ГлавнаяПроектыФотографияМатериалыКарта узлаО себе(версия для печати)

Электросхема дизель-генераторной установки (ДГУ) SDMO 6000 E XL

Разобраться с электросхемой этой ДГУ и сделать собственное зарядное устройство для нее заставила позиция фирмы «Синергетика». Мне фактически было отказано в замене вышедшего из строя зарядного устройства ДГУ (об этом можно почитать в моем  письме в адрес «Синергетика» (134.42 Кбайт)).

Пришлось «засучить рукава». Сначала я сделал макет зарядного устройства на основе ведомого сетью выпрямителя. Об этом подсказывала сама схема генератора собственных нужд дизеля (ГСН), состоящего из двух одинаковых обмоток с напряжением обмоток 28-29V. Такое напряжение обмоток предусмотрено для реализации двух типов питания: 12 и 24V. ДГУ представляет собой генератор, статор которого размещен в полости маховика дизеля KD-440, а ротором служит маховик дизеля, снабженный постоянными магнитами.

Частота переменного напряжения ГСН — 60 Гц. Это объясняется тем, что дизель разрабатывался в Америке: отсюда такой стандарт частоты напряжения ГСН, хотя штатный генератор «Mecc Alte» имеет частоту европейского стандарта — 50 Гц.

Составные части ДГУ приведены схематично в верхнем левом углу чертежа 37ЭА54.01.00.00 Э5. Зарядное устройство фирмы «Bosch» изготавливается в Испании. Напряжение обмоток ГСН 28-29V позволяет комплектовать ДГУ стартерами: на 12 и 24 V.

Рассмотрим, как устроено предложенное вашему вниманию разработанное мною ЗУ — ведомый сетью выпрямитель на базе тиристоров с общими анодами. Аноды тиристоров соединяются с корпусом ДГУ и (-) аккумулятора. Такая схема обеспечивает хороший теплоотвод от работающих тиристоров.

Общая точка ГСН связана с (+) аккумулятора. Ток собственных нужд, включая ток заряда аккумулятора проходит по следующей цепи: общая точка ГСН — (+) аккумулятора и/или входы других нагрузок — (-) аккумулятора и/или выходы других нагрузок, соединенных с корпусом ДГУ — анод VT1 или VT2 в зависимости от отпирающего напряжения на тиристоре. Отпирающим напряжением тиристора является положительное его значения между анодом и катодом. Только при таком условии тиристор можно открыть током управляющего электрода.

Отпирающие напряжения на тиристорах в данной схеме появляется только в течение одного полупериода и противофазно: на одном в данный момент оно положительное, а на другом отрицательное. Следовательно, тиристоры в течение одного периода переменного напряжения работают по очереди в пределах одного полупериода длительностью — 180o (угловых) градусов.

Действующее напряжение на выходе такого выпрямителя определяется моментом или фазой включения тиристора, отсчитанной от 0 градусов полупериода. Чем меньше фаза включения тиристоров, тем выше значение действующего напряжения на выходе выпрямителя, потому как большую часть полупериода тиристор будет открыт, и наоборот.

Диапазон включения тиристоров составляет 8-175o. Это объясняется определенным напряжением на тиристоре, которое необходимо для его включения, а также тем, что по своей физической «природе» величина отпирающего напряжения в момент включения тиристора больше на несколько вольт напряжения при выключении.

Это объясняется тем, что для создания лавинообразного тока в тиристоре требуется большее напряжение (энергия), чем для его поддержания. Из-за этого углы включения и выключения тиристора несимметричны относительно медианы полупериода. При синусоидальной форме отпирающего напряжения минимально допустимые напряжения включения и выключения тиристора возможны лишь в начале и в конце полупериода.

Тиристоры большей частью только открываются током управляющего электрода. Закрываются такие тиристоры понижением напряжения анод-катод ниже допустимого. Поэтому называются они самозапираемые тиристоры. Тиристоры, которые открываются и закрываются управляющими импульсами в период действия на тиристоре отпирающего напряжения, называются запираемые. В зависимости от схемы устройства предпочтение имеют те или другие типы.

Формирует управляющие токи тиристоров генератор импульсов, синхронизированный частотой переменного напряжения, которое нужно выпрямить и понизить его действующее напряжение до заданного уровня. Для выработки синхронизирующих импульсов служит цепочка: R4, VH1. Цепочка питается от двухфазного выпрямителя со средней точкой на VD3, VD4 (диаграмма 1 на схеме). Для того чтобы выпрямленное напряжение имело «чистый ноль» выпрямитель работает на активную нагрузку – резистор R3, и отделен диодом VD5 от всех емкостных нагрузок генератора

Светодиод VH1 имеет вольтамперную характеристику (ВАХ), сходную с ВАХ стабилитрона. Таким образом, с VH1 на базу транзистора VT3 подается ограниченное 3 V напряжение с узкими запирающими транзистор импульсами (диаграмма 2). Узкие запирающие импульсы на базе VT3 формируют на его коллекторе соответственно тоже узкие импульсы, отпирающие следующий транзистор VT4 (диаграмма 3).

Коллектор VT4 соединен с зарядной емкостью С2, которая после запирания VT4 начинает заряжаться (диаграмма 4) через резисторы R9, R10 по экспоненциальному закону. Как только напряжение на С2 станет равным 12V×R12/(R11+R12) + Uэб0, определяемое делителем R11, R12, открывается так называемый «нуль-орган» на транзисторах VT5, VT6. На эмиттере VT6 в этот момент вырабатывается импульс напряжения (диаграмма 5), открывающий транзистор VT8 и, соответственно, оптопару VT7 (диаграмма 6), служащей для гальванической развязки силовых тиристоров и генератора.

Светодиод оптопары включает фототиристор, и через включенный фототиристор на оба тиристора VT1 и VT2 поступает по цепям VD1, R1 и VD2, R2 управляющий импульс (диаграмма 7). Но откроется из них лишь тот, у которого в момент поступления управляющего импульса напряжение анод-катод будет отпирающим (положительным).

Из-за того, что момент открытия ключевого тиристора генератором импульсов «привязывается» к началу полупериода переменного напряжения, такие выпрямители и называются ведомые сетью. Если напряжение на выходе выпрямителя должно изменять свое значение, т.е. регулироваться вручную, то резистор R10 выполняется переменным. Это также нужно в период настройки ЗУ.

Выходное напряжение ЗУ в зависимости от типа подключенной нагрузки будет иметь различный характер (диаграмма 8).

Выше было сказано, что ГСН имеет частоту 60 Гц, а настраивать генератор импульсов ЗУ вам придется от трансформатора с двумя обмотками по 29 V и частотой 50 Гц. При настройке ЗУ на частоте 50 Гц выходное напряжение на подсоединенном аккумуляторе должно быть 13,6 V. Его надо замерить вольтметром на клеммах аккумулятора. После этого с помощью удлинительных проводов подключаете ЗУ к ДГУ. До пуска ДГУ соедините ЗУ с ДГУ предварительно изготовленными удлинительными проводами с контактами «гнездо» и «штырь» на противоположных концах и вытащите из разъема XP1 контакт 4 (+12V). После пуска ДГУ соедините штырь 4 разъема XP1 последовательно с амперметром со шкалой 5А и клеммой (+) аккумулятора. Переменным резистором R10* добейтесь напряжения на клеммах аккумулятора 13,6V.

Чтобы силовые тиристоры случайно не были включены в цепь питания стартера, на момент пуска зарядное устройство блокируется замыканием базы и эмиттера VT8 контактами К2 в блоке управления (БУ). Проще было бы подавать в базу VT8 напряжение 12V с контакта S1-50 старт-ключа S1 в БУ. Но по непонятным для меня причинам блокировка не прекращалась после пуска дизеля. Из-за дефицита времени эту проблему пришлось решить прямолинейно: в БУ применил реле К2 и «завел» на его контакты базу VT8 и его эмиттер (+12V).

