Принципиальная схема электрической передачи

При включении электрической передачи питание обмотки возбуждения генератора 22Г1.2 осуществляется по цепи: «плюс» стартер-генератора 22Г1.2, провод 12211.1, зона (122А1), 12211.5(113А8), предохранитель 21ПРВГ1(211А2), 21111, замкнутый (после заряда конденсатора в ключе регулирования возбуждения 21КРВ1) з.к.21К6, 21117.2, шунт 21ШВГ1, 21119.1, з.к.35КВГ1, 21125.1(221А2), шунт 22Ш1, 22107.1, вывод F1 обмотки возбуждения 22Г1.1, вывод F2 обмотки возбуждения 22Г1.1, 21121.1(211А8), вывод 2 ключа 21КРВ1, вывод 3 21КРВ1, 11202.48(112А7), 11202.2(122А2), «минус»22Г1.2.

Ключ 21КРВ1(211А4), управляемый микропроцессорной системой 13МСКУД, производит регулирование возбуждения тягового генератора, а следовательно его выходного напряжения. Цепь управления ключа 21КРВ1(211А4): выводы Х23:1 и Х23:2 системы 13МСКУД(211А6), экранированный кабель 23С, выводы Х:2 и Х:1 ключа 21КРВ1.

В случае превышения тока возбуждения аварийный сигнал от ключа 21КРВ1 передается по жиле 18С:25 жгута проводов 18С на 13МСКУД.

При отказе в ключе 21КРВ1 канала штатного регулирования возбуждения генератора тумблером 21ТАР включается канал аварийного регулирования возбуждения генератора по цепи: «плюс» на проводе 11207.34(211А2) с зажима К11-207(112А6), автоматический выключатель защиты ключа 21АЗК1, 21101.1, включенный з.к.21ТАР, 21102.1, вывод Х1:9 ключа 21КРВ1. Этот же сигнал с з.к.21ТАР передается в 13МСКУДпо цепи: з.к.21ТАР, 21102.2, диодный зажим КД23, провод 12С:28 жгута 12С, вывод Х12:28 на 13МСКУД и 13МСКУД прекращает штатное управление ключом 21КРВ1. Необходимую информацию о позиции дизеля система управления ключа 21КРВ1 получает по проводам 32209.3 с зажима К32-209(322А4) и 32210.3 с зажима К32-210(322А5). Сигнал аварийного управления может прийти и с другой силовой установки по цепи: плюс на проводе 11207.35(212А2) с зажима К11-207(112А8), автоматический выключатель защиты ключа 21АЗК2(212А3), 21201.1, другой включенный замыкающий контакт тумблера 21ТАР, 21202.2, диодный зажим КД24, 21123(211А4), провод 12С:28 жгута 12С, вывод Х12:28 на 13МСКУД. После тумблера 21ТАР, сигнал проводом 21202.1 подается также на 21КРВ2. Таким образом, аварийное возбуждение включается для обеих силовых установок. Цепи возбуждения тяговых генераторов 22Г1.1 и 22Г2.1первой и второй силовых установок аналогичны

Напряжение питания тяговых двигателей снимается с двух статорных обмоток тягового генератора, каждая из которых соединена в «звезду» и сдвинута относительно другой на 30 электрических градусов. Напряжение с выхода генератора подается на два параллельно соединенных трехфазных моста выпрямительной установки, расположенной над генератором.

Такая схема выпрямления переменного напряжения применена для получения минимальной величины пульсаций напряжения, что уменьшает нагрев тяговых электродвигателей.

