Файл: Нечаев П.А. Электронавигационные приборы учебник.pdf

Принципиальная электрическая схема агрегата показана на рис. 89. Двигатель постоянного тока Д, служащий для приведения агре­ гата в действие, — двухполюсный с шунтовым возбуждением. Для улучшения коммутации и уменьшения искрения щеток двигатель снаб­ жен дополнительными полюсами, обмотки которых включены последо­ вательно в цепь якоря. В обмотку возбуждения В л двигателя включены последовательно добавочные сопротивления Rl, R2, R3 регулятора оборотов (АЦР), которые намотаны на фарфоровые трубки и поме­

щены в коробке на корпусе преобразователя.

муфты. Он представляет собой генератор индукторного типа с двумя неподвижными обмотками, уложенными в пазы статора. Одна из них является обмоткой возбуждения и создает подмагничивающий поток, а вторая состоит из трех отдельных фазных обмоток, соединенных звездой. Обмотка возбуждения питается от генератора постоянного тока и в своей цепи имеет регулировочное сопротивление R, предназ­ наченное для регулировки тока возбуждения. При вращении сильно намагниченного ротора генератора, не имеющепПобмоток, постоянное магнитное поле ротора превращается во вращающееся магнитное поле, которое, пересекая три неподвижные обмотки статора, индуктирует в них три э. д. с., сдвинутые по фазе на 120°. Концы этих трех соеди­ ненных звездой обмоток выведены непосредственно на клеммную плату агрегата, и, следовательно, трехфазный генератор не имеет никаких контактных колец и щеток.

Другой особенностью конструкции агрегата АМГ-4 является то, что обмотки генераторов постоянного и переменного однофазного токов уложены в пазах одного общего якоря и имеют общую обмотку воз­ буждения B v. В цепи этой обмотки возбуждения последовательно включено то же регулировочное сопротивление R. Таким образом, регулировочное сопротивление R служит для регулировки тока воз-

148

Суждения одновременно всех трех генераторов — трехфазного, од­ нофазного и постоянного токов. Концы якорных обмоток генератора переменного однофазного тока выведены к двум контактным коль­ цам, а генератора постоянного тока — к коллектору. От них ток по­ ступает на щетки, а затем на клеммную плату агрегата.

Автоматический центробежный регулятор (АЦР) служит для ста­ билизации скорости вращения агрегата. Он представляет собой плос­ кий стальной цилиндр, расположенный на валу агрегата, в котором смонтированы три контактные группы, имеющие различные междуконтактные промежутки. Неподвижные контакты закреплены на корпусе АЦР, а подвижные расположены на концах пластинчатых пружин, основания которых также закреплены на корпусе регулятора. Все контакты изолированы от корпуса. Питание к контактным группам регулятора подводится с помощью специального коллектора, который состоит из четырех контактных колец зубчатой конфигурации, изоли­ рованных между собой и от корпуса агрегата. По сплошной части ко­ лец коллектора скользят четыре щетки 1, 2, 3, 4 (см. рис. 89), которые служат для соединения контактных групп с секциями регулировоч­ ных сопротивлений АЦР. Щетки 5, 6, 7 при работе агрегата периоди­ чески замыкают контактные кольца между собой накоротко, что не­ обходимо для уменьшения искрения под контактами регулятора. Воз­ душные зазоры между контактами выбираются такими, чтобы под действием центробежных сил инерции замыкание каждой пары кон­ тактов происходило при определенном заданном числе оборотов аг­ регата.

Принцип стабилизации скорости вращения агрегата заключается в следующем. При пуске, пока двигатель вращается с малой угловой скоростью, т. е. когда центробежные силы не могут преодолеть дей­

вательно в цепь шунтовой обмотки возбуждения двигателя агрегата. В этом случае магнитный поток возбуждения имеет наименьшее зна­ чение и двигатель увеличивает скорость вращения. По мере повыше­ ния оборотов двигателя под действием увеличивающихся центробеж­ ных сил воздушный зазор между контактами первой пары умень­ шается, и при достижении некоторого числа оборотов двигателя, не превышающего номинального значения, замыкается первая пара кон­ тактов, которая шунтирует сопротивление R1, магнитный поток воз­ буждения двигателя увеличивается, а скорость уменьшается. Сниже­ ние скорости вращения двигателя уменьшает центробежную силу, приложенную к пружинному контакту, и контактная группа снова размыкается. Добавочное сопротивление R1 снова включается в цепь возбуждения, магнитный поток возбуждения уменьшается-* и вновь происходит нарастание скорости вращения двигателя. С увеличением скорости вращения контакты снова замыкаются, и весь процесс повторится.

Такое периодическое замыкание и размыкание контактов, т. е. включение и выключение добавочного сопротивления в цепи обмотки возбуждения, обеспечивает стабилизацию скорости вращения дви­

149

гателя в определенном диапазоне изменения напряжения судовой сети.

При номинальном значении судового напряжения контакты пер­ вой пары остаются все время замкнутыми и в процесс регулирования вступает вторая пара контактов, которая шунтирует сопротивление R2. Полное замыкание контактов второй пары происходит при на­ пряжении несколько выше номинального. Таким образом, вторая пара контактов поддерживает постоянным число оборотов агрегата при номинальном подводимом напряжении. Третья пара контактов полностью замыкается и шунтирует добавочное сопротивление при напряжении несколько выше верхнего допустимого предела.

При колебаниях напряжения судовой сети больше допустимых нижнего или верхнего пределов все контактные группы АЦР либо не замкнуты, либо полностью замкнуты, и, следовательно, регулиров­ ка скорости вращения агрегата не производится.

Таким образом, при колебаниях судового напряжения в допусти­ мых пределах, т. е. для судовой сети 220 В — в пределах 175—320 В, для сети 110 В — в пределах 95—170 В, автоматический центробеж­ ный регулятор поддерживает постоянную скорость вращения агрега­ та с точностью ±1% .

Агрегат питания АМГ-201 является преобразователем трехфаз­ ного переменного тока судовой сети напряжением 220/380 В, часто­ той 50 Гц в трехфазный переменный ток частотой 330 Гц, напряже­ нием 120 В для питания основных узлов гирокомпаса «Курс-4». Он представляет собой двухмашинный агрегат, собранный в одном ли­ том корпусе. Для стабилизации выходной частоты в агрегате преду­ смотрен специальный блок регулировки частоты БРЧ-201, который закреплен на корпусе агрегата. В табл. 10 приведены основные данные агрегата АМГ-201.

Агрегат АМГ-201 состоит из асинхронного двигателя А Д с корот­ козамкнутым ротором и синхронного генератора СГ с постоянными магнитами, собранными на общем валу. Электрическая схема агрегата АМГ-201 и БРЧ-201 приведена на рис. 90.

В алюминиевом литом корпусе агрегата расположены статоры дви­ гателя и генератора с их обмотками. Пакеты статоров набраны из листов электротехнической стали. Обмотки в пазах статора удержива­ ются с помощью текстолитовых клиньев. Выводы обмоток проходят между статором генератора и выходят в блок регулировки частоты через вентиляционный люк.

150

На валу агрегата расположены ротор двигателя, индуктор гене­ ратора и центробежный вентилятор. Обмотка ротора двигателя представляет собой короткозамкнутую обмотку типа «беличьего ко­ леса». Индуктор генератора содержит два одинаковых узла, каждый из которых состоит из кольцевого постоянного магнита и стальной звезды (магнитопровода), закрепленных на валу специальной гайкой.

1*5

При вращении вала агрегата магнитный поток индуктора пересекает неподвижную статорную трехфазную обмотку генератора и индукти­ рует в ней переменную э. д. с.

Охлаждение агрегата обеспечивается вентилятором. Воздух за­ сасывается через жалюзи колпака двигателя и блока регулировки частоты, проходит внутри машины и выводится наружу с другого кон­ ца агрегата через отверстие, расположенное под вентилятором.

Блок регулировки частоты (БРЧ) в агрегате предусмотрен для стабилизации частоты генератора. Блок регулировки частоты пред­ ставляет собою литую коробку, укрепленную на корпусе агрегата,

151

внутри которой помещаются элементы системы регулирования: дроссели, трансформатор, магнитный усилитель, реле пуска, селе­ новые выпрямители, конденсаторы и сопротивления. Для увеличения срока службы селеновых выпрямителей и для лучшего их охлажде­ ния они помещены в специальный бак с трансформаторным маслом. Бак отлит как одно целое вместе с коробкой БРЧ.

