РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СТЕНДА

Данный лабораторный стенд на основе анализа испытуемых устройств должен содержать следующие основные блоки:

1. Питание стенда – устройство, с помощью которого подводится питание на стенд трехфазное 220 В.

2. Блок индикации питания стенда - устройство с помощью которого можно визуально наблюдать о наличии напряжения на стенде.

3. Блок изменения напряжения – с помощью которого можно изменять и контролировать напряжение на всех трех фазах в пределах от 0 до 127 В.

4. Блок изменения тока – с помощью которого можно изменять и измерять ток в пределах от 0 до 6 А.

5. Релейно – индикационного блока – с помощью которого можно во-первых, визуально наблюдать срабатывание прибора в виде свечения светодиода и во-вторых, иметь нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты при срабатывании реле. А именно он должен представлять из себя реле, которое замыкает свои контакты при срабатывании прибора, что дает возможность управлять элементами стенда во время срабатывания.

6. Блок таймеров – для контроля времени между подачей запредельного параметра и срабатыванием прибора

7. Лицевая панель на которой должны располагаться все приборы в управление и сборе информации принимает участие человек

Функциональная схема стенда представлена на листе

ДП2406.1594, 1598.03.01.

Разработка принципиальной схемы системы управления

На листе ДП2406.1594,1598.03.02 представлена принципиальная электрическая схема стенда, служащего для испытания устройств УВР, УРГ, УРМ, УТЗ, РМ-53 и РОТ-53

Принципиальная схема была разработана исходя из условий, что для испытания вышеперечисленных устройств необходимо питание ≈ 127В, 24В, и иметь плавнорегулирующееся напряжение от  до ≈127В, ток от  до ≈ 6А, а также устройство, контролирующее время срабатывания испытуемых устройств и коммутационной аппаратуры.

Принципиальная схема состоит из следующих основных блоков:

1) блока подачи питания на стенд, служащий для подвода питания к элементам схемы, а также включения и отключения питания стенда,

2) блока индикации питания стенда, служащего для визуального наблюдения присутствия или отсутствия питания на стенде,

3) блока изменения напряжения, служащего для плавного изменения трехфазного напряжения от 0 до ≈127В и питания устройств напряжением 127В,

4) блока изменения тока, служащего для изменения тока от 0 до 6А, а также его фазы,

5) блока таймера, служащего для контролирования времени срабатывания,

6) релейно-индикационного блока, служащего для фиксации и визуального наблюдения сигнала, подаваемого с испытуемых устройств,

7) блока питания – 24В для питания релейно-индикационного блока и испытуемых устройств напряжением – 24В,

8) клеммного блока – для подключения испытуемых устройств к стенду.

Блок подачи питания на стенд

Данный блок состоит из четырех токопроводящих шин А, В, С, N и автоматического включателя QP1. на шины от сети подается трехфазное напряжение ≈220В 50 Гц QP1 служит для защиты сети от токов к.з. и рассчитан на ток срабатывания 5А.

Блок индикации питания стенда

Состоит из трех плавких предохранителей RV1…FV3, 220В, 1А, трех резисторов R5…R7, трех светодиодов VD1…VD3 и трех диодов VD4…VD6.

Протекающий через светодиоды ток вызывает их свечение, подавая визуальный сигнал о присутствии напряжения на шинах стенда. VD4…VD6 служат для защиты светодиодов от обратного напряжения.

Блок изменения напряжения

Состоит из автоматического выключателя QP2 с током срабатывания 2А, двух трансформаторов однофазного напряжения TV1 и TV2 100ВА, 220/127В, двух латоров TV3 и TV4, переключателей S1и S4, трех плавких предохранителей PV4…PV6, вольтметра PV1, автоматических выключателей S7 и S8.

В данном блоке вместо одного трехфазного трансформатора ≈220/127В применены два однофазных трансформатора. Объясняется это дороговизной и дефицитом трехфазных трансформаторов.

В первом положении переключателя S1 вольтметр PV1 будет показывать напряжение 127В для всех линейных напряжений. Проверить это можно переключателем S4 с помощью которого одним вольтметром можно измерять напряжение между всеми фазами выходного напряжения. Чтобы установить нужное значение вторичного напряжения от 0 до 127 В переключатель S1 устанавливаем в третье положение, рукоятками латров TV3, TV4 по вольтметру PV1 устанавливаем нужное напряжение. Таким образом, в процессе испытания мы можем иметь три режима, а именно ≈ U=127В переключатель S1 в первое положение, U≤≈127В переключателя S1 в третье положение, U=0 переключатель S1 во второе положение.

Блок изменения тока

Состоит из автоматического выключателя QF3 U = ≈220В, тер 2А, переключателя фазы тока S2, латра РА, резистора R1,R2 и переключателей S6 и S5.

Использование в данном случае для изменения фазы тока переключателя S2 намного дешевле, чем использование вращающегося трансформатора. Принцип действия изменения фазы при помощи S2 следующий: в первом положении переключателя S2 в цепи TV7-PW-PA-S6-R2-R1-TV7 появляется ток I_NA, совпадающий по фазе с U_NA, таким образом между током и напряжением сети равен 0⁰. Во втором положении в цепи образуется ток I_СA, который сдвинут относительно напряжения U_NA, на угол 30⁰. Итак, переключая S2 можем получать в цепи токи I_NA, I_AC, I_СB, I_СN, I_B, I_BA, I_AN, которые сдвинуты по отношению к напряжению U_NA на разные углы. Таким образом, мы получим ряд значений углов j, соответственно и ряд cos j.

Для того, чтобы пустить цепь в ток прибора, в исходном состоянии S6 с помощью латра TV6 и амперметра РА устанавливается нужное значение тока, который будет течь по цепи TV7-PW-PA-S6-R2-R1-TV7, затем переключая S6, можно пустить ток в цепь шунтируемого прибора. С помощью S5 можно изменять диапазон изменяемого тока, шунтируя регистр R2.

Блок питания – 24 В

В источнике питания используется последовательный компенсационный стабилизатор, структурная схема которого изображена на рис.1.26 , регулирующий элемент с управляющим входом включен между источником входного нестабилизированного напряжения и нагрузкой, подключенной к стабилизированному выходу. Стабилизатор содержит контур отрицательной обратной связи, представляющий собой усилитель рассогласования, один из входов которого подключен к выходу стабилизатора, второй связан с источником опорного напряжения. Выход усилителя непосредственно воздействует на управляющий вход регулирующего элемента. Усилитель рассогласования реагирует на разность между опорным напряжением и выходным напряжением стабилизатора (или его частью). Эту разность называют сигналом рассогласования. Усиленный усилителем сигнал рассогласования, подаваемый на управляющий вход регулирующего элемента, изменяет сопротивление последнего так, чтобы препятствовать любым изменениям выходного напряжения стабилизатора, какими бы причинами оно ни вызывалось. Усилитель и источник опорного напряжения образуют схему управления стабилизатора. В нашей схеме стабилизатора регулирующим элементом является транзистор VT1, а транзистор VT3 и соединенные с ним элементы образуют схему управления. Эммитер транзистора VT3 соединен со стабилизатором VD9 и резистором R1, которые здесь выполняют функции опорного напряжения. Управляющий электрод транзистора VT2 (база) соединен с движком потенциометра R4, который совместно с резисторами R6 и R7 образует делитель напряжения, подключенный параллельно нагрузке. Перемещение движка потенциометра вызывает изменение прямого смещения эммитерного перехода транзистора VT3, что в свою очередь, приводит к изменению коллекторного тока этого транзистора и напряжения на базе транзистора VT2 включенного по схеме эммитерного повторителя и на базе регулирующего транзистора VT1 являющимся вторым каскадом эммитерного повторителя. В результате этого изменяется проводимость транзистора VT1 и, следовательно, уровень исходного выходного напряжения.

При настройке стабилизатора потенциометр R4 устанавливается в такое положение, при котором достигается уровень выходного напряжения равный 24В.

Если абсолютное значение выходного напряжения по каким – либо причинам возросло, тока потенциал базы транзистора VT3 возрастет относительно потенциала эммитера, который зафиксирован опорным напряжением стабилитрона, и ток коллектора транзистора VT3 увеличится, как следствие уменьшится напряжение на его коллекторе. В результате уменьшится разность потенциалов между базой и эммитером транзисторов VT2 и VT1 включенных по схеме двухкаскадного эммитерного повторителя (транзистор VT2 служит для усиления сигнала со схемы управления, т.е. использования транзисторов с небольшим коэффициентом усиления тока), и, как следствие, уменьшится ток через транзистор VT1 и напряжение на нагрузке V_вых. Таким образом, компенсируется изменение V_вых. Если выходное напряжение изменяется в противоположную сторону, тока приращения всех рассмотренных величин носят обратный характер.

Через понижающий трансформатор Тр 220/25В переменное напряжение подается на выпрямитель VD1-VD6, где оно выпрямляется и сглаживается конденсатором С. После чего оно подается на стабилизатор, и является входным напряжением стабилизатора.

Блок таймеров

Состоит из переключателя S3 – служащего для подачи питания на таймеры, 3-х таймеров, 3-х позиционного переключателя S9 и контактов реле К1, К2, К3, К4 и контактов переключателей S6 и S7. Каждый таймер имеет три кнопки управления обозначенных условно слева направо А,В,С. А – переключение режимов (часы, секундомер, будильник), С – запуск секундомера, В – остановка таймера. При замыкании S6 в первом положении S9, S1 во втором положении S9 и размыкании S6 в третьем положении таймер все три начинают отсчет времени, что соответствует нажатию кнопки С. При замыкании контактов реле К1,К2,К3-К4 в первом и втором положении S9 таймер прекращает отсчет времени, что соответствует нажатию кнопки В на таймере. И при размыкании К1,К2,К3-К4 в третьем положении S9 таймер прекращает отсчет времени, что соответствует нажатию кнопки В.

Установка таймеров в нелувое положение осуществляется комбинацией нажатия кнопок ССВС.