По мере увеличения скорости тепловоза ток
нагрузки уменьшается, а напряжение увеличивается по гиперболической
части внешней характеристики генератора так, что поддерживается
постоянная мощность дизеля. При определенной скорости наступает
ограничение по напряжению. Дальнейшее увеличение скорости вызывает
уменьшение тока при почти постоянном напряжении и приводит к резкому
уменьшению мощности генератора. Регулятор дизеля уменьшает подачу
топлива, мощность дизеля недоиспользуется, и дальнейшего увеличения
скорости тепловоза не будет или оно будет незначительным.
Для возврата характеристики дизель-генератора в зону нагрузки и
возможности расширения диапазона скоростей движения тепловоза
применяется ослабление возбуждения тяговых двигателей.
Величина магнитного потока прямо пропорциональна магнитодвижущей силе Фд
= f(IвWв), т. е. току, проходящему по обмотке возбуждения, и числу
витков в ней. Поэтому, если параллельно обмотке возбуждения тягового
электродвигателя подключить резистор, через нее будет протекать только
часть тока якоря, и магнитный поток уменьшится. Ток в цепи вращающего
якоря электродвигателя с последовательным возбуждением зависит от
разности приложенного напряжения и противо-э.д.с. В свою очередь
противо-э.д.с. прямо пропорциональна частоте вращения якоря и магнитному
потоку:
Eд = СФдUд. Так как скорость локомотива
мгновенно измениться не может, то противо-э.д.с. в данном случае будет
уменьшаться прямо пропорционально изменению магнитного потока
возбуждения. Напряжение генератора в первый момент после подключения
резистора будет значительно превосходить противо-э. д. с. тя-говых
электродвигателей, а ток в них и крутящий момент резко возрастут.
Система автоматического регулирования, поддерживающая мощность
генератора постоянной, компенсирует возрастание тока уменьшением
напряжения. При уменьшении разности между напряжением генератора и
противо-э. д. с. электродвигателей до определенной величины возрастание
тока прекратится. Величина шунтирующего резистора рассчитывается так,
что новому режиму будет соответствовать точка в нижней части
гиперболической внешней характеристики генератора. Следовательно, сразу
же после перехода на ослабленное возбуждение неизменному режиму движения
и скорости тепловоза соответствует тяговый режим генератора и
электродвигателей на нижней гиперболической части внешней
характеристики. Это позволяет вновь использовать гиперболическую часть
внешней характеристики при увеличении скорости.
Включение ослабления возбуждения происходит непосредственно перед
началом ограничения мощности на внешней характеристике генератора, чтобы
было соблюдено условие постоянной мощности до и после перехода. В
противном случае будут наблюдаться рывок тепловоза и нежелательные
переходные процессы в электрической цепи генератор — электродвигатели,
что может привести к повреждению электрических машин и аппаратов.
На тепловозе используется автоматическое двухступенчатое ослабление
возбуждения тяговых электродвигателей с помощью реле перехода РП1 и РП2.
Они управляют четырьмя контакторами 1КШ — 4КШ включения шунтирующих
резисторов R74 — R89 (четные номера — II ступень, нечетные — / ступень)
.
Токовые катушки реле переходов РП1 и РП2 включены последовательно, и
через них протекает ток выпрямительных мостов трансформаторов 1ТПТ —
4ТПТ по
цепи: «плюс» с контакта 8 БВ2 (зона I IB), 837.1, R68, R69, 819.1,
XII.33, 819.2, катушка РП1, 843.1, катушка РП2, 921.2, XIII.32, 921.1,
шунт Ш4, 923.1, «минус» на контакте 2 БВЗ. Таким образом, в токовых
катушках РП1 и РП2 протекает ток, пропорциональный току нагрузки
тягового генератора.
Катушки напряжения реле включены на напряжение тягового генератора через
регулировочные резисторы R95 и R96 (зона 11 А). Точки включения реле
переходов на внешней характеристике генератора регулируются этими
резисторами. Цепь питания катушки напряжения РП1: «плюс» с верхнего
зажима контактора 8КП (зона 11В), 845.3, 845.2,
XIII.24, 845.1, R95, 859.1, XIII.26,
859.2, катушка РП1, 386.15, 1К.386 и далее на «минус» реверсора IP. Цепь
включения PYI2 аналогична, но РП2 может включиться, только если включена
первая ступень ослабления возбуждения тяговых электродвигателей (через
контакты 1КШ и 2КШ).
При увеличении скорости тепловоза и уменьшении тока генератора
удерживающее усилие якоря реле уменьшается. Одновременно увеличение
напряжения усиливает действие тока катушек напряжения, что и вызывает
срабатывание реле. Это происходит в определенных точках внешней
характеристики.
После включения реле РП1 его контакты подают питание на
элект-ропневматические вентили включения контакторов ослабления
возбуждения 1КШ и 2КШ по цепи: автоматический выключатель ВкА7
«Управление общее» (зона ЗВ, вкладка рис. 1), 133.1, п.133, 133.2, К.
133, 133.6, з. к. 1РУ0, 143.2, К.143, 143.1, контакт А. 14 контроллера,
контакт реверсивного барабана контроллера, замкнутый в положении
«Вперед» (или «Назад») контакт А.4 контроллера, 151.1, К.151, 151.5,
контакт Б. 12 контроллера, замкнутый начиная с 1-й
позиции, контакт Б.6 контроллера, 201.1, п.201,
201.10, Т61 «Ослабление поля»
181.6, 11.17, 181.5, К.181, 181.1,
XI 1.17, 181.2, р. к. РВ4, 183.1, з. к. РП1, 185.5, катушка 2КШ,
185.3, катушка 1КШ и далее 2.35, 1К.2.
Контакторы 1КШ и 2КШ главными контактами включают параллельно обмоткам
возбуждения тяговых электродвигателей резисторы I ступени ослабления
поля. Для примера рассмотрим протекание тока в цепи первого тягового
электродвигателя Э1: « + » УВ (зона 12В, вкладка рис. 5), шина к шунту
Ш1, шина к 1КП, з. к. 1КП, 250.1, якорь электродвигателя Э1, 172.1, р.
к. 1Р и далее по двум цепям:
170.2, R.75, 300.1, з. к. 2КШ, 176.2 и далее общая цепь на «минус»
выпрямительной установки: р. к. 1Р,
386.1, шина на «минус» У В.
Включение II ступени ослабления возбуждения тяговых двигателей реле РП2
и подключение параллельно обмоткам возбуждения резисторов II ступени
происходит аналогично.
Блокировочные контакты 1КШ и 2КШ в цепи катушек напряжения реле РП1 и
контакты ЗКШ и 4КШ в цепи реле РП2 при включении контакторов вводят в
цепь катушек дополнительную ступень резисторов R95 и R96, необходимую
для регулирования заданного режима отключения реле. Уменьшение скорости
движения вызывает увеличение тока тягового генератора и снижение его
напряжения, что приводит к отключению сначала РП2 (переход со II ступени
ослабления возбуждения на
I ступень). При дальнейшем снижении скорости отключается реле РП1
(переход с I ступени ослабления на полное поле).
Тумблер переходов Т61 в цепи питания катушек электропневма-тических
вентилей 1КШ—4КШ служит отключателем схемы ослабле-
ния поля в случае появления неисправностей в силовых цепях и в цепях
управления ими.
Контакты реле управления РУ10, которое включается на 3-й, 4-й, 5-й и 6-й
позициях контроллера по цепи (см. зону ЗА вкладки рис. 1): контакт
контроллера, замкнутый на вышеперечисленных позициях, контакт Б. 15
контроллера 209.1, К-209,
209.5, катушка РУ10, 2.33, К2, служат для обеспечения возможности
дополнительной регулировки точек включения реле РП1 и РП2 на
промежуточных позициях, включая 6-ю (но не 7-ю и 8-ю).