0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Режимы работы и основы расчета рельсовых цепей

Режимы работы и основы расчета рельсовых цепей

К рельсовым цепям с путевым приемником, обладающим релейной статической характеристикой (см. рис. 1 13), предъявляют следующие основные требования. Необходимо, чтобы при:

отсутствии подвижного состава на рельсовой цепи сигнал на входе путевого приемника был выше порога срабатывания;

шунтировании рельсовой линии в любой точке нормативным шунтом (сопротивлением 0,06 Ом) сигнал на входе путевого приемника был ниже порога срабатывания;

нарушении электрической целостности рельсовой линии в любой точке сигнал на входе путевого приемника был ниже порога срабатывания;

вступлении поезда на входной конец рельсовой цепи кодовый ток в рельсовых нитях был не ниже нормативного, необходимого для действия автоматической локомотивной сигнализации АЛС. В соответствии с указанными требованиями различают следующие основные режимы работы рельсовых цепей: нормальный, шунтовой, контрольный и режим АЛС. Во всех указанных режимах рельсовые цепи должны надежно функционировать при возможных изменениях сопротивления изоляции и сопротивления рельсов, колебаниях напряжения источника питания, воздействиях тягового тока. Путевой приемник должен быть надежно защищен от ложного возбуждения от источника питания смежной рельсовой цепи при коротком замыкании изолирующих стыков.

Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи в нормальном режиме, является коэффициент запаса по путевому приемнику Д’зп, определяемый как отношение тока на входе приемника при свободной рельсовой цепи и наиболее неблагоприятных условиях для нормального режима /прн к току надежного срабатывания /ср путевого приемника (/ср — паспортное значение используемого приемника): Кзп= J„рн//Ср.

Условие выполнения нормального режима: К3п> 1. В этом случае /пр„> /ср и путевое реле возбуждено.

Неблагоприятными условиями для нормального режима являются такие, при которых уменьшается сигнал на входе приемника рельсовой цепи: минимальное напряжение источника питания, минимальное сопротивление изоляции, максимальное сопротивление рельсовых нитей.

Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи в шунтовом режиме, является коэффициент чувствительности к нормативному шунту Кш, определяемый как отношение тока надежного отпадания /отп для рельсовых цепей с непрерывным питанием (или тока надежного несрабатывания /нср для рельсовых цепей с импульсным и кодовым питанием) к фактическому току на входе путевого приемника /прш при наложении нормативного шунта 0,06 Ом и условиях, неблагоприятных для шунто-вого режима,

Отметим, что ток /отп (/Нср) является паспортной величиной используемого приемника Условие выполнения шунтового режима: /СШГ> 1 при наложении нормативного шунта в любой точке рельсовой линии. В этом случае /прш</отп и путевое реле обесточено. Неблагоприятными условиями шунтового режима рельсовой цепи являются такие, при которых увеличивается сигнал на входе приемника рельсовой цепи: максимальное напряжение источника питания, максимальное сопротивление изоляции, минимальное сопротивление рельсовой линии.

Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи в контрольном режиме, является коэффициент чувствительности к излому рельса Кк, определяемый как отношение тока надежного отпадания /отп для рельсовых цепей с непрерывным питанием (или тока надежного несрабатывания /нср для рельсовых цепей с импульсным и кодовым питанием) к фактическому току на входе путевого приемника /прк при обрыве рельсовой нити и условиях, неблагоприятных для контрольного режима,

Условие выполнения контрольного режима: /Ск> 1- В этом случае /ПРк< /от и путевое реле обесточено. Неблагоприятными условиями контрольного режима рельсовой цепи являются такие, при которых увеличивается сигнал на входе приемника рельсовой цепи: максимальное напряжение источника питания, минимальное сопротивление рельсовой линии и так называемое критическое сопротивление изоляции рельсовой линии и критическое место обрыва. При указанных критических значениях ток на входе путе-

Схемы замещения для расчета рельсовой цепи по путевому (а) и локомо

тивному (б) приемникам вого приемника в случае обрыва максимальный. Для широко используемых рельсовых цепей критическое место обрыва находится в середине рельсовой линии, а критическое удельное сопротивление изоляции зависит от длины рельсовой цепи ги= 1-^-2 Ом — км.

Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи в режиме АЛС, является коэффициент запаса по локомотивному приемнику Кзп, определяемому как отношение фактического тока в рельсах под локомотивными катушками при вступлении поезда на входной конец рельсовой цепи /лк при условиях, самых неблагоприятных для режима АЛС, к нормативному току АЛС /нале»

Условие выполнения режима АЛС: /СЛГ> 1. При этом /лк> /нале и приемник АЛС надежно принимает кодовые сигналы из рельсовой линии. Неблагоприятные условия режима АЛС полностью совпадают с неблагоприятными условиями нормального режима. Нормативный ток АЛС при: автономной тяге 1,2 А; электротяге постоянного тока и сигнальной частоте 50 Гц — 2 А; электротяге переменного тока и сигнальной частоте 25 или 75 Гц- 1,4 А. Таким образом, расчет режимов сводится к определению соответствующих критериев, для расчета которых необходимо определить ток на входе приемника в соответствующем режиме. По схеме (рис. 3.10, а) можно рассчитать критерии Ки, Кш и К к— Она состоит из источника питания И, путевого приемника Л, между которыми включены три цепочно-соединенных четырехполюсника: / — аппаратуры питающего конца; II — рельсовой линии; III — релейного конца.

Читайте так же:
Регулировка давления холодной воды в квартире

Для расчета указанных критериев необходимо знать параметры срабатывания /ср и отпускания /отп приемника, его входное сопротивление 1пр, коэффициенты четырехполюсника питающего А„, Вп, Сп, и релейного Ар, Вр, Ср, Ь9 концов, первичные параметры г, г„ и длину рельсовой линии / напряжение источника питания и.

Ток на входе приемника во всех режимах

где Аэ, Вэ — коэффициенты четырехполюсника эквивалентного, четырехполюсникам /, //, /// Коэффициенты Лэ И Вэ определяются по выражениям

где А„, В„, Сп, D„ и Ар, Вр, Cp,Dp -коэффициенты, не зависящие от режима работы рельсовой цепи Они определяются конфигурацией и параметрами элементов ап паратуры питающего и релейного концов и находятся известными методами [3],

АрЛ, ВрЛ, СрЛ и ОрЛ — коэффициенты четырехполюсника рельсовой ‘ линии, которые зависят от режима работы рельсовой цепи

В нормальном режиме

Дрл — Врл = chy/, (3 3)

где у и Z„- рассчитывают по выражениям (3 1) и (3 2), а за г„ принимают минимальное расчетное сопротивление изоляции

В шунтовом режиме

Врл = 1/Лшн. Орл — 1 4

где х — расстояние от релейного конца до точки наложения нормативного шунта /?шн = 0,06 Ом

В контрольном режиме:

Лрл = chy/ -р Е [ch (1 — п) у/ shny/ ] (Si -Р S2),

Врл = chy/ -P Esh (1 — n) yl chnyl (S, -p S2)

При наличии дроссель-трансформаторов Si=S2=l, а если они отсутствуют, то

Si = Ecthny/, S2 = ?cth (1 — n) yl,

где хб — расстояние от релейного конца до места обрыва,

? — коэффициент, зависящий от частоты сигнального тока При частотах сигнального тока 25, 50 и 75 Гц коэффициент Е соответственно равен 1,61е’ 9 ° 54 ‘, 1,73е’ 6 ° 10 ‘ и’1,76е’ 5 ° 4 ‘

По схеме замрщения рельсовой цепи (рис. 3.10, б) можно рассчитать /лк, а следовательно, и коэффициент запаса по локомотивному приемнику /Сзл- Она состоит из источника питания И напряжением U, четырехполюсников аппаратуры кодирования / и рельсовой линии II, замкнутой скатами поезда на входном конце. Значение /лк определяют:

где Врл и Одр — находят по выражениям (3 3) и (3 4),

Дк и Вк — определяют конфигурацией и параметрами элементов аппаратуры кодирования

Расчетные формулы, приведенные в данном параграфе, позволяют определить напряжение источника питания рельсовой цепи при условии выполнения режимов работы.

