Силовая цепь схемы возбуждения тягового генератора на тепловозе 2ТЭ116

Обмотка возбуждения тягового генератора является нагрузкой силовой цепи системы возбуждения. В эту цепь входят возбудитель СВ, управляемый выпрямительный мост УВВ и узел коррекции, включающий в себя трансформатор ТК и выпрямительный мост БСТ1 (см. рис. 163).

В качестве возбудителя СВ применен однофазный синхронный генератор переменного тока. Возбуждение его осуществляется от общей цепи питания

электрической схемы управления (от стартер-генератора) и подается на обмотку статора И1—И2. Выходное переменное напряжение возбудителя с колец ротора Cl—С2 подается на вход управляемого выпрямительного моста УВВ. Он представляет собой несимметричный мостовой выпрямитель, в два плеча которого включены управляемые вентили — тиристоры +Т и —Т, а два других — обычные неуправляемые вентили. Последовательно с тиристорами включены диоды для обеспечения возбуждения тягового генератора в аварийном режиме при выходе из строя тиристоров или схемы управления ими. Защита вентилей моста от коммутационных перенапряжений, возникающих при выпрямлении переменного тока возбудителя, осуществляется шунтирующими цепочками из резисторов и конденсаторов, а от токов короткого замыкания — быстродействующим плавким предохранителем Пр1.

Ток возбуждения в цепи тягового генератора регулируют изменением переменного напряжения на выходе возбудителя и выпрямленного напряжения выпрямителя УВВ. Первое производится, как и у тягового генератора, путем увеличения частоты вращения ротора возбудителя при наборе позиций контроллера. При одном и том же токе возбуждения выходное переменное напряжение, наводимое в обмотке ротора возбудителя, увеличивается пропорционально частоте вращения ротора и достигает на 15-й позиции наибольшего значения около 260 В при частоте 220 Гц.

Выпрямленное напряжение регулируется с помощью тиристоров путем изменения момента их включения, а следовательно, продолжительности их открытого состояния. Первоначально тиристоры закрыты и при подаче на них переменного напряжения с возбудителя на выходе моста выпрямленное напряжение будет равно нулю. Еслн теперь на управляющий электрод одного из них, например +7\ подать положительное напряжение (достаточно кратковременного определенной величины положительного импульса), то тиристор открывается и начинает проводить ток. Так как на управляемый мост подается синусоидальное напряжение возбудителя (рис. 165), то, как и во всяком выпрямительном мосте, один тиристор будет работать в положительный полупериод, а другой — в отрицательный. Например, путь тока при открытии тиристора +Т в положительный полупериод показан на рис. 163, а сплошной линией. Управляющие импульсы для открытия тиристоров подаются поочередно на управляющий электрод соответствующего тиристора в положительный или отрицательный полупериод синхронно с поступающей на них волной синусоидального напряжения. На выходе моста будет пульсирующее выпрямленное напряжение (см. рис. 165).

Как и в обычной мостовой схеме с диодами, запирание тиристоров происходит в момент изменения синусоидального напряжения с положительной полуволны на отрицательную (в момент перехода через нуль). Промежуток времени от момента подачи положительной полуволны переменного напряжения с возбудителя на анод тиристора +Т до момента отпирающего импульса на его управляющий электрод называется углом регулирования а (углом зажигания). Как видно на гра-фике рис. i$5> с увеличением угла регулирования «(от 0 до IJ&F) уменьшается общее время прохождений тока через тиристор и среднее значение выпрямленного напряжения t/cp. Его можно считать пропорциональным заштрихованной площади, ограниченной кривой выпрямленного напряжения. Изменяя угол регулирований от некоторой минимальной величины «Мйй до 180°, можно уменьшить выпрямленное напряжение и ток от наибольшего до тока, близкого к нулю» Величину импульсов и момент их подачи (угол регулирований ш) ш каждый полупериод питающего напряжения формирует блок управ* ления возбуждением БУВ, являющийся выходным узлом системы автоматического регулирования возбуждения. Благодаря этому ток возбуждения и выходное напряжение тягового генератора изменяются от наибольшего значения до величины, близкой к нулю.

