Электрические аппараты и схемы локомотивов. Лекция 1 Общие сведения об электрических аппаратах. Электромагнитные и электропневматические контакторы Электрические аппараты, устанавливаемые на тепловозе,
 Скачать 8.15 Mb.
|
|
2 — кронштейн; 3 — дугогасительная катушка; 4 — неподвижный контакт; 5 — подвижной контакт; 6 — полюс; 7 — дугогасительная камера; 8 — притирающая пружина; 9 — рычаг; 10 — изоляционная колодха; //— вспомогательные контакты; 12 — гибкий шунт; 13— шток; И — выключающая пружина; 15 — поршень; 16 — цилиндр; /7 — электропневма тический вентиль Г  Групповые электропневматические контакторы. Групповые электропневматические контакторы применяются на тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, М62, 2ТЭ116 и служат для подключения параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей резисторов ослабления возбуждения. Главные контакты групповых электропневматических контакторов рассчитаны на длительный ток 450 А и имеют раствор 6 мм, провал 4 мм, нажатие 2X120 Н, вспомогательные контакты рассчитаны на ток 2 А и имеют нажатие l,l—i,3 H. Групповой электропневматический контактор (рис. 63) состоит из привода, к корпусу которого крепится электропневматический вентиль /.Диафрагмой 9 внутренний объем корпуса делится на две части, к нижней подводится воздух от . Электропневматический групповой контактор: / — электропневматический вентиль; 2 — контактодержатель подвижных контактов; 3 — стойка; 4 — выключающая пружина; 5 — неподвижные контакты; 6 — подвижные контакты; 7 — пружина; 8 — шток; 9 — диафрагма электропневматического вентиля, а в верхней расположен шток 8, торец которого опирается на диафрагму. К штоку крепятся кон-тактодержатели 2 с подвижными контактами 6 мостикового типа. Неподвижные контакты крепятся к стойкам 3 через пластмассовые изоляционные контактодержате-ли. При включении электропневматического вентиля воздух поступает под диафрагму, диафрагма прогибается и давит на шток, шток перемещается вверх и подвижные контакты замыкаются с неподвижными. Нажатие на контакты создается пружиной 7, одновременно сжимается выключающая пружина 4. При выключении электропневматического вентиля объем под диафрагмой соединяется с атмосферой, и под действием выключающей пружины шток опустится вниз, а подвижные контакты разомкнут ранее замкнутую цепь! Главные контакты групповых электропневматических контакторов выполнены из металлокерамики СОК-15 (15% серебра и 85% окисла кадмия), имеющей низкое переходное солротивление, так как сопротивление резисторов ослаблению возбуждения тяговых двигателей невелико Лекция 2 Локомотивные реле.  Реле выполняют на тепловозах самые различные функции в цепях управления, защиты, измерительных и т. д. Их можно разделить на реле токовые, напряжения, тепловые и т. д. по назначению: управления, защиты, автоматики, реле-датчики, реле-регуляторы, специальные.Реле управления. У применяемых в цепях управления тепловозов реле серии Р-45М (рис. 73, а) все элементы, кроме панелей и катушек, взаимозаменяемы. Реле состоит из магнитной системы клапанного типа, контактов пальцевого 7 и мостикового 8, установленных на панели Л К магнитной системе реле относится ярмо 2, сердечник с катушкой 3 и подвижной якорь 4.  Реле управления:а типа Р-45М; б — типа ТРПУ-1;1 — панель; 2 — ярмо; .3 —катушка; 4 — якорь; 5 — пружина; 6 — болт регулировочный; 7 —пальцевый контакт; 8— мостиковый контакт; 9 — пластмассовый корпус; 10 — кожух; 11 — подвижная пластина замыкающего контакта; 12 — подвижная пластина размыкающего контакта; 13 — неподвижные пластины контактов; 14 — траверса; 15 — угольник; 16 — якорь; 17— катушка; 18 — сердечник; 19 — скоба; 20 — винт; 21 — пружина На базе реле Р-45 изготовляется реле заземления Р-45-Г2, которое отличается от других типов реле данной серии тем, что имеет токовую катушку вместо катушки напряжения и механическую за щелку, удерживающую якорь во включенном состоянии. Ток срабатывания реле заземления регулируется величиной затяжки пружины 5. Реле управления ТРПУ-1 изготовлено на базе универсальной серии реле РПУ-1. Оно состоит из скобы (магнитопро-вода) 19, катушки 17 с сердечником 18, якоря 16, замыкающих и размыкающих контактов. При прохождении тока по катушке якорь притягивается к сердечнику и через траверсу 14 происходит замыкание или размыкание контактов. После снятия напряжения пружина 21 устанавливает якорь в исходное положение, при этом замыкающие контакты размыкаются. Ход якоря ограничивается угольником 15. Дифференциальное реле РД-3010 автоматически управляет контакторами ослабления возбуждения тяговых электродвигателей в зависимости от тока и напряжения на зажимах тягового генератора или выпрямительной установки. Магнитная система реле состоит из ярма 2, выполненного в виде скобы, сердечников 4,7 и якоря 5, поворачивающегося вокруг оси 9, установленной настойке 19. Якорь при обесточенных катушках пружиной 23 прижимается к упорному винту контактодержателя 21. На нижней полкеярма установлена катушка напряжения 3, на верхней — токовая 8.На токовую катушку подается сигнал, пропорциональный току тягового генератора, а на катушку напряжения—сигнал, пропорциональный напряжению тягового генератора. Реле имеет один замыкающий контакт с двойным разрывом, подвижные контакты 15 установлены на якоре, неподвижные 14 — на изоляционной колодке13. Контактная система закрыта прозрачным кожухом 12. Реле срабатывает под воздействием электромагнитного усилия, создаваемого катушкой напряжения, которому противодействует усилие токовой катушки и пружины. Соответственно при уменьшении тока в катушке напряжения и увеличении тока в токовой катушке доопределенных значений якорь 5 отпадает, и контакты размыкаются. Реле ограничения тока устанавливается на маневровых тепловозах ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ10 и служит для ограничения тока тягового генератора. На изоляционной панели 7 установлено электромагнитное реле с высоким коэффициентом возврата и резистор 18 с двумя ступенями. Реле имеет две катушки: напряжения 4 и токовую 5, надетые на сердечник. Катушка напряжения крепится непосредственно к панели. Токовая катушка выполнена в виде одного витка из медной шины, концы которого припаяны к массивным медным выводам 1, укрепленным на изоляционной планке 2. Подвижная система реле состоит из облегченного рычага 13 с немагнитной планкой 14 и плунжерного якоря. Реле имеет жесткий двусторонний подвижной контакт. Для облегчения работы контактов применен дугогасительный контур, состоящий из резистора и двух конденсаторов. При наибольшем токе тягового генератора ток в токовой катушке наибольший, и ее усилие, преодолевая усилие пружины 15, поворачивает рычаг вокруг неподвижной оси, размыкая контакты. В зависимости от соотношения токов в катушках реле подвижной контакт занимает одно из пяти возможных положений чем регулируется ток возбуждения. Подробно описание работы реле дано при разборе системы возбуждения тягового генератора тепловоза ТЭМ2. Реле боксования. Реле боксо-вания предназначены автоматически защищать тяговые электродвигатели тепловоза от разносного боксованияЗ В качестве реле боксования принимают реле типа РК,  Реле ограничения тока ПР-27АЗ: 1 — выводы токовой катушки; 2 — изоляционная планка; 3 — сердечник; 4 — катушка