Admin

Тепловоз ТЭП60. Принципиальная схема электропередачи

Установленное на тепловозе электрооборудование можно разделить на две группы: входящее в электропередачу тепловоза и вспомогательное.

Электрооборудование, входящее в электропередачу тепловоза, выполняет следующие основные функции: передает мощность от вала дизеля к движущим колесам, регулирует силу тяги и скорость движения тепловоза.

Вспомогательное электрооборудование обеспечивает защиту дизеля в аварийных режимах работы, работу топливоподкачивающего и маслоподкачивающих насосов, освещение тепловоза, управление жалюзи охлаждающего устройства, контроль температуры и давления воды, масла и топлива. Кроме того, на тепловозе установлено оборудование автоматической локомотивной сигнализации и электропневматического тормоза. Тепловоз оборудован радиостанцией.

За время, прошедшее с момента выпуска первых тепловозов в 1960 г., электрооборудование тепловоза претерпело существенные изменения. Эти изменения коснулись как электропередачи тепловоза, так и вспомогательного электрооборудования.


На тепловозах ТЭП60 № 155, 156 и далее с тепловоза № 167 была установлена новая электропередача с тяговым генератором ГП-311В и тяговыми двигателями ЭД-108. Одновременно была изменена система возбуждения тягового генератора. Взамен системы возбуждения с синхронным генератором ГСВ-20 и силовым амплистатом была установлена система с возбудителем постоянного тока В-600, синхронным подвозбудителем ГС-500А и амплистатом в цепи обмотки возбуждения возбудителя. Взамен контактно-реостатного регулятора напряжения ТРН-1А был установлен бесконтактный регулятор напряжения БРН-3. Новая электропередача введена для повышения надежности электрооборудования пассажирских и грузовых тепловозов.

Изменения в системе вспомогательного оборудования производились для повышения надежности работы тепловоза и облегчения труда локомотивных бригад. Так была существенно изменена схема управления запуском дизеля,поставлен аварийный топливоподкачивающий насос, введена схема, облегчающая перевод управления из одной кабины локомотива в другую, и ряд других изменений.

Электрооборудование тепловоза объединено в электрическую схему, в которую входят все источники электроэнергии (генераторы, аккумуляторная батарея), потребители электроэнергии (двигатели, осветительные приборы), коммутирующая аппаратура (контакторы, реле, переключатели, контроллер), аппараты системы регулирования (амплистат, трансформаторы и др.), а также соединительные провода и клеммные соединения.

Электрическая схема для удобства изучения работы электрооборудования может быть условно разбита на узлы, которые включают в себя электрооборудование, выполняющее определенную функцию. Например: силовая часть схемы, осуществляющая передачу мощности; схема регулирования возбуждения генератора; схема управления тепловозом; схема вспомогательных машин; схемы защитных устройств и т. д.

Наиболее сложные узлы электрической схемы, как, например, силовую схему и схему возбуждения, удобнее изучать по так называемой принципиальной схеме, которая отражает лишь принцип действия электрооборудования и не отражает монтажа оборудования на тепловозе и соединения отдельных элементов оборудования.

Схемы защитных устройств, пуска дизеля, управления тепловозом, вспомогательных машин рассмотрим непосредственно по исполнительной схеме тепловоза, которая показывает соединение элементов электрооборудования и дает представление об их расположении на тепловозе.

К генератору Г (рис. 82) электропневматическими контакторами 1КП — 6КП подключается шесть тяговых электродвигателей 1ЭТ — 6ЭТ, которые через понижающие тяговые редукторы приводят во вращение колесные пары тепловоза.

Параллельное соединение тяговых электродвигателей уменьшает склонность тепловоза к боксованию, улучшая тем самым его тяговые свойства.

Для того чтобы можно было использовать полную мощность дизеля в широком диапазоне изменения скорости движения тепловоза, применяется автоматическое регулирование магнитного поля тяговых двигателей и напряжения генератора.

Регулирование магнитного поля тяговых двигателей осуществляется включением резисторов 1СШ и 2СШ параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей. При включении группового электропневматического контактора 1К.Ш параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей включаются резисторы 1СШ. Коэффициент ослабления поля1 при включении резистора 1СШ равен 0,65—0,67 для холодных обмоток и 0,57—0,63 для горячих обмоток.

