Трансформатори потійного струму і напруги

Для утворення необхідної зовнішньої характеристики тягового генера­тора потрібно здійснити взаємозв'язок робочого струму амплістата з напругою і струмом генератора. В амплістаті для цього служить розмагнічуюча обмотка управління. Як джерела її живлення застосовані вторинні обмотки розподіль­чого трансформатора, в кола яких включені трансформатори постійної напру­ги і струму. Назви цих електричних апаратів показують, що один з них здійснює регулювання амплістата за величиною напруги генератора, а другий - за величиною струму генератора.

За своїм принципом дії трансформатори постійної напруги і струму є простими магнітними підсилювачами з однією робочою і однією обмоткою управління без зворотних зв'язків.

Трансформатор постійної напруги має два тороїдальних (круглих) осердя, які виготовлені із стрічки пермалою завтовшки 0,2 мм (пермалой - сплав заліза і нікелю з високими феромагнітними властивостями). На кожному осерді розташовано по одній котушці робочої обмотки; обмотка управління охоплює обидва осердя. (Обмотки виконані з мідного дроту діаметром 1 мм. Осердя і обмотки залиті епоксидним компаундом, якій запобігає попаданню вологи в обмотки) Обмотка управління трансформатора постійної напруги включена через резистор на виводи тягового генератора. Тому сила струму підмагнічування трансформатора пропорційна напрузі генератора. Іншими словами, із збільшенням напруги тягового генератора пропорційно зростає вихідний струм трансформатора постійної напруги (в колах автоматики використовуються слабкі струми, тому максимальний вихідний струм трансформатора не перевищує 3 А).

Трансформатор постійного струму по будові нагадує трансформатор постійної напруги, але не має спеціальної обмотки управління. Для підмагнічування трансформатора постійного струму через центральний отвір його тороїдального осердя пропущені гнучкі дроти силового кола. При збільшенні струму тягових двигунів, а отже, і генератора посилюється підмагнічування трансформатора постійного струму і зростає вихідний струм його робочої обмотки (максимальний струм в робочому колі трансформатора лише трохи перевищує 3 А). Трансформатор постійного струму перетворює струм великої величини в силовому колі в пропорційний йому слабкий струм для використання його в системі автоматичного регулювання напруги тягового генератора.

Сумарна маса амплистата і трансформаторів постійного струму і напруги складає близько 28 кг. Можна зробити висновок, наскільки легкими і компактними є пристрої змінного струму для регулювання напруги тягового генератора. Ці пристрої не мають частин тертя, обертових частин, що вимагають змащування, догляду, ремонту, тому вони надійні і довговічні в експлуатації.

Розглянемо детальніше роботу вимірювальних трансформаторів в схемі регулювання напруги тягового генератора. На кожній секції тепловозів 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В встановлено по одному трансформатору постійної напруги ТПН і по чотири трансформатори постійного струму ТПТ1-ТПТ4. Через перший трансформатор ТПТ1 пропущені дроти кіл першого і четвертого тягових двигунів, через трансформатор ТПТ2 - п'ятого і шостого двигунів, через ТПТ3 - третього і шостого двигунів і через ТПТ4 - першого і другого двигунів. Застосування чотирьох трансформаторів постійного струму з підмагнічуванням від струму різних двигунів дозволило значно поліпшити протибуксувальні властивості тепловоза. На схемі, з метою спрощення, показаний один трансформатор постійного струму і трансформатор постійної напруги. Робочі обмотки обох трансформаторів включені в коло обмотки управління амплістата через вузол електричних пристроїв, що дістав назву селективного, тобто того, що обирає (від латинського слова selectio - відбір). Селективний вузол має баластні резистори СБТН і СБТТ, два випрямні мости В1 і В2, а також резистор СОУ в колі обмотки управління амплістата ОУ.

Припустимо, що дизель-генератор тепловоза працює на 15-ій позиції контроллера. Коли струм І _г в силовому колі малий, напруга U _г на виводах генератора досягає максимальних значень (рис. б); сила струму в колі робочої обмотки трансформатора постійної напруги буде також найбільшою. Напруга на резисторі СБТН, випрямлена мостом В1, подається на ділянку кола, що складається з резисторів СОУ і обмотки управління ОУ амплистата. В той же час внаслідок малого струму в силовому колі буде незначним струм в колі робочої обмотки трансформатора ТПТ і падіння напруги на резисторі СБТТ. Випрямний міст В2 виявиться замкнутим підвищеною напругою, що подається від моста В1, тоді через обмотку управління амплістата проходить тільки струм кола робочих обмоток трансформатора ТПН. Отже, трансформатор ТПТ відключений від кола живлення регулювальної обмотки. Так триває до тих пір, поки струм тягового генератора не досягне значення І _гг, що відповідає точці Г його зовнішньої характеристики. На ділянці характеристики ДГ із збільшенням струму тягового генератора напруга на його виводах буде дещо знижуватися внаслідок збільшення падіння напруги у внутрішньому колі генератора і впливу реакції якоря. Проте одночасно зменшується струм в обмотці управління трансформатора ТПН, а значить, і струм в колі обмотки управління амплістата. Зрештою збудження генератора дещо посилюється. Завдяки цьому попереджається помітне зниження напруги генератора. Наприклад, при номінальному режимі роботи дизель-генератора (п _к=15) збільшення струму в силовому колі майже до 3000 А призводить до зменшення напруги генератора лише на 20В. При струмі І _гг генератора падіння напруги на резисторах СБТН і СБТТ стає однаковим, випрямний міст В2 відкривається. Обмотка управління амплістата отримує додаткове живлення (при збереженні живлення від трансформатора ТПН). Подальше зростання сили струму генератора викликає посилення живлення обмотки управління амплістата забезпечуючи зниження напруги генератора за лінійною характеристикою ГБ. Цей процес супроводжується безперервним збільшенням струму в робочій обмотці трансформатора ТПТ і зниженням струму в робочій обмотці трансформатора ТПН. Нарешті, при струмі генератора І _Гб, відповідному точці б характеристики, відбувається замикання випрямного моста В1 напругою, що подається в коло обмотки управління амплистата з кола трансформатора ТПТ через випрямний міст В2. На ділянці характеристики БА при незначному збільшенні струму генератора і, отже, струму в обмотці управління амплистата досягається необхідне зниження напруги генератора. Зростання струму генератора практично обмежується, попереджаючи його перевантаження.