напряжения; 5 — токовая катушка; в — ось; 7 —панель; 8, 10 — неподвижные контакты; 9 — подвижной контакт; 11 — кожух; 12 — конденсатор; 13 — рычаг; 14 — немагнитная планка; 15 — пружина; 16 — изоляционная колодка; 17 — контактные зажимы; 18 — резистор На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ116 реле боксования объединены в один блок, который получил название блок боксования. Блок боксования ББ-320А состоит из реле РК-221 и реле РК-231, соединенных, вместе шпильками, пропущенными через панель 3, и закрытых кожухом, который после настройки реле и проверки их работы пломбируется. Реле РК-221 представляет собой электромагнитный аппарат плунжерного типа, выполненный с разомкнутой магнитной системой. Втягивающий якорь (плунжер) 9 укреплен на поворотном рычаге 6 из немагнитного материала. Контактная система реле имеет один размыкающий и один замыкающий контакты перекидного типа. Высокая чувствительность реле, необходимая для срабатывания в начале боксования, достигается путем облегчения массы, уменьшения трения, тщательной балансировки подвижной системы, а также уменьшения усилия возвратной пружины. Своевременное отпадание якоря реле после прекращения боксования для исключения большого снижения силы тяги тепловоза обеспечивается высоким коэффициентом возврата (отношением тока отключения к. току включения). Коэффициент возврата, равный 0,8—0,85, получен в результате выполнения реле с небольшим воздушным зазором между якорем и сердечником относительно общего воздушного" пути прохождения магнитного потока, благодаря чему при срабатывании реле не происходит существенного увеличения магнитного потока и, следовательно, усилия притяжения якоря. В результате этого для отпадания якоря реле достаточно небольшого уменьшения тока в его катушке В блоке боксования одно реле включается между зажимами ЯЯ первого и второго тяговых двигателей, второе — между зажимами ЯЯ третьего и четвертого, третье между зажимами ЯЯ пятого и шестого тяговых электродвигателей. При нормальной работе, т. е. когда двигатели не боксуют, разность потенциалов между точками подсоединения реле близка к нулю и по катушке реле практически ток не проходит. При боксовании одной из колесных пар, например первой, частота вращения якоря электродвигателя, соединенного с этой осью, быстро возрастает и вызывает увеличение противо-э. д. с. на зажимах этого электродвигателя. Потенциал точки ЯЯ первого электродвигателя уменьшится, и по катушке РБ1 потечет ток от точки ЯЯ второго электродвигателя к точке ЯЯ первого. Если боксует вторая колесная пара, то ток через катушку РБ1 потечет в обратную сторону, т. е. от зажима ЯЯ первого электродвигателя к зажиму ЯЯ второго. При срабатывании реле РБ своими контактами разрывает цепь питания катушки контактора ВВ или подает сигнал на уменьшение возбуждения тягового генератора.  Блок боксования ББ-320А:1 — реле РК-221; 2 — реле РК-231; 3 — панель; 4 — неподвижный контакт; 5 — замыкающий контакт; 6 — рычаг; 7 — ярмо; 8—регулировочная пружина; 9 — якорь; 10 —втягивающая катушка Для задержки отключения поездных контактов после снятия возбуждения возбудителя и тягового генератора, для ступенчатого восстановления нагрузки тягового генератора после прекращения боксования, для обеспечения последовательности срабатывания реле переходов применяют электромагнитные реле времени типа РЭВ-800. Выдержка времени создается за счет наведения э. д. с. самоиндукции в алюминиевых демпфере и основании. Выключение катушки приводит к появлению вихревых потоков в них и задерживает спадание магнитного потока в магнитопроводе. Это приводит к задержке отпадания якоря. Все узлы реле смонтированы на алюминиевом основании 21, имеющем два отверстия для крепления к корпусу аппаратной камеры. Неподвижная часть магнитопро-вода состоит из сердечника / и скобы 6. На сердечник надета катушка 22, на скобу — демпфер 19, выполненный в виде гильзы. На скобе укреплены угольник 18 и пластина 7, образуя опору якоря 5, вокруг которой осуществляется его вращение. На якоре укреплена планка 9, несущая изоляционную пластмассовую колодку 10 с подвижными контактами 11. Пластинки неподвижных контактов 13 закреплены шпильками 12 на изоляционной пластмассовой колодке 14, которая укреплена на основании 21 планкой 15. Возврат якоря 5 в отключенное состояние осуществляется пружиной 16, опирающейся на угольник 18. Регулировку выдержки времени пролзводят изменением толщины немагнитной прокладки 2 (грубая) и затяжкой отжимной пружины 3 (плавная) при помощи гайки 4. Контактный узел реле позволяет путем переборки деталей получить любую комбинацию контактов в пределах существующего количества.  Реле времени РЭВ-800: 1 — сердечник' 2— немагнитная прокладка; 3— отжимная пружина; 4, 8— гайки; 5 — якорь; * —скоба: 7 — пластина: 9, 15 — планки; 10, 14 — изоляционные колодки; 11 — узел подвижного контакта; 12, 17 — шпилька; 13 — пластинки неподвижных контактов; 16 — возвратная пружина, 18 — угольник; 19—демпфер; 20 — болт; 21 — алюминиевое осювание; 22 — катушка  Полупроводниковое реле времени ВЛ-31: Р1, Р2 — реле; С, С1 — конденсаторы; Д. Д1, Д2 — диоды; ГИ — генератор импульсов; Г — триггер; R, Rl, R2 — резисторы. Полупроводниковое реле времени типа ВЛ-31 применяется для управления контактором маслопрокачивающего насоса. Реле имеет один переключающий контакт без выдержки времени, один замыкающий и один размыкающий контакт с выдержкой времени. Конструкция реле обеспечивает визуальный отсчет выдержки времени без снятия оболочки. Выдержка времени отсчитывается с момента подачи напряжения питания. При подаче напряжения на выводы 1-й 2 срабатывает реле PLТриггер Т устанавливается в положение, при котором реле Р2 обесточено. Конденсатор С заряжается через резистор R, начинается отсчет времени. Когда напряжение на конденсаторе достигает уровня опорного напряжения, снимаемого с делителя на резисторах R1 и R2, открывается диод Д, импульсы генератора ГИ проходят на вход триггера Т и устанавливают его в положение, при котором подается напряжение на реле Р2. Реле Р2 срабатывает и переключает выходные контакты. Выдержка времени заканчивается. При снятии напряжения питания реле возвращается в исходное состояние. Выдержка времени регулируется ступенчато путем изменения сопротивления резистора R, который выполнен в виде набора резисторов. Реле давления масла РДК-3 (рис. 80). Служит для защиты дизеля от пониженного давления масла в системе смазки и охлаждения. Реле состоит из корпуса, в нижней части которого расположен •сильфон 1. Шток 2 сильфона упирается в рычаг 3, один конец которого упирается в кнопку микропереключателя 8, а ко второму крепится пружина 4. Второй конец пружины 4 закреплен на пробке 5, в которую ввернут регулировочный винт 6. При повышении давления масла выше установленного по шкале значения сильфон сжимается, шток 2 лавит на пыб, который, преодолевая усилие пружины 4, поворачивается против часовой стрелки. При этом рычаг освобождает кнопку микровыключателя S, и его контакты замкнутся. При понижении давления шток сильфона опустится вниз, и рычаг 3 под действием пружины 4 повернется по часовой •стрелке, при этом нажмется кнопка микровыключателя, контакты которого разомкнутся. Реле настраивают путем изменения затяжки пружины 4, вращением ходового винта 6. После настройки ходовой винт 6 стопорится пробкой 7. Диапазон настройки реле на срабатывание 0—0,25 МПа.  