Цепи заряда аккумуляторной батареи

Аккумуляторная батарея и вспомогательный генератор тепловоза соединены параллельно. При неработающем дизеле все цепи управ­ления и освещения питаются от аккумуляторной батареи. После того как начнет работать дизель-генераторная установка и напряжение вспомогательного генератора превысит напряжение батареи, вспомо­гательный генератор будет заряжать батарею и питать цепи управле­ния, освещения и пр.

В цепи заряда батареи применяется кремниевый диод ДЗБ (рис. 4.48). Когда напряжение вспомогательного генератора превысит напряжение аккумуляторной батареи, через диод будет проходить ток, заряжающий батарею и питающий цепи управления, освещения и пр. При снижении напряжения вспомогательного генератора ниже напря­жения диод не допустит ее разряда на вспомогательный генератор.

К цепям управления

СЗБ

160А

25А

ДЗБ

Рис. 4.48. Принципиальная схема цепи заряда аккумуляторной батареи с использованием диода

Диод марки В2-200, смонтированный на панели ПВК-6011, рас­считан на длительный ток 200 А при температуре 40 °С и скорости охлаждающего воздуха 12 м/с. Панель размещается в воздухопрово­де вентилятора охлаждения тягового генератора. От перегрузки диод защищается плавкими предохранителями в цепи вспомогательного генератора или аккумуляторной батареи.

Для того чтобы в период пуска дизеля вспомогательный генератор (уже работающей секции тепловоза) не перегружался, будучи подключенным к пусковой обмотке тягового генератора, предусмотрено выключение его возбуждения. С этой целью в цепь обмотки возбуждения ВГ включены размыкающие вспомогательные контакты контакторов Д1 и Д 3.

Резистор СЗБ в цепи разряда батареи служит для автоматического поддержания зарядного тока. При отключенном освещении теплово­за устанавливавшийся ток заряда как для зимнего, так и для летнего режима работы должен быть равен 20—25 А. Регулируют этот ток изменением сопротивления резистора СЗБ.

4.11. Цепи набора позиций на холостом ходу

Изменение частоты вращения валов дизеля достигается путем из­менения силы затяжки всережимнои пружины регулятора дизеля при помощи электромагнитов МР1—МР4 (рис. 4.49 — вкладка), которые при повороте штурвала контроллера включаются и выключается в

определенной последовательности. На тепловозах с дизелями 10Д100, выпускаемых с середины 1988 г., частота вращения валов изменяется в пределах от 270 до 850 об/мин, на тепловозах более ранней пост­ройки — от 400 до 850 об/мин.

При необходимости увеличивать частоту вращения валов дизеля без трогания тепловоза с места следует предварительно выключить тумблер УТ «Управление тепловозом».

На тепловозах типов ТЭ10М и ТЭ10У рассматриваемые цепи имеют особенность, обусловленную предусмотренной возможностью работы на холостом ходу дизелей отдельных секций, когда по условиям тяги нет необходимости в работе под нагрузкой всех дизелей тепловоза.

Для перевода дизеля второй или третьей секции тепловоза ЗТЭ10М на работу на холостом ходу машинист при нулевой позиции контрол­лера включает на ведущей секции тепловоза тумблер ХД2 или ХДЗ. Так, при включении тумблера ХД2 на второй (средней) секции сра­батывают реле РУ13 и РУ19. Реле РУ13 своими контактами переклю­чает электромагниты МР1—МР4 в положение, соответствующее ра­боте на 8-й позиции контроллера (включены электромагниты МРЗ и МР4). Размыкающий контакт реле РУ 19 разрывает цепь питания ка­тушки реле РУ2. Реле РУ2, отключившись, своим замыкающим кон­тактом разрывает цепь питания катушек контакторов ВВ и KB, пере­водя дизель второй секции в режим холостого хода, но с частотой вращения, соответствующей 8-й позиции контроллера.

Через размыкающий вспомогательный контакт контактора ВВ включается вентиль ВП6, в результате дизель средней секции будет работать на 10 насосах правого ряда. Размыкающий контакт реле РУ 19 разрывает цепь катушки реле РВЗ. Реле отпускается, выключая кон­такторы силовой цепи П1—П6.

