Передающие устройства рельсовых цепей тональной частоты


В настоящее время на сети железных дорог России в системах железно-дорожной автоматики широкое применение получили рельсовые цепи то-нальной частоты ТРЦ3 и ТРЦ4, обладающие рядом эксплуатационных и тех-нических преимуществ. В данном пункте рассматриваются основной состав наиболее распространенной аппаратуры тональных рельсовых цепей ТРЦ3, принципы ее работы, технические характеристики.

 

Передающие устройства ТРЦ3включают в себя:

– путевой генератор ГП3;

– фильтр питающего конца ФПМ.

Генератор ГП3 предназначен для формирования амплитудно-модули-рованных (манипулированных) сигналов. Представим его принципиальную схему (рис. 2.11). Генератор ГП3 содержит выпрямитель – диодный мост (VD1–VD4) со сглаживающими конденсаторами С2, С3 и параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне VD7 с балластными резисторами R13, R14 и конденсаторами С4, С5 (для исключения паразитных связей по цепям питания). Выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямле-

 

ние и получение двух двуполярных напряжений: нестабилизированно-го ± 20 В – для питания транзисторных схем; стабилизированного ± 9 В – для питания микросхем. Электропитание ГП3 осуществляется от источника од-нофазного переменного тока частотой 50 Гц, с номинальным напряжении-ем 35 В (выводы 41 и 43) и допустимыми изменениями его от 31,5 до 36,8 В. Ток, потребляемый ГП3, должен быть не менее 1,1 А.

 

Электрическая схема генератора, кроме выпрямителя, имеет следующие функциональные узлы:

– генератор несущих частот;

– генератор модулирующих частот и манипулятор;

– предварительный усилитель;

– регулятор выходного напряжения;

– выходной усилитель.

 


 

  +Un1  
А1  
   

 

R1


 

    DD1    
    ГНЧ    
  D3    
  D4      
    1МГц  
  D5        
         
  D6        
         
  D7        
                   
            D8        
                   
            D9        
                   
            D10        
                   
                     
            Gb1     +En 28 +Un1  
                     
            GB        
                   
              Gb2 DD2   -Un1  
                 
                   
               
                 
                 
                 
                   
                МН   Q  
               
                   
                1МГц     Fm  
                     
                       
                      Q  
          Fм8     28+Un1  
                     
                      +En  
                27-Un1  
          Fм12        
                 
                   
                   

 

 

        +20 B   R13  
        +Un2    
R2            
VD1   +        
VT1 VD3        
      C2 C2      
  VD2         VD7  
        C3    
-Un1   VD4 +   R14  
    C3    
           
      -20 B -Un2      
  C9   +Un1      
             
  c            
  C10 -Un1        
b a          
           
             
             
          +Un2  
             
  R4   R7        
             
  C1   VT4      
           
  VT2            
             
      R6      
             
  VT3         VD5  
             
R3 C11   VT5      
    R5   R8      
          -Un2  
             

 

+Un1

 

+9 B

 

+ C4 C5

 

 

   
-Un1  
   
-9 B      
     

 

 

R10 83

 

 

R9

 

13 53

 

 

R11

 

 

R12

 

 

VD6


 

      А2                  
                     
    TV         C12          
                       
      R18   R19      
    VT6   VT8        
        R16            
                 
                   
                   
  C6                
                   
    VT7   VT9            
    R17   А1      
               
                   
      R15 VD10      
        VD11   ХР  
             
   
         
                                       

 

Рис. 2.11. Электрическая схема генератора ГПЗ

 


Конструктивно генератор ГП3 имеет два исполнения – ГП3-8,9,11 и ГП3-11,14,15, отличающихся значениями формируемых несущих частот и трансформаторами ТV. Элементы электрических схем генераторов разме-щаются на двух печатных платах А1 и А2. Генераторы предназначены для установки на стативах релейных шкафов или постах электрической центра-лизации в штепсельные розетки реле НШ.

 

Генератор несущей частоты выполнен на микроузле ГНЧ (DD1). Микро-узел содержит генератор, вырабатывающий непрерывный сигнал прямо-угольной формы, с частотой 1 МГц и кварцевой стабилизацией (кварц GB), а также управляемые делители частоты. В зависимости от внешней перемычки между входами D3 – D10 и минусом источника питания Un1 делители частоты формируют один из сигналов несущей частоты на выходе Fн. Приведем час-тоты формируемых амплитудно -модулированных сигналов и соответствую-щие им настроечные перемычки (табл. 2.1).

 

Таблица 2.1

 

Настроечные перемычки генератора на несущие и модулирующие частоты

 

    Частота не- Частота моду- Перемычки ХР, Выходные  
Тип ГП3 № чертежа сущего сигна- лирующего определяющие  
клеммы ГП3  
  ла,Гц сигнала, Гц частоту настройки  
       
    81-73, 62-42, 12-23    
      81-73, 62-33, 12-23    
ГП-8,9,11 36601-00-00 12-21, 62-42, 81-63 2 – 52  
  12-21, 62-33,81-63  
       
    12-22, 62-42, 81-82    
      12-22, 62-33, 81-82    
    81-73, 62-42, 12-22    
      81-73, 62-33, 12-22    
ГП-11,14,15 36601-00-01 12-13, 62-42, 81-63 2 – 52  
  12-13, 62-33, 81-63  
         
    12-11, 62-42, 81-82    
      12-11, 62-33, 81-82    

 

Генератор модулирующих частот и манипулятор собран на микроузле МН (DD2). Микроузел включает в себя манипулятор, осуществляющий ампли-тудную манипуляцию сигнала на выходах Q и Q и управляемые делители частоты, которые, в зависимости от перемычки между входами Fм8 или Fм12 и источником питания Uп1, формируют один из сигналов частоты модуляции Fм со скважностью, равной двум. Частота 8 Гц образуется при ус-тановке внешней перемычки между выводами 64 и 42, а частота 12 Гц – при перемычке между выводами 62 и 33.

 

Предварительный усилитель мощности, выполненный на транзисторах (VТ2–VТ5), представляет собой двухкаскадный усилитель с ключевым режи-

 


мом работы транзисторов. Как известно, в ключевом режиме (режим насы-щения ) транзисторы находятся в двух состояниях: полностью открыты, и па-дение напряжения на них близко к нулю, или закрыты, и тогда ток, проте-кающий через них, близок к нулю.

 

В обоих состояниях потери мощности внутри транзисторов невелики, что значительно облегчает условия работы транзисторов и позволяет получить относительно высокий кпд усилителя.

Регулятор выходного напряжения содержит последовательно соединен-ные, посредством внешней перемычки на выводах 83–72, резисторы R9–R11

и обмотку 1–3 трансформатора ТV. Ток в этой цепи, а следовательно, напря-жение на обмотке (выводы 1 и 3) трансформатора ТV и выходе (выводы 2 и 52) генератора регулируют переменным резистором R11.

Трансформатор ТV в цепи регулятора напряжения обеспечивает гальваническую развязку от входной цепи выходного усилителя. При этом сопротивление трансформатора ТV, приведенное к обмотке 4–5, выбрано та-ким, чтобы было существенно меньше входного сопротивления выходного усилителя. Это позволяет исключить возрастание выходного напряжения при различных повреждениях в цепи регулятора и изменение входного сопротив-ления выходного усилителя от температуры.

 

Для исключения искажений амплитудно-манипулированных сигналов при выведенном резисторе R11 трансформатор ТV настраивают конденсато-ром С6 в резонанс на несущую частоту, а последовательно с его обмоткой (выводы 1 и 3) включают постоянные резисторы R9, R10.

 

При установленной внешней перемычке 83 и 72 можно регулировать рези-стором R11 выходное напряжение генератора в пределах 2…12 В при немоду-лированном сигнале (установив внутреннюю перемычку между клеммами ”а” и ”с”) или в пределах 1…6,4 В – при модулированном выходном сигнале (устано-вив внутреннюю перемычку между клеммами ”а” и ”b”).

Выходной усилитель имеет два каскада усиления (транзисторы VТ6, VТ7

и VТ8, VТ9), построенные по схеме с общим коллектором, и работает в ли-нейном режиме. Он обеспечивает усиление по току и возможность регулиро-вания напряжения сигнала на выходе (клеммы 2–52). За счет 100 % - й отри-цательной обратной связи в усилителе исключены изменения выходного напряжения от изменения коэффициента усиления транзисторов. Питание к выходному усилителю подается внешними перемычками между выводами

3,4 и 51,61.

Номинальная выходная мощность усилителя 20 В⋅А. На номинальной на-грузке сопротивлением 7 Ом он обеспечивает напряжение не менее 12 В – при немодулированном сигнале и не менее 6,4 В – при модулированном. При необходимости получить более мощный сигнал к генератору ГП3 предусмат-

 


ривается подключение дополнительного путевого усилителя типа ПУ1. В этом случае питание на выходной усилитель не подается (перемычки 3,4 и 51,61 не устанавливаются). Вместо перемычки 83 и 72 устанавливают пере-мычку 83 и 2, а вход дополнительного усилителя ПУ1 подключают к выводам 53 и 83 генератора ГП3.

 

На передней панели кожуха блока ГП3 имеются отверстия, в которые на-ружу выведены ручка резистора R11 и два светодиода. Положение ручки ре-зистора R11, во избежание самопроизвольного поворота, фиксируется сто-порным устройством.

 

Ровное свечение светодиода VD11 свидетельствует о наличии питания на выходном каскаде. Мигающее (с частотой модуляции) свечение светодиода VD6 соответствует наличию на выходе предварительного усили-теля амплитудно-манипулированного сигнала. Непрерывное свечение све-тодиода VD6 соответствует наличию непрерывного сигнала несущей часто-ты, отсутствие свечения указывает на неисправность или отсутствие электропитания.

 

На печатной плате А1 внутри генератора ГП3 расположены технологиче-ские контакты “а”, “в”, “с”. Перемычка, установленная между контактами ”а” и ”в”, обеспечивает поступление на вход предварительного усилителя ампли-тудно-модулированного сигнала. Перемычка, установленная между ”а” и ”с”, обеспечивает поступление непрерывного сигнала несущей частоты.

 

Путевой фильтр

 

 

Фильтр путевой (ФПМ) предназначен для следующего обеспечения: тре-буемого обратного входного сопротивления питающего конца рельсовой цепи; защиты выходных цепей генератора от влияния токов локомотивной сигнали-зации, тягового тока и атмосферных перенапряжений, поступающих с рельсо-вой линии. Важнейшей функцией фильтра является также обеспечение тре-буемого, по условиям работы рельсовых цепей в шунтовом и контрольном режимах, обратного входного сопротивления питающего конца рельсовой це-пи. Кроме этого, он служит для гальванического разделения выходной цепи генератора от кабеля и получения на нем требуемых напряжений при относи-тельно низких выходных напряжениях генератора. Путевые фильтры выпус-каются двух типов: ФПМ-8, 9, 11 (настраиваемый на частоты 420, 480, 580 Гц) и ФПМ-11, 14, 15 (настраиваемый на частоты 580, 720, 780 Гц).

 

Фильтр ФПМ (рис. 2.12) содержит трансформатор TV в качестве индуктив-ности и конденсаторы С1–С8. Входной сигнал от генератора ГПЗ подается на входные выводы фильтра 11 и 71. Фильтр представляет собой последователь-ный контур и настраивается на требуемую частоту (в резонанс напряжений)

 

 


установкой внешних перемычек между выводами трансформатора TV (41, 42, 43) и выводами конденсаторов (23, 22, 21, 83, 82, 81, 73, 72).

 

Одновременное изменение индуктивности и емкости при настройке фильтра позволяет иметь примерно одинаковые входные сопротивления на различных частотах. Это положительно сказывается на режиме работы гене-ратора.