Вторая ступень ослабления поля получается при включенных контакторах 1К.Ш и 2КШ. При этом коэффициент ослабления поля равен

0,38—0,42 для холодных обмоток и 0,35—0,39 для горячих обмоток. Включение и отключение контакторов 1КШ и 2КШ происходят автоматически под контролем двух реле перехода, которые на принципиальной схеме не показаны. Схемой предусматривается также возможность ручного отключения контакторов 1КШ и 2КШ при помпщи специального выключателя.

Напряжение генератора регулируется специальной системой автоматического регулирования, основными элементами которой являются возбудитель В, амплистат А, трансформатор постоянного тока ТПТ, трансформатор постоянного напряжения ТПН, селективный узел, состоящий из резисторов СБТТ и СБТН и выпрямительных мостов ВЗ и В4, блок задающего устройства БЗУ, синхронный подвозбудитель СПВ, индуктивный датчик ИД. Кроме того, в систему регулирования входят распределительный трансформатор ТР и ряд регулировочных резисторов.

Система автоматического регулирования напряжения генератора (САР) выполняет следующие основные функции:

1) поддерживает постоянную мощность дизеля при изменении тока тяговых электродвигателей;

2) защищает генератор и тяговые электродвигатели от чрезмерного увеличения тока во время трогания, разгона и движения на подъеме, т. е. ограничивает максимальный ток генератора;

3) защищает генератор и тяговые электродвигатели от повышенного напряжения при движении тепловоза со скоростью, близкой к максимальной, т. е. ограничивает максимальное напряжение генератора;

4) обеспечивает такую зависимость мощности дизеля от частоты вращения его вала, чтобы при любой частоте вращения дизель работал при минимальном удельном расходе топлива.


В результате внешняя характеристика генератора (рис. 83), которая показывает зависимость напряжения генератора Ut, от его тока /г, имеет три явно выраженных участка: участок ограничения напряжения при изменении тока от 0 до 2800 А; участок постоянной мощности при изменении тока от 2800 до 6000 А; участок ограничения максимального тока при токах более 6000 А.

Прежде чем приступить к рассмотрению работы САР в целом, рассмотрим принцип действия некоторых ее элементов, определяющих характеристики всей системы регулирования.

Трансформаторы постоянного тока ТПТ и постоянного напряжения ТПН являются разновидностью магнитного усилителя. Принцип действия магнитного усилителя основан на свойстве катушки с ферромагнитным сердечником изменять величину индуктивного сопротивления переменному току при изменении степени насыщения сердечника.

Индуктивное сопротивление катушки с насыщенным сердечником значительно меньше, чем индуктивное сопротивление ка> тушки с ненасыщенным сердечником. Таким образом, изменяя степень насыщения сердечника катушки, можно изменять величину переменного тока в цепи катушки при неизменной величине питающего переменного напряжения. Регулировать величину индуктивного сопротивления катушки можно, подмагничивая сердечник. Для этого на сердечник наматывают еще одну обмотку (подмагничивающую), которая получает питание от источника постоянного тока. Если увеличивать ток в подмагничивающей обмотке, то увеличивается магнитный поток в сердечнике, сердечник насыщается, уменьшается индуктивное сопротивление катушки и растет величина переменного тока через катушку. Простейший магнитный усилитель, схема которого представлена на рис. 84, состоит из двух замкнутых стальных сердечников, на которые намотаны обмотки переменного тока (рабочие обмотки) и обмотка подмагничивания. Если подключить цепь рабочих обмоток к источнику переменного напряжения то в обмотке подмагничивания от каждой из рабочих обмоток будет наводиться переменное напряжение, как в любом трансформаторе. Но обмотки переменного тока соединяют таким образом, чтобы наведенные этими обмотками напряжения были направлены навстречу друг другу и взаимно уничтожались, так как нежелательно иметь в цепи подмагничивающей обмотки переменный ток.


