ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Система автоматического регулирования возбуждения тягового генератора из "Электрическое оборудование тепловоза ТЭП 60 " Характеристики САР тягового генератора в значительной степени определяются характеристиками таких элементов, как амплистат, трансформаторы постоянного тока и напряжения, блок задающего устройства. Поэтому для облегчения понимания принципа работы САР вначале рассмотрим принципы действия этих элементов. [c.36] Амплистат. Амплистатом называют магнитный усилитель, рабочие обмотки которого включены в выпрямительную схему, обеспечивающую определенные свойства (характеристики) усилителя. Амплистат позволяет при помощи управляющих сигналов малой мощности изменять ток в цепи большой мощности. При этом коэффициенты усиления по току составляют от нескольких десятков до нескольких сотен. Характеристики амплистата стабильны. Управляющие сигналы легко суммируются, что весьма важно для систем автоматического регулирования. [c.36] Числа витков рабочих обмоток одинаковы. На оба сердечника намотаны также одна или несколько общих обмоток управления Wy. У амплистата АВ-ЗА таких обмоток четыре задающая, управляющая, регулировочная, стабилизирующая. [c.36] Рабочие обмотки амплистата включены в два плеча выпрямительного моста последовательно с диодами Д1 к Д2. Нагрузкой является обмотка возбуждения ОВВ возбудителя В. Питание переменным током осуществляется от синхронного подвозбудителя СП В через трансформатор ТР. Напряжение питания и изменяется по синусоидальному закону (рис. 17, а). Полное изменение напряжения происходит за промежуток времени Т, называемый периодом питающего напряжения. В течение первого полупериода напряжение имеет положительный знак, в течение второго — отрицательный. [c.36] Принцип действия амплистата основан на свойстве катушки с ферромагнитным сердечником изменять в больших пределах сопротивление переменному току в зависимости от насыщения сердечника. При ненасыщенном сердечнике индуктивное сопротивление катушки (рабочей обмотки амплистата) велико, а при насыщенном, наоборот, очень мало. Изменять магнитное состояние сердечника можно при помощи обмотки управления, которая подключается к источнику постоянного тока и создает в сердечниках постоянный магнитный поток подмагничивания. [c.36] Для упрощения описания работы амплистата примем, что характеристики его элементов идеальны, т. е. сердечники имеют строго прямоугольную петлю гистерезиса, диоды не пропускают ток в обратном направлении, а в прямом их сопротивление равно нулю, активное сопротивление рабочих обмоток также равно нулю и т. д. Кроме того, будем считать вначале, что индуктивность обмотки возбуждения ОВВ равна нулю, т. е. обмотка представляет собой резистор, имеющий только активное сопротивление, а затем рассмотрим, как влияет на процессы в амплистате индуктивность обмотки ОВВ. [c.37] Предположим, что в момент времени /=0 начинается положительный полупериод питающего напряжения, при котором плюс будет на зажиме 3 трансформатора ТР, а минус на зажиме 4 (см. рис. 16). Ток при этом будет протекать от зажима 3 по цепи обмотка диод Д1, обмотка возбуждения возбудителя ОВВ (нагрузка амплистата), диод ДЗ, зажим 4. Обозначим этот ток 1. В обмотке ток равен нулю, так как диод Д2 запирает цепь и исключает возможность протекания тока. В положительный полупериод у сердечника Б изменение магнитного состояния происходит только под действием намагничивающей силы, создаваемой обмотками управления Wy. Намагничивающая сила обмоток управления в обоих сердечниках действует навстречу намагничивающей силе рабочих обмоток. [c.38] Положительный полупериод для сердечника А принято называть рабочим, а для сердечника Б — управляющим. В начале этого полу-периода в течение некоторого времени от О до сердечник А находится Б ненасыщенном состоянии, поэтому индуктивное сопротивление обмотки велико, а ток в ней д и равный ему ток нагрузки г очень малы (рис. 17 6, г). Соответственно очень мало напряжение на нагрузке ы , и практически все напряжение питания приложено к обмотке РА, т. е. падение напряжения на ней равно напряжению питания и (рис. 17, в, д). [c.38] Под действием намагничивающей силы, создаваемой током происходит изменение магнитного состояния сердечника Л, и в некоторый момент времени он переходит в насыщенное состояние. При этом происходит быстрое (скачкообразное) уменьшение индуктивного сопротивления обмотки й рл- Соответственно резко падает до нуля напряжение Ыд, напряжение на нагрузке и становится равным напряжению питания и, резко возрастают ток д и равный ему ток нагрузки 1 (см. рис. 17,6 — д). В дальнейшем форма токов г д, и напряжения и повторяют форму питающего напряжения и. Насыщенное состояние сердечника А сохраняется до конца положительного полупериода. [c.38] С началом отрицательного полупериода в момент времени Т/2 протекание тока через обмотку В р прекращается, так как диод Д1, запирает цепь обмотки. Под действием намагничивающей силы обмоток управления Wy в отрицательный полупериод сердечник А размагничивается и переходит из насыщенного состояния в ненасыщенное. Ток в в этот полупериод протекает по цепи зажим 4 трансформатора ТР, диод Д4, обмотка возбуждения ОВВ, диод Д2, рабочая обмотка рв. зажим 3. Отрицательный полупериод является рабочим для сердечника Б и управляющим для сердечника А. [c.38] Из рис. 17, г видно, что чем раньше в пределах каждого полупериода наступает насыщение сердечника, тем больше среднее значение тока Iy в нагрузке и наоборот. Момент насыщения сердечника зависит от его исходного магнитного состояния перед началом рабочего полупериода, которое, в свою очередь, определяется намагничивающей силой обмоток управления. Таким образом, изменяя ток в обмотке управления, т. е. ее намагничивающую силу, можно изменять время, необходимое в каждом полупериоде для насыщения сердечника, а следовательно, ток нагрузки / . [c.39] Если ток в обмотке управления сделать равным нулю (разомкнуть цепь обмотки), то она не будет в управляющие полупериоды размагничивать сердечники амплистата. Тогда под действием токов и сердечники амплистата перейдут в насыщенное состояние и в дальнейшем будут оставаться все время насыщенными. Ток нагрузки / при этом достигает максимального значения. [c.39] Если ток в обмотке управления увеличивать, то время необходимое для насыщения сердечника, будет увеличиваться, а ток нагрузки уменьшаться. Когда размагничивающее действие обмотки управления станет настолько большим, что за рабочий полупериод сердечники не будут достигать насыщенного состояния, т. е. будут все время ненасыщенными, ток нагрузки / станет минимальным. Дальнейшее увеличение тока в обмотке управления не приведет к уменьшению тока нагрузки. Наоборот, в силу причин, которые мы не будем здесь рассматривать, ток начнет медленно увеличиваться. [c.39] Рассмотрим теперь, как протекают процессы в амплистате, когда на выходе его включена реальная об.мотка возбуждения возбудителя, обладающая не только активным сопротивлением, но и значительной индуктивностью. [c.39] Таким образом, напряжение на обмотке возбуждения (нагрузке) имеет прежний вид (см. рис. 17, д), а форма токов гд, и 1 изменяется (рис. 17, е, з). Ток в обмотке возбуждения ОВВ сглажен и протекает непрерывно,однако среднее значение его / остается таким же, как при активной нагрузке (см. рис. 17, г). Чем больше индуктивность обмотки возбуждения, тем больше сглажен ток в ней. [c.40] Трансформаторы постоянного тока и напряжения. Трансформаторы используются для получения сигналов, пропорциональных току и напряжению тягового генератора. Они представляют собой магнитные усилители с последовательным (встречным) соединением рабочих обмоток (рис. 19). Обмоткой управления трансформатора постоянного тока ТТ служат провода тягового генератора, пропущенные через окно сердечников трансформатора, т. е. число витков обмотки управления = 1, а ток управления равен току тягового генератора /у = /г. У трансформатора постоянного напряжения ТН обмотка управления включается на напряжение тягового генератора 11 через добавочный высокоомный резистор Яу (на рис. 15 обозначен СТН). [c.40] Характерной особенностью ТТ и ТН является то, что. мощность цепи управления значительно превышает мощность рабочей цепи. Благодаря этому трансформаторы работают в режиме с подавленными четными гармониками, т. е. э. д. с., наводимая в обмотке управления из рабочих обмоток, не оказывает влияния на работу ТТ и ТН. Это, в свою очередь, приводит к существенному качественному отличию процессов, протекающих в ТТ и ГЯ, по сравнению с процессами, протекающими в амплистате, а также обусловливает такие ценные свойства ТТ и ТН, как безынерционность, прямоугольность формы рабочего тока, пропорциональность тока в рабочей цепи (нагрузке) току в цепи управления. [c.41] Напряжение питания ТТ и ТН выбирается таким образом, чтобы при токе управления, равном нулю, сердечники не достигали насыщенного состояния. Синусоидальное напряжение питания при этом поровну распределяется между рабочими обмотками обоих сердечников, индуктивное сопротивление рабочих обмоток велико, а ток в рабочей цепи (нагрузке) минимальный (близок к нулю). [c.41] Процесс перемагничивания сердечника Б (промежуток времени к— з) и, следовательно, изменения индуктивного сопротивления его рабочей обмотки протекает таким образом, что ток /р в рабочей цепи остается постоянным (рис. 20, а, б). [c.41] Вернуться к основной статье