Кинематическая схема реле давления масла РДК-3: 1 — сильфон; 2 — шток; 3 — рычаг; 4 — пружина; 5, 7 — пробки; 6 — винт ходовой; 8 — микровыключатель Реле давления воздуха АК-11Б (рис. 81) предназначено для автоматического управления пуском компрессора в зависимости от давления сжатого воздуха в тормозной магистрали. Реле давления воздуха исключает возможность включения нагрузки при недостаточном давлении воздуха в тормозной магистрали. Под действием давления мембрана 10, изготовленная из листовой морозостойкой резины, прогибается и давит на шток 3, который, преодолевая усилие сжатой пружины 2, перемещает рычаг 4. Поворачиваясь вокруг оси, рычаг 4 и пружина 6 перебрасывают планку с подвижным контактом 7 от неподвижного контакта на винт-контакт 5, т. е. произойдет размыкание контактов. При снижении давления воздуха в тормозной магистрали усилием пружины шток возвращается в исходное положение, вновь замыкая контакты. Давление замыкания регулируется винтом /, а давление размыкания — винтом 5, при этом раствор контактов должен быть в пределах 6—12 мм. Перепад давления, т. е. разница давления размыкания и замыкания, составляет 0,15—0,18 МПа. Комбинированное температурное реле РКД2 предназначено для защиты дизеля от превышения температуры выше допустимой в водяной и масляной системах охлаждения дизеля. Реле изотов-лено на базе двух универсальных чувствительных элементов температуры, которые вмонтированы в корпус (рис. 82). Термобаллон 12, сильфон 3 и капиллярная трубка / представляют собой герметически замкнутую термосистему, заполненную жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения. При повышении температуры в системе охлаждения увеличивается .давление в термосистеме и сильфон 3, растягиваясь и преодолевая •сопротивлеие пружины 5, перемещает толкатель 4, который нажимает на кнопку микровыключателя 8, переключая его контакты. При снижении температуры в системе охлаждения сильфон под действием пружин сжимается, и толкатель отходит от кнопки микровыключателя, производя обратное переключение контактов.  Реле давления воздуха АК-11Б: / — регулировочный винт; 2 — регулировочная пружина; 3 — шток; 4 — рычаг; 5 — винт-контакт; б — пружина; 7 — подвижный контакт; 8— панель; 9— ось рычага; 10 — мембрана Температурное реле РКД2: / — капиллярная трубка; 2— корпус реле; 3 — сильфон; 4 — толкатель; 5 — пружина; 6 — стопорный винт; 7 — штуцер; 8— микровыключатель; 9, 10, И — выводы; 12 — термобаллон; 13 — накидная гайка Реле уровня воды ДРУ-1 (рис. 83) служит для контроля нижнего уровня воды в расширительном баке системы охлаждения дизеля. Принцип работы реле основан на изменении положения поплавка 2 под воздействием выталкивающей силы воды в расширительном баке. При снижении уровня воды поплавок 2 опускается, и рычаг 16 освобождает кнопку микровыключателя //. Контакты микровыключателя переключаются и замыкают цепь сигнальной лампы, установленной на пульте управления машиниста. При повышении уровня воды поплавок поднимется, и рычаг 16 нажмет на кнопку микровыключателя 11, контакты микровыключателя разомкнутся и разорвут цепь сигнальной лампы. Уровень срабатывания реле регулируют болтом 13, ввернутым в рычаг поплавка. Для настройки необходимо опустить поплавок вниз так, чтобы рычаг 16 уперся в верхний срез кронштейна 15, затем, вворачивая болт 13, добиться переключения контактов микропереключателя, после чего довернуть болт еще на '/з оборота и в этом положении болт зафиксировать контргайкой.  Реле уровня воды ДРУ-1: 1 — ограждение; 2 — поплавок; 3 — сильфон; ■4 — водяной бак; 5, 8 — фланцы; 6 — крышка; 7 — кольцо пружинное; 9 — корпус; 10 — стопорный винт; // — микровыключатель; 12 — крышка; 13 — регулировочный болт; 14 — уплотнение; 15 — кронштейн; 16 — рычаг Лекция 3 Бесконтактные аппараты. Общие сведения о полупроводниковых и магнитных элементах.     На современных тепловозах широкое применение стали получать бесконтактные аппараты, создаваемые на полупроводниковых и магнитных элементах. По сравнению с электромеханическими устройствами (реле, контакторами, переключателями и т. д.) бесконтактные аппараты имеют ряд преимуществ: отсутствие подвижной системы, высокая чувствительность и быстродействие, постоянная готовность к действию, высокий к.п.д., универсальность, малые затраты на обслуживание и ремонт, высокая надежность. Использование бесконтактных устройств в цепях тепловозов дает возможность широко применять автоматизацию, улучшать технико-экономические характеристики энергетической установки, а также повышать безопасность движения и улучшать условия труда локомотивных бригад.В качестве основных элементов (бесконтактных) используются диоды, стабилитроны, транзисторы, тиристоры и магнитные усилители. Принцип работы диодов дан ранее, поэтому ниже рассматривается принцип работы остальных элементов. Стабилитрон — это специальный тип полупроводникового диода, который при включении в обратном направлении может длительно работать в режиме электрического пробоя р-л-перехода и обеспечивать при изменении обратного тока постоянное напряжение на своих зажимах. При приложении к стабилитрону как в прямом, .так и в обратном направлениях напряжения меньшего, чем напряжение пробоя, стабилитрон ничем не отличается от рассмотренных ранее лавинных вентилей. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона ничем не отличается от характеристики обычного кремниевого диода. При определенном напряжении обратный ток резко возрастает, происходит лавинный пробой р-л-перехода. Максимальное значение тока стабилизации определяется максимально допустимой температурой нагрева стабилитрона. Основными параметрами кремниевых стабилитронов являются: номинальное напряжение и номинальный ток стабилизации, допустимая мощность рассеяния, динамическое сопротивление и температурный коэффициент напряжения стабилизации. Напряжение, при котором происходит электрической пробой и которое поддерживается постоянным на зажимах стабилитрона, [называется напряжением стабилизации £ст. Поскольку напряжение зависит от температуры р-л-перехода, за номинальное напряжение стабилизации принимают значение £ст при заданных условиях охлаждения и номинальном токе стабилитрона Допустимую мощность рассеяния устанавливают исходя из продолжительного режима работы для каждого типа стабилитрона. Значение этой мощности зависит от площади р-л-перехода, конструкции теплоотвода и интенсивности охлаждения. Динамическое сопротивление характеризует изменение напряжения на стабилитроне при небольших изменениях тока и постоянной температуре его структуры. Напряжение стабилизации возрастает с увеличением температуры р-л-перехода. Степень изменения напряжения стабилизации при постоянном значении тока характеризуется температурным коэффициентом стабилизации. В электрических аппаратах для стабилизации напряжения один или несколько последовательно соединенных стабилитронов включаются параллельно нагрузке. При изменении входного напряжения ток, проходящий через стабилитрон (стабилитроны), изменяется, а падение напряжения на стабилитроне (стабилитронах) остается неизменным. Следовательно, напряжение UBbIXна резисторе нагрузки RHи ток в нем будут постоянными. Кроме того, стабилитроны используются в качестве чувствительного элемента, реагирующего на изменение напряжения. В этом случае стабилитрон включается последовательно с катушкой аппарата (прибора). Если подведенное напряжение меньше напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт и в цепи прибора тока нет. Когда напряжение превысит напряжение стабилизации, стабилитрон начнет пропускать ток. Транзистор — это полупроводниковый прибор с электронно-дырочными переходами, имеющий три или более выводов и позволя    ющий осуществлять усиление и генерирование электрических сигналов, а также коммутацию электрических цепей. Согласно стандарту обозначение транзисторов, как и диодов, состоит из шести элементов.Первый элемент определяет исходный материал: германий обозначается буквой Г или цифрой 1; кремний — буквой К или цифрой 2. Второй элемент буквенный: буква Т обозначает биполярный транзистор, у которого ток обусловлен движением основных и неосновных носителей электрических зарядов; буква П обозначает полевой транзистор, у которого ток создается только основными носителями. Третий элемент цифровой, определяет мощностную и частотную характеристики транзисторов. Четвертый, пятый и шестой элементы маркировки определяют порядковый номер разработки и номера параметрических групп. Транзистор состоит из трех смежных областей, разделенных переходами. Среднюю область, образованную полупроводником с преимущественно электронным или дырочным типом проводимости, называют базой (основанием). К базе с двух сторон примыкают области с противоположным типом проводимости. Крайняя область, являющаяся источником неосновных носителей зарядов для базы, называется эмиттером. Электронно-дырочный переход между эмиттером и базой называют эмиттерным. Вторая крайняя область, которая изымает из базы неосновные носители зарядов, называется коллектором. Электронно-дырочный переход между коллектором и базой называется коллекторным. Если база обладает электронной проводимостью, то транзистор имеет тип р-п-р; если база обладает дырочной проводимостью, то транзистор имеет тип п-р-п. Направление тока и полярность внешних источников напряжения для этих типов транзисторов противоположные; соответственно отличаются условные графические обозначения (в этих обозначениях стрелки у эмиттера показывают направление тока). Транзисторы могут работать в трех режимах: активный, когда один из р-л-переходов закрыт, а второй открыт; отсечки, когда обаперехода закрыты и через транзистор проходит малый обратный ток; насыщения, когда оба перехода открыты и через транзистор идет большой ток. Активный режим используют при работе транзистора в устройствах усиления и генерирования электрических колебаний, а два других — при применении транзистора в ключевом режиме в качестве коммутирующего элемента электрических цепей. Наличие трех выводов у транзисторов обусловливает три возможные схемы включения. В зависимости от того, какой из электродов является общим, схемы называются с общей базой, с общим коллектором, с общим эмиттером. Наиболее распространенной и применяемой в тепловозных аппаратах является схема с общим эмиттером как дающая наибольшее усиление по току и мощности. При этой схеме напряжение питания подводится к цепи эмиттер-коллектор, соединенной последовательно с нагрузкой Яя, напряжение управления тиристором подводится к переходу эмиттер-база. Таким образом, напряжение управления транзистором или ток базы являются для транзистора входным сигналом, который управляет током выхода. Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий четырехслойную структуру р-п-р-п с тремя р-п-переходами и одним управляющим электродом. Характеристика тиристора близка к характеристике идеального ключа, он может находиться в одном из двух возможных состояний: запертом, когда сопротивление его очень велико (сотни килоом), и открытом, при котором сопротивление его незначительно (сотые доли ома). Эти свойства, а также высокий к.п.д., быстродействие, высокая надежность, постоянная готовность к работе и малые удельные габариты позволяют считать такие приборы наиболее перспективными коммутирующими устройствами. Крайняя р-область тиристора называется анодом А, крайняя я-область — катодом К, средние области называются базой. К аноду подсоединяется положительный полюс источника тока, к катоду— отрицательный. Управляющий электрод У подсоединяется к базе с р-проводимостыо. При отсутствии напряжения в цепи управления тиристор заперт. Для перевода его в открытое состояние в цепь управления подается импульс напряжения с полярностью, указанной на рис. 104. Напряжение, приложенное к цепи управления, питает потенциальный барьер эмиттерного перехода и увеличивает ток из эмиттера п2 через базу р2и переход П2. Приток дополнительного числа электронов через коллекторный переход в базу niвызывает снижение потенциала в ней и, как следствие этого, увеличение диффузионного потока дырок через переход III. Если ток в цепи управления равен или выше значения отпирающего тока, то тиристор переключается из запертого состояния в открытое. После отпирания тиристора управляющий электрод теряет свои управляющие свойства, и тиристор может находиться в открытом состоянии до тех пор, пока прямой ток, проходящий через него, не станет ниже некоторого минимального тока, называемого током удержания. Включение тиристоров с помощью управляющего электрода позволяет осуществить фазовое регулирование длительности протекания тока в рабочую часть периода переменного напряжения, прикладываемого к цепи анод —катод тиристора, и коммутировать большие мощности в анодной цепи путем воздействия управляющими сигналами малой мощности. Для перевода тиристора в отключенное состояние необходимо снизить прямой анодный ток до значения меньшего тока удержания. При использовании тиристоров в цепях переменного тока запирание тиристора происходит автоматически в каждый период после приложения обратного напряжения. В цепях постоянного тока для отключения тиристора используют схемы искусственного принудительного запирания тиристоров с помощью встречного напряжения. Лекция 4 Бесконтактные регуляторы напряжения Регулятор БРН-ЗВ установлен на тепловозах 2ТЭ10Л, ^ТЭЮВ, 2ТЭ10М, ТЭМ2. Он служит для поддержания напряжения вспомогательного генератора в пределах 75±1 В. Регулятор напряженияимеет блочную конструкцию, состоящую из основания, левой и правой панелей. Закрыт регулятор металлическим кожухом, имеющим вентиляционные отверстия. В кожухе регулятора имеется отверстие, через которое осуществляется корректировка напряжения потенциометром f На левой панели смонтированы силовые элементы: тиристор Т4, конденсаторы С1, С2, диоды Д10—Д12, дроссели Др1, Др2. На правой панели смонтированы элементы измерительного органа (на печатной плате), транзистор ТЗ, ста-. билитрон Т5, резистор R2, конденсаторы СЗ, С4, диоды Д9, Д14, Д15, Д17, Д18. На основании смонтированы резисторы R6, R7, переходные разъемы, с помощью которых левая и правая панели соединяются с остальными элементами регулятора и между собой и разъемом, которым регулятор соединяется с электрической цепью тепловоза по функциональному назначению в регуляторе условно можно выделить измерительный и регулирующий органы I Измерительный орган предназначен для измерения отклонения