Аппаратный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора

Работу системы возбуждения рассмотрим на примере тепловоза серии ТЭ10.

Независимая обмотка возбуждения ОВГ тягового генератора получает питание от возбудителя В (см. рис. 5.5.). На главных полюсах возбудителя расположены обмотки независимая НВ и размагничивающая РВ. Обмотка НВ подключена к амплистату возбуждения (АВ), а обмотка РВ - к вспомогательному генератору. Н.с. этих обмоток направлены встречно. Возбудитель и вспомогательный генератор объединены в двухмашинный агрегат, приводимый от дизеля.

АВ позволяет при помощи управляющих сигналов малой мощности изменять ток в цепи большой мощности. Принцип действия амплистата основан на свойстве магнитного усилителя с ферромагнитным сердечником изменять в больших пределах сопротивление переменному току в зависимости от насыщения сердечника. При насыщенном сердечнике индуктивное сопротивление рабочей обмотки амплистата велико, при ненасыщенном - очень мало. Изменять магнитное состояние сердечника можно при помощи обмоток управления, которые подключаются к источникам постоянного тока.

АВ выполнен по схеме с внутренней обратной связью, имеет две рабочих обмотки ОР1 и ОР2 и четыре обмотки управления: управляющую - ОУ, задающую - ОЗ, регулировочную - ОР и стабилизирующую - ОС. Для питания обмоток АВ применяется однофазный синхронный подвозбудитель СПВ. Связь по току тягового генератора осуществляется через селективный узел СУ. Датчик тока ТПТ и датчик напряжения ТПН представляют собой магнитные усилители, выполненные так, что ток ТПТ пропорционален току тягового генератора I_г, а ток ТПН пропорционален напряжению тягового генератора U_г. Обмоткой управления ТПТ служат силовые кабели, а ТПН имеет специальную обмотку управления ОУТН.

Рассмотрим принцип работы селективного узла (см. рис. 5.6.). Ток в обмотке ОУ i_у имеет две составляющие i_ун и i_ут. При увеличении I_г увеличивается ток ТПТ - i_т, а следовательно и ток i_ут. Соответственно увеличивается ток управления i_у. Н.с. в обмотке ОУ направлена так, что при увеличении тока в ней напряжение на выходе АВ уменьшается. Соответственно снижается и U_г, а с ним и токи i_н и i_ун.

Рис. 5.7. Внешняя характеристика тягового генератора при различных значениях частоты вращения коленчатого вала дизеля

В результате, при увеличении тока тягового генератора его напряжение уменьшается практически по линейному закону (участок БВ на рис. 5.7.), а ток i_ув обмотке ОУ остается практически постоянным.

АВ имеет большой коэффициент усиления (десятки и сотни раз). В точке В составляющая i_н становится равной нулю. Если I_г продолжает возрастать, то из-за большого коэффициента усиления системы напряжение генератора резко снижается даже при незначительном увеличении I_г - наступает ограничение максимального тока тягового генератора. При уменьшении I_г напряжение тягового генератора остается практически постоянным.

Обмотка ОЗ, н.с. которой пропорциональна напряжению блока тахометра БТ, а значит и частоте вращения вала дизеля, обеспечивает смещение внешней характеристики тягового генератора в зависимости от позиции контроллера машиниста. Н.с. обмотки ОЗ направлена навстречу н.с. обмотки ОУ и увеличение F_з вызывает увеличение тока возбуждения возбудителя.

Обмотка ОР включена последовательно с индуктивным датчиком ИД объединенного регулятора дизеля. Если мощность дизеля не соответствует заданному значению при заданной частоте вращения вала дизеля, то сервомотор регулятора мощности перемещает шток ИД и ток в обмотке ОР изменяется вместе с изменением тока датчика ИД.

Для стабилизации режима работы системы регулирования в АВ имеется обмотка ОС. В установившемся режиме ЭДС во вторичной обмотке трансформатора СТ и ток в обмотке ОС равны нулю. Во время переходного процесса, когда меняется напряжение возбудителя, во вторичной обмотке трансформатора СТ наводится ЭДС и по обмотке ОС протекает ток. При этом суммарная н.с. АВ изменяется таким образом, чтобы замедлить скорость изменения тока на выходе АВ.