Ток /н (ток выхода), протекающий под действием переменного напряжения U~ по рабочим обмоткам и нагрузочному резистору Rny зависит от величины индуктивного сопротивления рабочих обмоток. Если уменьшить ток в подмагничивающей обмотке до нуля, то оба сердечника будут ненасыщены, индуктивное сопротивление рабочих обмоток во много раз больше величины нагрузочного сопротивления и по нагрузочному резистору потечет очень малый по величине переменный ток, который называют обычно током холостого хода магнитного усилителя. Если увеличить подмагничивающий ток, то индуктивное сопротивление обмоток упадет и ток /н увеличится. Причем в магнитном усилителе соблюдается так называемый закон равенства ампер-витков, т. е. произведение тока подмагничивающей обмотки на число витков подмагничивающей обмотки равно произведению тока в рабочих обмотках на число витков рабочей обмотки. Увеличение тока в нагрузочном резисторе при увеличении тока подмагничивающей обмотки продолжается до тех пор, пока магнитный поток, создаваемый подмагничивающей обмоткой, не достигнет величины, соответствующей полному насыщению сердечника. При этом индуктивное сопротивление рабочих обмоток очень мало, ток в цепи нагрузочного резистора достигает наибольшей величины и определяется практически величиной переменного напряжения и нагрузочным резистором. Дальнейшее увеличение тока в подмагничивающей обмотке не вызывает увеличения тока в нагрузочном резисторе. Характеристика такого простейшего магнитного усилителя, представляющая зависимость тока выхода от тока в подмагничивающей обмотке, приведена на рис. 85. Рабочим является наклонный участок характеристики, т. е. тот участок, на котором увеличение тока подмагничивания вызывает увеличение тока выхода. При правильном выборе чисел витков рабочих обмоток и подмагничивающей обмотки и величины нагрузочного сопротивления мощность, которая расходуется в цепи подмагничивающей обмотки, оказывается значительно меньше мощности, выделяющейся на сопротивлении нагрузки. Следовательно, магнитный усилитель является усилителем мощности. Отношение мощности в нагрузочном резисторе к мощности в цепи подмагничивающей обмотки называют коэффициентом усиления мощности магнитного усилителя.

Если в нагрузочном резисторе нужно иметь постоянный ток, то этот резистор можно включить в цепь рабочих обмоток через выпрямительный мост. Характеристика магнитного усилителя при этом практически не изменяется.

Трансформатор постоянного напряжения ТПН служит в системе автоматического регулирования для измерения напряжения тягового генератора. Цепь рабочих обмоток ТПН получает питание от синхронного подвозбудителя СПВ через ТР (обмотка НЗ КЗ). Обмотка подмагничивания ТПН включена через резистор СТН на напряжение тягового генератора. Следовательно, ток в обмотке подмагничивания и в рабочих обмотках ТПН пропорционален напряжению тягового генератора.


Трансформатор постоянного тока ТПТ служит в системе автоматического регулирования для измерения тока тягового генератора. Цепь рабочих обмоток ТПТ, так же как и ТПН, получает питание от трансформатора ТР (обмотка Н2 К2). Роль обмотки подмагничивания выполняют силовые кабели тягового генератора, пропущенные внутри сердечника ТПТ, т. е. обмотка подмагничивания имеет всего один виток, а ток подмагничивания равен току тягового генератора. По закону равенства ампер-витков ток в цепи рабочих обмоток ТПТ пропорционален току тягового генератора.

Амплистат А также является магнитным усилителем. Он состоит из двух сердечников, на каждый з которых намотаны рабочие обмотки Н1К1 и Н2К2. Амплистат имеет четыре обмотки подмагничивания, каждая из которых охватывает оба сердечника. Назначение обмоток подмагничивания будет разъяснено при рассмотрении системы автоматического регулирования в целом. Для рассмотрения принципа действия амплистата и его характеристики примем, что в работе участвует лишь одна любая обмотка подмагничивания, которая имеет число витков wn.

Кроме того, в схему амплистата входят выпрямительные диоды Д1, Д2, ДЗ и Д4. Сопротивлением нагрузки амплистата является обмотка возбуждения возбудителя ОВВ. Из рассмотрения схемы амплистата ясно, что включение диодов Д1 и Д2 последовательно с рабочими обмотками приводит к тому, что по рабочим обмоткам под воздействием переменного напряжения питания течет пульсирующий ток, а не переменный, как в простейшем магнитном усилителе. Этот пульсирующий ток можно представить состоящим из двух составляющих: переменной и постоянной. Постоянная составляющая подмагничивает сердечники амплистата так же, как ток подмагничивающей обмотки.

Предположим, что ток в подмагничивающей обмотке равен нулю. В этом случае в простом магнитном усилителе по рабочим обмоткам протекал бы лишь небольшой ток холостого хода. В амплистате этот небольшой ток выпрямляется и подмагничивает сердечники. В результате индуктивное сопротивление рабочих обмоток падает и ток увеличивается. Увеличение тока в свою очередь приводит к увеличению подмагничивания сердечников и т. д. Явление это называют внутренней положительной обратной связью, или самонасыщением, а амплистат — также магнитным усилителем с внутренней положительной связью, или магнитным усилителем с самонасыщением.


В результате действия внутренней положительной обратной связи ток выхода амплистата при отсутствии тока в обмотке подмагничивания достигает величины, близкой к максимальной (точка а на характеристике амплистата рис. 86). Если в подмагничивающую обмотку подать ток источника постоянного тока с такой полярностью, чтобы намагничивающая сила обмотки подмагничивания совпала по направлению с намагничивающей силой пульсирующего тока рабочей обмотки, то ток выхода усилителя будет увеличиваться и уже при довольно малой намагничивающей силе обмотки подмагничивания достигнет максимальной величины (точка б на рис. 86). Если изменить полярность подмагничивающего тока, то намагничивающая сила обмотки подмагничивания будет действовать встречно намагничивающей силе рабочей обмотки, сердечники усилителя будут размагничиваться и ток выхода уменьшится. Поскольку уменьшение тока выхода сопровождается одновременным уменьшением подмагничивающего действия рабочих обмоток, то ток выхода уменьшается значительно больше, чем при таком же изменении подмагничивающего тока в простом магнитном усилителе. Следовательно, и коэффициент усиления по мощности у амплистата значительно больше, чем у простого магнитного усилителя. Увеличивая в том же направлении ток подмагничивающей обмотки, можно сделать сердечники ненасыщенными. При этом ток выхода амплистата будет иметь минимальную величину (точка в на характеристике). Дальнейшее увеличение в этом же направлении подмагничивающего тока приводит к слабому увеличению тока выхода, так как сердечники подмагничиваются под действием разности намагничивающих сил подмагничивающей и рабочих обмоток.

Рабочим участком характеристики амплистата является участок между точками бив, где амплистат имеет большой коэффициент усиления мощности.

Индуктивный датчик ИД предназначен для связи системы автоматического регулирования с регулятором дизеля. Он представляет собой катушку с подвижным стальным сердечником. Если этот сердечник выдвигать из катушки, то по мере выдвижения сердечника уменьшается индуктивное сопротивление катушки и увеличивается ток через катушку.

Последовательно с катушкой ИД включен выпрямительный мост В2, нагрузкой которого служат резистор СОР и обмотка подмагничи-вания амплистата ОР (регулировочная обмотка). Если увеличивается ток через катушку ИД, то увеличивается и ток в обмотке ОР амплистата.

Рассмотрим работу электропередачи совместно с системой автоматического регулирования, считая, что сердечник индуктивного датчика выдвинут, а затем отдельно рассмотрим воздействие регулятора дизеля через индуктивный датчик на систему автоматического регулирования. Для удобства примем условно, что при разгоне и движении тепловоза рукоятка контроллера установлена на XV (последнюю) позицию и коленчатый вал дизеля имеет частоту вращения 750 об/мин.

После включения контактора КВ получает питание от вспомогательного генератора ГВ обмотка возбуждения ОВСПВ синхронного под-возбудителя СПВ и подвозбудитель подает переменное напряжение на блок задающего устройства БЗУ и распределительный трансформатор ТР. От распределительного трансформатора ТР получают питание амплистат А, трансформаторы ТПТ и ТПН и цепь индуктивного датчика ИД. Блок БЗУ, работа которого будет рассмотрена ниже, подает постоянный ток /03 в обмотку подмагничивания амплистата 03 (задающая обмотка).

Намагничивающая сила 10ЭW0Э задающей обмотки действует согласно с намагничивающей силой рабочих обмоток амплистата. С намагничивающей силой задающей обмотки складывается намагничивающая сила регулировочной обмотки Iор max * Wор, где Iор max — максимальный ток регулировочной обмотки при выдвинутом сердечнике ИД, a Wор — число витков регулировочной обмотки, Совместное действие задающей и регулировочной обмоток вызывает полное насыщение амплистата (см. рис. 86) и начинает увеличиваться ток в обмотке возбуждения возбудителя ОВВ.