Аналогично при помощи тумблера ХДЗ переводится в режим хо­лостого хода дизель крайней ведомой секции.

Для включения дизелей второй и третьей секций в работу под на­грузкой штурвал контроллера ведущей секции переводится в нуле­вое положение, выключаются тумблеры ХД2 и ХДЗ, после чего штур­вал вновь переводится в рабочее положение.

На тепловозах типа ТЭ10У, помимо тумблеров ХД2 и ХДЗ, имеет­ся тумблер ХД1, т.е. при необходимости можно перевести в режим холостого хода любую из секций тепловоза.

4.12. Цепи включения-отключения компрессора

Электродвигатель компрессора

Пуск электродвигателя компрессора возможен только при работа­ющем дизель-генераторе, когда включен контактор КРН и его замы­кающий вспомогательный контакт между проводами 1175,1185по-стоянно подает плюс от автомата А5. При включенном тумблере ТРК (тумблер реле компрессора) управление включением и отключением электродвигателя компрессора производит реле давления воздуха РДК. При понижении давления воздуха 7,5 кгс/см² реле замыкает сво­им контактом минусовую цепь питания схемы пуска электродвигате­ля, после чего получает питание катушка реле РМ4 в блоке пуска компрессора ВПК по цепи: автомат А5, провода 1165,1175, замыка­ющий вспомогательный контакт контактора КРН, провода 1185, 1192, контакт 9 ШР блока ВПК, катушка РМ4, расположенная в блоке ВПК, контакт 8 ШР ВПК, провода 1023,1180, замыкающие контакты тумб­лера ТРК и реле РДК, провода 1186, 1187 и минус ШР ЗМ-8.

Замыкающий контакт реле РМ4 между контактами 15 и 10 ШР блока ВПК (провода 1022,1021) шунтирует разомкнутый контакт кон­тактора КДК (провода 1037,1046), включая контактор управления электродвигателем компрессора КУДК. При этом плюс от автомата А5 по проводам 1165,1175 и 963 через замыкающий главный контакт контактора КУДК, провод 967 подается на обмотку электродвигателя компрессора Н—НН и по проводу 989 — на разгрузочный вентиль ВР компрессора. Далее цепи питания через обмотку Н—НН и прово­да 966, 970, а также через обмотку вентиля ВР, провод 988, обмотки якоря Я—ЯЯ и последовательную К—КК электродвигателя компрес­сора идут на общий минус. Этим же контактом КУДК по проводам 967, 989,1080 подается питание на электропневматический вентиль воздушных фильтров ВВФ, в результате чего периодически (каждый раз при пуске компрессора) осуществляется проворот в масляной ван­не и смачивание маслом сеток воздушного фильтра.

Благодаря небольшой величине сопротивления обмоток Я— ЯЯ и К—КК электродвигателя компрессора напряжение в цепи являет­ся достаточным для включения вентиля ВР. Клапан вентиля ВР от­крывает отверстие для перепуска воздуха из воздухопровода авто­матики (5,5 кгс/см²) в разгрузочное устройство компрессора. Пос-

леднее своим штоком отжимает всасывающие пластины компрес­сора, соединяя его напорную магистраль с атмосферой и обеспечи­вая тем самым пуск компрессора без противодавления. От контакта КУДК по проводам 1017, 1016, 1014, 1011, 1004подается плюсна катушку контактора КДК, и включается в работу электронная схема блока ВПК. К контакту 1 ШР ВПК по проводам 1017 и 1189 подает­ся плюс, а на контакты 4, 5 ШР ВПК по проводам 1197, 1178 пода­ется минус от ШР ЗМ-6.

Благодаря обратной связи блока ВПК с регулятором напряжения РН электронная схема ВПК вырабатывает и подает определенной ве­личины положительное напряжение в измерительную цепь регуля­тора РН по цепи: контакт 7 ШР ВПК, провода 1198, 1065 контакт 7 ШР РН и далее в измерительную цепь регулятора РН. В связи с этим регулятор напряжения уменьшает ток в параллельной обмотке воз­буждения Н—НН стартер-генератора и его выходное напряжение на зажимах Я—ЯЯ плавно (в течение 2—5 с) снижается до 22—25 В. В этот момент электронная схема ВПК замыкает минусовую цепь ка­тушки КДК (провод 1190), соединяя цепь минуса от контактов 4, 5 к контакту 3 ШР блока ВПК, и контактор КДК включается.

