Устройство формирования напряжения
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам формирования напряжения в стендах для поверки электрических характеристик фазочувствительных реле железнодорожной автоматики. Технический результат заключается в обеспечении формирования стабильного напряжения частотой 25 и 50 Гц для питания местного и путевого элементов с синусоидальной формой кривой и обеспечении идеального угла сдвига фаз между напряжениями местного и путевого элементов в широком диапазоне при постоянной амплмтуде. Устройство формирования напряжения, включает источник питания, фазовращатель, амплитудный ограничитель, формирователь прямоугольных импульсов, два делителя частоты, два селективных усилителя, коммутатор, формирователь напряжений с фазовращателем широкодиапазонным амплитудонезависимым, два усилителя мощности, при этом, источник питания, выпрямитель, амплитудный ограничитель, формирователь прямоугольных импульсов, первый и второй делители частоты, первый селективный усилитель, коммутатор и формирователь местного и путевого напряжений соединены последовательно, выход первого делителя частоты через второй селективный усилитель соединен со вторым входом коммутатора, один из выходов формирователя напряжений соединен с входом усилителя местного напряжения, а второй выход формирователя напряжений соединен с усилителем мощности путевого напряжения. Фазовращатель снабжен фазоинвертором, между прямым и инверсным входами которого включены две самостоятельные RC-цепочки, состоящие из последовательно соединенных конденсатора и резистора, при этом резисторы подключены к разным выходам фазоинвертора, а точки соединения конденсатора с резистором являются выходами фазорегулятора, кроме того, сопротивления резисторов изменяются синфазно.
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам формирования напряжения в стендах для поверки электрических характеристик фазочувствительных реле железнодорожной автоматики.
Двухэлементные секторные реле относятся к фазочувствительным реле переменного тока и используются в устройствах железнодорожной автоматики (сигнализации, централизации, блокировки) для контроля нахождения подвижного состава на путевых участках. Они обеспечивают безопасность движения поездов, поэтому к надежности и достоверности их срабатывания предъявляются очень жесткие требования, которые обеспечиваются периодической проверкой их электрических, временных и технических характеристик., таких как: напряжения и токи подъема и опускания сектора реле при идеальных фазовых соотношениях между напряжениями и токами местного и путевого элементов, номинальных значений токов, напряжений и сопротивлений обмоток местного и путевого элементов, остаточного напряжения на путевом элементе из-за асимметрии магнитной системы реле.
Для точного измерения характеристик реле стенд должен обеспечивать стабильные синусоидальные напряжения на сигнальных частотах, т.е. на частотах, на которых работают реле. 25 и 50 Гц.
Известно устройство формирования напряжений, описанное в книге: В.М.Муравин, Е.Ц.Полторак. Ремонт аппаратуры СЦБ, Транспорт, М, 1965 г., в котором в качестве фазовращателя используют трехфазный заторможенный двигатель с фазным ротором.
Недостатком указанного устройства является сложность, значительные габариты, большой вес и высокая стоимость.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является схема формирования напряжения, описанная в книге В.И.Сороко, Б.А.Разумовского, Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики, Транспорт, М., 1976, с.498.
В указанной схеме для питания местного и путевого элементов поверяемого реле напряжение формируется непосредственно от сети 50 гц через трансформаторы и автотрансформаторы. Для получения сдвига фаз между местным и путевым напряжением служит RC-фазовращатель, включенный в цепь путевого элемента.
Недостатком данного аналога является невозможность получения напряжения частотой 50 гц, и, следовательно, для поверки реле на частоте 25 гц приходится искусственно делить промышленную частоту 50 гц пополам с помощью феррорезонансных преобразователей, что не обеспечивает необходимую точность характеристик, т.к. феррорезонансные преобразователи сильно искажают форму кривой.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении формирования стабильного напряжения частотой 25 и 50 Гц для питания местного и путевого элементов с синусоидальной формой кривой и обеспечение идеального угла сдвига фаз между напряжениями местного и путевого элементов в широком диапазоне при постоянной амплитуде.
Для достижения указанного технического результата в известной схема формирования напряжения, включающей источник питания, выпрямитель, фазовращатель, согласно полезной модели, в нее ведены амплитудный ограничитель, формирователь прямоугольных импульсов, два делителя частоты, два селективных усилителя, коммутатор, формирователь напряжений, два усилителя мощности, при этом, источник питания, выпрямитель, амплитудный ограничитель, формирователь прямоугольных импульсов, первый и второй делители частоты, первый селективный усилитель, коммутатор и формирователь местного и путевого напряжений соединены последовательно, выход первого делителя частоты через второй селективный усилитель соединен со вторым входом коммутатора, один из
выходов формирователя напряжений соединен с усилителем мощности путевого напряжения, а другой его выход соединен с усилителем мощности местного напряжения.
Фазовращатель содержит фазоинвертор, между прямым и инверсным входами которого включены две RC-цепочки, состоящие из последовательно соединенных конденсатора и резистора, при этом резисторы подключены к разным выходам фазоинвертора, а точки соединения конденсатора с резистором являются выходами фазорегулятора, кроме того, сопротивления резисторов изменяются синфазно.
Коэффициент усиления фазоинвертора равен единице.
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства формирования напряжения, на фиг.2 - схема фазовращателя.
