СТРУКТУРНАЯ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА САУ ПОЛЕМ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

По мере разгона и увеличения скорости тепловоза ток нагрузки уменьшается, а напряжение увеличивается по гиперболической части внешней характеристики генератора так, что поддерживается постоян­ной 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 будет недоиспользоваться и дальней­шего возрастания скорости не будет или будет очень незначительным.

Для возврата дизель-генератора в зону полной нагрузки и возмож­ности расширения диапазона скоростей применяется регулирование тяговых электродвигателей путем изменения их магнитного потока возбуждения (ослабления магнитного поля).

Величина магнитного потока прямо пропорциональна намагничи­вающей силе т. е. току, проходящему по обмотке, и ко­личеству витков в ней. Поэтому, если параллельно обмотке возбужде­ния подключить резистор с определенной величиной сопротивления (зашунтировать), то через нее будет протекать только часть тока якоря, и магнитный поток уменьшится.

Как известно, ток в цепи вращающегося якоря электродвигателя с последовательным возбуждением зависит от разности приложенного напряжения и противоэлектродвижущей силы.

В свою очередь противо-э.д.с. прямо пропорциональна частоте вращения якоря и магнитному потоку возбуждения.

Так как скорость локомотива мгновенно измениться не может, то противо-э.д.с. в данном случае будет уменьшаться прямо пропорциональ­но уменьшению магнитного потока возбуждения. Поэтому напряжение генератора в первый момент после подключения резисторов будет зна­чительно превосходить противо-э.д.с. тяговых электродвигателей, а ток в них и вращающий момент будут возрастать.

Система автоматического регулирования, поддерживающая мощ­ность генератора постоянной, компенсирует возрастание тока, умень­шая напряжение. При уменьшении разности между напряжением гене­ратора и противо-э.д.с. электродвигателей до определенной величины возрастание тока прекратится. Величина сопротивления шунтирую­щего резистора рассчитывается так, что новому режиму будут соот­ветствовать точки в нижней гиперболической части внешней характери­стики генератора. Следовательно, сразу же после перехода на ослаб­ленное поле неизменному режиму движения и скорости тепловоза соответствует новый тяговый режим генератора и электродвигателей. Это позволяет вновь использовать гиперболическую часть внешней характеристики генератора при увеличении скорости.

Переход на ослабленное поле и назад должен происходить непо­средственно перед началом ограничения мощности на внешней харак­теристике генератора, чтобы было соблюдено условие постоянства мощ­ности до и после перехода. В противном случае будет наблюдаться рывок тепловоза и нежелательные переходные процессы в электриче­ской цепи генератор—электродвигатель. Это может привести к повреж­дению электрических машин и аппаратов.

На тепловозе используется автоматическое двухступенчатое ослаб­ление поля возбуждения тяговых электродвигателей при помощи реле перехода РП1 и РП2 типа П215. Они управляют контакторами ВШ1 и ВШ2, включающими резисторы шунтировки CШ1—СШ6 I и II ступеней ослабления поля.

После включения РП1 его замыкающий контакт (262, 157, 264) подает питание на электропневматический вентиль группового кон­тактора ослабления поля ВШ1. Вентиль главными контактами подключает параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвига­телей резисторы ослабления поля (шунтировки) СШ1—СШ6, при этом по обмоткам возбуждения пойдет 57—63% общего тока цепи.

Вспомогательный контакт ВШ1 {518, 519) вводит в цепь катушки напряжения дополнительный резистор, подготавливая ее к заданному режиму отключения. Замыкающий контакт ВШ1 (501, 509) подготав­ливает цепь питания реле РП2, что гарантирует необходимую последовательность включения реле.

Включение II ступени ослабления поля от реле РП2 и подключение параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей рези­сторов СШ1—СШ6 II ступени происходит аналогично. Величина тока, проходящего по обмоткам возбуждения, составляет 35—39% общего тока цепи.

Уменьшение скорости движения тепловоза вызывает увеличение тока тягового генератора и снижение его напряжения, что приводит к отключению реле перехода РП2 (переход на I ступень ослабления поля). При дальнейшем уменьшении скорости отключается реле РП1 (переход на полное поле).

Для исключения звонковой работы реле перехода часть резистора СРПН на отключение реле (408, 409, 511, 666) закорачивается замы­кающим контактом реле РУ4 с 1-й по 11-ю позицию контроллера. Тум­блер «Управление переходом» в цепи питания катушек групповых кон­такторов ВШ1 и ВШ2 служит аварийным отключателем в случае появ­ления неисправности в цепях управления ослаблением поля.

Для уменьшения подгара контактов контакторов ВШ1 и ВШ2 и пере­ходных процессов в цепи тяговых электродвигателей в схему введены вспомогательные контакты ВШ1 и BШ2, исключающие снятие нагрузки генератора на нулевой позиции контроллера при включенных контак­торах BШ1 и ВШ2. От замкнутого на нулевой позиции контакта конт­роллера через замыкающие контакты реле РУ18 (1186, 1187) и кон­такторов ВШ1 и ВШ2 (1067,1068) напряжение подается в цепь питания контакторов возбуждения ВВ и КВ. Нагрузка на нулевой позиции сни­мается только после отключения контакторов ВШ1 и ВШ2.

Для включения ослабления воз­буждения ТЭД при срабатывании реле переключения необходимо, что­бы выключатель ослабления воз­буждения ТУП был включен. Тогда при срабатывании реле переключе­ния РП1 включится групповой кон­тактор ВШ1 первой ступени ослаб­ления возбуждения, а при сраба­тывании реле переключения РП2— групповой контактор ВШ2 второй ступени ослабления возбуждения.

Выключатель ТУП «Управление переходом» служит для аварийного выключения контакторов ВШ1, ВШ2 при неисправностях в работе реле РП1, РП2.

Бесконтактное реле перехода БРП7 (рис. 5) состоит из двух одинаковых транзисторных узлов, каждый из которых представляет собой полупроводниковое реле (РП1 и РП2), выполненное на двух одинаковых транзисторах (Т11, Т12, Т21 и Т22) типа П215. Транзисторы подключены по схеме с общим эмиттером к одному источнику коллекторного напряжения (цепь управления тепловоза). В каждом реле один транзистор (Т11 и Т21) входной, а другой (Т12 и Т22) — выходной.

Цепи электродов транзисторов организуются следующим образом. В кол­лекторные цепи входных транзисторов Т11 и Т21 включены резисторы их на­грузки СК1 и СК2, а выходных Т12 и Т22 — катушки вентилей групповых кон­такторов ослабления возбуждения ВШ1 и ВШ2. Цепи баз транзисторов Т11 и Т21 соединены с источником смещения (потенциометры СС1 и СС2) через резис­торы СБ1 и СБ2 и с коллекторными цепями транзисторов Т12 и Т22 через со­ответствующие резисторы обратной связи СОС1 и СОС2. Цепи баз транзисто­ров Т12 и Т22 соединены с коллекторами входных транзисторов накоротко. Управляющий сигнал подается на выводы базы и эмиттера входных транзисто­ров через резисторы СОУ1 и СОУ2.

Характеристика каждого реле такова, что выходной транзистор в зависи­мости от значения входного сигнала находится либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения, причем плавное изменение напряжения сигнала на входе вызывает скачкообразное изменение выходного тока, т. е. образуется релейная характеристика.

Сигнал на вход БРП подается от трансформаторов постоянного тока и по­стоянного напряжения ТПТ и ТПН, используемых в системе регулирования возбуждения тягового генератора. Для этого схема селективного узла несколь­ко изменена (см. рис.5): введены разделительные диоды В1А и В2А и резис­торы СН и СТ. Напряжение между крайними выводами резисторов СН и СТ увеличивается с возрастанием напряжения тягового генератора и уменьшает­ся с возрастанием его тока. Подавая это напряжение на вход реле РП1 и РП2, добиваются, чтобы срабатывание и отпадание БРП происходили при заданных режимах генератора.

Характеристики срабатывания и отпадания имеют вид параллельных на­клонных прямых. Такое расположение их выгоднее расходящихся прямых, свойственных серийному реле перехода, так как уменьшается склон­ность реле к «звонковой» работе.

На случай выхода из строя транзисторов реле РП1 и РП2 имеется запас­ный комплект транзисторов Т31 и Т32, включаемый при необходимости при по­мощи штепсельного разъема. Ряд других элементов выполняет защитные функ­ции: диоды Д13 и Д23 — ограничение обратного напряжения в цепи база — эмиттер входных транзисторов; диоды Д12 и Д22 — снятие перенапряжений за счет разрядного тока катушек ВШ1 и BШ2; конденсаторы С1 и С2 — сглажи­вание пульсаций входного напряжения.

Выпущена опытная партия реле БРП7 для тепловозов 2ТЭ10Л и анало­гичные по схеме, но построенные на транзисторах КТ805А реле БРП8 для теп­ловозов 2ТЭ116, Эксплуатационные испытания показали, что полупроводни­ковые реле перехода работоспособны и просты в уходе и обслуживании. Раз­работанные в НИИЭТМе тиристорные реле перехода по сравнению с транзистор­ными реле менее экономичны и надежны, так как в них использовано пример­но в 2,5 раза больше полупроводниковых приборов.

Рис. 6. Принципиальная схема управления контакторами ослабления возбуждения тяговых электродвигателей

Снижение скорости движения вы­зывает возрастание тока генератора и падение его напряжения. Соответ­ственно ток н электромагнитное усилие последовательной катушки увеличиваются, а параллельной — уменьшаются. Однако отпускание реле без принятия соответствующих мер могло бы происходить при слиш­ком низкой скорости. Для умень­шения тока и магнитного потока в параллельной катушке и вводится дополнительный резистор, о кото­ром упоминалось выше. От значе­ния сопротивления этого резистора зависит скорость, при которой от­пускается реле.

Особенностью схемы включения катушек контакторов ВШ1 и ВШ2 (рис. 6) на тепловозах типов ТЭ10М и ТЭ10У является то, что она ис­ключает возможность включения контакторов ослабления возбужде­нии при боксовании колесных пар тепловоза. Так сделано потому, что боксование усиливается, если в его процессе происходит ослабление воз­буждения двигателей.

На тепловозах типов ТЭ10М и ТЭ10У не только исключается воз­можность включения контакторов ВШ1 и ВШ2 при боксованни колес­ных пар, но и для успокоения пере­ходных процессов обеспечивается выдержка времени от момента пре­кращения боксования до момента включения контакторов ослабления возбуждения. Это достигается при помощи электромагнитного реле вре­мени РВ4, которое срабатывает при боксовании вслед за реле боксования и своими размыкающими контактами разрывает цепь катушек контакто­ров ВШ1 и ВШ2. После прекраще­ния боксования реле РВ4 отпуска­ется, а спустя 3 с замыкаются его контакты, восстанавливая цепь катушек контакторов ВШ1 и ВШ2. Если же при возникновении боксо­вания контакторы ВШ1 и ВШ2 уже были включены, то в этом случае питание их катушек не прекращается благодаря замыкающему контакту реле РУ16 и вспомогательному за­мыкающему контакту контактора ВШ2.

Цепь управления контакторами ослабления возбуждения ТЭД вклю­чается через контакты контроллера, которые замыкаются, начиная с 4-й позиции.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: