В основе устройства объединенного регулятора лежит конструкция регулятора частоты вращения дизелей 2Д100 и Д50 (тепловозы ТЭЗ, ТЭМ1, ТЭМ2 и др.), которая поддерживает постоянной частоту вращения вала дизеля, изменяя подачу топлива пропорционально изменению нагрузки. Объединенный регулятор, кроме того, имеет узел управления нагрузкой дизеля (узел управления мощностью генератора). На дизель-генераторах тепловозов типов ТЭ10М и ТЭ10У устанавливаются регуляторы типа 10Д100.36сб-1 (рис. 43).
Узел управления нагрузкой состоит из серводвигателя нагрузки 14 и управляющего им золотника 8. Этот узел управляет возбуждением возбудителя, для чего шток поршня серводвигателя Нагрузки связан с якорем индуктивного датчика ИД, через который получает питание регулировочная обмотка ОР амплистата. Эта обмотка создает дополнительное подмагничивание сердечника амплистата, изменяя тем самым ток возбуждения возбудителя и, следовательно, генератора, а значит, и его мощность.
Для того чтобы нагляднее представить, как изменяется ток в регулировочной обмотке амплистата, еще раз обратимся к рис. 41. Здесь линия абгд представляет собой селективную характеристику генератора при отключенной регулировочной обмотке. Когда по регулировочной обмотке проходит максимальный ток (около 0,75 А), характеристика генератора принимает форму АБГД (при максимальной мощности дизеля и минимальной нагрузке на вспомогательные нужды). Этой характеристике будет соответствовать кривая изменения мощности генератора АБ’В’Г’О. В точках
Б’ и Г’ мощность равна задаваемому регулятором определенному для каждой позиции контроллера значению, но между этими точками в пределах рабочей части характеристики (линия Б’В’Г’) она превышает заданную, т е генератор перегружает дизель Для того чтобы исключить эту перегрузку, необходимо уменьшить мощность генератора за счет снижения тока в регулировочной обмотке, причем изменение тока должно быть обратно пропорционально изменению мощности (линия лмн). Тогда получим необходимую внешнюю характеристику генератора (линия АБВГД), при которой мощности генератора будет соответствовать кривая АБ’В Г’О. При снижении мощности дизеля нли увеличении нагрузки на вспомогательные нужды мощность генератора уменьшается (линия АЕ’Ж’3’0 на рис. 44) за счет снижения шка в регулировочной обмотке в пределах рабочей части характеристики (линия прс).
Рис 44 Внешняя характеристика тягового генератора с дополнительным управлением по мощности при снижении мощности дизеля или увеличении вспомогательной нагрузки АБВГД-внешняя характеристика генератора, АБ’В"Г’0 — кривая мощности тягового геиерато ра, соответствующей характеристике АБВГД, клмно — кривая изменения тока в регулировочной обмотке амплистата для получения характеристи ки АБВГД, АЕЖЗД — внешняя характеристика тягового генератора при снижении мощности дизеля или увеличении вспомогательной нагрузки, АБ’Ж"3’0 — кривая мощности тягового генерато ра, соответствующей характеристике АЕЖЗД, кпрсо — кривая изменения тока в регулировочной обмотке амплистата для получения характерне тнкн АЕЖЗД
Как отмечалось выше, объединенный регулятор изменяет ток в регулировочной обмотке амплистата с помощью индуктивного датчика, который преобразовывает механическое перемещение штока поршня серводвигателя нагрузки в электрический сигнал (изменение тока) в регулировочной обмотке амплистата. Основными частями индуктивного датчика являются магнитопровод (корпус) 3 (рис. 45, а), катушка 1 и ферромагнитный якорь 5. Катушка включена в цепь переменного тока (цепь регулировочной обмотки амплистата). Индуктивное сопротивление катушки намного больше активного и зависит от положения якоря в катуШке. Когда якорь полностью входит в катушку, индуктивное сопротивление ее максимально, а ток в цепи катушки минимальный. Чем больше выдвинут якорь (чем больше Д/), тем меньше индуктивное и полное сопротивления катушки и тем больше ток 1ор в цепи регулировочной обмотки. В связи с тем что индуктивное сопротивление катушки намного больше активного, характеристика индуктивного датчика (рис. 45, б) практически не зависит от позиции контроллера.
Якорь ИД соединен со штоком поршня 15 (см. рис. 43) серводвигателя нагрузки так, что при крайнем от блока (левом на рис. 43) положении поршня ток в регулировочной обмотке минимальный.
Цепь катушки ИД получает питание от синхронного подвозбудителя через секцию 2-3 первичной обмотки распределительного трансформатора (см. рис. 33). В эту цепь через выпрямительный мост включены регулировочная обмотка амплистата ОР, настроечный резистор СОР и контакты реле РУ10, которые замкнуты, начиная с 4-й позиции контроллера.
Рассмотрим работу узла управления нагрузкой дизеля. Предположим, нагрузка на дизель возросла, тогда частота вращения валов дизеля снизится, грузы 1/ (см. рис. 43) регулятора, вращающиеся с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, сойдутся из-за уменьшения действующей на них центробежной силы и при этом переместят золотник 12, который откроет проход маслу. Масло поступит под силовой поршень 13 и поднимет его, а вместе с поршнем переместятся
Рис 45. Индуктивный датчик (а) и его характеристика (б): 1 — катушка, 2 — каркас, 3 — магнитопровод (корпус), 4- заливка компаундом, 5 — якорь рейки топливных насосов, увеличивая подачу топлива. Подъем силового поршня вызовет подъем плунжера 7 золотника 8 серводвигателя нагрузки. При этом масло поступит в правую полость серводвигателя нагрузки 14, вызывая перемещение его поршня 15 влево. Следовательно, якорь будет вдвигаться в катушку ИД, вызывая уменьшение тока в цепи регулировочной обмотки амплистата, уменьшение подмагиичивания сердечника амплистата и, в конечном счете, снижение мощности генератора. Это снимет перегрузку дизеля, подача топлива и частота вращения валов вернутся к прежним значениям.
Если нагрузка на дизель уменьшится, то частота вращения валов возрастет, грузы 1/ регулятора разойдутся и переместят золотник 12 таким образом, что масло будет вытекать из-под силового поршня 13, который опустится и передвинет рейки на уменьшение подачи топлива. Опускание силового поршня вызовет опускание плунжера 7 золотника 8 серводвигателя нагрузки. Масло при этом будет поступать в левую полость серводвигателя нагрузки 14, вызывая перемещение его поршня 15 к блоку дизеля (вправо на рис. 43). Это приведет к увеличению тока в регулировочной обмотке амплистата, большему подмаг-ничиваиию сердечника, а следовательно, и к увеличению мощности генератора. Нагрузка на дизель возрастет, подача топлива и частота вращения валов вернутся к прежним значениям.
В процессе работы регулятора, когда поршень 15 серводвигателя 14 перемещается под избыточным давлением масла, из противоположной полости серводвигателя масло вытекает, проходит через открывшиеся отверстия золотника 8 и создает давление на торец золотниковой втулки, перемещая ее вслед за плунжером 7. Это приводит к уменьшению площади сечения отверстий, открываемых плунжером 7, и к замедлению перемещения поршня 15 серводвигателя нагрузки 14. Так осуществляется гибкая обратная связь, необходимая для успокоения переходного процесса управления. Обратную связь, обеспечивающую устойчивую работу регулятора, настраивают регулировкой игольчатых клапанов 5 (изодромных дросселей).
Таким образом, на каждой позиции контроллера регулируется мощность генератора, а частота вращения валов дизеля и подача топлива остаются неизменными. Другими словами, в результате процесса управления силовой поршень 13 серводвигателя подачи топлива, золотники 8 и 12 возвращаются в исходное положение, лишь поршень 15 серводвигателя нагрузки 14 и якорь ИД занимают новое положение, изменяя возбуждение генератора так, чтобы обеспечить новое равновесное состояние дизель-генераторной установки.
Так протекает процесс управления в области поддержания постоянной мощности дизеля. В области ограничения по току или по напряжению, когда генератор не может полностью загрузить дизель, поршень серводвигателя нагрузки перемещается в крайнее к блоку положение и выдвигает якорь из катушки ИД, чем устанавливает наибольший ток в регулировочной обмотке. В этом случае подача топлива будет изменяться пропорционально нагрузке дизеля, т. е. объединенный регулятор будет работать как регулятор частоты вращения (подобно регулятору дизелей 2Д100 и Д50).
Контрольные вопросы
1. Каково назначение дополнительного автоматического управления дизель-генератором по мощности?
2. В чем сущность объединенного управления дизель-геиератором?
3. Почему применяемый иа дизель-геиераторах тепловозов типа ТЭЮ регулятор называется объединенным?
4. Как работает объединенный регулятор при изменении нагрузки на дизель?
5. Каково назначение индуктивного датчика на регуляторе?
⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