Для контроля заряда и давления масла пришлось встроить в блок управления (БУ) дополнительно два светодиода: VH3 и VH4. Сечение проводов в БУ можно уменьшить за исключением проводов: 30, 30-2 и 87-3, которые питают втягивающее реле. Собирается ЗУ на макетнице и хорошо входит в корпус «бошевского» ЗУ. Нужно только нагревом удалить содержимое корпуса «бошевского» ЗУ, просверлить дырки для светодиодов и установить 8-ми штырьковый разъем серии 6,3 мм от отечественного реле поворотов. После отладки ЗУ на ДГУ корпус тоже можно залить акриловым герметиком.

А теперь о схеме ДГУ. Поворотом стартового ключа S1 в БУ в положение «Пуск», напряжение +12V с контакта S1-50 включает промежуточное реле К1 и реле блокировки К2. Промежуточное реле в свою очередь включает втягивающее реле и зацепляет зубья бендикса стартера с зубьями маховика. Если зацепление произошло, дальнейшим ходом якоря втягивающего реле замыкаются контакты втягивающего реле, и на стартер подается напряжение +12V с аккумулятора по проводу сечением не менее 16 мм2. Если дизель завелся, старт-ключ отпускается и под действием пружины он становится в положение «Работа». База и эмиттер транзистора VT8 размыкаются, и если ГСН выдает напряжение (светится красный светодиод VH1 на ЗУ) на ЗУ засветится зеленый светодиод VH2, свидетельствующий о разблокировке тиристоров VT1 и VT2. После пуска дизеля аккумулятор немного разрядится и через L1 пойдет зарядный ток силой до 3 ампер.

Магнитное поле L1, создаваемое зарядным током замыкает контакты геркона КЭМ-2, и на светодиод VH3 будет подаваться импульсами напряжение +12 V. Когда аккумулятор зарядится, силы магнитного поля L1 будет недостаточно для воздействия на геркон, и светодиод VH3 погаснет. К сожалению, этот вариант индикации страдает недостатком в применении реле, которое срабатывает с частотой 60 Гц. Первоначально на макете эта схема была реализована на датчике Холла, установленного в зазоре магниитопровода из мягкой стали (электротехническая сталь в этом случае не нужна). Но магнитопровод не удалось разместить в объеме «бошевского» ЗУ. Однако, при недолговечности дизельных ДГУ такой схемы с герконом хватит на ее «век»!

Уже при раскручивании стартером маховика дизеля в его смазочной системе развивается давление, достаточное для замыкания контактов реле давления 1К1. Благодаря этому открывается топливный клапан, и в питающий трубопровод форсунки начинает поступать топливо, красный светодиод «Масло» в БУ при этом гаснет. Если же при раскручивании маховика давление масла будет ниже нормы, контакты реле 1К1 будут разомкнуты, топливный кран закрыт, и горючее на форсунку поступать не будет, в блоке БУ будет светиться красный светодиод «Масло» на всем протяжении периода пуска дизеля. Естественно, что все попытки завести ДГУ в этом случае будут напрасны. Чтобы не «посадить» аккумулятор, при пуске нужно следить за состоянием светодиода «Масло». (Это полезная функция, которую ради снижения цены продавец убрал). Если в процессе работы дизеля давление масла понизится ниже нормы, контакты реле 1К1 разомкнутся, обмотка электроклапана 1L1 обесточится, и дизель через некоторое время остановится, а на БУ пока старт-ключ находится в положении «Работа» засветится красный светодиод «Масло» — сигнал для обслуживания или выяснения причины низкого давления масла.

Это все! Желающие могут добавить!

21 февраля 2013—21 февраля 2013
Олег Проскурня
© 1997–2017 Axofiber