напряжения вспомогательного генератора выше установлен-, ного значения. | Измерительный орган состоит из стабилитронов ДЗ (Д6), Д4, Д5, транзисторов 77, Т2, ТЗ, диодов Д1, Д2, Д7, резисторов Rl', Rl; R3, R4, R5, потенциометра R2 и конденсатора С1 (см. рис. 112). Измерительный орган собран по мостовой схеме, в которой стабилизированное напряжение на стабилитроне ДЗ (Д6) сравнивается с напряже- нием между зажимом Я2 и движком потенциометра K'z, изменяющимся с изменением напряжения вспомогательного генератора. Стабилитроны Д4, Д5 (см. рис. 112) используются в качестве термокомпенсатора. Потенциометр R2 служит для настройки регулятора на заданное напряжение, диод Д7 — для уменьшения тока утечки транзистора Т1, диоды Д1 и Д2 — для защиты переходов транзистора Т1 от обратных напряжений в моменты коммутации, а конденсатор С1—для сглаживания пульсаций напряжения вспомогательного генератора на входе измерительного органа. Регулирующий орган предназначен для регулирования длительности протекания тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора в зависимости от величины напряжения] Регулирующий орган состоит из тиристоров Т4 и Т5, диодов Д8—Д16, резисторов R6—R9, стабилитронов Д14—Д15, дросселей Др1 и Др2 и конденсаторов С2—С4 (см. рис. 112). Регулирующий орган представляет собой мультивибратор (рис. 111), собранный на двух тиристорах Т4 и Т5. Элементом управления служит резистор R6rобеспечивающий открытие тиристора Т4. |После включения рубильника Р подается отпирающий положительный импульс на управляющий электрод тиристора Т4 через обмотку возбуждения ОВ и резистор R6, тиристор Т4 открывается, в результате потечет ток по цепям: плюс аккумуляторной батареи АБ, рубильник Р, обмотка возбуждения ОВ, тиристор Т4, дроссель Др1, «минус» аккумуляторной батареи АБ. По мере накапливания заряда напряжение на конденсаторе С2 возрастает и достигает значения, при котором пробиваются стабилитроны Д14 и Д15. В результате пробоя стабилитронов Д14 и Д15 подается положительный отпирающий импульс на управляющий электрод тиристора Т5, тиристор Т5 открывается. Заряженный положительно конденсатор С2 начинает разряжаться через открывшийся стабилитрон Т5 и еще открытый тиристор Т4. Этот разряд конденсатора закрывает тиристор Т4 путем подачи напряжения обратной полярности (положительный потенциал правой обкладки конденсатора С2 прикладывается к катоду  Рис. 111: Схема мультивибратора регулятора напряжения БРН-ЗВ тиристора Т4 левая отрицательно заряженная обкладка соединена с анодом тиристора Т4). После запирания тиристора Т4 ток в обмотке ОВ уменьшается, и происходит перезарядка конденсатора С2 через обмотку ОВ и открытый тиристор Т5. При этом потенциал анода тиристора Т4 и ток управления тиристором Т4 растут, и при достижении установленного значения тиристор Т4 откроется, а тиристор Т5 закроется .за счет разряда конденсатора С2. В результате возникает устойчивый режим автоколебаний с частотой /, которая определяется R7 и С2. Периодическое запирание тиристора Т4 в режиме автоколебаний позволяет осуществлять периодическое отключение нагрузки. Работа регулятора напряжения после запуска дизеля (рис. 112). После запуска дизеля напряжение вспомогательного генератора растет пропорционально частоте вращения якоря, поэтому между движком потенциометра R2 и зажимом Я2 появится напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного генератора £/вг. При этом к управляющему переходу транзистора 77 приложена разность потенциалов между движком потенциометра R2 и анодом стабилитрона ДЗ. Когда напряжение вспомогательного генератора иЪГдостигнет 75 В, произойдет пробой стабилитрона ДЗ, «го сопротивление резко упадет, что приведет к открытию транзистора 77, а следовательно, и транзисторов Т2 и ТЗ, включенных по схеме составного транзистора. После открытия транзистора ТЗ им шунтируется переход «Управляющий электрод-катод» тиристора 14. В результате этого и наличия стабилитрона Д17 ток управления тиристора Т4 станет близким к нулю, а поэтому после очередного закрытия тиристора Т4 он не откроется при увеличении потенци   ала анода тиристора Т4. Это приведет к уменьшению тока возбуждения и напряжения вспомогательного генератора. Снижение напряжения вспомогательного генератора будет происходить до тех пор, пока напряжение между движком потенциометра R2 и зажимом Я2 не станет меньше напряжения пробоя стабилитрона ДЗ. Как только это напряжение станет меньше, сопротивление стабилитрона ДЗ резко возрастет, что приведет к закрытию транзисторов 77—ТЗ. После закрытия транзистора ТЗ на стабилитроне Д17 нач-,нет расти напряжение, и при пробое стабилитрона Д17 будет подан отпирающий импульс на управляющий электрод тиристора T4tтиристор Т4 откроется и по обмотке возбуждения потечет большой ток, напряжение вспомогательного генератора увеличится, и при достижении 75 В процесс регулирования повторится.Таким образом, напряжение вспомогательного генератора регулируется изменением среднего значения тока возбуждения, которое зависит от времени включенного состояния тиристора Т4 в течение периода колебательного процесса. С уменьшением частоты враще-■ ния вспомогательного генератора продолжительность включенного состояния тиристора Т4 увеличивается, с увеличением частоты вращения — уменьшается. В схеме регулятора применено несколько полупроводниковых диодов. Так, для защиты переходов «Управляющий электрод-катод» тиристоров Т4 и Т5 от обратных напряжений, возникающих при перезарядке конденсатора С2, служат диоды Д16, Д8. Диодом Д18 обеспечивается также защита эмиттер-коллекторного перехода транзистора ТЗ и перехода база^коллектор транзистора Т2. При помощи стабилитрона Д17 создается отрицательное смещение на управляющем электроде тиристора Т4, чем обеспечивается отсечка тока управления при открытом транзисторе ТЗ. Для предотвращения потери управляемости регулятора применены отсекающие диоды Д11—Д12. Дроссели Др1 и Др2 предназначены для защиты тиристоров Т4 и Т5 от коммутационных импульсов тока. Цепочка, состоящая из резисторов R8, R9 и конденсаторов СЗ, С4, используется для повышения помехоустойчивости регулятора.  Лекция 5 Магнитные усилители. Амплистат возбуждения. Трансформаторы В систему автоматического управления (САУ) электрической передачей современных тепловозов входят магнитные усилители. Магнитным усилителем (МУ) называется электромагнитный управляющий аппарат, обеспечивающий плавное изменение величины переменного тока в результате изменения индуктивного сопротивления катушки с ферромагнитным сердечником при подмагничивании его постоянным током управляющих обмоток. Простейший МУ имеет два сердечника (рис. 14), на которых смонтированы рабочие обмотки ОР1, ОР2 с равным числом витков шр, соединенные встречно друг другу. Они включены в цепь переменного тока с неизменным напряжением U. Обмотка управления ОУ с числом витков wyохватывает оба сердечника и получает питание от источника постоянного тока (тока управления). Рассмотрим несколько упрощенно принцип действия МУ, полагая неизменной индуктивность его обмоток в течение периода напряжения питания (используя теорию линеаризованного магнитного усилителя). Переменный ток в рабочей обмотке зависит от общего сопротивления цепи Z, которое включает активное сопротивление цепи RHи индуктивное сопротивление обмотки Xl. Ток по закону Ома для цепи переменного тока  индуктивного сопротивления в обмотке обусловливается электродвижущей силой (э. д. с.) самоиндукции eL. Эта э. д. с. индуцируется в витках обмотки под действием изменяющегося магнитного потока, вызванного переменным током. Направлена э. д. с. самоиндукции всегда так, чтобы препятствовать изменению тока. Она тем больше, чем больше скорость изменения тока в витках или пронизывающего их магнитного потока. Эта скорость зависит от частоты переменного тока f. Обмотки в зависимости от числа витков, геометрических размеров, материала сердечника обладают различными свойствами с точки зрения индуцирования э. д. с.