Характеристика генератора (см. рис. 156),
определяемая работой системы автоматического регулирования возбуждения
без электрической связи с объединенным регулятором дизеля (отключена
регулировочная обмотка амплистата), называется селективной. Формирует ее
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 наибольшего напряжения.
Уровень селективной характеристики задается током уставки (током
подмаг-ничивания) в задающей обмотке, определенным для каждой позиции
контроллера. Поэтому формирование ее и работа селективного узла
аналогичны для всех позиций и рассматриваются 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. 158). В пределах этой области кривой намагничивающие силы задающей
и управляющей обмоток изменяются незначительно, а ток выхода амплистата
изменяется от наименьшего до наибольшего. Очевидно, что чем круче будет
идти кривая, тем меньше нужно изменение намагничивающей силы для
получения тех же значений тока выхода амплистата. Этим определяется
чувствительность схемы регулирования.
При переходе в тяговый режим и включении контакторов ВВ и КВ возбуждения
(первоначальный момент) ток выхода амплистата определяется только
намагничивающей силой задающей обмотки, во много раз превосходящей
значение, необходимое для управления усилителем в пределах крутой части
характеристики, а ток выхода будет наибольшим. В этом случае рабочая
точка Е находится в области насыщения сердечника амплистата.
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 in (см. рис. 157) разветвляется, часть его г'бт протекает по
балластному резистору СБТТ, другая г'д—через выпрямитель 55, резистор
СОУ проходит в управляющую обмотку магнитного усилителя, создавая на
этом участке падение напряжения ивг.
Ток выхода ТПН, протекая по резистору СБТН, также создает на нем падение
напряжения. Так как ток гбн 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 В7 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 Aws, равная разности намагничивающей уставки и
намагничивающей силы управления, будет уменьшаться.
При уменьшении результирующей намагничивающей силы и смещении (условном)
рабочей точки по характеристике амплистата от точки Е до точки Д (см.
рис. 158) ток выхода амплистата уменьшается незначительно. Дальнейшее же
увеличение тока нагрузки и уменьшение результирующей намагничивающей
силы, как видно на рис. 158, ведет к резкому уменьшению тока выхода
амплистата 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 сопротивлении силовой цепи, т.е.
происходит ограничение тока генератора.
Когда якори тяговых электродвигателей приходят во вращение и тепловоз
трогается, на зажимах электродвигателей растет противоэ. д. с., ток в
силовой цепи, пропорциональный разности напряжения генератора и противоэ.
д. с. электродвигателей, начинает падать. Ток в управляющей обмотке
амплистата также будет уменьшаться, результирующая намагничивающая сила
Awz 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
противоэ. 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 А а). 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 или незначительно уменьшаться токи в резисторе СБТТ и
управляющей обмотке, а также будет поддерживаться постоянным падение
напряжения ывг селективного узла.
Повышение напряжения генератора приводит к возрастанию тока на выходе
ТПН. За счет этого возрастают падение напряжения на резисторе СБТН и
потенциал точки а селективного узла. Сопротивление 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 (сначала очень малый) с выхода ТПН начинает
протекать через выпрямитель В7, и в управляющей обмотке амплистата будет
суммарный ток t'i и от трансформаторов ТПТ и ТПН. В дальнейшем при
повы-шении 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 Aws на участке кривой БД изменяется очень мало (практически
постоянна), а ток выхода амплистата и напряжение генератора изменяются
очень сильно. Следовательно, изменяются в очень малой степени только
намагничивающая сила и ток в управляющей обмотке г'д + г'й. Падение
напряжения ивг от этого тока также будет практически постоянным и равным
ггаб и ыде на балластных резисторах. Такое равенство при увеличении
напряжения генератора и тока г'„ с выхода ТПН может поддерживаться
только за счет уменьшения тока нагрузки и тока г'д с выхода ТПТ, т. е.
увеличение доли тока г'„ в управляющей обмотке будет компенсироваться
таким же уменьшением доли тока г'д. Таким образом, начиная сточки Б
внешней характеристики, и выше, ограничение и поддержание постоянной
величины тока генератора прекращаются. Благодаря действию амплистата по
мере увеличения скорости тепловоза и противоэ. д. с. тяговых
электродвигателей 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. Сопротивление этого резистора подбирают так, чтобы при токе,
соответствующем точке Г внешней характеристики, ток на выходе ТПТ
создавал падение напряжения ыде, равное падению напряжения ивт 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 г'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.