При снижении напряжения стартер-генератора диод ДЗБ закрыва­ется, на это время вся электрическая схема цепей управления теплово­за питается напряжением аккумуляторной батареи и поэтому контак­тор КДК остается включенным. Его главный замыкающий контакт включает электродвигатель компрессора К на напряжение стартер-ге­нератора по цепи: плюс, зажим Я стартер-генератора, замыкающий контакт контактора КДК, предохранитель ПрЗ, обмотки электродвига­теля компрессора ЯЯ—Я и КК—К, минус стартер-генератора.

По мере увеличения частоты вращения якоря электродвигателя компрессора с блока ВПК подается пропорциональный сигнал в ре­гулятор РН на увеличение тока возбуждения в обмотке стартер-гене­ратора, и напряжение его плавно увеличивается (в течение 2—5 с) до номинальной величины — 110 В. С ростом напряжения на зажимах стартер-генератора разность потенциалов на зажимах катушки ВР уменьшается, и разгрузочный вентиль ВР выключается. К этому вре­мени частота вращения якоря электродвигателя близка к номиналь­ной, и компрессор включается под нагрузку. Благодаря такой схеме включения пусковой ток в цепи электродвигатель компрессора —

стартер-генератор уменьшается до номинальной расчетной величи­ны и обеспечивается плавный пуск компрессора.

При достижении давления воздуха в главных резервуарах 9,0 кгс/см² контакт реле давления воздуха РДК размыкается, и контакторы КДК и КУДК отключаются. Электродвигатель компрессора обесточивается, компрессор прекращает работу, а электрическая схема приводится в пер­воначальное состояние.

Цикл пуска электродвигателя компрессора повторяется при сни­жении давления в главных резервуарах до 7,5 кгс/см², когда вновь замыкается контакт реле давления воздуха РДК.

При работе тепловоза двумя секциями управление включением компрессоров обеих секций производится с любой из них (как пра­вило, ведущей).

4.13. Электроцепи при трогании

При переводе штурвала контроллера машиниста КМ на первую тяговую позицию при включенных тумблерах УТ и ТД через контак­ты автоматического выключателя АУ, блокировки БУ1 крана маши­ниста, контакты реверсивного механизма контроллера КМ, замкну­тые при рабочем положении реверсивной рукоятки контакты 33 и 34 контроллера КМ тумблеров УТ и ТД контакты реверсивного меха­низма контроллера КМ, соответствующие выбранному с помощью реверсивной рукоятки направлению движения, напряжение поступа­ет на катушку В или Н электропневматического привода реверсора ПР (рис. 4.50 — вкладка). Если реверсивная рукоятка установлена в положение «Вперед», после установки реверсора в соответствующее положение замыкаются его вспомогательные контакты между прово­дами 1328 и 1358. Главные контакты ПР, замыкаясь, подготавливают цепи питания обмоток возбуждения С1—С2 тяговых электродвига­телей Ml—Мб током, проходящим в соответствующем направлении. Положение контактов реверсора на схеме дано для движения вперед, а для движения назад оно меняется на противоположное (при этом изменяется направление тока в обмотках возбуждения). После замы­кания вспомогательных контактов реверсора создается цепь питания катушки реле РУ22 через провода 1358,1423, размыкающие контак­ты реле РУ21, провода 1424,1359, 1400,1413,1414, контакты датчи-

ков-реле температуры масла и воды ТРМ, ТРВ2, ТРВ1, блокировок автоматических выключателей АВ5—АВ7 и реле РДВ давления воз­духа в тормозной магистрали. При включении реле РУ22 замыкается цепь питания катушки реле РКП через размыкающие контакты реле РУ21, вспомогательные контакты ТП тормозного переключателя, зам­кнутые в положении тяги, контактора КТ, реле РУ, РУ22, РУ2, РУ8. Включившись, реле РКП размыкает свои контакты между проводами 1340 и 7374, прекращая тем самым питание катушки реле РКВ по цепи, действующей в режиме холостого хода дизеля (через контакты автоматического выключателя А4), и замыкает контакты между про­водами 1340 и 1343, создавая цепь питания реле времени РВЗ. Кон­такты реле РКВ между проводами 7337 и 7345 размыкаются, выклю­чая контактор KB и, следовательно, ВВ. Таким образом, система воз­буждения тягового генератора обесточивается, и напряжение тягово­го генератора снижается. Одновременно замыкаются контакты реле РВЗ, действующие при включении реле без выдержки времени, и че­рез контакты автоматического выключателя А4, реле РВЗ, тумблеров ТЖТ (используется при проведении реостатной регулировки тепло­воза) и ОМ1—ОМ6 (используются для выключения неисправного тягового двигателя) питание поступает на катушки электропневма­тических вентилей 777—776 привода поездных контакторов. Их глав­ные контакты соединяют цепи тяговых электродвигателей Ml—Мб с тяговым генератором Г через выпрямительную установку ВУ, а вспо­могательные контакты между проводами 7322 и 7336 включают реле РУ5. Реле РУ5, замыкая контакты между проводами 7437 и 7377, вос­станавливает питание катушки 1. Реле РКВ, а следовательно, возбуж­дение тягового генератора, но уже через цепь, действующую в тяго­вом режиме, собранную при включении тумблеров ТД и УТ и пере­воде штурвала контроллера на первую тяговую позицию. В результа­те напряжение тягового генератора по собранной силовой цепи по­ступает на обмотки тяговых электродвигателей, приводящих тепло­воз в движение. Вспомогательными замыкающими контактами меж­ду проводами 727 и 722, 227 и 222, 327 и 322, 427 и 422, 527 и 522, 627 и 622 к эквипотенциальным в нормальном рабочем режиме точ­кам электрических цепей тяговых электродвигателей подключается блок БДС, назначение которого описано ниже. Так как реле РУ5 вклю­чено, его контакты между проводами 2126 и 2189, размыкая цепь

питания катушки вентиля ВТН, обеспечивают работу всех топлив­ных насосов дизеля; контакты между проводами 7437 и 1445 созда­ют вторую цепь питания катушки реле РКП через вспомогательные контакты KB (цепь самоблокирования возбуждения тягового генера­тора, действующую после перевода контроллера на 2-ю и последую­щие позиции, когда контакты реле РУ8 между проводами 1450 и 1444 размыкаются); контакты между проводами 1000 и 999 отключают резистор ССУ25, увеличивая сигнал задания по напряжению тягово­го генератора для формирования его внешней характеристики. До­полнительной функцией реле РКП и РУ8 является подготовка цепи автоматического управления ослаблением возбуждения тяговых элек­тродвигателей при замыкании контактов между проводами 7574 и 1515. При перемещении штурвала контроллера на тяговые позиции обеспечиваются режимы тягового генератора, которым соответству­ет семейство характеристик. При переходе с холостого режима рабо­ты дизеля в тяговый в момент поворота штурвала контроллера на первую тяговую позицию через замкнутые размыкающие контакты реле РУ5 между проводами 7472 и 1452 кратковременно получает питание сигнальная лампа ЛН1 «Сброс нагрузки», гаснущая при вклю­чении реле РУ5. Продолжение горения лампы свидетельствует о не­завершении сборки цепей управления тяговым режимом, что требует поиска отказавшего аппарата с помощью указателя повреждений. При выключении тяги переводом контроллера машиниста на нулевую по­зицию или в результате срабатывания защитного устройства проис­ходят вначале сброс возбуждения тягового генератора, а затем его автоматическое восстановление по цепи режима холостого хода, т.е. с питанием катушки реле РКВ через контакты автоматического вык­лючателя А4, реле РКП между проводами 1371 и 7374, РТ2, РТ12, РУ5, контактора КРН и реле РУ4. При этом в процессе выключения тяги между размыканием цепи катушки реле РВЗ и отпадением его якоря (размыканием его контактов в цепи катушек вентилей привода поездных контакторов) реализуется выдержка времени 0,8 с. К кон­цу этой выдержки самоиндукция в цепи генератор—двигатели суще­ственно снижается, что уменьшает подгар главных контактов поезд­ных контакторов. Для управления тягой при маневрах на станцион­ных путях более удобно пользоваться кнопкой КМР «Маневры». При нажатии кнопки ее замыкающие контакты обеспечивают подачу на-

пряжения от контактов автоматического выключателя А4 в цепь вклю­чения тяги. Так как штурвал контроллера машиниста находится при этом на нулевой позиции, режим соответствует первой тяговой пози­ции.