самоиндукции. Эти свойства характеризуются индуктивностью L. Индуктивное сопротивление (Ом) подсчитывается по формуле  а индуктивность (Гн—генри)  Абсолютная магнитная проницаемость [ха характеризует магнитные свойства среды, т. е. различную способность создавать магнитный поток. Магнитная проницаемость вакуума , называемая магнитной постоянной, является важной физической константой и в СИ равна 0,000001257 Гн/м. Магнитная проницаемость материала (х — безразмерная величина, показывающая, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость  данного материала ^а больше магнитной постоянной. Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов (железо, никель, кобальт и их сплавы) в тысячи раз больше, чем для вакуума. Магнитная проницаемость воздуха, а также неферромагнитных материалов близка к единице При увеличении тока в обмотках управления МУ увеличивается напряженность магнитного поля (А/м), С увеличением напряженности магнитного поля возрастает магнитная индукция В до момента магнитного насыщения сердечника, после которого индукция В остается постоянной. При намагничивании сердечника магнитная проницаемость ц = В/(цоН). После магнитного насыщения сердечника при его дальнейшем намагничивании fx резко уменьшается и стремится к значению, близкому к единице. Магнитная проницаемость ц может служить показателем степени намагниченности сердечника. При большом намагничивании ферромагнитный сердечник по способности пропускать магнитный поток приближается к неферромагнитным материалам, и МУ в этом случае фактически неуправляем (это есть режим максимальной отдачи). Таким образом, при увеличении тока управления (тока входа) /у увеличивается напряженность магнитного поля Я, уменьшается магнитная проницаемость ц и абсолютная магнитная проницаемость Это приводит к уменьшению индуктивности Lи индуктивного сопротивления XL, а следовательно, к увеличению рабочего тока (тока выхода) /р. Индуктивность L, как известно, не зависит от направления тока управления /у, , ноэтому характеристика управления МУ (рис. 16) симметрична относительно осиКогда ток управления равен нулю, сердечник МУ не намагничен и его рабочие обмотки имеют большое индуктивное сопротивление. Поэтому рабочий ток будет мал; его называют током холостого хода МУ (/хх)- При увеличении тока управления происходит подмагничи-вание сердечника, и рабочий ток МУ увеличивается. Средняя часть характеристики, близкая к прямолинейной, является рабочей. Даже небольшое изменение тока управления вызывает резкое изменение рабочего тока. МУ имеет две рабочие обмотки для того, чтобы исключить индуцирование переменной э. д. с. в обмотках управления от рабочего тока. При встречном включении рабочих обмоток с равным числом витков индуцируемые в обмотках управления э. д. с. от каждой из рабочих обмоток будут компенсировать друг друга. Естественно, что каждая из рабочих обмоток должна быть смонтирована на отдельном сердечнике, так как при встречном включении рабочих обмоток с равным числом витков на общем сердечнике результирующая индуктивность МУ равнялась бы нулю Магнитный усилитель может иметь несколько обмоток управления, и тогда подмагничивание сердечника будет определяться результирующей магнитодвижущей силой (м. д. с.) этих обмоток I>Fy. Изменение частоты переменного тока fменяет индуктивное сопротивление рабочих обмоток XL[см. формулу (2)]. Поэтому применение в МУ переменного тока повышенной частоты позволяет при том же индуктивном сопротивлении Xtиметь меньшую индуктивность L, т. е. меньшее число витков рабочей обмотки и площадь поперечного сечения сердечников. С другой стороны, для МУ повышение частоты питающего тока увеличивает крутизну наклона характеристики управления, так как в общем сопротивлении увеличивается индуктивная составляющая. Повышение частоты переменного тока увеличивает быстродействие МУ. Параметры МУ подбирают таким образом, чтобы его характеристики мало зависели от изменения в достаточно широких пределах питающего напряжения и сопротивлений нагрузочных резисторов. Так, у тепловозных МУ индуктивное сопротивление обмоток делают намного больше активного, поэтому характеристики тепловозных МУ мало зависят от позиции контроллера (от частоты вращения коленчатых валов дизеля). В этом можно убедиться, проанализировав формулы (1) — (3). Если XLнамного больше /?н, то последним можно пренебречь и тогда формула (1) примет вид  Напряжение и и частота fпропорциональны частоте вращения ротора синхронного подвозбудителя, приводимого от вала дизеля. Поэтому ток / от частоты вращения ротора синхронного подвозбудителя не зависит, а полностью определяется индуктивностью обмоток: I = l/L. Основными параметрами МУ являются его коэффициенты усиления: тока и мощности. Коэффициент усиления тока Kiпредставляет отношение изменения рабочего тока А/р к соответствующему изменению тока управления А/у. При работе простейшего МУ на прямолинейной части характеристики управления можно, пренебрегая весьма малым током холостого хода /Хх, коэффициент усиления тока рассматривать как отношение токов  Коэффициент усиления мощности КРпредставляет собой отношение выходной мощности в цепи рабочего тока Рвых к мощности, потребляемой обмотками управления Рвх, т. е. /Ср = = />вых/Рвх- Коэффициенты усиления простейших МУ находятся в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен единиц. Чем больше коэффициенты усиления, тем круче характеристика МУ. Важным параметром МУ с точки зрения использования его в системах автоматического управления является кратность изменения рабочего тока:  Сердечники МУ выполняют из холоднокатаной электротехнической стали или из тонкой ленты пермаллоя (железоникелевый сплав с примесью молибдена, хрома, меди, и марганца). Эти материалы имеют узкую петлю гистерезиса и кривую намагничивания, близкую к прямоугольной, т. е. с резко выраженным насыщением. Желательно, чтобы насыщение наступало при возможно меньшей напряженности магнитного поля, так как это позволит достичь максимального тока в рабочей цепи при малом токе управления. При малой напряженности магнитного поля (слабых магнитных полях) магнитная проницаемость \iдолжна быть возможно большей, ибо при этом ^ будет меньшим ток холостого хода. При высоком качестве материала сердечника и диодов рабочая часть характеристики управления МУ с самоподмагничиванием имеет большую крутизну (больший коэффициент усиления) и близка к прямолинейной. При большой индуктивности нагрузки форма характеристики МУ может несколько искажаться. Магнитные усилители с обратной связью Для изменения коэффициентов усиления и увеличения стабильности