После включения контакторов 1КП — 6КП включается контактор возбуждения генератора КГ и под действием напряжения возбудителя начинает нарастать ток возбуждения генератора. Поскольку тепловоз стоит, то ток генератора и тяговых двигателей быстро увеличивается. Увеличение тока генератора вызывает подмагничивание сердечников трансформатора ТПТ и ток выхода ТПТ быстро растет. Напряжение генератора при остановленном тепловозе мало, поэтому ток выхода трансформатора постоянного напряжения также мал.

Ток выхода трансформатора ТПТ разветвляется в две параллельные цепи: часть тока идет по резистору СБТТ селективного узла, а часть тока выпрямляется мостом ВЗ и течет по обмотке подмагничивания амплистата ОУ (обмотка управления) и резистору СОУ. Падение напряжения от тока выхода ТПТ на обмотке управления ОУ и резисторе СОУ в момент трогания значительно больше, чем падение напряжения от тока выхода трансформатора ТПН на резисторе селективного узла СБТН. Поэтому выпрямительный мост В4 не пропускает ток выхода ТПН в цепь обмотки управления. В результате этого весь ток ТПН течет по резистору СБТН, а по обмотке управления течет ток от трансформатора ТПТ, пропорциональный току генератора.

Намагничивающая сила обмотки управления I0yw07 направлена встречно намагничивающей силе задающей и регулировочной обмоток, и, следовательно, размагничивает сердечники амплистата. При этом уменьшается ток выхода амплистата, а следовательно, напряжение возбудителя, ток возбуждения генератора и напряжение генератора. Когда ток генератора увеличивается до максимально допустимой величины (для генератора тепловоза ТЭП60 эта величина составляет €000—6600 А), то намагничивающая сила обмотки управления становится настолько больше суммарной намагничивающей силы задающей и регулировочной обмоток, что ток выхода амплистата приближается к своей минимальной величине (точка г на рис. 86). При этом соответственно уменьшается ток возбуждения генератора и напряжение генератора. Однако ток выхода амплистата не может стать меньше, чем ток в точке в характеристики, и при этом ток возбуждения генератора и напряжение генератора могут оказаться достаточными для дальнейшего увеличения тока генератора сверхмаксимальной величины. Чтобы этого не произошло, необходимо уменьшить напряжение возбудителя. Для снижения напряжения возбудитель снабжен небольшой размагничивающей обмоткой возбуждения ОВВР. Размагничивающая обмотка ОВВР получает питание от вспомогательного генератора через регулировочный резистор СВВ и действует встречно обмотке возбуждения возбудителя ОВВ. Ее действия достаточно, чтобы при минимальном токе выхода амплистата обеспечить ток возбуждения генератора, практически равный нулю, и тем самым предотвратить недопустимое увеличение тока генератора при стоящем тепловозе. Таким образом, при остановленном тепловозе напряжение генератора под действием системы автоматического регулирования падает настолько, что при токе генератора 6000—6600 А оно равно падению напряжения на обмотках якоря и возбуждения тяговых двигателей и на соединительных кабелях (точка А на рис. 83). Под действием возникшего тягового усилия тепловоз начинает двигаться.

Противо-э. д. с., возникающая в тяговых двигателях, стремится уменьшить ток генератора. Но уменьшение тока генератора вызывает уменьшение тока выхода трансформатора постоянного тока ТПТ, а следовательно, и уменьшение намагничивающей силы обмотки управления амплистата. Вследствие этого ток выхода амплистата растет, растет напряжение генератора, что в свою очередь препятствует уменьшению тока генератора. Так как амплистат имеет большой коэффициент усиления, то даже небольшое снижение тока генератора вызывает значительное увеличение тока выхода амплистата и напряжения генератора.

Следовательно, при трогании тепловоза система автоматического регулирования работает как регулятор тока генератора, обеспечивая ограничение максимального тока генератора. Поэтому трогание происходит при практически постоянной величине тока генератора и тягового усилия тепловоза.

