Селективный узел обеспечивает получение требуемых
внешних характеристик генератора. Он состоит из потенциометра задания
Rp7, потенциометра индуктивного датчика Rm и потенциометра обратной
связи Rp6.
Потенциометр задания Rp7, включенный на выходе блока задания БЗВ,
формирует напряжения уставки: по максимальному току Uym (клеммы
Р10—Р11), по мощности UyM (клеммы Р4—РЗ), по максимальному напряжению
Uyn (клеммы Р5—РЗ). Блок задания БЗВ типа БА-430 является статическим
тахометрическим устройством, измеряющим частоту вращения вала дизеля.
Основным элементом блока БЗВ является насыщающийся трансформатор Тр1,
выполненный на тороидальном сердечнике из пермаллоя 50НП с прямоугольной
петлей гистерезиса. Первичная обмотка трансформатора Тр1 через
балластный резистор Rp2 (клеммы PI, Р2) включена на напряжение
возбудителя. Вторичная обмотка (клеммы Н12— К12) через выпрямительный
мост В и сглаживающий фильтр L—С (дроссель Др, конденсатор С) нагружена
на резистор R и потенциометр Rp7. Параметры трансформатора Тр1 и
величина сопротивления резистора Rp2 выбраны такими, что при номинальном
напряжении возбудителя трансформатор работает в режиме глубокого
насыщения магнитной системы. Благодаря этому при изменении напряжения
возбудителя в довольно широких пределах амплитуда магнитного потока в
сердечнике трансформатора Тр1 и величина э. д. с. вторичной обмотки
изменяются незначительно. В то же время изменение частоты напряжения
возбудителя вызывает пропорциональное изменение э. д. с. вторичной
обмотки.
Таким образом, напряжение на выходе блока БЗВ пропорционально частоте
вращения возбудителя, а следовательно, частоте вращения вала дизеля и
мало зависит от колебания величины питающего напряжения. Поскольку петля
гистерезиса сердечника трансформатора Тр1 отличается от идеальной
прямоугольной, то возникает погрешность измерения частоты, связанная с
увеличением э. д. с. вторичной обмотки за счет изменения
намагничивающего тока в период насыщения сердечника. Для повышения
точности измерения в схему включен компенсирующий трансформатор Тр2,
выполненный на тороидальном сердечнике из альсифера. Первичные обмотки
трансформаторов Тр1 и Тр2 включены последовательно и согласно, вторичные
— последовательно и встречно. Э. д. с., наводимая во вторичной обмотке
трансформатора Тр2, компенсирует ту часть э. д. с. вторичной обмотки
трансформатора Тр1, которая обусловлена неидеальностью петли гистерезиса
его сердечника.
Из принципа работы блока БЗВ следует, что напряжения уставки на
потенциометре Rp7 должны изменяться пропорционально частоте вращеиия
вала дизеля мд. Это позволяет получить требуемые зависимости величины
ограничения максимального тока и максимального напряжения в функции
частоты вращения вала дизеля. Однако для получения оптимальной по
расходу топлива характеристики нагружения дизеля Рт=!(пд) зависимость
UyM и от яд должна иметь большую крутизну. Это достигается включением в
цепь уставки по мощности стабилитрона СТ2 (блок БС1) типа Д-815В.
Как отмечено выше, мощность, снимаемую с клемм генератора, необходимо
корректировать в соответствии с изменением свободной мощности дизеля.
Осуществляют это при помощи индуктивного датчика ИД, включенного в цепь,
состоящую из выпрямительного моста В2 (блок БС1), сглаживающего
конденсатора С2 (блок БС1) и потенциометра #ид. Питание подается от
вторичной обмотки (Н13—К13) трансформатора Тр1 блока БЗВ. При изменении
свободной мощности дизеля сервомотор объединенного регулятора перемещает
якорь датчика ИД, в результате чего изменяется величина индуктивного
сопротивления его катушки, а следовательно, величина тока в цепи и
величина падения напряжения Um на потенциометре Л?Ид-Потенциометр 7?Ид
включен последовательно с участком (Р4— РЗ) потенциометра Rp7, благодаря
чему величина уставки по мощности равна сумме напряжений (^ум+^иД). Если
свободная мощность дизеля увеличилась (например, отключился
электродвигатель тормозного компрессора), то сервомотор объединенного
регулятора начинает выводить якорь из катушки датчика ИД. При этом
индуктивное сопротивление катушки уменьшается, а ток в цепи, напряжение
иия и уставка по мощности генератора (^ум+^вд) увеличиваются. Если
свободная мощность дизеля уменьшается, то происходит обратный процесс:
якорь
вводится внутрь катушки, индуктивное сопротивление увеличивается, а ток
в цепи, напряжение иид и уставка по мощности уменьшаются.