Станционные рельсовые цепи постоянного тока (рис. 3.11). Источником питания служит аккумулятор АБН-72, работающий в режиме непрерывного подзаряда с выпрямителем ВАК-14. Выпрямитель и аккумуляторная батарея находятся в батарейном колодце БК, а вся остальная аппаратура в релейных шкафах РШ. В зависимости от длины рельсовую цепь регулируют реостатом Яа, максимальная длина рельсовой цепи не более 1200 м. Рельсовая цепь кодируется с питающего и релейного концов при вступлении на нее поезда после обесточивания путевого реле контактами реле Т и 77, обмотки которых включены в цепи контактов кодового путевого трансмиттера (см. рис. 1.22). Кодирование осуществляется на сигнальной частоте 50 Гц, поступающей на зажимы Г1Х-ОХ, и через кодирующий трансформатор КТр в рельсовую цепь. Контур ЯКС„ обеспечивает искрогашение на контактах реле Т. Для контроля замыкания изолирующих стыков полярность тока в смежных рельсовых цепях чередуется. При замыкании изолирующих стыков в свободных рельсовых цепях происходит компенсация токов смежных рельсовых цепей и путевые реле отпускают якоря, что позволяет своевременно обнаружить неисправные изолирующие стыки. По обеим сторонам изолирующих стыков размещают питающие или релейные концы, что улучшает условия компенсации. Этот способ контроля изолирующих стыков недостаточно надежный. Если одна рельсовая цепь занята, а другая свободна и при этом замыкаются изолирующие стыки, то компенсации не происходит и путевое реле занятой рельсовой цепи может ложно возбудиться. На стрелочных секциях применяют аналогичные рельсовые цепи с путевыми реле на каждом ответвлении. Кодирование может осуществляться с любого ответвления. Резистор Як ограничивает ток кодирования.

Перегонные импульсные рельсовые цепи постоянного тока

(рис. 3.12). В рельсовую линию через контакты маятникового трансмиттера типа МТ-1 подаются импульсы с временными параметрами (см. рис. 1.21, а). В качестве путевого реле используют импульсное поляризованное реле И, отрегулированное на работу с преобладанием и работающее при свободной рельсовой цепи в импульсном режиме. Рельсовая цепь кодируется только с релейного конца при помощи трансмиттерного реле Т. Ложная работа реле И от тока источника питания смежной рельсовой цепи при замыкании изолирующих стыков невозможна, так как они питаются токами разной полярности, а реле И срабатывает только от тока своего источника. Таким образом, в этой рельсовой цепи реализуется полярный способ контроля замыкания изолирующих стыков. Контакты реле И вследствие их непрерывного переключения не могут быть использованы в исполнительных цепях, поэтому на релейном конце дополнительно устанавливают повторитель импульсного реле — реле Л, включенное на выходе дешифратора импульсной работы ДШ и удерживающее якорь притянутым только при импульсной работе реле И.

Читайте так же:
Регулировка яркости по таблице

Как регулируют напряжение на входе приемника рельсовой цепи

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и может быть использовано для регулирования движения поездов.

Известен способ авторегулировки скорости, заключающийся в передаче на локомотив информации о количестве свободных блок-участков [Путевая блокировка и авторегулировка / Н.Ф. Котляренко и др. — М.: Транспорт, 1983. — 408 с.]. Способ предназначен для поддержания программной скорости движения поездов.

Недостатком способа является низкая пропускная способность перегона.

Известен способ регулирования движения поездов, (основанный на приеме оптических сигналов о расстоянии до препятствия и оптимальной скорости), в котором регулирование движения поезда и воздействие на устройства тяги и торможения осуществляется с использованием линейных, питающих и рельсовых цепей, устройств электрической централизации, светофоров и сигналов АЛС [Шалягин Д.В. Устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / Д.В. Шалягин, Н.А. Цыбуля, С.С. Косенко, А.А. Волков и др. — М.: Маршрут, 2006. — 588 с. стр. 339-345].

Недостатками способа являются низкая пропускная способность ввиду небольшой точности определения координаты хвоста впереди идущего поезда из-за большой длины блок-участка (1,0-2,5 км), низкая точность определения оптимальной скорости движения поезда из-за неточной информации о плане и профиле пути (вводиться посредством системы управления торможением САУТ-М), кроме того, видимость показаний напольных светофоров не всегда удовлетворительна (пыльные или снежные бури, кривые участки пути, разрегулировка головок напольных светофоров), высокая стоимость приборов, оборудования и материалов, низкая достоверность контроля целостности рельсовых нитей. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Задачей изобретения является устранение перечисленных недостатков.

Технический результат. Предложенный способ регулирования движения поездов на перегоне без напольных светофоров и рельсовых цепей позволяет существенно увеличить пропускную способность из-за сокращения длины блок-участков до 500 м, повысить точность определения оптимальной скорости благодаря точному определению (до 5 м) координаты головы поезда (за счет ГЛОНАСС) с учетом подробного описания плана и профиля пути (на станции прицепки локомотива в память локомотивной ЭВМ вводится подробное описание плана и профиля пути), повысить безопасность движения поездов благодаря исключению оптического канала связи и замене его на радиоканал, за счет контроля целостности рельсовых нитей существенно повысить надежность системы за счет исключения изолирующих стыков, значительно снизить капитальные и эксплуатационные затраты за счет исключения рельсовых цепей (исключаются дроссель-трансформаторы), линий продольного электроснабжения, светофоров и аппаратуры управления светофорами.

Технический результат достигается тем, что в способе регулирования движения поездов, основанном на использовании линейных и питающих цепей, получении информации с устройств электрической централизации, управлении локомотивными устройствами тяги информация о расстоянии до препятствия формируется за счет воздействия изотопного локомотивного и изотопного хвостового датчиков на изотопные приемники у правого и левого рельс, воздействие на изотопный датчик у правого рельса фиксируется как занятие блок-участка за датчиком, а воздействие на изотопный датчик у левого рельса — как освобождение блок-участка перед датчиком, передачи по линейным проводам информации о состоянии блок-участков на обе прилегающие к перегону станции, формировании на станции приема станционной ЭВМ кодового сигнала, период которого характеризует количество свободных блок-участков перед поездом, и передачи его на локомотивы, находящиеся на перегоне, за счет устройств сотовой связи, информация о номере пути приема и возможности отправления поезда со станционных путей формируется за счет устройств электрической централизации, принятые сигналы на локомотиве воздействуют на локомотивную ЭВМ, которая совместно со спутниковыми сигналами, принимаемыми на локомотиве, позволяют управлять локомотивным навигатором, а совместно с введенной информацией о плане и профиле пути осуществляют управление устройствами тяги и торможения.

Краткое описание чертежей

Читайте так же:
Регулировка тока и напряжения кт805

На фиг. 1 изображены рельсы пути перегона, изотопные путевые приемники и изотопные датчики на подвижном составе.

На фиг. 2 представлено оборудование линейных точек, прилегающих к перегону железнодорожных станций, и линейные цепи.

На фиг. 3 показаны электрические сигналы в линейных цепях.

На фиг. 4 представлена: А) структурная схема системы передачи сигналов со станции приема на подвижной состав, Б) схема соединения ЭВМ с устройствами торможения и тяги.

На фиг. 1 изображены: правый — 1 и левый — 2 рельсы однопутного перегона с односторонним движением; поезд — 3; изотопные приемники у правого рельса — 4, 5, 6, 7, 8, 9; изотопные приемники у левого рельса — 10, 11, 12, 13, 14, 15; головной изотопный датчик у правого рельса — 16; хвостовой изотопный датчик у левого рельса — 17; протяженность блок-участка — 18.

На фиг. 2 изображены: источник питания (IP) 19 левой станции, ограничивающей перегон; источник питания (IP) 20 правой станции ограничивающей перегон; станционная ЭВМ (SEVM) 21 левой станции; станционная ЭВМ (SEVM) 22 правой станции; счетчик левой линейной точки (SC) 23; счетчик правой линейной точки (SC) 24; ключ левой линейной точки (KL) 25; ключ правой линейной точки (KL) 26; триггер левой линейной точки (TG) 27; триггер правой линейной точки (TG) 28; изотопный датчик у правого рельса левой линейной точки (PID) 29; изотопный датчик у правого рельса правой линейной точки (PID) 30; изотопный датчик у левого рельса левой линейной точки (LID) 31; изотопный датчик у левого рельса правой линейной точки (LID) 32; прямой (ПХ) 33 и обратный (ОХ) 34 питающие провода; прямой (Л) 35 и обратный (ОЛ) 36 линейные провода.

На фиг. 3 изображены: А) активные импульсы, развернутые в пространстве с линейных точек 37, 38, 39; пассивные импульсы с линейных точек 40, 41; активные импульсы с линейной точки 42, обозначение оси пути 43; Б) активные импульсы, развернутые во времени, с линейных точек 44, 45, 46; пассивные импульсы с линейных точек 47, 48; активные импульсы с линейной точки 49, обозначение оси времени 50; В) тональные импульсы, передаваемые по каналам сотовых телефонов 51, 52, 53, 54, интервалы — 55, 56, 57, 58, период передачи сигнала 59.

