ПЗ (1228695), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рисунок 2.3 – Структурная схема системы автоматического регулирования возбуждения тягового генератора. Обозначения: ВГ – вспомогательный генератор; В – возбудитель; Г – тяговый генератор; ТЭД – тяговые электродвигатели; ИД – индуктивный датчик; U борт – напряжение бортовой сети; i_ВВ –ток возбуждения возбудителя; i_ВГ – ток возбуждения генератора; U_Г – напряжение тягового генератора; I₁–I₆ – ток якоря; I_Г – ток тягового генератора; h_ИД – величина перемещения якоря индуктивного датчика.

Блок регулирования системы УСТА получает сигналы о положении контроллера машиниста КМ и тумблера управления переходами ТУП, контактора КВ, о величине тока и напряжения тягового генератора с соответствующих датчиков ДТг, ДНг, сигналы с блока диодов сравнения (БДС) через датчик ДМс и по соответствующему алгоритму, заложенному в управляющую программу УСТА, регулирует возбуждение возбудителя В посредством широтно‑импульсной модуляции напряжения, подводимого к обмотке возбуждения.

Кроме того, в систему УСТА вводится сигнал о положении якоря индуктивного датчика ИД. Ввод этого сигнала в систему УСТА необходим для обеспечения точного согласования свободной мощности дизеля с мощностью тягового генератора, а также позволяет исключить перегрузку дизеля в переходных режимах.

2.3 Работа Д-49 с генератором ГП-311 Б

Во многих случаях применения дизелей на тепловозах статические и динамические свойства элементов дизеля оказываются несовместимы­ми для широких диапазонов режимов и обеспечивают согласование их работы лишь в каком-то режиме, наиболее часто встречающемся в эксплуатации.

Отклонение от этого режима приводит к неизбежным потерям, снижающим эффективность применения дизеля на тепловозе в качестве ис­точника энергии. Последнее усугубляется еще в большей степени не­согласованностью свойств элементов в неустановившихся режимах ра­боты, в переходных процессах, составляющих в ряде случаев значитель­ную часть времени эксплуатации. Изменение режимов работы дизель-генераторов осуществляется цик­лически: холостой ход — нагрузка — холостой ход, причем последова­тельность чередования нагрузок, их значения по циклам и продолжи­тельность циклов весьма неравномерны; например, у дизель-генераторов тепловозов типа ТЭ10 по времени режимы работы составляют: при частичных нагрузках примерно 30—40 %, переходные процессы примерно 20 %; холостого хода примерно 35—40 %, а режимы работы с полной нагрузкой не превышают 10 %; суммарный эксплуатационный расход топлива при работе дизель-генераторов на частичных нагрузках и неустановившихся режимах достигает примерно 85 % всего расходуемого топлива.

Для исключения этих и других нежелательных явлений необходимо стремиться к согласованию характеристик элементов двигателя, а так­же двигателя и потребителя энергии (тягового генератора) во всех встречающихся в эксплуатации режимах работы (или в большинстве из них).

2.4 Предельная характеристика системы регулирования напряжения тягового генератора

Для того чтобы обеспечить изменения силы тяги и скорости движения тепловоза в широких диапазонах, необходимо регулировать напряжение генератора.

Максимальные возможные значения напряжения и тока тяго­вого генератора зависят от параметров тепловоза (сцепного веса, мощности дизеля, максимальной скорости движения) и от параметров тяговых электродвигателей. Зависимость между напряжением, током и мощностью тягового генератора определяется выражением

. (2.1)

Если не учитывать изменений мощности, отбираемой на привод вспомогательных механизмов и машин, и к. п. д. тягового генера­тора, которые относительно мало меняются при постоянной мощ­ности и частоте вращения коленчатого вала дизеля, то предельная по полной свободной мощности дизеля зависимость I_Г(U_Г) изображается равнобокой гиперболой ВС, как это показано на рисунке 2.1,а. Гипербола соответ­ствует свободной мощности дизеля при номинальном режиме.

Максимальный ток тягового генератора определяется макси­мальным током тяговых электродвигателей, который в свою оче­редь при прочих равных условиях зависит от предельной (по сцеп­лению) силы тяги. Так как коэффициент сцепления несколько снижается при увеличении скорости движения, то максимальный, предельный по условиям сцепления ток тягового генератора должен уменьшаться при увеличении напряжения (линия АВ).

Максимальное напряжение тягового генератора должно быть достаточным для обеспечения максимальной скорости движения тепловоза с составом. Для полного использования свободной мощ­ности дизеля на привод тягового генератора необходимо, чтобы максимальная скорость могла быть достигнута тепловозом при но­минальной мощности дизеля, что соответствует точке С на характеристике I_Г(U_Г). При этом ограничение по максимальному напря­жению тягового генератора изображают горизонтальной линией CD, так как напряжение, большее, чем в точке С, не требуется.

