Формирование тяговых характеристик генератора (рис. 80) осуществляется за счет изменения величины напряжения на выходе возбудителя и за счет изменения выпрямленного напряжения, снимаемого с управляемого выпрямителя возбуждения УВВ. Первое достигается за счет изменения частоты вращения ротора возбудителя при изменении частоты вращения дизеля контроллером. Выпрямленное напряжение регулируется за счет изменений времени открытого состояния тиристоров + 7" и -Т. Первоначально тиристоры в УВВ закрыты и при подаче на них переменного напряжения возбудителя (рис. 81, а) на выходе УВВ напряжение равно нулю. Если на управляющий электрод тиристора подать положительное напряжение (достаточного кратковременного импульса), то он откроется и через него потечет ток. В УВВ использована мостовая (двухполупе-риодная) схема выпрямления. В этом случае один тиристор будет работать в положительный полупериод, другой - в отрицательный (рис. 81, б). На выходе УВВ снимается пульсирующее напряжение, которое и является напряжением питания обмотки возбуждения генератора.
Промежуток времени от момента подачи положительной полуволны переменного напряжения с возбудителя на анод тиристора + Т до момента подачи импульса на управляющии электрод тиристора называется углом регулирования а (угол зажигания). Чем больше угол а, тем меньше среднее выходное напряжение и ток возбуждения генератора за счет уменьшения времени прохождения тока через тиристоры, т. е. если ос = 0, то (/ср = тах; если осі<а2, то с7срі> с7ср2, где а, оч, «2 - произвольно взятые углы регулирования (рис. 81, б, в, г).
Задание уровня тяговых характеристик осуществляется блоком задания возбуждения БЗВ и индуктивным датчиком ИД. Питающая обмотка БЗВ (см. вкладку рис. 5) включена параллельно первичной обмотке распределительного трансформатора 2ТР через органичи-вающий резистор Я64. Напряжение на БЗВ подается по цепи: зажим С1 возбудителя, 721.1, ПРИ, 723.3, зажим НІ ТТ, 723.1, зажим 1 на 1ТР, 723.6, зажим 1 на 2ТР, 723.5, Р64, 765.2, контакт 1 на разъеме БЗВ и зажим С2 возбудителя, 733.3, зажим~2 УВВ, 733.2, XII.31, 733 1, зажим 2 на 1ТР, 733.6,
зажим 2 на 2ТР, 733.5, контакт 4 на разъеме БЗВ. Нагрузкой БЗВ служит резистор задания уровня напряжения, мощности и отсечки тока #72. Величина напряжения, снимаемого с БЗВ и поступающего на Р72, пропорциональна частоте выходного напряжения возбудителя и, следовательно, пропорциональна частоте вращения вала дизеля. При постоянной, заданной по позициям контроллера частоте вращения коленчатого вала дизеля величина напряжения на выходе БЗВ также постоянна и достигает максимальной величины (около 40 В) при выходе дизеля на полные обороты на 8-й позиции контроллера машиниста. На резисторе задания Р72 образуется постоянное для каждой позиции падение напряжения, которое и представляет собой задание (рис. 82):
уровня напряжения - V />72, уровня мощности - и (3_5) К72; уровня отсечки тока - V,10_И)Ю2
Напряжение питания резистора Р72 снимается с обмотки Кп - К22 в БЗВ, выпрямляется и поступает по проводам 787.2 и 789.2 на зажимы 2 и 3 резистора Р72.
Обратная связь по току и напряжению тягового генератора обеспечивается четырьмя трансформаторами постоянного тока 1ТПТ - 4ТПТ, трансформатором постоянного напряжения ТПН, выпрямительными мостами на выходе трансформаторов (в блоках выпрямительных БВ1, БВ2 и БВЗ) и резисторов обратной связи Я67, №8 и /?6"°, включенных по П-образной схеме.
Трансформаторы постоянного тока питаются переменным напряжением с вторичных обмоток распределительных трансформаторов 1ТР и 21Р:
1ТПТ с зажимов 3-4 на 2ТР- провода 927.1 и 943.1;
2ТПТ с зажимов 5-6 на 2ТР - провода 931.1 и 945.1;
ЗТПТ с зажимов 7-8 на 277» - провода 935.1 и 947.1;
4ТПТ с зажимов 3-12 на 1ТР - провода 941.1 и 949.1.
Управляющей (подмагничиваю-щей) обмоткой каждого ТПТ являются шины двух тяговых электродвигателей, проходящие через трансформатор. На выходе ТПТ снимается сигнал, пропорциональный току /тд двух тяговых двигателей (рис. 83, а).
