Селективная характеристика
Характеристика генератора (см. рис. 135), определяемая работой системы автоматического регулирования возбуждения без электрической связи с объединенным регулятором дизеля (отключена регулировочная обмотка амплистата), называется селективной. Формирует ™* селективный узел, который производит выбор (селекцию) сигналов обратной связи по току и напряжению — пропускает в управляющую обмотку амплистата ток ТПТ при ограничении тока, сумму токов ТПТ и ТПН при поддержании постоянной мощности и ток ТПН при ограничении максимального напряжения. Уровень селективной характеристики задается током уставки (током подмагничивания) в задающей обмотке, определенным для каждой позиции контроллера. Поэтому формирование ее и работа селективного узла аналогичны для всех позиций и рассматривается для номинального режима на 15-й позиции контроллера.
При регулировании тока, мощности и напряжения рабочая точка амплистата, характеризующая намагниченность сердечника и ток выхода, перемещается вдоль крутой части характеристики амплистата от точки А до точки Д (см. рис. 135). В пределах этой области кривой намагничивающие силы задающей и управляющей обмоток изменяются незначительно, а ток выхода амплистата — от минимального до максимального значения. Очевидно, что чем круче будет идти кривая, тем меньше требуется величина изменения намагничивающей силы для получения тех же значений тока выхода амплистата. Этим определяется чувствительность схемы регулирования.
При переходе в тяговый режим и включении контакторов ВВ возбуждения возбудителя (первоначальный момент) ток выхода амплистата определяется только намагничивающей силой задающей обмотки, во много раз превосходящей величину, необходимую для управления усилителем в пределах крутой части характеристики, а ток выхода будет максимальным. В этом случае рабочая точка находится в области Е насыщения сердечника амплистата.
После включения контактором КВ возбуждения генератора (поездные контакторы включены) напряжение его должно было бы резко увеличиться, но так как тяговые электродвигатели неподвижны, а сопротивление их обмоток очень мало, происходит быстрое увеличение тока в цепи тяговых электродвигателей. Одновременно из-за сильного подмагничивания сердечников ТПТ быстро увеличивается их ток выхода. В этот момент ток выхода ТПТ будет значительно больше, чем ТПН. Поступая в селективный узел, ток г’д разветвляется, часть его гбт протекает по балластному резистору СБТТ, другая г’д — через выпрямитель В5, резистор СОУ проходит и в управляющую обмотку магнитного усилителя, создавая на этом участке падение напряжения ивг (см. рис. 134).
Ток выхода ТПН, протекая по резистору СБТН, также создает на нем падение напряжения. Так как ток гб„ мал, то это падение напряжения значительно меньше того, которое создано на обмотке управления током от ТПТ. Поэтому потенциал в точке в значительно выше, чем в точке а, и ток стремится протекать от б к а, но в этом направлении диод 57 заперт. За счет этого, при больших токах генератора, ток ТПН не проходит в управляющую обмотку, ТПН и СБТН как бы отключены. Ток же ТПТ не может пройти через запертый диод В7 в резистор
СБТН, а проходит только через управляющую обмотку. Поэтому по мере роста тока тяговых электродвигателей и генератора ток в управляющей обмотке возрастает, а результирующая намагничивающая сила Аниг, равная разности намагничивающей установки и намагничивающей силы управления, будет уменьшаться.
При уменьшении результирующей намагничивающей силы и смещении (условном) рабочей точки по характеристике амплисгата от точки Е до точки Д ток выхода амплистата уменьшается незначительно. Дальнейшее же увеличение тока нагрузки и уменьшение результирующей намагничивающей силы, как видно из рисунка 135, ведет к резкому уменьшению тока выхода амплистага и напряжения генератора. В точке В характеристики ампер-витки подмагничивания равны нулю, т. е. намагничивающая сила управляющей обмотки равна намагничивающей силе уставки. Однако ток выхода амплистата в обмотке возбуждения еще достаточно высок. Дальнейшее возрастание тока тяговых электродвигателей приводит к тому, что намагничивающая сила управляющей обмотки превысит на некоторую величину намагничивающую силу уставки, и рабочая точка займет положение точки А. Как видно из характеристики, ток выхода амплистата становится достаточно малым. Для более полной нейтрализации тока выхода амплистата и поля возбуждения возбудителя используется размагничивающая обмотка возбудителя. Ее магнитный поток при нормальном режиме возбуждения направлен встречно магнитному потоку намагничивающей обмотки возбудителя. Это позволяет при малых токах выхода рабочей обмотки амплистата добиться почти полного уменьшения тока возбуждения возбудителя, а значит и напряжения на выходе тягового генератора. Напряжение генератора становится близким нулевому значению и полностью падает на сопротивление силовой цепи, т.е. происходит ограничение тока генератора.
