§ 4.4. Автоматические регуляторы частоты вращения и нагрузки

Установка современных дизель-генераторов на тепло­возах с электропередачей потребовала создания автоматических регуляторов, объединяющих регулирование угловой скорости коленчатого вала двигателя и его нагрузки (рис. 4.6). Такой регулятор состоит из двух связанных между собой частей: регу­лятора частоты вращения и регулятора мощности. При увеличении нагрузки и, следовательно, уменьшении угловой скорости колен­чатого вала муфта-золотник 32 опустится на столько, что полость а справа от буферного поршня 34 соединится с маслом под высоким давлением, подаваемым насосом 33 через масляные аккумуля­торы 30. Поршень 34 под действием перепада давлений в полостях а я б смещается влево, и масло вытесняется в полость под порш­нем 2 силового серводвигателя 5. Поршень 2 поднимается, и рейки

топливных насосов переместятся в сторону увеличения цикловой подачи топлива. При резком уменьшении угловой скорости грузов и быстром открытии каналов связи аккумулятор 30 с полостью а поршень 34 может сместиться влево до упора. При этом полости а и б соединятся непосредственно, что ускорит перемещения поршня 2 и, следовательно, сократит время переходного процесса.

Муфта-золотник имеет поршень 31, выполняющий функцию гибкой силовой обратной связи (изодрома) так же, как и поршень 22 на рис. 4.5, б. Полость над поршнем 31 (см. рис. 4.6) связана с полостью б, а полость под поршнем — с полостью а. Таким обра­зом, перепад давлений в полостях а и б воспринимается поршнем 31, в связи с чем появляется дополнительная сила, суммирующая с усилием пружины 25. Под действием суммарного усилия пре­одолевается поддерживающая сила грузов 26, и поршень 32 перекрывает масляные каналы. За счет перепуска масла через дросселирующую иглу 1 изодрома перепад давлений в полостях а и б постепенно исчезнет, в связи с чем процесс регулирования продолжится до тех пор, пока при новой нагрузке (новом поло­жении поршня 2) не восстановится прежний скоростной режим (поршень 32 займет исходное положение).

Регулятор оборудован устройством 11 для автоматической установки узла регулирования мощности в положение разгрузки (минимального возбуждения) при буксовании или при трогании с места.

Работа дизеля в режиме полной мощности (расчетном режиме) является наиболее экономичной. Однако мощность сохранится постоянной только в том случае, когда постоянно произведение силы тока, потребляемого тяговыми двигателями тепловоза, на его напряжение. Так как при изменении нагрузки на тяговые двигатели (например, при изменении профиля пути) меняется сила тока, то соответственно должно изменяться и напряжение.

Пусть нагрузка на дизель снизится. Вследствие увеличения угловой скорости грузов 26 поршень 2 переместится вниз (в сто­рону уменьшения подачи топлива). Вслед за поршнем 2 опустится левый конец рычага 10 и последний повернется против часовой стрелки относительно точки Е. Рычаг 10, связанный тягой с зо­лотником 12, опустится вниз и пропустит масло под высоким давлением из аккумулятора 30 в полость в справа от поршня 6 серводвигателя. Под действием перепада давлений в полостях в и г поршень 6 переместится влево, и вместе с ним сместится влево якорь индуктивного датчика 4, вследствие чего увеличится воз­буждение генератора. При сливе масла из полости г в верхней полости золотника 12 поднимется давление (за счет наличия иглы 8 дросселя), под действием которого подвижная втулка опустится вниз, сжимая пружины 14. Это перемещение втулки равносильно действию жесткой обратной связи, так как в резуль­тате такого перемещения совмещаются масляные каналы полостей виге поршнями золотником 12.

Перемещение якоря датчика 4 влево приводит к увеличению нагрузки на генератор, а следовательно, и на дизель. Вследствие этого снизится угловая скорость грузов 26_у поршень 2 сместится вверх (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего восстановится прежнее положение золотника 12 и втулки 13 при положении поршня 6 и, следовательно, якоря датчика 4. Увеличение вследствие этого нагрузки на генератор восстановит нагрузку на дизель.

Регулирование мощности обеспечивает работу силовой уста­новки с наибольшим КПД путем перевода работы двигателя на соответствующие скоростные режимы.