На фиг. 4 представлены: А) станционная ЭВМ (SEVM) 60, устройства электрической централизации (ЕС) 61, станционные сотовые телефоны (SST1,… SSTN) 62, локомотивные сотовые телефоны (LSS1, LSSN) 63, 64; локомотивные ЭВМ с навигаторами, спутниковыми приемниками и устройствами ввода информации (LEVM + NAVIG + SP + VVOD INF.) 65, 66, 67; Б) устройства управления торможением (UPR, TORMOS) 68, устройства управления тягой (UPR, TJAOY) 69.

Устройства и приборы, обозначенные позициями 1-15 на фиг. 1, позициями 23-33 на фиг. 2, размещены на перегоне; позициями 19, 21 на фиг. 1 и позициям 60, 61, 62 на фиг. 4, размещены на левой станции; позициями 20, 22 на фиг. 2, размещены на правой станции, позициями 16, 17 на фиг. 1 и позициями 63, 65 на фиг. 4, размещены на локомотиве 3 на фиг. 3; позициями 64, 66, размещены на другом локомотиве, который на фиг. 1-4 не представлен, позициями 67-69, размещены на каждом локомотиве.

Позиции 23, 25, 27, 29, 31 принадлежат одной линейной точке; позиции 24, 26, 28, 30, 32 — другой.

Действие способа осуществляется следующим образом. У правого рельса (см. фиг. 1) 1 и левого рельса 2 расположены изотопные приемники 4-15, на которые воздействуют головной 16 и хвостовой 17 изотопные датчики, укрепленные соответственно на локомотиве и на хвостовом вагоне (в зев автосцепки).

При воздействии датчика 16 на приемник 6 на фиг. 1, которому соответствуют позиции 29 на фиг. 2, триггер 27 взводится и участок пути за приемником 6 (левее приемника 6) на фиг. 1 фиксируется занятым. При воздействии датчика 17 на фиг. 1 на приемник 12, которому соответствует позиция 31 на. фиг. 2, триггер 27 сбрасывается и участок перед приемником 12 (правее приемника 12) на фиг. 1 фиксируется свободным.

Триггер 27 на фиг. 2 посредством ключа 25 передает на станционные ЭВМ позиции 21 и 22 по проводам 33 и 34 информацию о состояниях путевых участков. Это происходит только при открытом состоянии ключа 25, которым управляет счетчик 23. Счетчик 23 обеспечивает открытие ключа 25 только в определенные моменты времени. Импульсы 37, 38. 39, 40, 41, 42 (ось 43) на фиг. 3 А) передаются с сигнальных точек с приемниками 4 и 10, 5 и 11. 6 и 12. 7 и 13, 8 и 14 9 и 15 на фиг. 1 в моменты времени 44, 45. 46, 47, 48, 49 (ось 50) фиг. 3Б), синхронная работа счетчиков 23, 24 (и др. счетчиков на др. сигнальных точках на фиг. 2 не показаны) осуществляется в конце каждого цикла опроса за счет кратковременного перерыва питания (фиг. 2) в проводах 33 и 34 (по аналогии с сигналом цикловой синхронизации в системе ДЦ «ЛУЧ»). Таким образом, обе ЭВМ (фиг. 4) получают информацию о состоянии всех блок-участков, что позволяет с помощью проводов 35 и 36 изменить направление движения на перегоне (с помощью дополнительной программы, записанной в обе SEVM — ЭВМ 21 и 22).

Читайте так же:
Обогрев и регулировка зеркал ман тга

Для интервального регулирования движения поездов на перегоне (фиг. 4) SEVM — ЭВМ 60 (соответствует позициям 21 и 22 на фиг. 2) с участием ЕС — ЭЦ 61 воздействует на станционные сотовые телефоны 62, которые передают на локомотивные сотовые телефоны 63, …64 информацию о количестве свободных блок-участков перед каждым поездом. Эта информация поступает в устройства 65 и 66, которые посредством LEVM, NAVIG, SP, VVOD INF пункты 65 и 66 регулируют скорость движения (предусматривается механическое сопряжение с контроллером и краном машиниста, на фиг. 4 не изображено) и информируют машиниста о количестве свободных блок-участков и оптимальной скорости движения. Это осуществляется с помощью спутникового приемника (ГЛОНАСС) SP и введенной в локомотивную ЭВМ информации о плане и профиле пути VVOD INF. Связь между пунктами 67, 68 и 69 показана на фиг. 4.