Устройство формирования напряжения содержит источник переменного напряжения, последовательно соединенные выпрямитель 1, амплитудный ограничитель 2, формирователь прямоугольных импульсов частотой 100 Гц 3, первый делитель частоты 4 и второй делитель частоты 5, первый селективный усилитель на 25 Гц 6, коммутатор переключения режима работы устройства с 50 на 25 Гц 8, формирователь местного и путевого напряжений 9, при этом между выходом делителя 4 и первым входом коммутатора 8 включен второй селективный усилитель на 50 Гц 7, к одному из выходов формирователя местного и путевого напряжений 9 подключен усилитель мощности 10 местного элемента, к другому выходу - усилитель мощности 11 путевого элемента.
Выпрямитель 1 выполнен по обычной мостовой схеме. В качестве амплитудного ограничителя используется стабилитрон.
Широкополосный амплитудонезависимый фазовращатель содержит источник питания 12, на выходе которого установлен инвертор 13, параллельно которому установлены два элементарных фазовых контура, содержащих конденсаторы 14 и сопротивления 15, причем контуры соединены параллельно, а сопротивления 15 контуров выполнены спаренными, синхронно изменяющимися, а емкости конденсаторов 14 обоих
контуров выполнены одинаковыми. С выходов 16, 17 (точек соединения сопротивлений с конденсаторами) фазовых контуров относительно земли снимаются напряжения, амплитуды которых при изменении величины переменных сопротивлений не изменяются при изменяющейся фазе.
Работает прелагаемое устройство следующим образом.
Напряжение частотой 50 Гц от источника питания поступает на выпрямитель 1, который преобразует переменное напряжение в постоянное и обеспечивает преобразование частоты 50 Гц в частоту 100 Гц и стабильные фронты сигнала. Выпрямленное напряжение подается на амплитудный ограничитель 2, который нормирует сигнал по амплитуде с целью получения независимой амплитуды от колебаний напряжения в сети. который с последующим делением пополам для обеспечения стабильных фронтов сигнала. Нормированный сигнал поступает на формирователь прямоугольных импульсов 3. Формируются прямоугольные импульсы, частота которых соответствует частоте сети, а скважность и амплитуда не зависят от колебаний напряжения сети. Прямоугольные импульсы поступают на первый делитель частоты 4, с которого выходят прямоугольные импульсы частотой 50 Гц со стабильным полу периодом. Импульсы частотой 50 Гц поступают на первый селективный усилитель 7, который обеспечивает формирование синусоидальных импульсов из прямоугольных. Одновременно с выхода делителя частоты 4 импульсы поступают на второй делитель частоты 5, который обеспечивает деление частоты пополам, т.е. выдает импульсы частотой 25 Гц, которые затем поступают на второй селективный усилитель 6, который обеспечивает формирование синусоидальных импульсов на выходе. Благодаря стабильности прямоугольных импульсов на выходах селективных усилителей 6 и 7 получаются импульсы со стабильной идеальной синусоидальной кривой. Стабильные синусоидальные импульсы поступают на соответствующие входы коммутатора 8, который переключается механически и в составе которого имеетсяширокодиапазонный амплитудонезависимый фазовращатель (фиг.2).
С помощью фазовращателя формирователь напряжений 9 местного и путевого элементов напряжение преобразуется в два одинаковых по величине выходных напряжения, фазы которых при повороте ручки регулятора (на схеме не показана) могут изменяться относительно входного напряжения на 180° во встречном напряжении без изменения их амплитуды.
В результате угол между выходными напряжениями может изменяться от О до 360° без изменения их амплитуды. С выходов блока 8 напряжение подается на регулируемые усилители мощности 10, 11 с которых запитываются местный и путевой элементы реле.
Таким образом, предлагаемое устройство полностью и с минимальными затратами позволяет:
- измерять характеристике реле на частоте 50 и 25 Гц:
- обеспечивать стабильность напряжений и углов сдвига фаз в течение всего времени измерений независимо от колебаний напряжения в сети и искажения его формы кривой;
- обеспечить быструю проверку достоверности установки нормативного идеального фазового угла и измерение фактической величины идеального угла каждого конкретного реле.
Устройство реализовано в стенде ДСШ, которое обеспечивает стабильность характеристик при колебаниях напряжения в сети в пределах 180-250 В при норме 198-230 В.
1. Устройство формирования напряжения, включающее источник питания, фазорегулятор, содержащий две RC-цепочки, делитель напряжения, отличающееся тем, что в нее введены амплитудный ограничитель, формирователь прямоугольных импульсов, два делителя частоты, два селективных усилителя, коммутатор, формирователь напряжений с широкодиапазонным амплитудонезависимым фазорегулятором, два усилителя мощности, при этом источник питания, выпрямитель, амплитудный ограничитель, формирователь прямоугольных импульсов, первый и второй делители частоты, первый селективный усилитель, коммутатор и формирователь местного и путевого напряжений соединены последовательно, выход первого делителя частоты через второй селективный усилитель соединен со вторым входом коммутатора, один из выходов формирователя напряжений соединен с входом усилителя местного напряжения, а второй выход формирователя напряжений соединен с усилителем мощности путевого напряжения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фазорегулятор снабжен фазоинвертором, между прямым и инверсным входами которого включены две самостоятельные RC-цепочки, состоящие из последовательно соединенных конденсатора и резистора, при этом резисторы подключены к разным выходам фазоинвертора, а точки соединения конденсатора с резистором являются выходами фазорегулятора, кроме того, сопротивления резисторов изменяются синфазно.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коэффициент усиления фазоинвертора равен единице.
