2.3. Содержание отчета

1) Основные технические характеристики тепловозных тяговых генераторов переменного тока;

2) Краткие ответы на вопросы, приведенные в подразд. 2.2.

Лабораторная работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ТЕПЛОВОЗА

Цель работы: изучить методику графического построения регулиро­вочной характеристики ТГ; сравнить теоретическую регулировочную характеристику с характеристикой, полученной опытным путем; осуществить корректировку полученной характеристики с учетом особенностей возбудителей с расщепленными полюсами.

3.1. Общие сведения

Основная задача тепловозной передачи мощности – сохранение постоянной мощности первичного двигателя, т. е. дизеля, при изменяющейся внешней нагрузке тепловоза. Применительно к мощности ТГ, который является входным элементом электрической передачи мощности, это условие обеспечивается при постоянной мощности теоретическую регулировочную характеристикуашин особоеипа ГП311Б P_Г генератора:

Pг = Uг I г = const,

(3.1)

где U_г,I_г– напряжение и ток нагрузки генератора соответственно.

Другими словами: внешняя характеристика ТГ должна иметь вид гиперболы. Из двух координат, определяющих состояние ТГ, ток его нагрузки I_гзависит от внешней нагрузки тепловоза ΣW. Практически выполнение сводится к принудительному изменениюU_гв требуемой закономерности с изменениемI_г.

Напряжение ТГ определяется ЭДС и падением напряжения в его цепи:

Uг=Eг–Iг r;	(3.2)
Eг=CeФгnг,	(3.3)

где С_е– постоянная электрической машины;

Ф_Г– магнитный поток обмотки возбуждения ТГ;

n_Г– частота вращения якоря ТГ.

Из выражения (3.3) очевидно, что регулирование величины E_Гвозможно за счет изменения величин Ф_гиn_г.

Регулирование напряжения U_гза счет измененияn_гиспользуется при ручном позиционном управлении дизелем в зависимости от подачи топлива в цилиндры.

Во всех системах основным средством регулирования напряжения ТГ по закону (3.1) является изменение магнитного потока возбуждения Ф_г. Необходимость регулирования вытекает из условий механического равновесия дизель-генераторной установки (ДГУ). При определенной частоте вращения вала дизеля тормозной момент ТГ должен быть равен моменту вращения на валу дизеля:M_г= М_диз.

Электромагнитный момент генератора

Mг= СмФгIг,

(3.4)

где С_м– магнитная постоянная генератора.

Поскольку ток I_гзависит от внешней нагрузки тепловоза ΣW, сохранение неизменнымM_гвозможно лишь за счет регулирования Ф_г, который при определенных параметрах магнитной цепи ТГ зависит от намагничивающей силы F_Bглавных полюсов:

Fв=IвWв,

(3.5)

где I_в– ток возбуждения ТГ;

W_в– число витков его обмотки возбуждения ТГ.

Обычно величина F_врегулируется изменением токаI_в, причем последний изменяется за счет изменения напряжения возбудителяU_в, т. е. операция регулирования перенесена с ТГ на его возбудитель (В). Это связано с тем, что мощность возбуждения возбудителя В значительно меньше его выходной мощности:P_в≈ 0,01P_вых, поэтому изготовление специальных регулируемых машин экономически выгоднее изготовления специального регулируемого ТГ.

Для генераторов, в системе возбуждения которых действует единый магнитный поток, создаваемый несколькими обмотками возбуждения, невозможно получить характеристику потока Ф_г=(I_г), обеспечивающего гиперболическую внешнюю характеристику ТГ. Такая характеристика получится, если в обмотке якоря машины суммируются две ЭДС, одна из которых постоянная по значению, а вторая колеблется с изменением нагрузки ТГ. Система регулирования ТГ по такому принципу была впервые предложена профессором Я. М. Гаккелем и осуществляется посредством специальных возбудителей с поперечным расщеплением полюсов.

Для формирования характеристики возбудителей используют расщепление их магнитного потока на две части, одна часть которого доводит в проводниках обмотки его якоря постоянную составляющую возбудителя U_в1, а вто-

рая – переменную U_в2.

Учитывая, что напряжение на зажимах возбудителя U_в пропорционально току возбуждения I_в ТГ:

Uв=IвRо.в,

(3.6)

где R_о.в.– сопротивление обмотки возбуждения ТГ.

Можно записать:

Uв=(Iг).

(3.7)

Уравнение (3.7) является характеристикой возбудителя, которая и положена в основу при расчете его магнитной системы.