Способ регулирования движения поездов на перегоне без напольных светофоров и рельсовых цепей, основанный на использовании линейных и питающих цепей, получении информации с устройств электрической централизации, воздействия на локомотивные устройства тяги и отличающийся тем, что информацию о расстоянии до препятствия формируют за счет воздействия изотопного локомотивного и изотопного хвостового датчиков на изотопные приемники у правого и левого рельс, воздействие на изотопный датчик у правого рельса фиксируют как занятие блок-участка за датчиком, а воздействие на изотопный датчик у левого рельса — как освобождение блок-участка перед датчиком, при этом осуществляют передачу по линейным проводам информации о состоянии блок-участков на обе прилегающие к перегону станции, формируют на станции приема станционной ЭВМ кодовый сигнал, период которого характеризует количество свободных блок-участков перед поездом, и передают его на локомотивы, находящиеся на перегоне, за счет устройств сотовой связи, информацию о номере пути приема и возможности отправления поезда со станционных путей формируют за счет устройств электрической централизации, принятые сигналы на локомотиве воздействуют на локомотивную ЭВМ, которая совместно со спутниковыми сигналами, принимаемыми на локомотиве, позволяют управлять локомотивным навигатором, а совместно с введенной информацией о плане и профиле пути осуществляют управление устройствами тяги и торможения.
Способ регулирования движения поездов на перегоне без напольных светофоров и рельсовых цепей
Способ регулирования движения поездов на перегоне без напольных светофоров и рельсовых цепей

Схема стабилизатора тока на полевом транзисторе

Большинство образцов современного бытового оборудования рассчитано на качественное питание от источников с нормированными показателями действующего в сети напряжения. Однако в реальности это случается крайне редко, так что чаще всего потребителю приходится довольствоваться низким качеством питания или принимать специальные меры по его стабилизации. Один из возможных выходов из создавшегося положения – использование схемы стабилизатора напряжения на полевом транзисторе.

Простейшая схема стабилизатора

Простейшая схема стабилизатора

Благодаря применению этого полупроводникового элемента удаётся обеспечить стабилизирующие функции источника питания, а также уберечь от повреждений подключённые к нему бытовые приборы.

Принцип стабилизации тока

Требования к управляющему элементу

Стабилизатор тока на полевом транзисторе – это самый простой и дешёвый способ получения подходящего по качеству напряжения, обеспечивающего эффективную работу домашней аппаратуры. Принцип работы такого устройства основывается на следующих фундаментальных положениях:

  • Основное назначение стабилизатора на полевом транзисторе – поддержание тока в цепи потребителя на строго фиксированном уровне;
  • Схема его включения, помимо устранения токовых скачков, должна обеспечивать компенсацию перепадов мощности в нагрузочной цепи;

Дополнительная информация. Эти девиации электрических параметров, помимо плохого качества самого питания, могут быть связаны с колебаниями окружающей температуры или с изменениями теплового режима элементов схемы.

  • Для повышения эффективности регулировки и обеспечения помехозащищённости всей схемы в ней должна быть предусмотрена цепь отрицательной обратной связи (ООС).

При выполнении всех перечисленных выше условий вопрос стабилизации по токовой нагрузке решается довольно просто.

Суть стабилизации

Работу управляющего органа схемы стабилизации можно представить следующим образом. В результате случайных колебаний мощности в нагрузке (из-за температурных или иных отклонений) протекающий через неё ток также меняет свою величину: увеличивается, например. Такое изменение сразу же проявляется в виде прироста падения напряжения на рабочей нагрузке.

Читайте так же:
Регулировка двери в шкафах купе видео

По цепочке обратной связи зафиксированное отклонение передаётся на вход управляющей схемы и вызывает изменение проводящего режима регулирующего элемента (полевого транзистора). Поскольку связь является отрицательной, с увеличением напряжения ток через транзисторный переход и нагрузочную цепь уменьшается. При этом вся система возвращается к прежнему состоянию, что воспринимается как её стабилизация по токовой составляющей.

Выбор схемы включения

В зависимости от включения регулирующего элемента в цепь стабилизации, все известные схемы таких устройств делятся на три типа, а именно:

  • С непрерывным отслеживанием состояния выходных параметров;
  • Импульсный регулятор тока;
  • Комбинированные системы.

Обратите внимание! В состав первого из этих устройств в качестве обязательного узла входит цепь ООС.