Линия ABCD представляет собой предельную для данного тя­гового генератора зависимость I_Г(U_Г) y которую можно реализовать при заданных параметрах тепловоза. Зависимость свободной мощ­ности дизеля от тока тягового генератора, соответствующая пре­дельной характеристике I_Г(U_Г), показана на рисунке 2.4, б.

Максимальные значения тока, соответствующие линии АВ ха­рактеристики I_Г(U_Г), реализуются при трогании поезда с места в течение короткого времени, как это показано на рисунке 2.4, а. Номинальный ток, до­пускаемый по нагреванию тяговых электродвигателей и тягового генератора в течение неограниченного времени, меньше макси­мального и соответствует точке Е на характеристике.

При построении характеристик I_Г(U_Г) иногда удобно пользо­ваться не напряжением тягового генератора, а его э. д. с

, (2.2)

где R_Г — сопротивление обмоток тягового генератора.

Рисунок 2.4 – Предельные требуемые характеристики (внешняя АВСD и внутренняя А₁В₁С₁D) системы регулирования напряжения тягового генератора (а) и зависимость свободной мощности дизеля, отбираемой для привода генератора, от тока (б) при номинальной частоте вращения вала дизель-генератора

В этом случае можно пользоваться также величиной электромагнитной мощности:

, (2.3)

где η_МГ = 0,97 – 0,98 — коэффициент, учитывающий магнитные и механические потери в тяговом генераторе.

Предельная внутренняя характеристика Е_Г(I_Г) показана на рисунке 2.1, а (линия А1В1С1D) и отличается от предельной характери­стики U_Г(I_Г) на величину ординат линии ОА1 падения напряжения в цепи якоря тягового генератора. Разделив все члены равенства на η_ДГ, получим:

, (2.4)

где М_ЭГ — электромагнитный момент тягового генератора;

М_Д — вращающий момент, передаваемый от дизеля тяговому генератору;

С_Г — постоянная тягового генератора.

Из формулы 2.4 видно, что при постоянной мощности и часто­те вращения коленчатого вала дизеля зависимость магнитного по­тока тягового генератора от тока является также приблизительно гиперболической.

Электропередача должна обеспечивать работу тягового генера­тора на режимах, соответствующих предельной характеристике U_Г(I_Г).

Максимальное значение напряжения генератора (обычно около 700 В) ограничивается допустимым значением среднего напряже­ния между коллекторными пластинами, а максимальный ток — значением реактивной э. д. с, которая не должна превышать 10 В.

2.5 Расчет и построение характеристик холостого хода генератора и возбудителя

Для обмоток машин, имеющих изоляцию класса В, расчет ведется на температуру 100 ⁰С, а для класса А – на 70 ⁰С.

Определяем паспортное сопротивление обмотки якоря и дополнительных полюсов при 15 ⁰С: = 0,00132 Ом, = 0,000865 Ом.

Сопротивление якорной цепи при t=100 ⁰С, , Ом:

, (2.5)

где 1+ α∙85 ⁰С=1+0,004∙85=1,34;

/град – температурный коэффициент для меди.

Ом

Минимальное напряжение генератора на пятнадцатой позиции контроллера машиниста U_Г, определяется по формуле:

; (2.6)

В.

В таблице 2.2 приведены режимы обкатки дизель-генераторной установки (ДГУ).

Таблица 2.2 – Режимы обкатки ДГУ

Позиция КМ	Частота вращения коленвала дизеля, об/мин	Ток тягового генератора, А	Мощность на зажимах тягового генератора, кВт
1	2	3	4
1	400+20	900–1100	40–110
2	430 10	1100–1800	150–260
3	465 10	1300–2000	260–400
4	495 10	1700–2600	370–530
9	660 10	2600–3500	940–1140
12	755 10	3000–3800	1320–1470
13	785 10	3000–4000	1450–1580
14	820 10	3000–4200	1590–1690
15	850 10	4000–4320	1740–1800

Минимальное значение ЭДС генератора, на пятнадцатой позиции контроллера машиниста , В, определяется по формуле:

; (2.7)

В;

Скорость вращения вала генератора на n =15 – 850 об/мин. Тогда:

.

Для определения намагничивающей силы обмотки независимого возбуждения используем опытную характеристику холостого хода генератора, как это показано на рисунке 2.5. По этой кривой н. с. равна 3750 А, реакция якоря составляет 187 А.

Рисунок 2.5 – Опытная характеристика холостого хода генератора типа ГП – 311Б

Характеристики

Список файлов ВКР