лируемого объекта и реле пуска. Поддержание постоянной ско­ рости вращения ротора двигателя агрегата (частоты генератора) до­ стигается путем изменения напряжения на статоре двигателя с по­ мощью регулирующего органа (дросселя Др2). Управление дрос­ селем Др2 производится от измерителя, сигнал от которого через

генератором СУ, часть фазного напряжения которого подается на

емкости С1, сопротивления R1 и селеновых выпрямителей ВС1 и ВС2. Измеритель собран по дифференциальной фазочувствительной схеме, в среднюю точку которой включена часть обмотки а последователь­

большее число витков, а следовательно, и напряжение с нее снимается несколько большее, чем с части /Д . Неравенство напряжений между этими частями обмотки обеспечивает лучшую характеристику изме­ рителя.

При включении части а дросселя Др1 к средней точке дифферен­ циальной схемы величина напряжения на селеновом выпрямителе ВС1 (без учета падения напряжения на части активного сопротивле­

ние на втором селеновом выпрямителе ВС2 также будет равно геомет­ рической сумме напряжений на той же части дросселя и на другой обмотке / / 2 (без учета падения напряжения на части активного со­ противления RI).

Работа измерительного механизма основана на изменении угла сдвига фазы вектора напряжения на части а дросселя Др1 относи­ тельно вектора напряжения на обмотке I I трансформатора Тр при изменении частоты генератора.

Изменяя индуктивность контура (Др1—С1), настраивают его в ре­ зонанс напряжений. При резонансе напряжений в последовательном

152

резонансном контуре наступает равенство индуктивного X l и ем­ костного Хс сопротивлений, т. е. X l = Х с■ Следовательно, контур представляет собой чисто активную нагрузку, и ток в нем имеет наи­

большее значение, равное / = ^-. В этом случае угол между фазой

вектора напряжения на обмотке I I и вектором напряжения дросселя Др1 равен 90°. Поэтому напряжения на селеновых выпрямителях ВС1 и ВС2 почти равны друг другу, и через управляющие обмотки У1 и У2 магнитного усилителя М У протекают равные токи, направлен­ ные навстречу друг другу. С увеличением частоты синхронного гене­ ратора индуктивное сопротивление увеличивается, а емкостное умень­ шается. Угол сдвига фазы вектора напряжения Др1 относительно вектора напряжения обмотки I I также уменьшается, напряжение на селеновом выпрямителе ВС2 увеличивается, а на ВС1 уменьшается,

ичерез одну управляющую обмотку магнитного усилителя протекает больший ток, чем через другую. При уменьшении частоты генератора на селеновом выпрямителе ВС2 напряжение уменьшается, а на ВС1 увеличивается, следовательно, больший ток протекает теперь через другую обмотку магнитного усилителя.

Ус и л и т е л ь состоит из магнитного усилителя М У, нагрузкой которого является управляющая обмотка регулирующего дросселя Др2. Магнитный усилитель имеет две управляющие обмотки У1 и У2

идве рабочие Р1 и Р2, которые включены последовательно с управля­ ющей обмоткой У2 дросселя Др2. Питание на М У поступает с помощью рабочих обмоток Р1 и Р2, подключенных параллельно с первичной

обмоткой I трансформатора Тр. Благодаря наличию селенового выпрямителя ВСЗ через обмотки Р1 и Р2 протекает постоянная состав­ ляющая выпрямленного переменного тока. Обмотка РЗ является до­ полнительной обмоткой положительной обратной связи, служащей для получения достаточного коэффициента усиления магнитного усилителя. Она включена последовательно с нагрузкой усилителя, т. е. с управляющей обмоткой У2 регулирующего дросселя Др2.

Таким образом, величина тока, протекающего в рабочих обмотках усилителя М У и управляющей обмотке У2 дросселя Др2, опреде­ ляется напряжением синхронного генератора, а также разностью ам­ пер-витков обмоток У1 и У2 магнитного усилителя МУ. Ампер-витки управляющей обмотки У1 действуют согласно, а ампер-витки обмотки У2 действуют встречно с ампер-витками рабочих обмоток PI, Р2

иобмотки обратной связи РЗ магнитного усилителя.

Вцепи управляющей обмотки У2 дросселя Др2 имеется конден­ сатор С4, фильтрующий постоянную составляющую выпрямленного переменного тока. Обмотки Р1 и Р2 зашунтированы конденсаторами С5 и С6, снижающими начальный ток усилителя, что приводит к рас­

ширению пределов его регулирования.

О т р и ц а т е л ь н а я о б р а т н а я с в я з ь служит для ста­ билизации работы схемы регулирования. Она состоит из стабилизи­ рующей обмотки усилителя Ст, конденсатора С7, выпрямителя ВС5 и сопротивления R.5. Питание отрицательной обратной связи осущест­

153