Работа электрической схемы возбуждения и регулирования тягового генератора.

Тяговый генератор имеет независимое возбуждение. Независимая обмотка возбуждения Н—НН питается от возбудителя В, в свою очередь также имеющего обмотки независимого возбуждения - намагничивающую HI-НН1 и размагничивающук Н2-НН2. Первая из них подключена на выход рабочей обмотки амплистата и ток в ней регулируется системой автоматического регулирования возбуждения тягового генератора (нормальный режим). Вторая включена в общую электрическую цепь управления тепловозом и питается постоянной величиной тока.

Основная функция системы автоматического регулирования воз­буждения заключается в поддержании постоянства мощности тягового генератора, заданной для данной позиции. Кроме того, система авто­матического регулирования возбуждения обеспечивает ограничение критических параметров тягового генератора по току и напряжению. Зависимость напряжения генератора U_г от тока I_г его нагрузки U_г == f (I_г) иллюстрируется внешней характеристикой генератора.

Участок ДГ является ограниче­нием по максимальному напряжению (в основном по допускаемой ве­личине среднего напряжения между пластинами коллектора). Рабочая зона характеристики при мощности Р_г = const ограничена гиперболи­ческим участком ГБ.

При этом часть гиперболического участка В Б характеризуется ограничением длительности реализуемых токов дан­ной зоны (по условиям нагрева коллектора и обмоток). Время исполь­зования этих токов уменьшается по мере приближения к точке Б. Отсюда начинается участок БА — ограничение по максимальному току и условиям коммутации коллектора тягового генератора.

Процесс регулирования тока возбуждения основан на зависимость выходного тока, амплистата от сигналов (токов) обратной связи по току нагрузки и напряжению тя­гового генератора.

Выходным током амплистата является ток в его рабочей обмотке Н1К1— Н2К2, после выпрям-ления попадающий в обмотку воз­буждения возбудителя. Ве­личина этого тока зависит от степени намагничивания (на­сыщенности) сердечника амп­листата, которая в свою оче­редь зависит от величины результирующего магнитного потока, создаваемого задаю­щей, регулировочной, управляющей и стабилизирующей обмотками амплистата. Токи задаю­щей и регулировочной обмоток создают намагничивающий поток одного направления, а ток управляющей обмотки создает поток противоположного направления. Стабилизирующая обмотка работает только при переходных процессах в электрической схеме, т. е. выпол­няет роль демпфера электрической схемы.

При увеличении намагничивающей силы и насыщенности сердеч­ника амплистата индуктивное сопротивление рабочей обмотки умень­шается, а ее выходной ток, поступающий в обмотку возбуждения воз­будителя, увеличивается. Следовательно, увеличивается напряжение тягового генератора.

Характеристика амплистата, показывает за­висимость тока выхода от намагничивающей силы обмоток подмагничивания.

Ток задающей обмотки пропорционален изменению напряжения тахометрического блока, т. е. частоте вращения вала дизеля и ограни­чиваемого резистором СОЗ.

На тахометрический блок переменное напряжение подается от синхронного подвозбудителя с клеммы 7/11 (759,743) через балласт­ный резистор СБТ и с клеммы 2/3 (756).

Выпрямленное напряжение поступает на задающую обмотку ам­плистата с клеммы 2 (+) по проводу 1143 на размыкающий контакт РУ17. Далее, на 1-й позиции контроллера питание на обмотку 03 подается непосредственно через резистор СОЗ (1139, 424, 443), часть которого зашунтирована только замкнутыми контактами отключателей моторов OMI—0Мб (431, 420, 421, 427, 432), на 2-й и 3-й позициях— через замыкающий контакт РУ8 (419, 417, 425...), с 4-й позиции и выше—через замыкающий контакт РУ10 (419, 418, 421).

Регулировочная обмотка амплистата питается с клемм 01—02 распределительного трансформатора ТР (1086, 433). Переменное на­пряжение поступает через обмотку индуктивного датчика (414, 407) на выпрямительный мост БВ (кл. 3, 4—5), выпрямляется и с клемм 1 и'2 подается на резистор СОР (1087, 1088), далее по проводам 413, 465 и через замкнутые на 4-й позиции контакты реле РУ10 (411, 412, 415, 521) — на регулировочную обмотку.

Обмотка управления ОУ амплистата является выходной частью узла обратной связи по току и напряжению главного генератора. Узел обратной связи состоит из трансформаторов постоянного тока ТПТ 1—4, трансформатора постоянного напряжения ТПН, вы­прямительных мостов и селективного узла СУ.

Как видно из схемы, ток управляющей обмотки равен сумме токов I _д и I _и на выходе рабочих (вторичных) обмоток ТПТ и ТПН, питаю­щихся от распределительного трансформатора ТР.

Принципиальная схема узла обратной связи.

Подмагничивающей (первичной) обмоткой каждого ТПТ являются кабели силовой цепи, а у трансформатора ТПН — первичная обмотка, включенная на напряжение тягового генератора. Поэтому подмагничивание сердеч­ников и выходные токи рабочих обмоток ТПТ и ТПН прямо пропор­циональны току и напряжению генератора. Чем больше будут ток или напряжение тягового генератора, тем больше будут подмагничивающие токи ТПТ или ТПН, т.е. больше будет ток в управляющей обмотке. При одном и том же для данной позиции токе задания (в за­дающей обмотке) увеличение тока управления (в управляющей обмот­ке) будет приводить к уменьшению потока намагничивания (размаг­ничиванию) сердечников амплистата и уменьшению выходного тока амплистата в обмотке возбуждения генератора. При уменьшении тока управ-ления—наоборот. Следовательно, в зависимости от тока нагруз­ки автоматически изменяется напряжение генератора.