Когда якоря тяговых электродвигателей приходят во вращение и тепловоз трогается, на зажимах электродвигателей растет противо-э. д. с, ток в силовой цепи, пропорциональный разности напряжения генератора и противо-э. д. с. электродвигателей, начинает падать. Ток в управляющей обмотке амплистата также будет уменьшаться, результирующая намагничивающая сила Аюх. 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, а следовательно, напряжения тягового генератора. Такое повышение напряжения при разгоне тепловоза будет компенсировать увеличение противо-э. д. с. 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 Аа). 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 иди незначительно уменьшаться токи в резисторе СБТТ и управляющей обмотке, а также поддерживаться постоянным падение напряжения £/вг селективного узла.
Повышение напряжения генератора приводит к возрастанию тока на выходе ТПН. За счет этого возрастают падение напряжения на резисторы СБТН и потенциал точки а селективного узла. 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 Ц (сначала очень малый) с выхода ТПН начинает протекать через выпрямитель В7, и в управляющей обмотке амплистата будет суммарный ток 1’д и /„ 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.
Как видно из характеристики амплистата, результирующая намагничивающая сила Аи>2 на участке кривой БД изменяется очень мало (практически постоянна), а ток выхода амплистата и напряжение генератора изменяются очень сильно. Намагничивающая сила уставки постоянна, следовательно, изменяются в очень малой степени только намагничивающая сила и ток в управляющей обмотке /д -|- г.’. Падение напряжения IIВ[ от этого тока также будет практически постоянным и равным £/аб и £/де на балластных резисторах. Такое равенство при увеличении напряжения генератора и тока Си с выхода ТПН может поддерживаться только за счет уменьшения тока нагрузки и тока 1’А с выхода ТПТ, т. е. увеличение доли тока в управляющей обмотке будет компенсироваться таким же уменьшением доли тока {‘д. Таким образом, начиная с точки 5 внешней характеристики и выше, ограничение и поддержание постоянной величины тока генератора прекращаются. Благодаря действию амплистата по мере увеличения скорости тепловоза и противо-э. д. с. тяговых двигателей напряжение генератора растет в той мере, в какой уменьшается ток нагрузки. За счет этого на участке БГ внешней характеристики получается прямолинейная наклонная характеристика, 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. Величину сопротивления этого резистора подбирают так, чтобы при токе, соответствующем точке Г внешней характеристики, ток на выходе ТПТ создавал падение напряжения 0ле, равное падению £/вг в цепи управляющей обмотки. В этом случае при уменьшении скорости тепловоза и увеличении нагрузки процесс формирования селективной характеристики протекает аналогично описанному ранее для сигналов со стороны ТПН.
Участок ГД внешней характеристики соответствует ограничению напряжения. В самом деле, при дальнейшем увеличении напряжения и уменьшении тока генератора в управляющей обмотке будет протекать только увеличивающийся ток і’и 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 незначительно. Этому соответствует небольшое увеличение напряжения генератора и тока в обмотке управления амплистата, что повлечет уменьшение тока выхода. Следовательно, возбуждение и напряжение генератора будут оставаться практически постоянными — происходит ограничение напряжения.
Работ электрической схемы возбуждения и регулирования тягового генератора тепловоза 2ТЭ10В | Тепловоз 2ТЭ10В | Внешняя характеристика генератора тепловоза 2ТЭ10В