Совместная работа теплового двигателя и генератора

Характеристики дизель-генератора при саморегулировании.

При использовании трехобмоточного генератора и других систем, возбуждения, являющихся по существу разновидностями его, характеристики ЕГ(IГ) при постоянной угловой скорости будут выпуклыми. При совместной работе такого генератора с дизелем и соблюдении определенных условий можно получить характеристики ЕГ (IГ) гиперболического вида, обеспечивающие удовлетворительное использование мощности дизеля. Ниже рассмотрен характер совместной работы дизеля с генератором и условия повышения использования мощности дизеля без применения специальных регулирующих устройств.

На рис. 5.20а линия ABGCD соответствует желательной предельной характеристике (см. рис. 102) при номинальной мощности РД ном дизеля (линия В'С' на рис. 1.77б). Для того чтобы обеспечить возможность использования полной мощности дизеля в пределах изменения тока генератора от IГмин до IГмакс, внутренняя характеристика генератора ЕГ(IГ) должна пройти через точки В и С. Пусть линия A1BFCD1 представляет собой внутреннюю характеристику генератора при номинальной угловой скорости пдном дизель-генератора. Соответствующий ей график мощности на валу генератора представлен линией А1′В'F'С'D1′ (см. рис. 5.20б).

При токе генератора меньше Iгмин мощность, потребляемая последним, меньше номинальной мощности дизеля. Следовательно, подача топлива должна уменьшаться. То же самое должно происходить при увеличении тока генератора более Iгмакс. Эту задачу выполняет регулятор дизеля, поддерживающий предельную угловую скорость путем изменения подачи топлива. Примем, что регулятор настроен на номинальную угловую скорость дизеля. Следовательно, при токах нагрузки Iг < Iгмин и Iг > Iгмин дизель работает при постоянной скорости, и его мощность определяется характеристикой генератора.

При токах Iгмин и Iгмакс мощность, потребляемая генератором, равна свободной мощности дизеля. При Iгмин<Iг<Iгмин она при постоянной угловой скорости превышает номинальную мощность последнего. Если при этом регулятор дизеля будет увеличивать подачу топлива, реализуемая мощность будет соответствовать линии С'F'В' (см. рис. 5.20б), но по условию, номинальная мощность является предельной, ее превышение недопустимо. Поэтому на регуляторе дизеля должен быть предусмотрен упор, не позволяющий увеличивать мощность выше номинальной, что является обязательным условием при генераторе с выпуклой характеристикой. Таким образом, в рассматриваемом диапазоне токов нагрузки, охватывающем практически весь диапазон работы дизель-генератора при движении поезда, регулятор дизеля бездействует, и режим работы дизель-генератора определяется саморегулированием.

В рассмотренных системах возбуждения магнитный поток и момент генератора увеличиваются с повышением угловой скорости. При токе Iгмин по условию

Мг=Мд ном

где Мдном – момент, передаваемый дизелем на вал генератора при номинальной мощности.

Следовательно, линия QC" (рис. 5.21) момента генератора должна проходить через точку С" номинального режима (Мдном,nдном) дизеля.

Если ток генератора увеличивается, мощность, потребляемая им при номинальной угловой скорости, повышается по линии С'F'В' (см. рис. 5.20б) и пропорционально ей растет момент генератора при той же угловой скорости, т. е. характеристика момента перемещается вверх. Форма и наклон ее могут при этом несколько измениться, но это не имеет существенного значения. Наибольшая величина момента (точка F") соответствует наибольшему значению мощности (точка F') при токе Iг1 и неизменной угловой скорости nдном.

В результате перегрузки дизеля его угловая скорость начинает уменьшаться, при nд1 момент генератора вновь становится равным моменту дизеля и наступает новый установившийся режим работы, соответствующий точкам К (см. рис. 5.20а), К' (см. рис. 5.20б) и К'' (см. рис. 5.21). При дальнейшем увеличении тока отклонение мощности, момента и угловой скорости уменьшаются. При токе Iгмакс характеристика генератора опять пересекает характеристику дизеля в точке С". Вследствие уменьшения угловой скорости при неизменной подаче топлива реализуемая мощность дизеля снижается и зависимость мощности дизеля от тока при совместной работе дизеля и генератора изображается линией А1'В'К'С'D1′ (см. рис. 5.20б). Реализуемая характеристика Ег(Iг) генератора соответствует линии А1BKCD1 Она имеет форму, более близкую к гиперболе, чем внутренняя характеристика при постоянной скорости, и расположена ниже линии постоянной мощности.