Подмагничивающая обмотка (НУ—КУ) ТПН включена на напря­жение генератора через регулирующий резистор СТН (498, 497, 508). На рабочую обмотку ТПН и выпрямительный мост В4 переменное на­пряжение подается от обмотки Н5К5 распределительного трансформа­тора (1091, 1092, 1094). Выпрямленное напряжение с моста В4 по­дается на балластный резистор СБТН, который вместе с диодом В7 выполняет функцию селективного узла со стороны сигнала по напряжению.

Подмагничивающей обмоткой ТПТ являются силовые кабели от генератора к тяговым электродвигателям, про­ходящие попарно через каждый из четырех ТПТ: ТПТ-1 — кабели 531, 533; ТПТ-2 — кабели 535, 536; ТПТ-З — кабели 534, 536; ТПТ-4— кабели 531, 532.

На рабочие обмотки ТПТ и выпрямительные мосты переменное на­пряжение подается также с обмоток распределительного трансформа­тора:

НЗКЗ (1076, 1077, 1085) — ТПТ-1, ВЗ;

Н4К4 (1078, 1079, 1084) — ТПТ-2, В2;

Н2К2 (1074, 1075, 1083) — ТПТ-З, Bl;

H102 (455, 1260, 1080, 1081, 1082) — ТПТ-4, B6.

Выпрямленное напряжение через четыре последовательно соединенных моста подается на балластный резистор СБТТ, который вместе с диодом В5 выполняет функцию селективного узла со стороны сигнала по наибольшему из токов пары электродвигателей.

Последовательно соединенные выпрямительные мосты, выделяющие наибольший из поступа-ющих сигналов от трансформаторов ТПТ-1-4, называют узлом выделения максимума. Стабилизирующая обмотка амплистата получает питание непосред­ственно со вторичной обмотки стабилизирующего трансформатора СТР, первичная обмотка которого через резистор СТС включена на напряжение возбудителя (476, 477, 495).

Селективная характеристика

Характеристика генератора, определяемая работой системы автоматического регулирования возбуждения без электрической связи с объединенным регулятором дизеля (отключена регулировочная обмотка амплистата), называется селективной.

Когда якоря тяговых электродвигателей приходят во вращение и тепловоз трогается, на зажимах электродвигателей растет противо- эдс., ток в силовой цепи, пропорциональный разности напряжения генератора и противо-эдс. электродвигателей, начинает падать Ток в управляющей обмотке амплистата также будет уменьшаться, результирующая намагничивающая сила Aw начнет увеличиваться и рабочая точка амплистата переместится по характеристике вверх — к точке Б. Благодаря большой крутизне характеристики амплистата незначительное уменьшение намагничивающей силы управляющей обмотки ведет к резкому возрастанию тока выхода амплистата, а следовательно, напряжения тягового генератора. Такое повышение напряжения при разгоне тепловоза будет компенсировать увеличение противо-эдс. тяговых электродвигателей и препятствовать существенному измене­нию их тока. На внешней характеристике генератора видно, что при увеличении напряжения в несколько раз (от точки А к точке Б) ток генератора изменяется незначительно (отрезок Aа). Можно считать что ток генератора на участке А Б внешней характеристики поддержи­вается до некоторой скорости движения практически постоянным (вер­тикальная отсечка по току). Следовательно, на этом участке внешней характеристики будут постоянными или незначительно уменьшаться токи в резисторе СБТТ и управляющей обмотке, а также поддержи­ваться постоянным падение напряжения Uвг селективного узла.

Повышение напряжения генератора приводит к возрастанию тока на выходе ТПН. За счет этого возрастают падение напряжения на резисторе СБТН. Величина сопротивления резистора СБТН регулируется таким образом, чтобы при токе, соответствующем точке Б внешней характеристики генера­тора, потенциал в точке а селективного узла был равен потенциалу в точке в.

С этого момента ток с выхода ТПН начинает протекать через выпрямитель В7, и в управляющей обмотке амплистата будет суммарный ток I'д и I'u от трансформаторов ТПТ и ТПН. В дальнейшем, при повышении скорости тепловоза, работа генератора определяется участком ГБ внешней характеристики, а на характеристике амплистата это будет участок БД,.

Благодаря действию амплистата по мере увеличения скорости тепловоза и противо-эдс. тяговых двигателей напряжение генератора растет в той мере, в какой уменьшается ток нагрузки. За счет этого на участке БГ внешней характеристики получается прямолинейная наклонная характе-ристика, называемая селективной.

Процесс ограничения мощности при увеличении скорости тепловоза происходит до точки Г внешней характеристики. В этой точке ток в управляющей обмотке от трансформатора ТПН становится настоль­ко большим, что потенциал в точке в селективного узла превышает по­тенциал точки д, т. е. трансформатор ТПТ отключается и доля тока от ТПТ в управляющей обмотке становится равной нулю. Весь ток ТПТ проходит через резистор СБТТ. Участок ГД внешней характеристики соответствует ограничению напряжения т.к. при дальнейшем увеличении напряжения и уменьшении тока генератора в управляющей обмотке будет проте­кать только увеличивающийся ток I'u от трансформатора ТПН. На характеристике амплистата в точке Д ток выхода практически наи­больший, а результирующая намагничивающая сила при увеличении тока в обмотке управления от трансформатора ТПН будет уменьшать­ся и уменьшается ток выхода. Рабочая точка будет смещаться вниз от точки Д к точке Г на характеристике амплистата. Точка Д лежит на границе насыщения амплистата и ток выхода может увеличиваться незначи-тельно. Этому соответствует небольшое увеличение напряжения генератора и тока в обмотке управления амплистата, что повлечет уменьшение тока выхода амплистата. Следовательно, возбуждение и напряжение генератора будут оставаться практически постоянными — происходит ограничение напряжения.