Внутренний монтаж некоторых силовых цепей в высоковольтной камере выполнен Шинами. Выпрямленное напряжение, снимаемое с зажимов выпрямительной установки, подается на тяговые двигатели по цепи (для М1): «плюс»22УВ1, 22101.1 (221А8), з.к. 35КП1(241А3), шунт 24Ш1, шина 24101, М1, 24103, р.к. переключателя тормоза 36ПТ, шина 24105.1, р.к. реверсора 35ПРв, 24111.1, обмотка возбуждения М1, 24113.3, р.к. 35ПРв, шина 24107.1 р.к.36ПТ, 23102.1, 23102.1(221А8), «минус»22УВ1. В электрической схеме положение контактов реверсора 35ПРв, соответствует направлению движения тепловоза «Вперед». Реверсирование электродвигателей осуществляется путем изменения направления тока в обмотке возбуждения. При этом направление тока в якоре не изменяется. Если для тягового электродвигателя М1 направлению движения тепловоза «Вперед» соответствует протекание тока в обмотке возбуждения от Д1 к Д2, то при переключении реверсора (направление движения «Назад») ток в обмотке возбуждения будет протекать от Д2 к Д1. Следует отметить, что тяговые электродвигатели в двухосных тележках тепловоза расположены встречно, т.е. один двигатель повернут на 180^о относительно другого. В связи с этим для получения одинакового направления вращения первой и второй колесных пар тяговый электродвигатель М2 (и все остальные четные электродвигатели) заранее реверсированы. Направлению движения тепловоза «Вперед» соответствует протекание тока в обмотке возбуждения тягового электродвигателя М2 от Д2 к Д1, а направлению движения «Назад» – от Д1 к Д2.

Тяговые электродвигатели соединены на тепловозе, параллельно, и цепи их питания аналогичны.

Формирование селективной и внешней характеристик генератора

Формирование внешних и селективных характеристик генератора (рисунок 58 для 8-ой позиции контроллера) осуществляется за счет изменения величины напряжения на выходе тягового генератора при регулировании его возбуждения ключом 21КРВ1 (21КРВ2), управляемым системой 13МСКУД.

Рисунок 58 - Внешняя и селективная характеристика одной силовой установки

В формировании внешних и селективных характеристик генератора участвуют датчики:

1.ток якорей тяговых двигателей Jм1–Jм8(241А3);

2.ток возбуждения тяговых двигателей Jвт(241А2);

3.ток возбуждения тяговых генераторов Jвг1, Jвг2(241А2);

4.напряжение на выходе выпрямительной установки Uг1, Uг2(221А7);

5.величина свободной мощности ИД1, ИД2(323А8);

6.частота вращения дизеля nд1, nд2(322А2);

7.скорость тепловоза ДПС(161А1).

В состав системы в режиме тяги входят следующие каналы регулирования:

1.ограничения тока выпрямительной установки;

2.регулирования мощности дизель–генератора;

3.ограничения напряжения на входе выпрямительной установки.

В состав системы в режиме автоматического поддержания скорости входят следующие каналы регулирования:

1.те же три канала, что в режиме тяги;

2.канал регулирования скорости тепловоза.

В состав системы в режиме электродинамического торможения входят следующие каналы регулирования:

1.ограничения тока возбуждения тяговых двигателей в соответствии с заданной тормозной позицией;

2.ограничение максимального тока якорей тяговых двигателей в соответствии с заданной тормозной позицией;

3.ограничение тока по коммутации двигателей;

4.регулирование тормозного усилия по произведению токов якорей тяговых двигателей на их ток возбуждения в соответствии с заданной тормозной позицией.

Селективная характеристика генератора формируется без контроля свободной мощности дизеля индуктивным датчиком. Ее уровень задается системой 13МСКУД.

При включении тягового режима в первоначальный момент ток возбуждения тягового генератора будет определяться только полным, т.е. с учетом индуктивности, сопротивлением цепи обмотки возбуждения генератора. При этом ток возбуждения будет нарастать и напряжение генератора должно будет увеличиваться. В этот момент якоря тяговых электродвигателей неподвижны, сопротивление их обмоток очень мало, поэтому происходит быстрое увеличение тока в цепи тяговых электродвигателей. Однако максимальный заданный ток при трогании ограничивается системой 13МСКУД.