Увеличение напряжения генератора в процессе разгона тепловоза вызывает увеличение тока выхода трансформатора постоянного напряжения ТПН и падения напряжения на резисторе СБТН. Одновременно с увеличением напряжения растет и мощность, потребляемая генератором от дизеля. Когда напряжение генератора достигнет величины, соответствующей точке Б на внешней характеристике генератора, дизель будет отдавать свою номинальную мощность. Величина сопротивления резистора СБТН рассчитана таким образом, что в этот момент падение напряжения на нем становится равным падению напряжения на резисторе СОУ и обмотке управления от тока трансформатора ТПТ. Дальнейший разгон тепловоза сопровождается ростом напряжения, выпрямительный мост В4 отпирается и начинает пропускать в обмотку управления часть тока от трансформатора ТПН. Ток в обмотке управления в этом режиме складывается из части тока трансформатора ТПН и части тока трансформатора ТПТ, т. е. пропорционален сумме тока и напряжения генератора.

Вследствие того что по мере разгона тепловоза продолжает увеличиваться противо- э. д. с. тяговых двигателей и расти напряжение генератора, то доля тока от трансформатора ТПТ в обмотке управления падает, а доля тока от трансформатора ТПН растет. Система автоматического регулирования в этом режиме поддерживает практически постоянной сумму тока и напряжения генератора, а внешняя характеристика генератора имеет соответственно вид наклонной прямой (см. участок БВГ, рис. 83). Когда напряжение генератора вследствие разгона увеличится до максимально допустимой величины (точка Г), то ток выхода трансформатора ТПН увеличивается настолько, что падение напряжения от тока выхода ТПН на резисторе СОУ и обмотке управления становится несколько больше, чем падение напряжения от всего тока выхода ТПТ на резисторе СБТТ, поэтому выпрямительный мост ВЗ запирается, и в обмотке управления течет только ток от трансформатора 777#. В этом режиме ток выхода амплистата, а следовательно, и ток возбуждения генератора имеют максимальную величину.

Если скорость движения тепловоза продолжает увеличиваться, то ток генератора падает и напряжение несколько возрастает, но поскольку одновременно увеличивается ток в обмотке управления, то ток возбуждения уменьшается, препятствуя росту напряжения. Таким образом, в области малых токов генератора система автоматического регулирования ограничивает максимальное напряжение генератора.

Система автоматического регулирования обеспечивает при постоянном токе в регулировочной обмотке следующие режимы генератора: поддерживает постоянный ток генератора при трогании, поддерживает постоянное напряжение генератора при максимальной скорости движения тепловоза, поддерживает постоянной сумму напряжения и тока генератора в рабочем диапазоне скоростей движения. Однако для обеспечения полного использования дизеля требуется поддержание постоянной мощности в рабочем диапазоне скоростей движения тепловоза. Для этой цели система автоматического регулирования через индуктивный датчик ЯД связана с регулятором дизеля.

Поскольку конструкция и принцип действия регулятора дизеля описаны выше, то здесь рассмотрим лишь совместное действие системы автоматического регулирования и регулятора дизеля.

Во время трогания тепловоза мощность, отдаваемая дизелем, мала, подача топлива небольшая и поэтому сервомотор регулятора дизеля, связанный с индуктивным датчиком, выдвигает сердечник датчика из катушки, обеспечивая тем самым максимальный ток в регулировочной обмотке. Следовательно, процесс трогания тепловоза при включенной связи с регулятором дизеля происходит так же, как это было показано выше. По мере разгона увеличивается напряжение генератора, растет мощность, отдаваемая дизелем, и в точке Б мощность дизеля, а следовательно, и подача топлива достигают номинальной величины. При этом ток в регулировочной обмотке сохраняет свое максимальное значение. При дальнейшем уменьшении тока генератора, как было показано выше, если датчик ИД останется неподвижным, то напряжение будет увеличиваться по прямой БВГ. Это означает, что при увеличении напряжения сверх значения в точке Б нагрузка дизеля увеличится. Если увеличивается нагрузка дизеля, то регулятор дизеля для сохранения прежней частоты вращения вала увеличивает подачу топлива. Перемещение поршня сервомотора, управляющего положением реек топливных насосов, вызывает перемещение золотника, управляющего сервомотором индуктивного датчика. Сердечник индуктивного датчика вдвигается сервомотором в катушку, и ток в регулировочной обмотке уменьшается. Уменьшение тока в регулировочной обмотке вызывает уменьшение тока выхода амплистата и, как результат, уменьшение напряжения генератора и нагрузки дизеля. Процесс этот идет до тех пор, пока при меньшем токе генератора не установится прежнее положение реек топливных насосов, а значит, и номинальная мощность дизеля. После этого поршень сервомотора индуктивного датчика останавливается.

