2.6. Регулировочная характеристика электропередачи

Регулировочная характеристика электропередачи приведена на рис. 2.6.

Она показывает, как меняются ток генератора J_г и его напряжение U_г при увеличении скорости движения тепловоза с поездом. Для достижения скорости V_ок тепловоз разгоняется постепенным набором позиций контроллера машиниста КМ. При скорости V_ок машинист включает последнюю позицию КМ. При этом обороты вала дизеля, мощность дизеля и генератора достигают максимального значения. Ток генератора J_г достигает максимального значения J_{г max}, а напряжение генератора при этом равно минимальному – U_{г min.} При дальнейшем росте скорости ток генератора падает, а напряжение увеличивается.

Рис. 2.6. Регулировочная характеристика электропередачи

Ток падает, так как якоря ТЭД увеличивают обороты и их противоэдс возрастает. Она компенсирует часть эдс генератора, и его ток уменьшается.

При достижении скорости V_р параметры генератора получают длительное значение – U_{г } и J_{г }. Расчетная скорость имеет место на расчетном подъеме с расчетной массой поезда. Расчетным называют самый трудный подъем на данном направлении. Он или самый крутой, или  менее крутой, но более продолжительный. Перед таким подъемом поезд  развивает разрешенную скорость движения, но при входе на подъем она начинает падать и, достигнув величины V_р, остается постоянной до конца подъема. Ток, равный J_{г }, тоже остается постоянным длительно. Его величина такова, что не происходит сильного нагрева проводников, при котором их электроизоляция перегревается и теряет свои изолирующие свойства.

На рис. 2.6 расчетная скорость V_р = 26 км/ч и длительный ток генератора J_{г } 5900 А. При добавлении нескольких вагонов масса поезда возрастает, однако и этот поезд тепловоз проведет по расчетному подъему, но с меньшей скоростью, например 20 км/ч. При этом ток генератора возрастает до 6900 А, т. е. на 1000 А. По расчетному подъему поезд двигается 15–20 мин. Все проводники силовой цепи при этом будут перегреваться, а их электроизоляция ухудшится. Произойдет ухудшение не за одну, а через несколько поездок. Когда же напряжение генератора будет высоким (на рис. 2.6 это скорости 4047 км/ч, 7076 км/ч и около V_max) произойдет пробой изоляции между витками обмоток или на корпус тепловоза. Тяговый двигатель, генератор или электрический кабель после пробоя подлежат замене с соответствующим простоем тепловоза.

Если масса поезда будет меньше расчетной, то постоянная скорость на расчетном подъеме будет больше V_р, ток при этом будет меньше J_{г }, обмотки не нагреются до опасной температуры, но производительность локомотива будет снижена, что тоже недопустимо.

В точках А ток падает до J_{г min}, а напряжение повышается до U_{г max} и далее остаются неизменными. Неизменными будут и обороты якорей ТЭД, а тепловоз быстрее не поедет. Чтобы избежать этого, при скорости V₁ реле перехода РП1 включит контакторы ВШ1–ВШ6 в цепях шунтов Ш1 (см. рис. 2.5) всех шести ТЭД. До этого весь ток ТЭД шел по обмоткам ОВТЭД, и магнитное поле ТЭД было полным. Тепловоз работал на полном магнитном поле (ПП)ТЭД . При включении контакторов ВШ1–ВШ6 часть тока пойдет по цепям шунтов Ш1, и ток в ОВТЭД уменьшится. Магнитное поле ТЭД ослабится, противоэдс обмоток якорей ТЭД уменьшится, а ток генератора возрастет от J_г(v1) до J_г(оп1). Тепловоз продолжит разгон на первом ослабленном поле (ОП1) ТЭД.

Когда ток генератора вновь приблизится к J_{г min}, то при скорости V₂ реле перехода РП2 включит  контакторы ВШ7–ВШ12 в цепи вторых шунтов Ш2 – произойдет второе ослабление магнитного потока ТЭД. Противоэдс  обмоток якорей ТЭД станет еще меньше, а ток генератора опять возрастет от J_г(v2) до J_г(оп2). Тепловоз разгоняется далее, работая на втором ослабленном поле (ОП2) ТЭД. При дальнейшем разгоне ток упадет до J_г min, а напряжение возрастет до U_г max при конструктивной скорости V_max. Быстрее тепловоз двигаться не сможет. При замедлении движения поезда  все описанное происходит в обратной последовательности.