 

Рис. 2.12. Принципиальная схема фильтра ФПМ

 

В фильтре ФПМ-8, 9, 11 на частоте 420 Гц используется вся индуктив-ность трансформатора (вывод 43 блока) . На частотах 480 и 580 Гц она уменьшается примерно пропорционально частоте (выводы 42 и 41 – соот-ветственно). В фильтрах типа ФПМ-11,14,15 выводы 43, 42 и 41 используют-ся, соответственно, для настройки на частоты 580, 720 и 780 Гц.

Представим ориентировочные (полученные расчетным путем) перемычки для настройки фильтров в зависимости от значений несущих частот

(табл. 2.2).

Для учета фактических значений емкости конденсаторов, индуктивности трансформатора, а также влияния емкости кабеля, подключаемого к выходу фильтра, он окончательно настраивается при регулировке рельсовой цепи. Регулировка фильтра осуществляется путем изменения емкости конденсато-ра при одновременном контроле равенства напряжений на индуктивности

 


(выводы 23 и 11) и конденсаторе (выводы 23 и 71). Для этой цели отдельные перемычки, идущие от конденсаторов С1– С8, добавляют или снимают. При этом вывод 23 всегда соединен с одним из выводов (41, 42, 43) трансформа-тора TV. Например, при напряжении на входе фильтра от трех до четырех вольт и настройке его на резонансную частоту напряжение на индуктивности или емкости фильтра ФПМ-8,9,11 должно быть не менее 35 В.

 

Целью настройки является получение максимума напряжения на выходе блока, что соответствует равенству напряжений на индуктивности (выводы 23 и 11) и емкости (выводы 23 и 71).

 

Таблица 2.2

 

Настроечные перемычки путевого фильтра

 

Тип фильтра Частота, Гц Величина Перемычки  
емкости, мкФ    
       
  4.85 43-23-22-21-83  
ФПМ 8, 9, 11 4.38 42-23-22-21  
  4.07 41-23-22-73-81  
  4.07 43-23-22-73-81  
ФПМ 11, 14, 15 3.68 42-23-82-21-83  
  3.57 41-23-81-21-83  

 

Фильтры имеют три выхода , отличающиеся различным выходным сопро-тивлением (выводы 61 и 12, 62 и 12, 63 и 12). Эти выходы используют в зави-симости от условий применения рельсовых цепей.

 

На участках с низким сопротивлением балласта, при относительно корот-ких длинах рельсовых цепей, используют выход I (выводы 63 и 12) – при электротяге и выход II (выводы 62 и 12) – при автономной тяге. Выход III (вы-воды 61 и 12) применяют при централизованном расположении аппаратуры (на прилегающих к перегону станциях).

 

Выходное сопротивление блока на выходе I (выводы 63 и 12) составляет примерно 140 Ом. На участках с электротягой, при наличии в схеме рельсо-вых цепей защитного резистора , такое выходное сопротивление обеспечива-ет оптимальное сопротивление питающего конца (0,4 Ом – по условиям ра-боты при низком сопротивлении балласта). На участках с автономной тягой, при отсутствии в схеме рельсовой цепи защитного резистора, сопротивле-ние 0,4 Ом обеспечивается использованием выхода II ФПМ (выводы 62 и 12)

 

с выходным сопротивлением примерно 400 Ом. При этом мощность сигнала

с выхода генератора уменьшается более чем в 2 раза (по сравнению с выхо-дом I ФПМ на выводах 63 и 12), что упрощает технические решения по ис-

 

 


пользованию на участках с автономной тягой в качестве резервного источни-ка питания аккумуляторных батарей.

 

Выход III (выводы 61 и 12) имеет выходное сопротивление 800 Ом. Он является наиболее энергетически выгодным и может использоваться в рель-совых цепях на участках с нормальным сопротивлением балла-

ста: rи ≥ 1 Ом⋅км. Например, в системе ЦАБ-АЛСО при длине ТРЦЗ без изо-

лирующих стыков, равной 1000 м, ее работа обеспечивается при
rи = 0,7Ом⋅км.При выводах 63–12 работа ТРЦЗ возможна при
rи = 0,55Ом⋅км.      

Входное сопротивление ненагруженного фильтра составляет 5,5…6,5 Ом.

 



Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 434;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.05 сек.