается включенным, так как оно самоудерживается своими контактами. Горит лампочка Л3 «Авария по току». Установка порога срабатывания токовой защиты производится потенциометром R33.
Защита от повышения выходного напряжения осуществляется с помощью транзисторного реле напряжения (транзистор T16, реле Р2). При выходном напряжении, превышающем порог срабатывания реле (22,5 В), напряжение, снимаемое с делителя R25— R27, начинает превышать опорное напряжение. Транзистор T16 открывается, срабатывает реле Р2, блокируется своими нормально открытыми контактами и разрывает своими нормально замкнутыми контактами цепь питания обмотки реле P1, которое выключает силовую схему стабилизатора. Горит лампочка Л2 «Авария по напряжению», лампочка Л3 не горит, так как ее цепь разорвана контактами реле Р2. Установка порога срабатывания защиты по напряжению производится потенциометром R26.
Отключение стабилизатора осуществляется нажатием кнопки Кн2 («Откл.»), при этом разрывается цепь питания автоматики и все реле обесточиваются.
Каждая из шести схем шунтирования по напряжению состоит из двух электронных реле и трех промежуточных Р3—Р5. При первом снижении выходного напряжения стабилизатора до 20,6 В первое электронное реле с помощью промежуточного реле Р3 замыкает базу с коллектором транзисторов Т7—Т15, т. е. переводит транзисторы в режим максимального насыщения (или минимального сопротивления на участке коллектор—эмиттер). Выходное напряжение скачком поднимается. При дальнейшем понижении напряжения до 20,6 В то же электронное реле через реле Р4 включает силовое реле Р9 (размещенное в стабилизаторе), которое замыкает коллектор с эмиттером транзисторов Т7—Т15, т. е. шунтирует регулирующий элемент стабилизатора. Возврат схемы шунтирования при повышении выходного напряжения до 22 В происходит при срабатывании второго электронного реле также в два этапа.
В процессе эксплуатации стоек САРН-П был выявлен целый ряд схемных и конструктивных недостатков, которые уменьшали надежность работы стоек и затрудняли их техническое обслуживание.
К числу таких недостатков относятся: сбросы нагрузки стабилизаторами СНП-1 при колебаниях входного питающего напряжения; отсутствие автоматического включения резервного стабилизатора; неустойчивая работа выходных реле схем шунтирования по току (автоколебательный режим) при токах нагрузки, близких к порогу срабатывания реле; большое количество реле, что уменьшает надежность работы стойки и усложняет техническое обслуживание.
МОДЕРНИЗИРОВАННАЯ СТОИКА САРН-П2
В модернизированной стойке САРН-П2, в которой устранены основные недостатки стойки САРН-П, полностью переработана схема автоматики стабилизатора СНП.
В новом стабилизаторе СНП-2 осталось только три электромагнитных реле, исключена электронно-релейная токовая защита от короткого замыкания и перегрузки, отключавшая стабилизатор при токе свыше 42 А, исключена защита от повышения напряжения, отключавшая стабилизатор при напряжении выше 22,5 В, вместо нее предусмотрено устройство сигнализации о понижении или повышении выходного напряжения. Исключена автоматика управления двухступенчатой схемой шунтирования по току: для повышения надежности шунтирующие резисторы включаются вручную с помощью двух тумблеров. Внедрена схема автоматического включения резервного стабилизатора при выходе из строя рабочего. Схема АВР выполнена с использованием силовых вентилей. Разрабатывается и будет внедрена схема АВР на тиристорах.
В результате внедрения указанных мероприятий увеличена надежность работы стойки: наработка на отказ составила 5000 ч вместо 700 ч у САРН-П. Точность стабилизации выходного напряжения 21,2 В составляет +3% при изменении тока нагрузки от 0 до 30 А и при изменении входного напряжения от 22,7 до 30 В, что несколько меньше, чем в стойке САРН-П (в САРН-П пределы изменения входного напряжения от 21,7 до 30 В). Структурная электрическая схема стойки САРН-П2 показана на рис. 5.4.
Как и в стойке САРН-П предусмотрено два ввода минусовой цепи питания с возможностью их объединения перемычкой. От первого и второго вводов нестабилизированное напряжение подается на силовые предохранители соответствующих стабилизаторов: I ввод — Ст1, Ст2, Ст3, II ввод — Ст4, Ст5, Ст6. Стабилизированное напряжение с выхода стабилизаторов подается через переключатель коммутации нагрузки к клеммам нагрузки. С помощью переключателя, который закорачивает вентиль развязки, нагрузка подключается непосредственно к рабочему либо к резервному стабилизатору. Если переключатель находится в положении «Выключено», то напряжение на нагрузку будет поступать через вентиль развязки от включенного резервного стабилизатора.
