- •Электрические передачи локОмОтивов и тяговые статические преобразователи Учебное пособие
- •4.4. Электрическая передача с асинхронными тяговыми
- •Глава 5. Системы регулирования напряжения тяговых
- •5.1.2. Система возбуждения тягового генератора с использованием
- •Глава 6. Опытные и перспективные разработки систем
- •Глава 7. Управление тяговыми электродвигателями
- •Глава 8. Тяговые преобразователи электрических передач
- •Глава 9. Электрическое торможение………………………………… 124
- •1. Передачи локомотивов. Назначение передач и требования, предъявляемые к ним. Виды передач. Тяговые характеристики локомотивов.
- •2. Общие сведения о тяговых электрических машинах, применяемых в электрических передачах локомотивов.
- •. Электрические машины постоянного тока
- •2.2. Синхронные тяговые электрические машины
- •2.3. Асинхронные тяговые электрические машины
- •2.4. Вентильные тяговые электрические машины
- •3. Принципы построения и основные характеристки электрических передач локомотивов
- •3.1. Передачи постоянного тока
- •3.2. Передачи переменно-постоянного тока
- •3.3. Передачи переменного тока
- •4. Опытные и перспективные разработки электрических передач переменного тока
- •4.1. Электрическая передача локомотива с полюсо-переключаемыми электрическими машинами (разработка мэи)
- •4.2. Электрическая передача локомотива с асинхронным тяговым генератором
- •4.3. Электрические передачи локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями, имеющими фазный ротор
- •4.4. Электрические передачи локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями, имеющими фазный ротор и поворотный статор
- •5. Системы регулирования напряжения тяговых генераторов в электрических передачах локомотивов
- •5.1. Электромашинный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора
- •5.1.1. Система возбуждения тягового генератора с использованием возбудителя с поперечно-расщепленными полюсами
- •5.1.2. Система возбуждения тягового генератора с использованием возбудителя с продольно-расщепленными полюсами
- •5.2. Аппаратный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора
- •5.3. Тиристорный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора
- •6. Опытные и персепктивные разработки систем регулирования напряжения тяговых генераторов
- •6.1. Микропроцессорная система автоматического регулирования электрической передачи уста
- •6.2. Электронная система регулирования скорости вращения вала и мощности дизеля (электронный регулятор)
- •6.3. Микропроцессорная система регулирования напряжения тягового генератора с переменным коэффициентом передачи регулятора
- •7. Управление тяговыми электродвигателями в электрических передачах локомотивов
- •7.1. Управление тяговыми электродвигателями постоянного тока
- •5.1.1. Управление тяговыми электродвигателями постоянного тока изменением напряжения
- •7.1.2. Управление тяговыми электродвигателями постоянного тока изменением магнитного потока возбуждения
- •7.2. Электрическая передача с поосным регулированием касательной силы тяги
- •7.3. Управление асинхронными тяговыми электродвигателями
- •8. Тяговые преобразователи электрических передач локомотивов
- •8.1. Тяговые выпрямительные установки
- •8.2. Тяговые автономные инверторы
- •8.2.1. Автономные инверторы тока
- •8.2.2. Автономные инверторы напряжения
- •8.3. Тяговые непосредственные преобразователи частоты
- •9. Электрическое торможение
- •9.1. Электрическое торможение в электрических передачах постоянного и переменно-постоянного тока
- •9.2. Электрическое торможение в электрических передачах переменного тока
- •Литература
5. Системы регулирования напряжения тяговых генераторов в электрических передачах локомотивов
Задачами управления электрической передачей являются регулирование напряжения тягового генератора и скорости вращения валов тяговых электродвигателей. Регулирование напряжения тягового генератора сводится к тому, чтобы мощность, отбираемая генератором от дизеля в возможно большем диапазоне изменения скорости тепловоза Vт была равна
Рг = (Nд - Nвсп)г = const (5.1.)
где Nвсп - мощность, расходуемая на вспомогательные нужды.
Так как величина Рг определяется величиной напряжения и тока тягового генератора и должна поддерживаться постоянной, то при изменении V напряжение тягового генератора Uг должно изменяться обратно пропорционально току нагрузки тяговых двигателей Iд (или току нагрузки тягового генератора Iг). Поэтому сигнал по току Iг, пропорциональный Iд, используется как основной сигнал в системе управления электрической передачей. Кроме этого, в системе управления используются сигналы по скорости вращения вала дизеля и положению органа топливоподачи (пропорционального Nд) и сигнал по напряжению тягового генератора Uг. Система регулирования напряжения Uг должна обеспечить работу тягового генератора в соответствии с видом тяговой характеристики тепловоза.