Трансформатор постоянного напряжения питается постоянным напряжением с зажимов выпрямительной установки: У В, Uli, шина на 8КП, 845.3, 845.2, XIII.24, 845.1, зажим 4 на R95, 845.4, R66, 827.1, зажим У на ТПН, обмотка управления ТПН, второй зажим У на ТПН, 386.11, XIII. 15,386.12,1К.386,386.10, 386.1, минусовая шина У В. Характеристика ТПН приведена на рис. 83, б.
Селективный узел выбирает (селектирует) сигнал обратной связи и при помощи диодов Д1, Д2 и ДЗ (см. рис. 82) сравнивает их с сигналами задания. На резисторы селективного узла подаются токи обратной связи /тпт и /тп„ (мгновенные значения) от выпрямительных мостов трансформаторов ТПТ и ТПН. Минусовые выходы выпрямительных мостов трансформаторов соединены вместе. Токи обратной связи, протекая по резисторам селективного узла, образуют на них падение напряжения, пропорциональное току двух максимально загруженных ДВИГателеЙ - 6/(1-2) «68-
К69, напряжению генератора и(7_9)Ш и произведению тока и напряжения (мощности) генератора V (3_9)Ш. Минусовые точки резисторов селективного узла II (9 на Я67 и 2 на Я69) соединены с минусовой точкой резистора задания (3 на Я72) через управляющую обмотку магнитного усилителя блока управления возбуждением генератора, а плюсовые точки разделяются диодами. Схема составлена таким образом, что каждая пара сигналов - обратная связь и задание - действуют встречно. Каждая пара сигналов с включенными в их цепь разделительными диодами и обмоткой управления магнитного усилителя в БУВ образуют канал регулирования, в котором под действием разности сигналов протекает ток определенной величины (сигнал рассогласования). Каналы регулирования включены следующим образом:
канал 1 - регулирование напряжения - диод Д1, зажим 4 на Я72;
канал 11 - регулирование мощности - диод Д2, зажим 5 на /?72;
канал 111 - регулирование отсечки тока - диод ДЗ, зажим 10 на Я72.
Работа каналов регулирования происходит не одновременно. В открытом состоянии находится тот канал, сигнал обратной связи которого превышает сигнал задания. В этом случае разделительный диод пропускает ток. Два других канала будут закрыты, так как сигнал обратной связи на них будет меньше, чем сигнал задания, и разделительные диоды не пропустят ток.
Селективная характеристика генератора формируется без контроля свободной мощности дизеля индуктивным датчиком. Ее уровень задается напряжением выхода БЗВ, которое, пропорционально частоте вращения коленчатого вала дизеля.
При включении тягового режима в первоначальный момент ток возбуждения тягового генератора будет определяться только сопротивлением в цепи обмотки возбуждения возбудителя. Это связано с тем, что пока ток и напряжение генератора не успели возрасти, выходные токи 7777" и ТПН также малы и сигнал рассогласования не поступает в управляющую обмотку МУ блока БУВ. Угол регулирования будет минимальный, и тиристоры будут открыты в начале полупериода питающего напряжения. При этом ток возбуждения будет максимальным, и напряжение генератора должно было бы резко возрасти. В этот момент якори тяговых электродвигателей неподвижны, сопротивление их обмоток очень мало, поэтому происходит быстрое увеличение тока в цепи тяговых электродвигателей. Одновременно из-за сильного под-магничивания сердечников ТПТ быстро увеличивается их ток выхода. Через выпрямительные мосты ток ТПТ, пропорциональный наиболее нагруженной в этот момент паре тяговых электродвигателей, подается на резисторы обратной связи /?67? и Я69 селективного узла. На резисторах между зажимами 1 (на Я68) и 2 (Я69) образуется падение напряжения, часть которого £Ао-2)/(б9 в качестве сигнала обратной связи по току подается в канал 111 для сравнения с сигналом задания, выделяемым на резисторе Я72 между зажимами 10 и 11 В ВИДе Напряжения V ПО-П) «72
Так как ток выхода ТПТ значительно больше, чем ток выхода ТПН, то потенциал на зажиме 1 резистора Я68 значительно больше потенциала на зажиме 7 резистора Я67, и сигнал по напряжению не может пройти в селективный узел. В какой-то момент увеличения тока в тяговых двигателях сигнал обратной связи по току и (о-2)н.б9 станет больше сигнала задания и (ю-пшг-Разделительный диод ДЗ в блоке БВ2 открывает канал 111, и в управляющую обмотку МУ блока БУВ поступает сигнал рассогласования, который говорит о том, что ток электродвигателей превысил заданную величину. Каналы 1 и 11 в это время участия в работе не принимают, так как сигналы обратной связи по напряжению и мощности меньше сигналов задания и разделительные диоды, включенные в эти каналы, заперты.
Сигнал рассогласования канала 111 вызывает увеличение угла регулирования а тиристоров выпрямительного моста УВВ, в результате чего ток возбуждения тягового генератора и его напряжение уменьшаются. Скорость возрастания тока в цепи тяговых электродвигателей уменьшится. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение не снизится до величины, необходимой для поддержания заданного максимального тока нагрузки, обеспечивающего необходимую силу тяги при трогании. Максимальный заданный ток при трогании ограничивается подбором сигнала обратной связи по току и(0_2)К69 таким образом, чтобы в точке Д внешней характеристики генератора (см. рис. 80) происходило ограничение тока нагрузки. При заданном постоянном сигнале задания ограничения тока (1о-п)1(72 можно менять сигнал рассогласования и, следовательно, ограничиваемый ток, изменяя сигнал обратной связи V(0-2)ябя- Когда якоря тяговых электродвигателей приходят во вращение и тепловоз трогается с места, на зажимах электродвигателей растет противо-э.д.с. Ток в силовой цепи, пропорциональный разности напряжения тягового генератора и противо-э.д.с. электродвигателей, начинает уменьшаться. Одновременно будет уменьшаться и ток выхода ТТЛ и сигнал рассогласования. В связи с этим угол регулирования ос будет уменьшаться, а ток возбуждения и напряжение тягового генератора - увеличиваться. Так как элементы системы автоматического регулирования имеют большие коэффициенты усиления, то даже незначительное уменьшение нагрузки и сигнала рассогласования уменьшит угол регулирования ос, увеличивая ток возбуждения. Этому же способствует подпитка возбудителя током коррекции трансформатора ТТ. Поэтому при малой частоте вращения якоря тяговых электродвигателей, когда величина противо-э.д.с. небольшая, увеличение напряжения как бы поддерживает ток в тяговых электродвигателях (см. рнс. 80, линия ДП). В результате система автоматического регулирования возбуждения, изменяя ток управляющей обмотки МУ блока БУВ и ток возбуждения, поддерживает примерно постоянный пусковой ток генератора.
В точке П селективной характеристики мощность генератора достигает заданной величины при данном значении тока, и дальнейшее поддержание пускового тока становится ненужным, так- как тепловоз приходит в движение. В этой точке характеристики увеличение напряжения и уменьшение тока генератора приводят к тому, что падение напряжения U(i-2)R68-R69 и U<7-9)R67 и потенциалы зажимов 1 на R68 и 7 на R67 селективного узла начинают выравниваться. Составляющие тока /тпт и /тпн поступают в этом случае одновременно на резисторы селективного узла и образуют суммарный сигнал по току и напряжению и (3_9)R6J, превышающий сигнал задания мощности U(3-5)R72 на резисторе задания мощности R72, и разделительный диод в блоке БВЗ открывает канал 11. Одновременно из-за уменьшения падения напряжения от /ТПт на резисторах R68 и R69 уменьшается сигнал обратной связи по току U(o-2)R69- Сигнал задания по току U(io-ii)R72 становится больше сигнала обратной связи, и канал 111 закрывается диодом. С этого момента ограничение тока заканчивается, и в обмотку управления МУ поступает сигнал рассогласования по мощности.
Поддержание постоянной мощности генератора Рг = £/г/г = const, где Рг - мощность генератора, кВт; /г - ток генератора, кА; £/г - напряжение генератора (после выпрямления) , В, на участке ПОНМ характеризуется ломаной линией, близкой к гиперболе, определяемой в каждой точке суммой сигналов по току и напряжению.
В самом деле, по мере увеличения скорости тепловоза напряжение генератора растет, а ток уменьшается. Если у точки П доля тока /тпн, поступающего на резистор Я67, мала, а доля тока /тпт, поступающего на резисторы Я68 и /?6~°, велика, то в дальнейшем эти величины токов обратной связи перераспределяются. Составляющая /тпн увеличивается, а составляющая /тпт уменьшается. Суммарный же сигнал обратной связи в одинаковой степени зависит от каждого из них. Поэтому, если уменьшение составляющей /тпт компенсируется увеличением составляющей /тпи, ток рассогласования в обмотке МУ будет изменяться незначительно. Следовательно, при уменьшении тока генератора напряжение увеличивается практически по линейной зависимости. Для более точной компенсации одной величины другой и поддержания линейной зависимости потенциал зажима 7 на Р67 и потенциал зажима 1 по Я68 необходимо поддерживать близкими друг к другу. С этой целью при реостатных испытаниях необходимо регулировать и^-э)^ и ^(1-2)«б8-«б9 в точке Р характеристики, соответствующей длительному току генератора, с минимальной разницей. При незначительном разбросе параметров серийно выпускаемых трансформаторов ТПТ и ТПН наклон линейной (селективной) характеристики зависит в основном от положения точки 3 на Р67 и, изменяя это положение, можно изменять угол ее наклона.
Процесс ограничения мощности при увеличении скорости тепловоза происходит до точки М характеристики генератора. В этой точке ток /тпн становится настолько большим, что сигнал обратной связи по напряжению и(7_9)ш на селективном узле превышает сигнал задания напряжения и(3_4)К72 на резисторе задания Р72, и разделительный диод откроет канал 1, работающий по ограничению напряжения. Суммарный сигнал по току и напряжению уменьшится и разделительный диод закрывается, отключая канал 11, работающий по ограничению мощности.
Участок АМ характеристики соответствует ограничению напряжения. В самом деле, при дальнейшем увеличении напряжения генератора увеличивается сигнал обратной связи по напряжению. Сигнал рассогласования, поступающий в обмотку МУ блока БУВ, будет увеличивать угол регулирования ос тиристоров УВВ, в результате чего ток возбуждения и напряжение генератора уменьшатся. Дальнейшее увеличение напряжения будет происходить менее интенсивно и повлечет еще большее увеличение угла регулирования ос. Эти величины как бы контролируют друг друга, и увеличение напряжения происходит на незначительную величину, т. е. происходит ограничение напряжения генератора.
Для создания определенного запаса по регулированию в реальных условиях сигнал задания уставки по мощности выбирается таким, чтобы при закороченном сопротивлении ИД Р70 селективная характеристика соответствовала кривой 1 (см. рис. 80), расположенной несколько ниже внешней характеристики. Дополнительные изгибы селективной характеристики в точках Я и О достигаются за счет использования в схеме обратной связи селективного узла дополнительных диодов Д4 и Д5 из состава блока БВЗ, подключенных к /?6~7 проводами 831.1 и 835.1. Диоды включены в обратном направлении, что позволяет изменять величины токов /тпт и /тпн в образовании суммарного сигнала обратной связи по мощности. Практически происходит автоматическое изменение положения точки входа канала регулирования мощности (зажим 3 на /?67, провод 833.1). При токах генератора, меньших тока в точке Я селективной характеристики /г</„, потенциал зажима 7 на Я67 больше потенциала зажима 1 на #68 и ток /і (см. рис. 82) протекает от зажима 7 резистора #67 к зажиму 1 резистора #68 по цепи: зажим 7 #67, часть резистора #67, зажим З #67, 833.1, контакт 14 БВЗ, диод Д5 в БВЗ, контакт 12 БВЗ, 835.1, зажим 2 на #67, часть резистора #67, зажим 1 на #67, 837.2, зажим 1 на 1168. Таким образом, часть резистора #67, заключенная между проводами 833.1 и 835.1, шунтируется диодом и точка входа канала мощности (провод 833.1) смещается к зажиму 1 на #68. Соответственно угол наклона части МН селективной характеристики увеличится, так как увеличится доля токового сигнала в канале мощности.
При токах генератора, больших тока в точке О селективной характеристики /г> /Г(0), потенциал зажима 1 на #68 становится больше потенциала зажима 7 на #67, диод в блоке БВЗ, включенный между контактами 11 БВЗ и 14 БВЗ, шунтирует часть сопротивления между проводами 831.1 и 833.1 и точка входа канала мощности (провод 833.1) смещается к зажиму 7 на #67. Это приводит к изменению угла наклона части ОП селективной характеристики, так как увеличится доля сигнала напряжения в канале мощности. При токе /г в зоне между точками Я и О ток 1\ равен нулю или близок к нему. Вследствие этого напряжение на шунтируемых частях #67 недостаточно для открытия диодов, и регулирование идет по линии НО. Наклон участка НО селективной характеристики зависит от положения зажима 3 на #67.
Внешняя характеристика генератора формируется при включении в работу индуктивного датчика, который позволяет имеющуюся на дизеле свободную мощность использовать на создание тяги. Питание индуктивного датчика осуществляется от блока задания возбуждения через выпрямительный мост по цепи: (см. вкладку рис. 5) контакт 5 БЗВ, 781.1, К. 781.3, зажим Д.З дизеля, катушка ИД, зажим ДА дизеля, 783.1, К-783, 783.2, контакт 4БВ1 и с контакта 6 БВЗ, 785.1, К.785, 785.2, контакт З БВ1. Выход выпрямительного моста нагружен на резистор #70. Это напряжение складывается с напряжением задания мощности. Таким образом, при определенных условиях объединенный регулятор дизеля с помощью индуктивного датчика может менять (увеличивать) уровень напряжения задания в канале регулирования мощности.
При появлении сигнала от индуктивного датчика в канале регулирования мощности внешняя характеристика тепловоза становится близкой к гиперболической и соответствует кривой 2 на рис. 80. Прямолинейная характеристика генератора, проходящая через точки Б и Г внешней характеристики, дает равенство мощности дизеля и генератора только в этих точках. В остальных точках она будет проходить значительно выше характеристики постоянной мощности генератора. Мощность генератора будет больше мощности дизеля, и частота вращения дизеля начнет уменьшаться. Дополнительная перегрузка возникает также при включении потребителей собственных иужд (электродвигатель привода компрессора и др.). Чтобы этого не происходило и дизель работал с номинальной мощностью и номинальной частотой вращения коленчатого вала на всех режимах, напряжение индуктивного датчика £/ид уменьшается, если мощность генератора становится больше мощности дизеля, и увеличивается, если мощность генератора становится меньше мощности дизеля. Это достигается изменением индуктивного сопротивления ИД за счет изменения положения его якоря внутри катушки (рис. 84).
Рассмотрим действие объединенного регулятора при перегрузке дизеля, когда напряжение и ток генератора соответствуют точке К (см. рис. 80), находящейся выше внешней гиперболической характеристики. При перегрузке дизеля частота вращения вала дизеля уменьшается, и объединенный регулятор вдвинет якорь индуктивного датчика внутрь катушки (вправо) (см. рис. 84), увеличивая сопротивление цепи и уменьшая ток /нд через резистор ЮО и тем самым уменьшая падение напряжения £/„д на ЮО. Общая величина уставки задания мощности уменьшается, а сигнал рассогласования, поступающий в обмотку МУ блока БУВ, увеличивается. Угол регулирования ос тиристоров УВВ также увеличивается. В свою очередь это повлечет за собой уменьшение тока возбуждения и напряжение тягового генератора.
Рис 84. Зависимость сопротивления и тока индуктивного датчика от положения его сердечника
При понижении мощности генератора и достижении равенства ее с мощностью дизеля частота вращения вала дизеля и мощность станут номинальными, и объединенный регулятор дизеля приостановит перемещение якоря индуктивного датчика. Результирующий сигнал установки мощности будет меньше, сигнал рассогласования увеличится и внешняя характеристика сместится с точки К', расположенной на линейном участке БГ, в точку К, расположенную на гиперболической части внешней характеристики.
При недогрузке дизеля (увеличении частоты вращения вала) якорь индуктивного датчика выдвигается из катушки (переместится влево), увеличивается падение напряжения на /?70 и процесс регулирования происходит в обратном порядке, т. е. характеристика сместится с точки К", расположенной на селективной характеристике, в точку К, расположенную на гиперболической части внешней характеристики.
Таким образом, в результате действия объединенного регулятора дизеля внешняя характеристика генератора корректируется в гиперболическую, при работе на которой полностью используется свободная мощность дизеля.
Характеристики генератора на промежуточных позициях формируются при переводе контроллера с 8-й позиции на любую более низкую. При этом внешние характеристики генератора снижаются. Это происходит следующим образом.
При уменьшении частоты вращения вала дизеля и подачи топлива в соответствии с работой объединенного регулятора дизеля уменьшается и напряжение на выходе тахиметрического блока БЗВ пропорционально частоте вращения вала дизеля. Следовательно, уменьшается напряжение на потенциометре задания Ю2, определяющее ток возбуждения генератора по позициям. Одновременно уменьшается частота вращения тягового генератора и возбудителя, и ток возбуждения тягового генератора устанавливается окончательно в соответствии с позицией контроллера и током нагрузки.
Следует отметить, что в цепи резистора задания /?72 параллельно части резистора, с которой снимается задание уставки ограничения тока тягового генератора, установлен стабилитрон из блока БВ1. При достижении определенного напряжения задания, соответствующего положению контроллера на 4-й позиции, стабилитрон пробивается и устанавливает постоянное напряжение задания отсечки тока, не зависящее от дальнейшего изменения позиций контроллера. Это позволяет на позициях, начиная с 4-й, реализовать максимальные пусковые токи и, следовательно, максимальную тягу.
Регулирование мощности генератора на 1-й позиции позволяет осуществлять плавное, без рывков, трогание тепловоза с места. Для этого в канале задания мощности включен контакт промежуточного реле РУ9, которое получает питание по цепи (см. вкладку рис. 1) ВкА7, 133.1, п. 133, 133.2, К. 133, 133.6, з. к. 1РУО, 143.2, К. 143, 143.1, контакт разъема контроллера А. 14, контакт контроллера, замкнутый со 2-й по 8-ю позицию, контакт разъема контроллера А.8, 205.1, К.205, 205.8, VII.11, 205.7, катушка РУ9, «минус» в блоке реле. Как видно из схемы, РУ9 включится только на 2-й позиции контроллера, следовательно, регулируя величину резистора R72 (см. вкладку рис. 5) канала задания мощности при помощи изменения величины части резистора, которая со второй позиции будет зашунтирована контактом реле РУ9, можно регулировать уровень задания мощности на 1-й позиции.
Кроме того, при работе дизеля на 1-й позиции контроллера машиниста якорь индуктивного датчика полностью вдвигается в катушку (вправо). Это достигается при помощи специального электромагнита в объединенном регуляторе дизеля, который получает питание через з. к. РУ9 по цепи: автоматический выключатель ВкА4, «Дизель 1 с» (зона A4), 53.1, II.9, 53.2, К-53, 53.8, VII.4, 53.7, р. к. РУ9, 55.7, VII5, 55.8, К.55, 55.1, зажим Д.12 дизеля, катушка ВУИД, зажим Д.23 дизеля, 2.26, 1К.2. В этом случае напряжение выхода индуктивного датчика близко к нулю и мощность генератора на 1-й позиции практически соответствует селективной мощности, определяемой уровнем сигнала задания на резисторе Р72.
Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей. По мере увеличения скорости тепловоза ток нагрузки уменьшается, а напряжение увеличивается по гиперболической части внешней характеристики генератора так, что поддерживается постоянная мощность дизеля. При определенной скорости наступает ограничение по напряжению. Дальнейшее увеличение скорости вызывает уменьшение тока при почти постоянном напряжении и приводит к резкому уменьшению мощности генератора. Регулятор дизеля уменьшает подачу топлива, мощность дизеля недоиспользуется, и дальнейшего увеличения скорости тепловоза не будет или оно будет незначительным.
Для возврата характеристики ди-зель-геиератора в зону нагрузки и возможности расширения диапазона скоростей движения тепловоза применяется ослабление возбуждения тяговых двигателей.
Величина магнитного потока прямо пропорциональна магнитодвижущей силе Фд = Я^вИ7в), т. е. току, проходящему по обмотке возбуждения, и числу витков в ней. Поэтому, если параллельно обмотке возбуждения тягового электродвигателя подключить резистор, через нее будет протекать только часть тока якоря, и магнитный поток уменьшится. Ток в цепи вращающего якоря электродвигателя с последовательным возбуждением зависит от разности приложенного напряжения и противо-э.д.с. В свою очередь противо-э.д.с. прямо пропорциональна частоте вращения якоря и магнитному потоку: £д= = СФд£/д. Так как скорость локомотива мгновенно измениться не может, то противо-э.д.с. в данном случае будет уменьшаться прямо пропорционально изменению магнитного потока возбуждения. Напряжение генератора в первый момент после подключения резистора будет значительно превосходить противо-э. д. с. тяговых электродвигателей, а ток в них и крутящий момент резко возрастут.
Система автоматического регулирования, поддерживающая мощность генератора постоянной, компенсирует возрастание тока уменьшением напряжения. При уменьшении разности между напряжением генератора и противо-э. д. с. электродвигателей до определенной величины возрастание тока прекратится. Величина шунтирующего резистора рассчитывается так, что новому режиму будет соответствовать точка в нижней части гиперболической внешней характеристики генератора. Следовательно, сразу же после перехода на ослабленное возбуждение неизменному режиму движения и скорости тепловоза соответствует тяговый режим генератора и электродвигателей на нижней гиперболической части внешней характеристики. Это позволяет вновь использовать гиперболическую часть внешней характеристики при увеличении скорости.
Включение ослабления возбуждения происходит непосредственно перед началом ограничения мощности на внешней характеристике генератора, чтобы было соблюдено условие постоянной мощности до и после перехода. В противном случае будут наблюдаться рывок тепловоза и нежелательные переходные процессы в электрической цепи генератор - электродвигатели, что может привести к повреждению электрических машин и аппаратов.
На тепловозе используется автоматическое двухступенчатое ослабление возбуждения тяговых электродвигателей с помощью реле перехода РП1 и РП2. Они управляют четырьмя контакторами 1КШ - 4КШ включения шунтирующих резисторов Ю4 - Р89 (четные номера - 11 ступень, нечетные - 1 ступень) .
Токовые катушки реле переходов РП1 и РП2 включены последовательно, и через них протекает ток выпрямительных мостов трансформаторов 1ТПТ - 4ТПТ по цепи: «плюс» с контакта 8 БВ2 (зона 11В), 837.1, Я68, Я69, 819.1, XII. 33, 819.2, катушка РП1, 843.1, катушка РП2, 921.2, XII1.32, 921.1, шунт Ш4, 923.1, «минус» на контакте 2 БВЗ. Таким образом, в токовых катушках РП1 и РП2 протекает ток, пропорциональный току нагрузки тягового генератора.
Катушки напряжения реле включены на напряжение тягового генератора через регулировочные резисторы Я95 и Я96 (зона ПА). Точки включения реле переходов на внешней характеристике генератора регулируются этими резисторами. Цепь питания катушки напряжения РП1: «плюс» с верхнего зажима контактора 8КП (зона 11В), 845.3, 845.2, XIII. 24, 845.1, Я95, 859.1, XIII.26, 859.2, катушка РП1, 386.15, 1К.386 и далее на «минус» реверсора 1Р. Цепь включения РП2 аналогична, но РП2 может включиться, только если включена первая ступень ослабления возбуждения тяговых электродвигателей (через контакты 1КШ и 2Ш).
При увеличении скорости тепловоза и уменьшении тока генератора удерживающее усилие якоря реле уменьшается. Одновременно увеличение напряжения усиливает действие тока катушек напряжения, что и вызывает срабатывание реле. Это происходит в определенных точках внешней характеристики.
После включения реле РП1 его контакты подают питание на электропневматические вентили включения контакторов ослабления возбуждения 1КШ и 2КШ по цепи: автоматический выключатель ВкА7 «Управление общее» (зона ЗВ, вкладка рис. 1), 133.1, п.133, 133.2, К. 133, 133.6, з. к. 1РУО, 143.2, К. 143, 143.1, контакт А. 14 контроллера, контакт реверсивного барабана контроллера, замкнутый в положении «Вперед» (или «Назад») контакт А.4 контроллера, 151.1, К.151, 151.5, XII.12, 151.2, 151.6, р. к. 2Р, 155.1, р. к. 1Р, 159.7, Щ.159, 159.5, 1.5 (зона 6В), 159.6, ВкА8 ^Возбуждение», 191.1, 11.18, 191.2, контакт Б. 12 контроллера, замкнутый начиная с 1-й позиции, контакт Б.6 контроллера, 201.1, п.201, 201.10, Т61 «Ослабление поля» 181.6, 11.17, 181.5, К.181, 181.1, XI 1.17, 181.2, р. к. РВ4, 183.1, з. к. РП1, 185.5, катушка 2КШ, 185.3, катушка 1KU1 и далее 2.35, 1К.2.
Контакторы 1KU1 и 2КШ главными контактами включают параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей резисторы I ступени ослабления поля. Для примера рассмотрим протекание тока в цепи первого тягового электродвигателя Э1: « + » У В (зона 12В, вкладка рис. 5), шина к шунту Uli, шина к 1КП, з. к. 1КП, 250.1, якорь электродвигателя Э1, 172.1, р. к. 1Р и далее по двум цепям: 170.1, зажим С1, обмотка возбуждения Э1, зажим С2, 176.3; 170.2, R.75, 300.1, з. к. 2КШ, 176.2 и далее общая цепь на «минус» выпрямительной установки: р. к. 1Р, 386.1, шина на «минус» У В.
Включение II ступени ослабления возбуждения тяговых двигателей реле РП2 и подключение параллельно обмоткам возбуждения резисторов II ступени происходит аналогично.
Блокировочные контакты 1KU1 и 2KU1 в цепи катушек напряжения реле РП1 и контакты ЗКШ и 4KU1 в цепи реле РП2 при включении контакторов вводят в цепь катушек дополнительную ступень резисторов R95 и R96, необходимую для регулирования заданного режима отключения реле. Уменьшение скорости движения вызывает увеличение тока тягового генератора и снижение его напряжения, что приводит к отключению сначала РП2 (переход со II ступени ослабления возбуждения на I ступень). При дальнейшем снижении скорости отключается реле РП1 (переход с I ступени ослабления на полное поле).
Тумблер переходов Т61 в цепи питания катушек электропневматических вентилей 1KU1-4KU1 служит отключателем схемы ослабления поля в случае появления неисправностей в силовых цепях и в цепях управления ими.
Контакты реле управления РУ10, которое включается на 3-й, 4-й, 5-й и 6-й позициях контроллера по цепи (см. зону ЗА вкладки рис. 1): контакт контроллера, замкнутый на вышеперечисленных позициях, контакт Б. 15 контроллера 209.1, К.209, 209.5, катушка РУ10, 2.33, К.2, служат для обеспечения возможности дополнительной регулировки точек включения реле РП1 и РП2 на промежуточных позициях, включая 6-ю (но не 7-ю и 8-ю).
Возбуждение тягового генератора при аварийных режимах. При отказе системы аварийного регулирования переключатель АП возбуждения тягового генератора, переводится из положения «Рабочее» в положение «Аварийное». Контакты переключателя (см. зону 12 В вкладки рис. 5) шунтируют тиристоры, установленные в управляемом выпрямителе возбуждения, после чего он начинает работать как обычный двухфазный неуправляемый выпрямитель. Питание обмотки возбуждения возбудителя осуществляется по тем же цепям, что и при работе в автоматическом режиме, и может дополнительно регулироваться резистором Я59. Регулировка осуществляется на 8-й позиции контроллера машиниста, когда контактор аварийного возбуждения КАВ включен, путем изменения величины сопротивления между зажимами 1 и 2 на резисторе /?5°. На 1-й позиции контроллера ток возбуждения возбудителя регулируется изменением сопротивления между зажимами 2 и 3 резистора Р59 (КАВ выключен). Контактор КАВ включается параллельно реле РУ9. С якорной обмотки возбудителя переменное напряжение подается на вход выпрямительного моста УВВ по цепи: зажим С1 возбудителя, 721.1, предохранитель ПРИ, 723.9, зажим 4АП и далее по двум проводам 727.1 и 737.1 на зажимы 4-7" и -Т (между тиристорами и диодами). С зажима С2 возбудителя напряжение поступает на зажим ~2 в УВВ. Питание обмотки возбуждения тягового генератора осуществляется по цепи: зажим « + » УВВ, 739.1, шунт ШЗ, 741.1, з. к. КВГ, 743.1, зажим VI генератора, обмотка возбуждения генератора, зажим V2 генератора, 745.4, зажим «-» УВВ. В пределах каждой позиции контроллера при аварийном режиме возбуждения возбудитель получает постоянное по величине возбуждение, поддерживаемое только током подпитки узла коррекции по току. При индуктивной нагрузке тягового генератора реакция якоря и падение напряжения в обмотках якоря вызывают уменьшение выходного напряжения, поэтому внешняя характеристика генератора V= /(/) ПрИ /воз6 = СОП5І В аварийном режиме имеет резко падающий характер (штриховая линия на рис. 80).
При неисправности одного из тяговых двигателей соответствующим тумблером Т63-Т610 на нулевой позиции контроллера машиниста выключается поездной контактор. Контакт тумблера в цепи между проводами 227.3 и 243.6 (зона 5В) шунтирует соответствующий блокировочный контакт поездного контактора, тем самым подготавливается цепь питания контакторов возбуждения возбудителя КВВ и тягового генератора КВГ. Второй контакт тумблера между проводами 793.6 и 807.6 (зона 12А) шунтирует резистор Р.70, уменьшая задание уровня мощности генератора, и внешняя характеристика снижается до уровня, близкого к селективному. При работе с выключенным тяговым двигателем необходимо строго контролировать ток генератора по приборам на пульте тепловоза. При выходе из строя более одного тягового двигателя движение с составом недопустимо.
Функциональная схема и работа блока управления возбуждением | Маневровый тепловоз ТЭМ7 | Электрическая схема управления