работы МУ в них применяются обратные связи. Обратной связью называется воздействие управляемой величины на вход системы управления. Применительно к МУ обратной связью будет дополнительное подмагничивание сердечника за счет выходногоЕсли при этом увеличение выходного тока увеличивает подмагничивание, обратная связь называется положительной. Такая обратная связь повышает коэффициент усиления. Если увеличение выходного тока уменьшает подмагничивание, обратная связь называется отрицательной, она снижает коэффициент усиления По схеме исполнения обратные связи в МУ могут быть внешними, когда для обратной связи используется отдельная обмотка обратной связи, и внутренними, когда для обратной связи используются рабочие обмотки МУ., Внешняя обратная связь в МУ выполняется как положительной, так и отрицательной. Внутренняя обратная связь обычно выполняется положительной. В тепловозных схемах МУ с внешней обратной связью не применяются, однако их рассмотрение облегчит изучение тепловозных МУ с внутренней обратной связью. Переменный ток, протекающий по рабочим обмоткам МУ, выпрямляется при помощи мостовой двухполупериодной схемы Для обратной связи служит отдельная обмотка обратной связи ОС, которая получает питание за счет падения напряжения на резисторе Rocв выходной цепи с выпрямленным током. Работа МУ с внешней обратной связью протекает следующим образом. При увеличении тока в обмотке управления ОУ увеличивается подмагничивание сердечника и возрастает рабочий ток (ток нагрузки). При этом становится большим падение напряжения на резисторе Rocи, следовательно, возрастает ток в обмотке обратной связи. М. д. с. этой обмотки изменяет подмагничивание сердечника. Если м. д. с. обмотки обратной связи направлена согласно м. д. с. обмотки управления, то действие обратной связи увеличивает коэффициент усиления (положительная обратная связь). Если же м. д. с. обмотки обратной х:вязи направлена встречно м. д. с. обмотки управления то коэффициент усиления МУ уменьшается (отрицательная обратная связь). Более проста и экономична схема МУ с внутренней обратной связью (рис. 18, б), при которой сердечник дополнительно подмагничивается самими же рабочими обмотками ОР1, ОР2. МУ с внутренней обратной связью называют еще МУ с самопод-магничиванием (с самонасыщением). МУ с самоподмагничиванием и выходом постоянного тока называют амплистатом. В амплистате рабочие обмотки включены таким образом, что их м. д. с. направлены согласно (в одном направлении). Последовательно с обмотками включены диоды так, что в каждой обмотке рабочий ток течет только в одном направлении (хотя он и переменный по значению) и каждая из обмоток «работает» лишь «свою» половину периода напряжения питания. В МУ с положительной обратной связью при увеличении тока в обмотке управления увеличивается подмагничивание сердечника и возрастает рабочий ток. Это приводит к еще большему под-магничиванию сердечника (в результате самоподмагничивания) и дальнейшему увеличению рабочего токау Характеристика управления МУ с положительной обратной связью, в частности с самоподмагничиванием, несимметрична относительно оси рабочего тока и ее особенностью является сравнительно большое значение тока холостого хода Объясняется это действием обратной связи. На рис. 19 стрелками показано направление м. д. с. рабочих обмоток Fp и результирующей м. д. с. обмоток управления 2Fy. Естественно, что Fp может быть лишь положительной, как положительной, так и отрицательной. Если увеличить м. д. с. обмоток управления в положительном направлении, т. е. так, чтобы результирующий магнитный поток в сердечнике (магнитный поток рабочего тока плюс магнитный поток тока управления) возрастал, рабочий ток будет увеличиваться    Если же увеличить м. д. с. тока управления в отрицательном направлении, т. е. так, чтобы результирующий магнитный поток в сердечнике (магнитный поток рабочего тока минус магнитный поток тока управления) уменьшался, рабочий ток будет уменьшаться На тепловозах типа ТЭ10 А4У нашли широкое применение в системах автоматического регулирования возбуждения тягового генератора. МУ с самоподмагничиванием (ам-плистаты) используются для управления током возбуждения возбудителя и генератора, а МУ без обратной связи в виде измерительных трансформаторов постоянного напряжения (ТПН) и постоянного тока (ТПТ)—для подачи на управляющую обмотку амплистата сигналов по напряжению и по току нагрузки тягового генератора (тяговых электродвигателей) Амплистат возбуждения регулирует ток возбуждения тягового генератора в зависимости от тока нагрузки и напряжения тягового генератора, частоты его вращения и мощности дизель-генераторной установки Амплистат АВ-ЗА (рис. 114) представляет собой МУ с внутренней обратной связью и питанием от источника переменного тока с выходом на постоянном токе. Сердечник амплистата набран из П-образных с уширенным ярмом пластин холоднокатаной электротехнической стали и стягивается угольниками. На каждом сердечнике располагается по одной рабочей обмотке. Четыре обмотки подмагничивания: управляющая ОУ, задающая 03, регулировочная ОР и стабилизирующая ОС охватывают оба магнитных сердечника. Катушки залиты эпоксидным компаундом. Задающая обмотка 03 получает питание от бесконтактного тахометрическогр блока и создает основную положительную магнитодвижущую силу (м.д.с). Таким образом, м.д.с. обмотки 03 пропорциональна частоте вращения вала дизель-генератора и бла     годаря этому осуществляется автоматическое управление тяговым генератором по частоте вращения.Управляющая обмотка ОУ получает питание через селективный узел от цепей рабочих обмоток трансформаторов постоянного тока ТПТ и постоянного напряжения ТПН. Ток в ней зависит от тока и напряжения тягового генератора. С помощью этой обмотки осуществляется автоматическое управление тяговым генератором по току и напряжению. Регулировочная обмотка ОР служит для дополнительного автоматического управления дизель-генератором по мощности. Магнитодвижущая сила обмотки FOp направлена согласно м.д.с. задающей обмотки. В цепь регулировочной обмотки включен индуктивный датчик, который управляется объединенным регулятором. Ток в регулировочной обмотке обратно пропорционален нагрузке дизеля. В стабилизирующей обмотке ОС ток протекает от стабилизирующего трансформатора только при переходных процессах, например при изменении позиций контроллера. Магнитодвижущая сила этой обмотки Foe увеличивает или уменьшает подмагничивание амплистата, осуществляя гибкую обратную связь по напряжению возбудителя. ТРАНСФОРМАТОРЫ На тепловозах трансформаторы служат для измерения тока и напряжения, а также для питания различных цепей. По назначению их можно разделить на измерительные, распределительные и стабилизирующие. Трансформаторы постоянного тока (ТПТ) служат для измерения тока тяговых электродвигателей и подачи на управляющую обмотку амплистата сигнала, пропорционального току тягового генератора. Принцип работы трансформатора постоянного тока такой же, как и магнитного усилителя без обратной связи. Индуктивное сопротивление рабочих обмоток изменяется под влиянием подмагничивания обмотки управления (на тепловозах управляющей обмоткой являются силовые кабели, по которым протекает ток тяговых электродвигателей). При увеличении тока тяговых