Благодаря этой связи, все изменения выходных параметров моментально проявляются в виде соответствующих, но противоположных по знаку колебаний напряжения на входе регулирующего элемента (их вольтаж зависит от конкретно используемой схемы управления).

Стабилизаторы тока на полевом транзисторе, схемы которых будут рассмотрены далее, работают именно по этому принципу, обеспечивая непрерывность процесса регулировки. Импульсные и комбинированные системы отличаются большей сложностью и не рассматриваются в данном обзоре.

Устройство и работа полевого транзистора

Особенности полевых структур

Полевой транзистор, как регулируемый элемент схемы управления, может быть представлен в виде полупроводниковой структуры, состоящей из двух близко расположенных p-n переходов. Все эти электрические каналы связываются общим электрическим полем (смотрите рисунок).

Структура и принцип действия полевого транзистора

Структура и принцип действия полевого транзистора

За счёт такого устройства полупроводникового элемента управление им осуществляется не током (как в биполярных транзисторах), а напряжением, подаваемым между затвором и стоком.

Важно! Электростатический принцип управления примечателен тем, что входной ток через затвор микроскопически мал (обычно он не превышает нескольких микроампер).

Вследствие данной особенности полевых структур они практически не расходуют мощности, то есть очень экономичны в смысле энергопотребления. Благодаря этому вся управляющая схема отличается мизерным расходом энергии, обеспечивая, тем не менее, достаточную эффективность регулировки выходного тока.

Принцип управления переходом

Из приведённой выше схемы можно сделать вывод, что у полевого транзистора имеется три рабочих электрода. Каждый из них выполняет свою функцию и имеет общепринятые обозначения, переводимые на русский язык как затвор, исток и сток. Эти наименования соответствуют привычным для многих аббревиатурным обозначениям БЭК (база, коллектор и эмиттер), имеющим непосредственное отношение к обычному биполярному транзистору.

Подобно этому хорошо знакомому элементу в полевых структурах управляющий потенциал подаётся между затвором и стоком, а управляемый более мощный сигнал снимется с нагрузки, включённой в цепь истока.

В отличие от существующих импульсных схем, в которых используется ключевой режим работы, в данном случае транзистор осуществляет непрерывную регулировку сигнала, корректируя выходной ток в нагрузке в соответствии с параметрами обратной связи (ООС).

Пример стабилизатора на полевом транзисторе

В качестве примера конкретного стабилизирующего устройства, имеющего более сложную структуру, рассмотрим следующую схему.

Рабочая схема стабилизирующего устройства

Рабочая схема стабилизирующего устройства

Основным элементом этой конструкции является полевой транзистор, обозначенный в схеме как IRLZ24/32/44 и выпускаемый в корпусах типа «TO-220».

Полевой транзистор

Дополнительная информация. Его стоимость (порядка 200 рублей) не так велика, чтобы отказываться от сборки полезного и незаменимого в хозяйстве устройства.

Для повышения нагрузочных характеристик этого элемента стабилизирующей цепи его рекомендуется устанавливать на радиатор, благодаря которому корпус изделия при нагреве сможет охлаждаться. Данная схема характеризуется следующими рабочими параметрами:

  • Входное напряжение на регулировочном элементе – от 6-и до 50-ти Вольт;
  • Выходное значение того же параметра располагается в диапазоне 3-27 Вольт (регулируется подстроечным резистором 33 кОм);
  • Выходной ток – до 10 Ампер (при наличии «мощного» радиатора).

Установленные на входе и выходе фильтрующие конденсаторы C1, C2 могут иметь ёмкости от 10-ти до 22-х мкФ (без этих элементов схема вполне работоспособна, но качество фильтрации будет намного хуже). Используемый в схеме транзисторный элемент полевой структуры способен рассеивать мощность до 50-ти Ватт (с учётом установки его на радиатор площадью не менее 200 сантиметров квадратных).

Важно! В процессе крепления полевого транзистора на рабочей плоскости радиатора не следует забывать о специальной термической пасте, наносимой непосредственно на его корпус в месте контакта.

Этот приём позволяет заметно улучшить качество сочленения в месте соприкосновения двух деталей и повысить наружную теплоотдачу (обеспечить отток тепла от нагреваемого изделия).

В заключительной части данного обзора отметим, что стабилизаторы на основе полевых структур отличаются предельной простотой и надёжностью. Несмотря на это, они обеспечивают довольно неплохие показатели стабилизации, вполне достаточные для бытовых нужд.

Видео

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector