Промышленные схемы выпрямительных устройств для ксеноновых ламп кинопроекторов

Как уже известно, кинопро­екционная лампа должна обеспечивать постоянство светового потока, который имеет большую зависимость от величины пи­тающего тока, чем от напряжения. Схемы выпрямителей для питания кинопроекционных ксеноновых ламп построены с уче­том особенностей эксплуатации этих ламп.

Наибольшее распространение среди промышленных выпрямителей получили такие, как:

- 50 ВУК - 120 – 1;

- ВКТ – 1, 2, 3, 5 и 10.

к

Таблица 3 - Технические характеристики выпрямителей:

Тип выпрямителя   Параметры	50ВУК-120-1	ВКТ-1	ВКТ-2	ВКТ-3	ВКТ-5	ВКТ-10
Напряжение, В	3N~380
Номинальный выпрямленный ток, А
Номинальное выпрямленное напряжение, В
Коэффициент мощности	0.6	0.52	0.56	0.61	0.6	0.53
Потребляемая мощность, кВт	4.0	1.4	2.7	3.9	6.6	12.7
Пределы регулирования тока нагрузки, А	68—130	30—55	50—95	60—100	100—150	160—300
Режим работы	Повторно-кратковременный
Мощность источника света к/проекторов, кВт	2,0—3,0	1,0	2,0	3,0	4,0—5,0	7,0—10,0
КПД, не менее, %

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА 50 ВУК - 120 – 1

Устройство предназначено для питания постоянным стабилизированным током ксеноновую лампу, мощностью 2,5 – 3,0 Квт.

Принципиальную схему можно рассматривать как состоящую из отдельных цепей: цепь главного тока, управления, цепь подпитки и защиты от перегрузок.

Рисунок 44 Принципиальная схема выпрямителя 50 ВУК - 120 – 1

Цепь главного тока включает силовой трехфазный понижающий трансформатор Тр, дроссель насыщения ДН1 — ДН2, главный выпрямитель Д9—Д14 и Г- образный фильтр, состоящий из дросселя Др и конденсатора С6.

Силовой трансформатор имеет три вторичных цепи: об­мотки 7 — 8 (W₂) питают через дроссель насыщения ДН1 — ДН2 и главный выпрямитель; с обмоток 3 — 4 (W₃) питание поступает на вспомогательный выпрямитель транзисторного усилителя Д7; обмотки 5 — 6 (W₄) питают выпрямитель под­питки Д8.

Последовательно со вторичными обмотками W₂ трансфор­матора Тр включены рабочие обмотки дросселя насыщения ДН1 — ДН2. В дросселе насыщения применена внутренняя положительная обратная связь по току. Признаком ее яв­ляется тот факт, что рабочие обмотки дросселя 5 — 6 (W_Р) включены последовательно с вентилями главного выпрями­теля и обтекаются пульсирующим током. Кроме рабочих об­моток дроссель насыщения имеет обмотку управления 1 — 2 (W_у) и обмотку размагничивания 7—8 (W разм). Конструктивно дроссель насыщения выполнен в виде двух трехфазных дросселей, каждый из которых составлен из трех однофазных дросселей насыщения и имеет всего шесть магнитопроводов.

По обмотке размагничивания практически протекает стабилизированный ток ксеноновой лампы, поэтому она играет роль обмотки смещения.

Главный выпрямитель собран по трехфазной двухтактной схеме на кремниевых диодах Д9—Д14. Параллельно каж­дому из них включены селеновые вентили, защищающие диоды от перенапряжений (на схеме рис. 4 они выделены штриховкой). При случайном перенапряжении на вентилях главного выпрямителя селеновые шайбы пробиваются быст­рее и шунтируют кремниевые диоды.

Цепь управления построена по принципу стабилиза­тора комбинированного типа и состоит из магнитного усили­теля УМ, транзисторного регулятора тока, для питания которого применен трехфаз­ный однотактный выпрямитель Д7 — Д9. В некоторых сериях устройства 50ВУК-120-1 этот выпрямитель построен по трех­фазной двухтактной схеме выпрямления.

Принцип действия транзисторного регулятора тока пояс­няется с помощью блок-схемы. Для осуществления регулирования по отклонению цепь управления должна иметь датчик сигнала обратной связи, источник эталонной величины (задатчик сигнала), схему сравнения и усилитель. В блок-схеме эталонной величиной является эталонное пилообразное напряжение U _эп, которое получается при суммировании на­пряжений стабилизированного U _э и пилообразного U_п, выра­батываемого генератором пилообразного напряжения ГПН.