Следовательно, система автоматического регулирования совместно с регулятором дизеля обеспечивает поддержание постоянной мощности дизеля. При работающем индуктивном датчике внешняя характеристика генератора имеет форму (участок БЕГ), близкую к кривой постоянной мощности. Часто такую внешнюю характеристику генератора называют гиперболической. Из рассмотрения характеристик БВГ и БЕГ можно видеть закон изменения тока в регулировочной обмотке амплистата. В точке Б характеристики, как уже было сказано выше, ток регулировочной обмотки имеет максимальную величину. По мере уменьшения тока генератора регулятор дизеля вдвигает сердечник ИД и ток регулировочной обмотки уменьшается. При токе 4200—4300 А разница в мощности по прямолинейной характеристике БВГ и по характеристике постоянной мощности имеет наибольшую величину. Следовательно, в этой точке внешней характеристики генератора ток регулировочной обмотки имеет минимальную величину. При дальнейшем уменьшении тока генератора эта разница мощности уменьшается, а ток регулировочной обмотки увеличивается. В точке Г внешней характеристики разница в мощности равна нулю, сердечник индуктивного датчика выдвинут и ток регулировочной обмотки имеет максимальное значение, которое сохраняется на всем участке внешней характеристики генератора, соответствующем ограничению максимального напряжения.

На рис. 83 приведена также зависимость мощности на клеммах генератора от тока генератора. Из этой кривой видно, что при трога-нии (область ограничения тока) мощность быстро увеличивается и при токе 6000А достигает номинальной величины. При дальнейшем уменьшении тока мощность остается почти постоянной. Небольшое увеличение мощности на клеммах генератора объясняется тем, что при уменьшении тока несколько увеличивается коэффициент полезного действия генератора и при одинаковой нагрузке на дизель мощность на выходе генератора увеличивается. Уменьшение тока генератора ниже 2800 А вызывает пропорциональное уменьшение мощности на выходе из генератора, так как в этой зоне напряжение генератора остается постоянным.

Так как положение золотника сервомотора индуктивного датчика связано с сервомотором подачи топлива, то сервомотор индуктивного датчика реагирует на изменение нагрузки дизеля, вызванное не только изменением тока генератора, но и изменением любой вспомогательной нагрузки.

При включении тормозного компрессора, например, происходит увеличение нагрузки на дизель. Чтобы сохранить прежнюю подачу топлива, а значит, и прежнюю мощность дизеля, регулятор, передвигая индуктивный датчик, уменьшает ток возбуждения генератора до тех пор, пока суммарная потребляемая от дизеля мощность не достигнет величины, которая была до включения компрессора.

При настройке системы автоматического регулирования обычно вначале ее настраивают при отключенной регулировочной обмотке, а затем включают регулировочную обмотку и настраивают систему автоматического регулирования совместно с регулятором дизеля.


Если отключить регулировочную обмотку, то подмагничивание амплистата уменьшается. Следовательно, требуется меньший ток обмотки управления, чтобы размагнитить амплистат. Поэтому внешняя характеристика, получаемая при отключенной регулировочной обмотке, по форме подобна внешней характеристике, получаемой при максимальном токе регулировочной обмотки (см. рис. 82), но лежит внутри последней. Поскольку при отключении регулировочной обмотки мощность, снимаемая с генератора, уменьшается, то регулятор дизеля выдвигает сердечник индуктивного датчика до тех пор, пока поршень сервомотора не встанет на упор в положении, соответствующем максимальному току индуктивного датчика.

Для того чтобы дизель при любой частоте вращения вала работал с минимальным удельным расходом топлива, необходимо обеспечить определенную зависимость между мощностью, потребляемой от дизеля, и частотой вращения вала дизеля. В соответствии с этой характеристикой должна изменяться в зависимости от частоты вращения вала дизеля и мощность на клеммах тягового генератора.

