1. Для полного использования мощности теплового двигателя необходимо, чтобы его угловая скорость и подача топлива поддерживались постоянными. Для регулятора мощности регулируемыми могут быть обе величины или одна из них, если вторая при его работе поддерживается постоянной другими средствами.
2. При программном регулировании теплового двигателя по линии наибольшей экономичности должны одновременно изменяться мощность, угловая скорость и подача топлива, причем для заданного значения мощности должны поддерживаться определенные величины угловой скорости и подачи топлива. Поскольку мощность определяется произведением крутящего момента (зависящего от подачи топлива) и угловой скорости, достаточно задать любые две из этих величин, которые могут быть выбраны в качестве регулируемых. Если одна из них будет задаваться независимо от САР, можно ограничиться одной регулируемой величиной. В большинстве случаев задается органом управления угловая скорость посредством настройки регулятора теплового двигателя. В некоторых случаях орган управления задает подачу топлива.
3. Для изменения силы тяги не требуется определенной программы. При движении с установившейся скоростью сила тяги равна силе сопротивления движению. При изменении сопротивления движению изменяется скорость поезда, и сила тяги должна стремиться приблизиться к новому значению силы сопротивления движению. Если имеется САР, поддерживающая постоянный режим теплового двигателя, то произведение силы тяги на скорость автоматически будет поддерживаться на уровне, определяемом режимом теплового двигателя.
Величина силы тяги при разгоне поезда должна устанавливаться в зависимости от его веса, условий сцепления, требуемого ускорения, а при переходе на тяговый режим после выбега – от скорости движения, профиля пути и путевых сигналов. Как правило, пусковая сила тяги задается положением органа управления.
4. Заданная органом управления пусковая сила тяги может поддерживаться приблизительно постоянной в процессе разгона поезда под действием САР. Для этого в качестве регулируемой величины могут быть выбраны непосредственно сила тяги или ток и магнитный поток тяговых двигателей. При двигателях последовательного возбуждения магнитный поток определяется током, и достаточно поддерживать постоянной одну из этих величин.
5. Автоматическое регулирование скорости поезда в существующих локомотивах не предусматривается. В принципе возможно ввести автоматическое регулирование постоянной скорости, значение которой задается органом управления. Однако при заданной скорости изменение сопротивления движению вызывает изменение мощности теплового двигателя. Поэтому одновременное регулирование постоянного режима теплового двигателя и постоянной скорости поезда невозможно.
6. САР могут быть использованы для ограничения предельных режимов работы электропередачи. Ограничение наибольшего тока важно более всего для генератора, который, как правило, работает при этом с наибольшей угловой скоростью и условия коммутаций являются тяжелыми. Ограничение тока может быть осуществлена посредством САР, используемой для регулирования постоянной силы тяги при разгоне. Регулируемой величиной при этом должен быть ток генератора или электродвигателя. Автоматическое ограничение напряжения генератора целесообразно, если режим работы его или электродвигателей при наибольшем расчетном напряжении близок к предельному по допустимому межламельному напряжению. Для САР, осуществляющей регулирование постоянного наибольшего напряжения, оно и является регулируемой величиной.
Как уже указывалось, при низких температурах необходимо ограничить мощность, реализуемую газотурбовозом. Для этого вводят в систему регулирования ГТУ устройство, уменьшающее подачу топлива при понижении температуры (коррекция по наружной температуре), или предусматривают в системе регулирования электропередачи ограничение мощности. В последнем случае регулируемой величиной является мощность генератора.
Таким образом, для наиболее полного использования локомотива при наибольшей экономичности его следует регулировать по определенным программам подачу топлива, угловую скорость двигатель-генератора, силу тяги локомотива, ток и напряжение генератора. Не все оптимальные программы могут осуществляться одновременно. При различных режимах работы тепловоза необходимо либо изменять программу регулирования какой-либо величины либо регулировать другие величины.
Принципы построения САР
1. САР должна содержать минимум органов управления тяговым приводом автономного транспортного средства (например, одну или в крайнем случае две рукоятки, обеспечивающие управление режимами пуска и торможения);
2. САР должна обеспечивать переход с одного режима работы на другой в течение минимального промежутка времени при условии соблюдения регламентированных ограничений (например, по предельно допустимым величинам ускорения подвижного состава, скорости его нарастания, ограничениям по току, напряжению, мощности и т.д.);