Ни один из тепловозных тяговых генераторов не имеет гиперболической внешней характеристики. Требуемый вид внешней характеристики тяговых генераторов обеспечивают системы регулирования напряжения возбуждения. На тепловозах применяются три основных варианта системы регулирования напряжения возбуждения тяговых генераторов: электромашинный (тахометрический), аппаратный и тиристорный. При электромашинном способе требуемые характеристики обеспечиваются за счет применения специальной конструкции магнитной системы и схемы возбуждения возбудителя тягового генератора. Возбудитель может быть выполнен с поперечно-расщепленными полюсами (тепловозы ТЭ3, ТЭ7, ЧМЭ3) и продольно-расщепленными полюсами (тепловозы ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1, ТЭМ2). При аппаратном способе требуемые характеристики системы возбуждения обеспечиваются путем подбора параметров и схем включения различных аппаратов, при этом электрические машины системы возбуждения имеют обычное исполнение (тепловозы серии ТЭ10, М62, ТЭП60). При тиристорном способе в системе регулирования возбуждения тягового генератора используют тиристорные регуляторы напряжения (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70, 2ТЭ121, ТЭМ7 и др.).
5.1. Электромашинный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора
5.1.1. Система возбуждения тягового генератора с использованием возбудителя с поперечно-расщепленными полюсами
Магнитная система возбудителя В состоит из 6-ти полюсов: ненасыщенных 1 - 4 и насыщаемых 5 и 6 (см. рис. 4.1). Якорь возбудителя имеет волновую обмотку, поэтому ЭДС, наводимые в обмотке якоря каждой группой полюсов, складываются между собой. ЭДС, создаваемая независимой обмоткой Н возбудителя - Е1 не зависит от тока тягового генератора Iг. Ток в дифференциальной обмотке Д возбудителя пропорционален Iг. Намагничивающие силы (н.с.) обмоток параллельной П и дифференциальной Д обмоток направлены навстречу друг другу. В результате кривая зависимости ЭДС Е2 (см. рис. 4.2.), создаваемой ненасыщенными полюсами, от тока Iг имеет четыре участка:
1 - 2 ток тягового генератора Iг, а значит и н.с. обмотки Д невелики, сердечник полюса насыщен под действием н.с. обмотки П и Е2 мало зависит от Iг ;
2 - 3 сердечник полюса не насыщен и Е2 обратно пропорциональна Iг, при этом н.с. обмотки П больше н.с. обмотки Д Fп > Fд ;
3 - 4 сердечник полюса ненасыщен, но Fд > Fп и Е2 меняет знак;
4 - 5 сердечник полюса насыщен, но под действием обмотки Д ЭДС возбудителя Ев = Е1 + Е2.
На полюсах 1 ÷ 4 возбудителя расположены обмотки независимая (Н), ограничительная (О), регулировочная (Р), на полюсах 5 и 6 - обмотки параллельная (П) и дифференциальная (Д).
На участке , то есть в интервале токов 0 - Iг2 обеспечивается ограничение напряжения тягового генератора за счет насыщения полюсов 5 и 6.
На участке , то есть в интервале токов Iг2 - Iг4 внешняя характеристика тягового генератора изменяется примерно обратно пропорционально Iг.
Для ограничения максимального тока тягового генератора применена специальная схема, включающая в себя обмотку О, тахогенератор Т2 и диод Д2.
Направление тока в обмотке О определяется величинами Iг и Uт2. При увеличении тока тягового генератора в обмотке О начинает протекать ток. Н.с. обмотки О направлена встречно н.с. обмотки Н, в результате чего уменьшается напряжение возбудителя, а значит и напряжение тягового генератора. Параметры схемы подобраны так, чтобы напряжение Uг резко уменьшалось при увеличении Iг, таким образом осуществляется ограничение тока тягового генератора.
В схему системы возбуждения введен узел автоматического регулирования мощности, включающий регулировочную обмотку Р, тахогенератор Т1 и диод Д1. Если нагрузка на дизель по какой-либо причине уменьшается, то увеличивается скорость вращения его вала, вследствие чего увеличивается напряжение тахогенератора Т1, возрастает ток в обмотке Р и увеличивается мощность тягового генератора. При увеличении нагрузки происходит обратный процесс. Оба тахогенератора Т1 и Т2 объединены в общем корпусе и приводятся от вала дизеля. Впоследствии тахогенераторы были заменены тахометрическими датчиками.