электродвигателей степень насыщения сердечников увеличивается, индуктивное сопротивление рабочей обмотки уменьшается, а ток в рабочей цепи трансформатора увеличивается, т. е. ток в рабочей цепи трансформатора постоянного тока пропорционален току тяговых электродвигателей. Трансформаторы ТПТ-23 и ТПТ-24 от трансформатора ТПТ-10 отличаются тем, что для снижения влияния помех, создаваемых посторонними сильноточными кабелями и стальными массами, рабочая обмотка у них выполнена из четырех секций, соединенных между собой параллельно. Характеристики применяемых на тепловозах трансформаторов постоянного тока ТПТ представлены в табл. 28, табл. 29. Трансформаторы постоянного напряжения (ТПН) служат для измерения напряжения тягового генератора. Техническая характеристика ТПН, применяемых на тепловозах, дана в табл. 28. Трансформатор постоянного напряжения ТПН состоит из двух тороидальных сердечников, на каждом из них намотана рабочая обмотка. Трансформатор ТПТ состоит из двух тороидальных сердечников из железоникелевого сплава, на каждом из которых намотана рабочая обмотка. Рабочие обмотки соединены между собой встречно. Управляющей обмоткой служат силовые кабели, пропущенные через центральное отверстие трансформатора. Сердечники трансформатора с обмотками и шпильками залиты эпоксидным компаундом. Рабочие обмотки соединены встречно. Управляющая обмотка намотана на оба сердечника. Обмотки, сердечники и шпильки залиты эпоксидным компаундом      Принцип работы трансформатора постоянного напряжения основан на изменении индуктивного сопротивления рабочих обмоток под влиянием подмагничивания обмотки управления. При увеличении напряжения тягового генератора степень насыщения сердечников увеличивается, индуктивное сопротивление рабочих обмоток уменьшается, а ток в рабочих обмотках увеличивается. Следовательно, ток в рабочей цепи трансформатора постоянного напряжения пропорционален напряжению тягового генератора.Распределительные трансформаторы предназначены для преобразования и распределения переменного напряжения и питания различных цепей. На тепловозах 2ТЭ10Л для этих цепей применены трансформаторы ТР-5, на тепловозах 2ТЭ116 — ТР-4 и ТР-70 или ТР-21 и ТР-26, на тепловозах 2ТЭ10М — ТР-23. Трансформаторы ТР-4, ТР-5, ТР-70 представляют собой трансформаторы броневого типа и состоят из магнитопровода и катушек. Магнитопровод нашихтован из листов электротехнической стали, стянутых шпильками и угольниками. Катушка имеет пять обмоток: одну первичную и четыре вторичные. Катушка бескаркасная, залита эпоксидным компаундом и закрыта кожухом. Выводы обмоток расположены на двух пластмассовых панелях. Технические данные этих трансформаторов представлены в табл. 30. Трансформаторы ТР-20 (ТР-21, ТР-23, ТР-26) состоят из сердечника, намотанного в кольцо из ленты электротехнической стали, и обмоток, расположенных на сердечнике. Концы обмоток припаяны к выводам, укрепленным на изолированной панели. Сердечник обмотки и панель залиты компаундом на основе эпоксидной смолы. Трансформатор стабилизирующий ТС-2 улучшает динамические характеристики системы возбуждения тепловоза. Магнитопровод стабилизирующего трансформатора набран из П-образных пластин и полос электротехнической стали. На магнитопроводе расположена катушка с первичной и вторичной обмотками, выводы которых размещены на пластмассовых панелях. Конструкция трансформатора предусматривает возможность регулировки воздушного зазора между ярмом и сердечником при помощи немагнитных прокладок из прессшпана. Первичная обмотка через резистор включена на напряжение возбудителя, а от вторичной получает питание стабилизирующая обмотка амплистата. Стабилизирующий трансформатор подает питание на стабилизирующую обмотку амплистата только при переходных процессах. Так, при быстром нарастании напряжения возбудителя в амплистат подается отрицательный сигнал, и скорость нарастания напряжения уменьшается. При резком снижении напряжения возбудителя в амплистат подается положительный сигнал, и скорость снижения напряжения уменьшается Лекции 6,8 Блок пуска дизеля, цепь пуска дизеля . Силовая цепь пуска дизеля При пуске дизеля тяговый генератор, имеющий специально для этой цели пусковую обмотку П1—П2 (рис. 62, 63), работает благодаря свойству обратимости электрических машин в режиме электродвигателя последовательного возбуждения, получая питание через замкнутые контакты контакторов Д1, Д2 от аккумуляторной батареи.  Для пуска дизеля необходимо:
Вначале рекомендуется производить пуск дизеля ведомой секции. Цепи управления пуском и защиты дизеля рассматриваются ниже отдельно по сериям тепловозов. Перед изучением цепей следует разобрать принцип работы реле времени на полупроводниковых приборах. 7.3. Реле времени управления пуском дизеля Для создания выдержек времени в цепи управления пускон дизеля используются реле времени ВЛ-31 (60 В, 1 — 100 с) и ВЛ-50 (50 В, 2—200 с) на полупроводниковых приборах. Реле времени ВЛ-31 (рис. 64) включает генератор импульсов, вре- мязадающую цепочку R— С с регулируемым резистором, делитель напряжения, полупроводниковое реле (триггер), промежуточное Р1 и исполнительное Р2 электромеханические реле. Генератор импульсов состоит из транзистора 77, трансформатора Тр, конденсатора С4, резистора R5 и диода Д5. Транзисторно-трансформаторный контур генератора импульсов одновременно служит для поддержания неизменным напряжения, которое подается на цепочку R — C и триггер. Это обеспечивает независимость выдержки времени при колебании напряжения питания. Цепочка R—C включает конденсатор С5 и резисторы R6—R25. Выдержка времени, которую обеспечивает реле, определяется временем заряда конденсатора С5, зависящим от сопротивления резисторов, включенных Последовательно с конденсатором. Сффотивление регулируется при помои№ переключателей В1 и В2. Делитель напряжения выполнен на резисторах R26—R30. Им создается опорное напряжение на диоде Д6, которое регулируется при помощи резистора R28 на заводе-изготовителе. В эксплуатации регулировка этого резистора может производиться лишь при замене опорного диода Дб. Несимметричный триггер включает два транзистора (входной Т2, выходной ТЗ), а также цепочку обратной связи (резистор R32, конденсатор С7). Триггер может иметь два устойчивых состояния: закрытое (входной транзистор в режиме насыщения, выходной в режиме отсечки) и  открытое (входной транзистор в режиме отсечки, выходной в режиме насыщения). Управляется триггер при помощи еще одного делителя напряжения на резисторах R31—R33, подобранных таким образом, что отрицательный потенциал на базе транзистора Т2 намного выше, чем на базе транзистора ТЗ. При подаче напряжения питания на контакты / и 2 ШР срабатывает реле Р1. Контакты (мгновенного действия) этого реле производят необходимые переключения в цепях управления пуском дизеля (см. ниже). Через выпрямительный мост ВП напряжение подводится к стабилизатору напряжения, который состоит из стабилитронов ДЗ, Д4, конденсаторов CI,С2, СЗ, резистора R2. Стабилизированное напряжение подается на генератор импульсов и на триггер, который пока закрыт. J Генератор импульсов начинает работать, заряжая конденсатор С5. Происходит отсчет выдержки времени. Как указывалось выше, время заряда (выдержка времени) зависит от сопротивления резисторов R6— R25. |