Встречно напряжениям уставок действуют напряжения обратной связи Uom,
Uон и Uом, пропорциональные соответственно току генератора (тяговых
электродвигателей), напряжению генератора и сумме сигналов по току и
напряжению (приблизительно мощности) генератора. Они формируются на
потенциометре обратной связи Rp6, выполненном по П-образ-ной схеме.
Плечо (PI—Р8) потенциометра Rp6 включено на выходе трех выпрямительных
мостов В1—ВЗ блока БСЗ. Мосты В1—ВЗ выпрямляют токи трансформаторов
постоянного гока ТрПТ1—ТрПТЗ, пропорциональные суммам токов
соответственно 1 и 6, 2 и 3, 4 и 5-го тяговых электродвигателей.
Схема из нескольких последовательно включенных
выпрямительных мостов обладает свойством выделять наибольший из поданных
на нее сигналов. Благодаря этому ток в плече (PI—Р8) потенциометра Rp6
равен току того трансформатора тока, который в данный момент имеет
наибольшую величину. Этот трансформатор тока называют ведущим.
Необходимость такой схемы будет показана ниже при рассмотрении защиты от
боксования. Из-за отклонения формы токов трансформаторов ТрПТ1—ТрПТЗ от
прямоугольной напряжения на выходе мостов В1—ВЗ являются пульсирующими
(полуволна напряжения имеет трапецеидальную форму) и сдвинуты друг
относительно друга по фазе. Это приводит к возникновению погрешности в
работе схемы (ток на выходе не равен току ведущего трансформатора).
Для сглаживания пульсаций и устранения указанной погрешности каждый мост
шунтируют конденсатором достаточно большой емкости (Cl—СЗ, блок БСЗ).
Плечо (Р9—Р8) потенциометра Rp6 включено на выходе моста В1 (блок БС1),
выпрямляющего ток трансформатора постоянного напряжения ТрПН, который
пропорционален напряжению генератора. Величина тока подмагничивания
трансформатора ТрПН ограничивается резистором Ятн.
Таким образом, напряжение между клеммами РЗ и Р8 (Uот) пропорционально
току, а между клеммами Р9 и Р8 (t/он) — напряжению генератора.
Напряжение между клеммами Р5 и Р8 (Uом) пропорционально сумме сигналов
по току и напряжению генератора. Направление тока на участке
потенциометра Rp6 между клеммами Р1 и Р9 изменяется в зависимости от
того, какое из напряжений (между клеммами Р1 и Р8 или Р9 и Р8) является
большим.
Ток в обмотку управления магнитного усилителя МУ блока БУВ протекает под
действием разности напряжений обратной связи и уставки. Разделительные
диоды Д4 (блок БС2), Д4 (блок БСЗ) и Д9 (блок БС1) обеспечивают
протекание тока в обмотку управления только в том случае, если
напряжение обратной связи больше напряжения уставки. При изменении тока
управления МУ изменяются моменты подачи управляющих импульсов на
тиристоры блока БВГ и, следовательно, величины тока возбуждения и
напряжения генератора. Электрическую цепь, состоящую из участков
потенциометров Rp6 и Rp7, на которых выделяются сигналы обратной связи и
уставки, разделительного диода и обмотки управления магнитного усилителя
МУ, называют каналом регулирования (см. рис. 74).
В зависимости от величины тока и напряжения генератора ток в обмотку
управления МУ протекает по одному из трех каналов регулирования. Два
других канала при этом заперты, так как у них напряжения уставок больше
напряжений обрат-ной связи. При токах генера-; гора /г, близких к
максимальному, напряжение обратной связи Uот больше напряжения уставки i/ym,
ток управления протекает по каналу/и формируется участок ограничения
тока В3Г внешней характеристики генератора (рис. 77). Здесь и в
дальнейшем под /г и Uv подразумеваются выпрямленные значения тока и
напряжения генератора. При небольших токах генератора напряжение U о н>£/ун,
ток управления МУ протекает по каналу III и формируется участок
ограничения напряжения АБ3 внешней характеристики. Форма внешней
характеристики между этими ограничениями зависит от работы канала //
регулирования мощности. Если резистор /?ид закорочен (£Лщ=0), а
шунтирующие цепочки с диодами Д1—ДЗ разомкнуты, то внешняя
характеристика генератора на участке регулирования мощности будет иметь
вид прямой 5iB,. Наклон ее определяется положением движка Р5
потенциометра Rp6. В точках £>1 и происходит смена работы каналов
регулирования.
Чтобы придать внешней характеристике генератора на участке регулирования
мощности форму ломаной линии и тем самым приблизить ее к гиперболе,
введены шунтирующие цепочки с диодами Д1—ДЗ. При токах генератора
меньших /Г(Н) потенциал клеммы Р9 потенциометра Rp6 больше потенциала
клеммы Р1. Благодаря этому открыты диоды Д2 и ДЗ, шунтирующие участок
потенциометра Rp6 между клеммами Р4 и Р5. Поскольку это равноценно
смещению движка Р5 в сторону клеммы Р1, регулирование происходит по
прямой Б2Нь имеющей больший наклон.
При токах генератора больших /Г(н) потенциал клеммы Р1 больше потенциала
клеммы Р9. Благодаря этому диоды Д2 и ДЗ заперты, а открыт диод Д1,
шунтирующий участок потенциометра Rp6 между клеммами Р5 и Р6. Это
равноценно смещению движка Р5 в сторону клеммы Р9, поэтому наклон
внешней характеристики уменьшается (прямая Н2В2). При токе генератора
/г(н) (точка Я) потенциалы клемм Р1 и Р9 равны, а ток на участке
потенциометра Rp6 между этими клеммами равен нулю. В некоторой области
вблизи точки Я ток, а следовательно, и напряжения на шунтируемых частях
потенциометра Rp6 малы и недостаточны для открытия диодов Д1—ДЗ. Это
соот-
ветствует некоторому промежуточному положению
движка Р5. Регулирование происходит по прямой Н\Н2.
Таким образом, при сигнале индуктивного датчика, равном нулю (С/ия=0),
внешняя характеристика генератора имеет вид ломаной АБ2Н1Н2В2Г. Если
резистор Rwд раскорочен, а индуктивный датчик установлен и удерживается
в положении максимального сигнала (Ummax), внешняя характеристика
генератора имеет вид ломаной АБзВ3Г. Эти характеристики, полученные при
неработающем объединенном регуляторе, называют селективными, так как
форма их определяется работой селективного узла САР.
В процессе работы объединенный регулятор мощности, перемещая якорь
индуктивного датчика, стремится поддержать мощность генератора равной
свободной мощности дизеля. В результате внешняя характеристика
генератора на участке регулирования мощности имеет вид гиперболы и
занимает промежуточное положение между предельными селективными
характеристиками. Положение участков ограничения напряжения и тока
сохраняется неизменным. Внешняя характеристика имеет вид кривой АБВГ. На
участках АБ и ВГ внешней характеристики сигнал индуктивного датчика не
изменяется и равен максимальной величине.
Важным положительным свойством описанной схемы селективного узла
является возможность раздельной регулировки участков внешней
характеристики генератора. Это облегчает процесс настройки схемы и
позволяет при необходимости задать разные законы регулирования величин
максимального тока, максимального напряжения и мощности генератора в
функции частоты вращения вала дизеля.
Для уменьшения величины мощности генератора на I позиции контроллера
машиниста с целью обеспечения плавного трогания тепловоза в цепь уставки
по мощности вводится ступень сопротивления (участок между клеммами Р1 и
Р2 потенциометра Rp7), что приводит к уменьшению напряжения уставки t/yM.
На позициях II—XV этот участок потенциометра шунтирован контактами реле
РУ4. При срабатывании защиты от боксования колесных пар размыкается
контакт РБ и вводится ступень сопротивления (участок между клеммами Р7 и
Р8 потенциометра Rp7). Этим обеспечивается уменьшение всех напряжений
уставок и, следовательно, уменьшение мощности генератора независимо от
того, на каком участке внешней характеристики происходила работа перед
срабатыванием защиты.
Одновременно при помощи электропневматического механизма индуктивный
датчик устанавливается в положение минимального сигнала, что
обеспечивает дополнительное уменьшение напряжения уставки по мощности
генератора. При отключении тяговых электродвигателей в случае аварии
контактами соответствующего отключателя ОМ1—ОМ6 замыкается нако-ротко
резистор /?вд. Это обеспечивает работу по селективной внешней
характеристике генератора с меньшей величиной мощности, что исключает
возможность перегрузки оставшихся в работе электродвигателей.