Генераторы собственных нужд в троллейбусах

В качестве генераторов собственных нужд на троллейбусах применяются электрические машины постоянного тока с параллельным возбуждением.

К генераторам собственных нужд предъявляются следующие требования: возможно меньший вес и небольшие габаритные размеры; простота конструкции и надежность действия в условиях тряски; надежная защита внутренних частей и обмотки от грязи и попадания влаги.

Напряжение, развиваемое генератором постоянного тока, пропорционально скорости вращения якоря n и магнитному потоку Ф, т. е.

В = сФn  (565)

где с — коэффициент пропорциональности.

Исходя из этого, генераторы, приводимые в действие от вала тягового электродвигателя (скорость вращения которого колеблется в весьма, широких пределах), необходимо снабжать устройствами или аппаратами, обеспечивающими постоянство напряжения в заданных пределах при широком изменении скорости вращения вала приводного электродвигателя.

Все существующие системы регулирования напряжения низковольтных генераторов, установленных на троллейбусах, можно разбить на две группы: а) системы с регулированием тока; б) системы с регулированием напряжения.

Стабилизация напряжения в практически допустимых пределах путем регулирования тока достигается, например, путем использования трех щеточных и противокомпаундных генераторов. Система регулирования тока при помощи третьей щетки применялась на троллейбусах первого выпуска.

Ограничение тЬка генератора, отдаваемого потребителям, при помощи третьей щетки основано на принципе искажения основного магнитного поля полем реакции якоря. Это можно осуществить присоединением обмотки параллельного возбуждения генератора к одной основной и к третьей дополнительной щетке, расположенной по коллектору на некотором расстоянии (против направления вращения якоря) от второй основной щетки. В этом случае напряжение генератора зависит не только от скорости вращения якоря, но и от степени смещения магнитного поля, получаемого соответствующей установкой третьей щетки.

В системах с регулированием напряжения последнее поддерживается стабильным в определенных пределах вследствие того, что изменение его действует непосредственно на регулирующий орган. Автоматическое регулирование напряжения в этих системах осуществляется специальным аппаратом — регулятором- напряжения.

Системы с регулированием величин тока имеют существенные недостатки по сравнению с системами, в которых регулируется напряжение (несмотря на простоту и дешевизну трехщеточных генераторов), а именно:

а) значительные колебания напряжения на зажимах генератора;

б) резкое падение регулирующего эффекта, обусловленное величиной нагрузочного тока, при работе генератора вхолостую или при малой нагрузке.

Поэтому системы с регулированием величины тока на современных троллейбусах не применяются. В настоящее время на отечественных троллейбусах ЗИУ-5 и ТС-2 установлены генераторы типа Г-732. Этот генератор имеет независимый приводной электродвигатель. Стабильное напряжение генератора может поддерживаться в определенных пределах при помощи регулятора напряжения в течение всего периода работы троллейбуса на линии. Поэтому на современных троллейбусах, как правило, устанавливается привод генератора от специального электродвигателя, как это выполнено для генератора-Г-732 на троллейбусах ЗИУ-5 и сочлененных троллейбусах ТС-2.

Зарядный генератор постоянного тока типа Г-732 имеет параллельное возбуждение и следующие основные номинальные параметры: мощность— 1200 вт при скорости вращения 2700 об/мин; напряжение 28 в; длительный ток около 43 а; потери при скорости вращения 3000 об/мин-500 вт. Возбуждение генератора практически начинается со скорости вращения 500 об/мин. При холостом ходе напряжение 28 в достигается при скорости вращения не свыше 1380 об/мин, а при номинальной нагрузке 43 а — при 1550 об/мин. Вес генератора — 44 кг; длина— 527 мм; внешний диаметр 178 мм; активная длина якоря генератора — 160 мм; диаметр — 109, 5 мм; число зубьев — 31; число витков в секции — 2 (по два провода параллельно); число коллекторных пластин — 62; диаметр коллектора — 93 мм; длина коллектора — 63 мм. Обмотка якоря выполнена проводом ПБД, имеющим диаметр 1,56 мм; сопротивление якорной обмотки — 0,017 ом при 20° С; линейная нагрузка — 77 а/см.

В целях получения меньшей разрывной мощности на контактах регуляторов напряжения и ограничителей тока обмотка возбужения генератора разделена на две самостоятельные параллельные группы (ветви), каждая из которых имеет по две катушки, соединенные последовательно. Каждая катушка имеет по 620 витков, намотанных проводом ПЭЛ диаметра 0,86 мм. Сопротивление одной ветви катушек — 17,7 ом при 20° С.

В каждой ветви ставятся регулятор напряжения и регулятор тока. Все регуляторы объединены в общую регуляторную коробку типа РРТ-32.

В заключение этой главы следует заметить, что по мере совершенствования электрического подвижного состава городского транспорта (введение независимого низковольтного питания цепей управления и большого количества элементов вспомогательного оборудования, а также внедрения люминесцентного освещения, и т. д.) растут мощности и количество вспомогательных электрических машин, применяемых для преобразования электроэнергии собственных нужд, что удорожает их общую стоимость, повышает вес и общие габариты вспомогательного оборудования. Одновременно увеличиваются потери энергии в процессе ее преобразования.

В целях устранения этих недостатков в настоящее время в Московском энергетическом институте завершаются научно-исследовательские работы по созданию статического преобразователя электроэнергии собственных нужд на базе современной полупроводниковой техники (тиристоры и пр.) для всех типов, электрического подвижного состава городского транспорта.

В 1965 г. МЭИ совместно с Академией коммунального хозяйства был изготовлен такой первый статический преобразователь и успешно испытан  на одном из троллейбусов в линейных условиях. Этот статический преобразователь при полном отсутствии вращающихся вспомогательных электрических машин обеспечивал необходимые преобразования электроэнергии, получаемой от контактной сети, в постоянный ток пониженного напряжения для цепей управления и вспомогательных цепей, а также переменный ток напряжением 220 в повышенной частоты для люминесцентного освещения.