Формирование внешних и селективных характеристик генератора (рисунок 58 для 8-ой позиции контроллера) осуществляется за счет изменения величины напряжения на выходе тягового генератора при регулировании его возбуждения ключом 21КРВ1 (21КРВ2), управляемым системой 13МСКУД.
Рисунок 58 - Внешняя и селективная характеристика одной силовой установки
В формировании внешних и селективных характеристик генератора участвуют датчики:
1. ток якорей тяговых двигателей Jм1–Jм8 (241А3);
2. ток возбуждения тяговых двигателей Jвт (241А2);
3. ток возбуждения тяговых генераторов Jвг1, Jвг2 (241А2);
4. напряжение на выходе выпрямительной установки Uг1, Uг2 (221А7);
5. величина свободной мощности ИД1, ИД2 (323А8);
6. частота вращения дизеля nд1, nд2 (322А2);
7. скорость тепловоза ДПС (161А1).
В состав системы в режиме тяги входят следующие каналы регулирования:
1. ограничения тока выпрямительной установки;
2. регулирования мощности дизель–генератора;
3. ограничения напряжения на входе выпрямительной установки.
В состав системы в режиме автоматического поддержания скорости входят следующие каналы регулирования:
1. те же три канала, что в режиме тяги;
2. канал регулирования скорости тепловоза.
В состав системы в режиме электродинамического торможения входят следующие каналы регулирования:
1. ограничения тока возбуждения тяговых двигателей в соответствии с заданной тормозной позицией;
2. ограничение максимального тока якорей тяговых двигателей в соответствии с заданной тормозной позицией;
3. ограничение тока по коммутации двигателей;
4. регулирование тормозного усилия по произведению токов якорей тяговых двигателей на их ток возбуждения в соответствии с заданной тормозной позицией.
Селективная характеристика генератора формируется без контроля свободной мощности дизеля индуктивным датчиком. Ее уровень задается системой 13МСКУД.
При включении тягового режима в первоначальный момент ток возбуждения тягового генератора будет определяться только полным, т.е. с учетом индуктивности, сопротивлением цепи обмотки возбуждения генератора. При этом ток возбуждения будет нарастать и напряжение генератора должно будет увеличиваться. В этот момент якоря тяговых электродвигателей неподвижны, сопротивление их обмоток очень мало, поэтому происходит быстрое увеличение тока в цепи тяговых электродвигателей. Однако максимальный заданный ток при трогании ограничивается системой 13МСКУД.
Когда якоря тяговых электродвигателей приходят во вращение и тепловоз трогается с места, на зажимах электродвигателей растет противо–э.д.с. Ток в силовой цепи, определяемый разностью напряжения тягового генератора и противо–э.д.с. электродвигателей начинает уменьшаться.
Одновременно 13МСКУД будет регулировать напряжение генератора так, чтобы ток двигателей не менялся и оставался равным заданному пусковому. Этот процесс идет до тех пор пока мощность развиваемая двигателями не достигнет заданной для данной позиции величины. При данном значении тока дальнейшее поддержание пускового тока становится ненужным, так как тепловоз пришел в движение, а ток выше длительного значения может протекать лишь короткое время.
Далее начинается поддержание постоянной мощности Рг, кВт, генератора по следующей формуле:
Pг = Uг · Jг = Const, (1)
где Jг – ток генератора, кА;
Uг – напряжение генератора, В.
Процесс поддержания постоянной мощности при увеличении скорости тепловоза происходит до точки соответствующей ограничению по напряжению. Далее рост скорости возможен только при снижении нагрузки, когда уменьшившийся ток двигателей создает меньший поток их возбуждения, что и способствует возрастанию частоты вращения двигателей.
Установка мощности выбирается таким образом, чтобы селективная характеристика соответствовала кривой 1 (рисунок 58) расположенной несколько ниже внешней характеристики и сумма мощностей от тяги и вспомогательных систем не перегрузила дизель.
Внешняя характеристика генератора формируется при включении в работу датчика свободной мощности, который позволяет имеющуюся на дизеле свободную мощность использовать на создание тяги. Сигнал свободной мощности от электронного регулятора дизеля передается по цепи: выводы 11и12 блока БУ (323А8), жилы 11и12 кабеля 2Д(322А1), зажимы К32–237, К32-238, жилы Кр. и ЗЕЛ. кабеля 19С:8, далее выводы разъема 13МСКУД Х19:8, X19:19. Подключение сигнала свободной мощности от электронного регулятора 2-го дизеля аналогично.
При начинающейся перегрузке дизеля частота вращения вала дизеля уменьшается. Система 13МСКУД, препятствуя развитию опасной перегрузки, снижает напряжение тягового генератора соответственно снижению частоты вращения вала дизеля. При правильно настроенных параметрах электронного регулятора дизеля возникшая динамическая перегрузка прекращается и достигается равенство мощности генератора со вспомогательными нагрузками на тепловозе с мощностью дизеля.
При недогрузке дизеля, в динамике при увеличении частоты вращения его вала происходит обратный процесс. Система 13МСКУД, препятствуя забросу оборотов дизеля, увеличивает напряжение тягового генератора соответственно возрастанию частоты вращения вала дизеля, т.е. тем самым догружает дизель. При продолжающей оставаться недогрузке дизеля, когда частота вращения вала дизеля пришла в норму соответствующую данной позиции, система 13МСКУД пропорционально сигналу свободной мощности догружает дизель в требуемых пределах увеличивая напряжение на тяговом генераторе.
Мощность дизеля по позициям соответствует разбивке его частоты вращения на 8 позиций. Регулирование на каждой позиции идентично. Различается только величинами ограничения тока, напряжения, мощности, отсутствием использования сигнала свободной мощности на 1-2 позициях.
Характеристики генератора на 8 -ой и промежуточных позициях формируются при переводе контроллера на выбранную позицию.
Следует отметить, что на 4–8 позициях реализуется ограничение максимально допустимого пускового тока двигателя и, следовательно, максимальная тяга. С 1 -ой по 4 -ю позиции величина ограничения тока двигателя возрастает.
Регулирование мощности на 1 –й позиции системой управления позволяет осуществлять плавное, без рывков, трогание тепловоза с места.