Когда якоря тяговых электродвигателей приходят во вращение и тепловоз трогается с места, на зажимах электродвигателей растет противо–э.д.с. Ток в силовой цепи, определяемый разностью напряжения тягового генератора и противо–э.д.с. электродвигателей начинает уменьшаться.

Одновременно 13МСКУДбудет регулировать напряжение генератора так, чтобы ток двигателей не менялся и оставался равным заданному пусковому. Этот процесс идет до тех пор пока мощность развиваемая двигателями не достигнет заданной для данной позиции величины.При данном значении тока дальнейшее поддержание пускового тока становится ненужным, так как тепловоз пришел в движение, а ток выше длительного значения может протекать лишь короткое время.

Далее начинается поддержание постоянной мощности Р_{г ,} кВт, генератора по следующей формуле:

P_г = U_г · J_г = Const ,     (1)

где J_г – ток генератора, кА;

U_г – напряжение генератора, В.

Процесс поддержания постоянной мощности при увеличении скорости тепловоза происходит до точки соответствующей ограничению по напряжению. Далее рост скорости возможен только при снижении нагрузки, когда уменьшившийся ток двигателей создает меньший поток их возбуждения, что и способствует возрастанию частоты вращения двигателей.

Установка мощности выбирается таким образом, чтобы селективная характеристика соответствовала кривой 1 (рисунок 58) расположенной несколько ниже внешней характеристики и сумма мощностей от тяги и вспомогательных систем не перегрузила дизель.

Внешняя характеристика генератора формируется при включении в работу датчика свободной мощности, который позволяет имеющуюся на дизеле свободную мощность использовать на создание тяги. Сигнал свободной мощности от электронного регулятора дизеля передается по цепи: выводы 11и12 блока БУ(323А8), жилы 11и12 кабеля 2Д(322А1), зажимы К32–237, К32-238, жилы Кр. и ЗЕЛ. кабеля 19С:8, далее выводы разъема 13МСКУД Х19:8, X19:19. Подключение сигнала свободной мощности от электронного регулятора 2-го дизеля аналогично.

При начинающейся перегрузке дизеля частота вращения вала дизеля уменьшается. Система 13МСКУД, препятствуя развитию опасной перегрузки, снижает напряжение тягового генератора соответственно снижению частоты вращения вала дизеля. При правильно настроенных параметрах электронного регулятора дизеля возникшая динамическая перегрузка прекращается и достигается равенство мощности генератора со вспомогательными нагрузками на тепловозе с мощностью дизеля.

При недогрузке дизеля, в динамике при увеличении частоты вращения его вала происходит обратный процесс. Система 13МСКУД, препятствуя забросу оборотов дизеля, увеличивает напряжение тягового генератора соответственно возрастанию частоты вращения вала дизеля, т.е. тем самым догружает дизель. При продолжающей оставаться недогрузке дизеля, когда частота вращения вала дизеля пришла в норму соответствующую данной позиции, система 13МСКУД пропорционально сигналу свободной мощности догружает дизель в требуемых пределах увеличивая напряжение на тяговом генераторе.

Мощность дизеля по позициям соответствует разбивке его частоты вращения на 8 позиций. Регулирование на каждой позиции идентично. Различается только величинами ограничения тока, напряжения, мощности, отсутствием использования сигнала свободной мощности на 1-2 позициях.

Характеристики генератора на 8-ой и промежуточных позициях формируются при переводе контроллера на выбранную позицию.

Следует отметить, что на 4–8 позициях реализуется ограничение максимально допустимого пускового тока двигателя и, следовательно, максимальная тяга. С 1-ой по 4-ю позиции величина ограничения тока двигателя возрастает.

Регулирование мощности на 1–й позиции системой управления позволяет осуществлять плавное, без рывков, трогание тепловоза с места.