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.