Значительная индуктивность обмотки возбуждения тягового генератора приводит к тому, что в момент перехода питающего напряжения через нуль ток каждой полуволны выпрямленного напряжения не может мгновенно исчезнуть, так как э. д. с, самоиндукции обмотки возбуждения стремится тому воспрепятствовать, поддерживая уменьшающий ток. В мостовой схеме с неуправляемыми диодами (аварийный режим возбуждения) этот ток, например II, в положительный полупериод спадает до нуля еще через некоторый промежуток времени, В то же время ток f'a в другой ветви выпрямительного моста в отрицательный полупериод будет возрастать. Для выпрямителя наступает такой режим, когда ток протекает одновременно в обеих ветвях через все четыре диода. Такой режим одновременной работы диодов называют периодом коммутации выпрямителя и обозначают у. В период коммутации обмотка возбуждения возбудителя оказывается коротко-замкнутой и ток, который в ней протекает, называют током коммутации. Выходное переменное напряжение возбудителя (/„ в период коммутации практически равно нулю и возрастает скачкообразно после окончания периода коммутации. Выпрямленное напряжение и ток начинают возрастать также после периода коммутации.

В несимметричной управляемой мостовой схеме (нормальный режим) играют роль оба названных фактора (угол сдвига а и угол коммутации у), поэтому процесс выпрямления имеет более сложный характер (рис. 166). В момент окончания работы тиристора —Т в отрицательный полупериод и на период задержки открытия тиристора +7’ на угол а, т. е. в интервал времени, когда тиристоры закрыты, выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя практически равно нулю. При этом ток в обмотке возбуждения тягового генератора ие прерывается, а поддерживается за счет э. д. с. самоиндукции этой обмотки, проходя в том же направлении через неуправляемые диоды ДЗ и Д4 (штрих-пунктирная линия на рис. 166). Как видно на графике рис. 166, процесс коммутации происходит между управляемыми вентилями и диодами разных ветвей моста (+Т и Д4, —Т и ДЗ). Угол коммутации у1 тиристоров + Ти—Т соответствует моменту открытия этих вентилей после задержки на угол а. Угол коммутации соответствует окончанию работы этих тиристоров. По этой причине переменное напряжение на выходе возбудителя имеет в периоды коммутации и у2 характерные

провалы, так как обмотка Cl—С2 возбудителя оказывается в эти периоды короткозамкнутой. В промежутке между периодами коммутации, когда тиристоры + Т и —Т закрыты, напряжение возрастает до величины напряжения холостого хода возбудителя. Выпрямленное напряжение и ток в выпрямителе протекают после задержки включения тиристора на угол а и угол коммутации у,.

Узел коррекции силовой схемы возбуждения предназначен для подпитки постоянным током обмотки возбуждения возбудителя U1— U2. Это сделано с целью компенсации падения напряжения возбудителя, из-за влияния реакции якоря, при возрастании тока (нагрузки) возбуждения тягового генератора. В узел коррекции входят трансформатор тока ТК и выпрямительный мост БСТ1 (см. рис. 163, а). Первичная обмотка HI—К1 трансформатора ТК включена в силовую цепь обмотки возбуждения генератора (провода 531, 364). Поэтому выходной ток вторичной обмотки Н2—К2 (ток подпитки) трансформатора ТК-пропорционален току возбуждения тягового генератора. С вторичной обмотки Н2—К2 (провода 368, 367) переменное напряжение подается на контакты 2, 12 и 1, 11 ШР выпрямительного моста БСТ1. Отсюда выпрямленное напряжение поступает на обмотку возбуждения возбудителя Ul—U2. С ростом тока возбуждения тягового генератора пропорционально увеличивается ток подпитки в обмотке возбуждения

возбудителя, поддерживая неизменными напряжение и ток на выходе возбудителя.

Для уменьшения перенапряжений, возникающих при разрыве цепи возбуждения тягового генератора, а также уменьшения подгара главных контактов контактора КВ параллельно им включен резистор гашения поля СГП.