Датчик сигнала обратной связи создает выпрямленное напря­жение U_сигн. Так как в устройстве осуществляется регулиро­вание комбинированного типа, то напряжение U_сигн изменя­ется пропорционально току ксеноновой лампы (регулиро­вание по отклонению) и напряжению питающей сети (возму­щающее воздействие). При сравнении эталонной величины U_эп и напряжения сигнала U_сигн получается сигнал управле­ния, который после усиления поступает в обмотку управления главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2. В качестве схемы сравнения с предварительным усилением применен транзисторный усилитель на интегральной схеме ИС (марка ИС — К.1УТ401А или К140УД1А). Усилитель имеет два входа: кон­такт 10 (на него поступает U_эп) и контакт 9 (на него пода­ется U_сигн). К контактам 1 и 7 подключается питание, контакт 5 — выход усилителя. На выходе схемы получаются прямо­угольные импульсы, так как транзисторы в ИС работают в режиме широкоимпульсной модуляции. Длительность импульсов зависит от величины напряжения U_сигн.

С выхода усилителя ИС прямоугольные импульсы посту­пают на усилитель мощности и дальше в обмотки управле­ния главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2 (Wу' или Wу'+Wу").

Принципиальная схема транзисторного регуля­тора тока.

Генератор пи­лообразного напряжения построен на ОПТ (Т1) и транзисторах Т2, ТЗ. От выпрямителя Д7 — Д9 че­рез цепь R9, RЗ эмит­тер — коллектор транзи­стора Т2 идет заряд конденсатора С1. При U _C1>U_порог ОПТ (Т1) от­крывается и конденсатор С1 разряжается через цепь эмиттер — база Т1, резистор R2. Напряжение на конденсаторе U_C1, получившее пилообразную форму, далее поступает на вход транзистора ТЗ, включен­ного по схеме эмиттерного повторителя, т. е. напряжение на его выходе U_C1 повторяет напряжение входа U_C1- Часть этого напряжения (с резистора R8) поступает на вход усилителя ИС (контакт 10). На этот же контакт через резистор R12 подается эталонное напряжение U _э. Это напряжение поддер­живается стабильным кремниевым стабилитроном Д1. Таким образом, на входе 10 усилителя ИС действует эталонное пилообразное напряжение U_{эп .}

Схема датчика обратной связи включает: однофазный дроссель магнитного усилителя УМ, выпрямитель ВЗ, филь­тры. Обмотка управления W_у магнитного усилителя УМ обте­кается током нагрузки I_кл. При всяком изменении тока ксеноновой лампы Iкл (отклонение стабилизируемой величины) и изменении сетевого напряжения (возмущающее воздействие) пропорционально изменяются ампервитки рабочей обмотки W_Р магнитного усилителя УМ, изменяется питающее напряжение на выпрямителе ВЗ. Напряжение, снимаемое с конден­сатора С5 (U_сигн), поступает на вход усилителя ИС (кон­такт 9). С выхода ИС прямоугольные импульсы подаются на эмиттерный повторитель (на транзистор Т4) и далее на уси­литель мощности. Таким образом, в схеме два эмиттерных повторителя (на транзисторах ТЗ и Т4) для согласования входных и выходных цепей. В качестве усилителя мощности применена схема составного транзистора (Т5, Т6), его на­грузкой служит обмотка управления Wу главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2.

Пример работы схемы. Предположим, что ток нагрузки I_кл увеличился. Это приведет к возрастанию намагничиваю­щей силы ампер-витков обмотки W_у магнитного усилителя УМ, индуктивное сопротивление рабочей обмотки дросселя УМ уменьшится, и напряжение питания перераспределится между обмоткой W_Р (УМ) и выпрямителем ВЗ. При этом увеличится напряжение питания и величина выпрямленного напряжения выпрямителя ВЗ, т. е. возрастает напряжение U_сигн. На выходе усилителя ИС длительность импульсов управления уменьшится, уменьшится постоянная составляющая этих импульсов I_ср. Это приведет к уменьшению намагничивающей силы управляющих ампер-витков главного дросселя насыщения ДН1 — ДН2, возрастет индуктивное сопротивление его рабочих обмоток, уменьшится питающее напряжение глав­ного выпрямителя Д1 — Д6.

Колебания сетевого напряжения (возмущающее воздейст­вие) вызывают пропорциональное изменение напряжения U_снгн, так как магнитный усилитель УМ питается от обмотки W₄' вспомогательного трансформатора Тр1.

Выпрямитель подпитки собран по однофазной однотактной схеме выпрямления. В качестве вентиля применен тиристор Д10. Выпрямитель получает питание от обмотки 9 —7 (W4) силового трансформатора Тр2. Резистор R1 ограничивает ток в схеме и способствует получению кру­топадающей внешней характеристики выпрямителя. Напря­жение управления тиристор получает от выпрямителя В1, собранного по однофазной двухтактной схеме выпрямления. В других сериях выпуска применена однофазная однотактная схема выпрямления.

В работе выпрямителя подпитки предусмотрено автомати­ческое отключение его после розжига ксеноновой лампы и в случае повышения напряжения на его выходе свыше 150 В. С этой целью в цепь управляющего электрода тиристора Д10 включены электрические магнитоуправляемые контакты Р и Р2 (герконы).

Геркон Р2 установлен над воздушным зазором дросселя фильтра Др2. После розжига ксеноновой лампы контакты за­мыкаются, закорачивается цепь управления тиристора Д10, выпрямитель подпитки отключается. Контакты Р2 остаются замкнутыми на все время работы ксеноновой лампы.

Геркон Р установлен у катушки индуктивности L. При появлении напряжения на выходе выпрямителя подпитки свыше 150 В пробиваются кремниевые стабилитроны Д11, Д12, по катушке L течет ток и магнитное поле катушки за­мыкает контакты Р, опять закорачивается цепь управления тиристора Д10, и выпрямитель подпитки отключается. Эта мера предохраняет конденсаторы С1 и С4 от пробоя, так как рабочее напряжение этих конденсаторов 160 В.

Цепь защиты от перегрузок состоит из выпрямителя В2, транзистора Т1, катушки реле Р1, нор­мально замкнутые контакты которой Р1 находятся в цепи катушки магнитного пускателя Р4.

При номинальном токе нагрузки транзистор Т1 всегда закрыт. Для этого цепочка R12 и Д14 поддерживает повы­шенный потенциал эмиттера Т1 и обеспечивает устойчивое закрытое состояние транзистора. При перегрузках заметно увеличивается напряжение на дросселях фильтра Др1, Др2. Это напряжение поступает на резистор R9, возрастает напря­жение на конденсаторе С7, повышается потенциал базы тран­зистора Т1, он открывается. Через катушку реле Р1 потечет ток, контакты Р1 размыкаются. Ток катушки магнитного пу­скателя Р4, включенного последовательно с контактами Р1, исчезает, контакты Р4 размыкаются и отключают устройство от сети.

В ряде серий питание на резистор R 9 поступает с нижнего плеча делителя, включенного на выходе выпрямителя ВЗ, с резистора R19, на котором так же увеличивается питание при пере­грузках.

Диод Д13 ограничивает ток через транзистор Т1 в момент его отпирания.

Назначение и работа вспомогательных уз­лов выпрямителя 50ВУК-120-1.

1. Питающая сеть подключается к зажимам 1, 2, 3, 4. С зажимов 1', 2', 3' снимается питание на двигатель венти­лятора, охлаждающего ксеноновую лампу.

2. В главном дросселе насыщения ДН1—ДН2 применена внутренняя положительная обратная связь по току. Обмотка управления состоит из двух секций W_y' и W_y'. С по­мощью переключателя П2 может быть включена в работу только обмотка W_y' или обе обмотки W_y' и W_y". Это позво­ляет получать на выходе устройства напряжения до 30 и свыше 30 В.

Дроссель насыщения ДН1—ДН2 имеет обмотку размаг­ничивания 9—10 (W_разм), обтекаемую стабилизированным то­ком нагрузки. Это обмотка смещения.

3. Резервирование устройства предусмотрено в транзи­сторном регуляторе тока (в комплект выпрямителя входит запасная плата). Замена платы осуществляется через ко­лодку с разъемами при обесточенном устройстве. Во время сеанса переключателем П1 переходят на ручное регулирова­ние. На схеме рис. 8 переключатель П1 находится в положе­нии 1 («Автоматическое»), т. е. ток в обмотке управления W_у (ДН1—ДН2) изменяется автоматически через транзистор­ный регулятор тока. При переводе в положение II («Ручное») транзисторный регулятор отключается, а обмотка W_у ДH1— ДН2получает питание непосредственно от выпрямителя Д7— Д9 через резисторы R 5 и R 6. Регулирование тока в обмотке W_у и, следовательно, тока нагрузки производится резисто­ром R6.

4. В режиме холостого хода выпрямителя транзистор Т6 все время находится под нагрузкой и может пробиться. Для защиты его от перегрузок в цепь эмиттера транзистора Т4 включен геркон РЗ (установлен над воздуш­ным зазором дросселя фильтра Др2).

5. Параллельно обмотке управления W_у дросселя ДН1 — ДН2 включен диод Д2, предохраняющий тиристор Т6 от пробоя в момент его запирания.

6. Цепочка R2, С4 обеспечивает необходимую скорость нарастания тока в момент розжига ксеноновой лампы.

7. Параллельно выходу выпрямителя включена цепочка, состоящая из контактов магнитного пускателя Р4 и резистора RЗ. Через резистор RЗ и контакты магнитного пускателя Р4 происходит разряд конденсаторов фильтра после выключения выпрямительного устройства.