На рис. 87 приведена зависимость мощности генератора от частоты вращения вала дизель-генератора, соответствующая оптимальному нагружению дизеля. Для того чтобы уменьшить мощность генератора при снижении частоты вращения вала дизель-генератора, необходимо уменьшить ток задающей обмотки при снижении частоты вращения. Блок задающего устройства БЗУ и служит для создания необходимой зависимости тока /03 от частоты вращения вала дизель-генератора.

Основным узлом блока БЗУ служит насыщающийся трансформатор ТР1, сердечник которого выполнен из высококачественного магнитного материала (пермаллой 50НП). Насыщающийся трансформатор обладает таким свойством, что напряжение на его вторичной обмотке зависит от частоты питающего напряжения и мало зависит от величины питающего напряжения. Поскольку синхронный подвозбудитель связан через редуктор с валом дизеля, то частота питающего напряжения БЗУ пропорциональна частоте вращения вала дизеля и напряжение на вторичной обмотке трансформатора ТР1 также пропорционально частоте вращения вала дизеля.

Кроме трансформатора ТР1, в схему блока БЗУ входят следующие элементы:

а) балластный резистор СБЗУ, который служит для ограничения тока в первичной обмотке насыщающегося трансформатора;

б) компенсирующий трансформатор, предназначенный для уменьшения зависимости выходного напряжения блока от величины напряжения питания;

в) выпрямительный мост В5;

г) сглаживающий фильтр, состоящий из дросселя ДР и конденсатора С.

Напряжение на конденсаторе и является выходным напряжением блока. Оно, как было сказано выше, прямо пропорционально частоте вращения вала дизеля.

Блок БЗУ имеет существенные преимущества перед тахогенератором постоянного тока, который применялся для этой цели на тепловозах ТЭП60 первых выпусков.

Напряжение на выходе тахогенератора зависит от ряда факторов (величина тока возбуждения, гистеризис в магнитной цепи, состояние поверхности коллектора и др)., которые вызывают изменения напряжения, не связанные с частотой вращения вала тахогенератора. Причем изменения могут достигать значительной величины. Кроме того, тахогенератор требует постоянного обслуживания, а бесконтактный блок БЗУ практически не нуждается в обслуживании.

Если к выходу блока БЗУ подключить через регулировочный резистор СОЗ задающую обмотку амплистата, то ток в обмотке будет пропорционален частоте вращения вала дизеля. Однако в этом случае зависимость мощности генератора от частоты вращения будет несколько отличаться от оптимальной. Чтобы получить нужную зависимость тока /03 от частоты вращения, в цепь задающей обмотки введено так называемое смещение. Оно осуществляется включением в цепь задающей обмотки напряжения вспомогательного генератора через резистор смещения СС встречно напряжению блока БЗУ, как это показано на рис. 82.

Совместное действие блока БЗУ и смещения позволяют получить ту зависимость тока /03 от частоты вращения вала дизеля, которая приведена на рис. 87, а система автоматического регулирования обеспечивает при этом нагружение дизеля, близкое к оптимальному.

В систему автоматического регулирования входит также узел стабилизирующей обратной связи, который предназначен для устранения колебаний тока и напряжения генератора во время работы системы. Этот узел включает в себя стабилизирующий трансформатор ТС, первичная обмотка которого последовательно с резистором СТС включена на напряжение возбудителя. Вторичная обмотка трансформатора ТС подключена к стабилизирующей обмотке подмагничивания амплистата. Действует эта связь следующим образом. Если по какой-лйбо причине начинает резко нарастать напряжение возбуждения возбудителя и генератора (например, вследствие боксования одной из колесных пар), то во вторичной обмотке трансформатора ТС наводится электродвижущая сила, вызывающая ток в обмотке ОС амплистата, размагничивающий амплистат. В результате этого рост напряжения воздудителя и генератора замедляется. Аналогичный процесс происходит и при резком снижении напряжения возбудителя и генератора.

Таким образом, стабилизирующая обратная связь препятствует резкому изменению напряжения генератора и предотвращает тем самым возникновение колебаний в электропередаче. В установившемся режиме работы, когда напряжение генератора и возбудителя неизменно, ток во вторичной обмотке трансформатора ТС отсутствует и стабилизирующая обратная связь не влияет на работу системы.

Резистор СВГ, включенный параллельно обмотке возбуждения генератора, предназначен для снижения перенапряжения при отключении контактора КГ и облегчения гашения дуги.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com