Для безобрывного подключения резервного стабилизатора используются вентили, причем у резервного стабилизатора вентиль закорачивается перемычкой П. При пропадании напряжения на рабочем стабилизаторе напряжение от резервного стабилизатора через соответствующий вентиль подается на нагрузку, при этом напряжение на нагрузке будет меньше, чем на выходе стабилизатора, на величину падения напряжения на вентиле.
С помощью соответствующего переключателя неисправный стабилизатор отключается, а вентиль закорачивается. При отключении нескольких стабилизаторов включенный резервный стабилизатор примет на себя всю нагрузку; если же она превысит 30 А, то резервный стабилизатор может выйти из строя. Стабилизаторы защищены по входу предохранителями с плавкой вставкой на 30 А, такой же предохранитель установлен в цепи нестабилизированной нагрузки. Предусмотрена световая и акустическая сигнализация перегорания предохранителей с помощью сигнальных предохранителей, включенных параллельно силовым.
Рис. 5.4. Структурная схема стойки САРН-П2
В стойке САРН-П2 применен стабилизатор СНП-2, который поддерживает уровень выходного стабилизированного напряжения 21,2 В в пределах 20,6—21,6 В, т. е. с точностью 3%. Стабилизатор может быть перестроен на напряжение 24 В, при этом точность стабилизации составляет % при указанных изменениях тока нагрузки и входных напряжений. При токе нагрузки стабилизатора до 22 А точность стабилизации составляет +3-10 %.
Стабилизатор рассчитан на работу в трех режимах по току; I режим — ток нагрузки от 0 до 12 А (без включения шунтирующих резисторов), II режим — от 12 до 22 А (с включением одного шунтирующего резистора) и III режим — от 22 до 30 А (с включением двух шунтирующих резисторов). Токи режимов условны и определяются максимально допустимой мощностью, рассеиваемой регулирующими транзисторами (верхнее значение), и необходимой точностью стабилизации напряжения 21,2 В (нижнее значение). Стабилизатор имеет устройство сигнализации о понижении или повышении выходного напряжения. Пределы уставок для выходного напряжения 21,2 В: на понижение — 20,4±0,2 В; иа повышение — 22,4±0,2 В. Возможна перестройка уставок для блоков, настроенных на выходное напряжение 24 В: на понижение — 22±0,2 В, на повышение — 24,5±0,2 В.
Схемой автоматики СНП-2 предусмотрена возможность перевода регулирующих транзисторов в диодный режим работы, т. е. соединения базы с коллектором у всех параллельно включенных регулирующих транзисторов с помощью реле, управляемого схемой сигнализации о понижении и повышении выходного напряжения. Работа схемы диодного включения аналогична работе I ступени шунтирования по напряжению в стабилизаторе СНП стойки САРН-П. Возможность использования диодного включения задействуется для стабилизаторов с выходным напряжением 24 В путем включения определенных перемычек на клеммах СНП-2. Включение в диодный режим осуществляется по сигналу реле понижения напряжения (22±0,2 В); отключение — по сигналу реле повышения напряжения (24,5±0,2 В).
ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СТОЕК САРН
Внешний осмотр стойки без снятия блоков (состояние зажимов, органов управления, предохранителей, сигнальных ламп, измерительных приборов) ....
Не реже 1 раза в 10 дней
Проверка выходных напряжений стабилизаторов, проверка соответствия положения тумблеров шунтирования по току нагрузки (для САРН-П2) 1 раз в 10 дней
Проверка входного питающего напряжения ...
Не реже 1 раза в месяц
Проверка сигнализации перегорания предохранителей 1 раз в 3 месяца
Чистка контактов, проверка и регулировка реле (механическая профилактика стойки) 1 раз в 6 месяцев
Проверка устройства резервирования (для САРН-П2) 1 раз в 6 месяцев
Проверка защиты от повышения выходного напряжения
Проверка максимальной защиты по току и сигнализации
Проверка сигнализации повышения и понижения выходного стабилизированного напряжения (для САРН-П2) ............1 раз в год
Проверка сопротивления изоляции стойки и надежности ее электрического заземления 1 раз в год
Проверка точности стабилизации напряжения каждого стабилизатора 1 раз в год
Проверка общестоечных цепей и узлов ....1 раз в 2 года