Аварийный режим при отключении неисправного тягового двига­теля. Электрической схемой тепловоза предусматривается возмож­ность отключения в случае неисправности любого из тяговых элект­родвигателей одним из тумблеров ОМ1—ОМ6 и продолжения рабо­ты тепловоза на пяти оставшихся исправных двигателях (если харак­тер неисправности допускает вращение колесной пары вышедшего из строя двигателя) до прибытия в депо для ремонта. Например, при отключении первого электродвигателя контактами тумблера ОМ1 осуществляется следующее: размыкается цепь питания катушки элек­тропневматического вентиля контактора Ш, который своими главны­ми контактами отключает тяговый электродвигатель от выпрямитель­ной установки; шунтируются вспомогательные контакты контактора Ш в цепи реле РУ5, что обеспечивает возможность включения тяги; шунтируется потенциометр СИД индуктивного датчика, что приво­дит к уменьшению мощности тягового генератора (переход на селек­тивную характеристику); размыкается цепь катушки реле РТ1, что предотвращает переход в режим электродинамического торможения. При выключении соответствующим тумблером какого-либо другого неисправного электродвигателя работа электрической схемы анало­гична.

5. ОСНОВЫ ЛОКОМОТИВНОЙ ТЯГИ

5.1. Основы тяги и торможения поезда

В процессе движения на поезд действуют различные силы, отлича­ющиеся по величине, направлению и характеру действия. Эти силы можно условно разделить на управляемые (машинистом) и неуправляе­мые. К управляемым относятся: сила тяги локомотива и тормозная сила поезда. При необходимости машинист может регулировать величину и продолжительность действия этих сил. Неуправляемыми являются силы сопротивления движению поезда. Кроме того, при любом изме­нении скорости движения проявляется действие сил инерции.

Силой тяги называют внешнюю силу, приложенную к движущим колесам локомотива в направлении его движения и вызывающую пе­ремещение локомотива и состава. Рассмотрим механизм возникно­вения силы тяги в тепловозе с электрической передачей.

Сила тяги тепловоза возникает в результате взаимодействия колес с рельсами при передаче вращающего момента M_RB от тяговых электро­двигателей к колесным парам. Вращающий момент колеса, возникаю­щий при движении поезда за счет силы трения в узлах подвижного состава, силы взаимодействия между подвижным составом и путем, наружными поверхностями подвижного состава и окружающей воз­душной средой, а также силу тяжести, проявляющуюся на уклонах пути, т.е. все неуправляемые силы, относят к силам сопротивления дви­жению поезда. Все силы сопротивления движению подразделяют на две группы: основное сопротивление, действующее на поезд незави­симо от профиля и плана пути; дополнительное сопротивление, появ­ляющееся при преодолении подъемов, кривых участков пути, сил вет­ра, а также от низкой температуры наружного воздуха.

В эксплуатации мощность дизеля может быть ограничена некото­рыми неисправностями: нарушением рабочего процесса в цилинд-

pax, отключением цилиндров и др. Происходящая при этом перегрузка оставшихся в работе цилиндров вызывает «просадку» (уменьшение) частоты вращения вала дизеля, сопровождающуюся темным цветом выпускных газов. Кроме того, и вполне исправный дизель может пе­регружаться генератором при неправильной настройке его внешней характеристики или неисправностях в системе возбуждения. В этом случае из-за уменьшения частоты вращения вала и нарушения про­цесса сгорания топлива мощность дизеля снижается, несмотря на предельную подачу топлива в цилиндры (рейки топливных насосов находятся на упоре).

Ограничение силы тяги по току коммутации понимают как огра­ничение по величине силы тока, при которой нарушается процесс коммутации тягового генератора или тяговых двигателей. Возникаю­щее при этом значительное искрение под щетками создает опасность появления кругового огня на коллекторе. Кратковременная работа теп­ловоза за пределом ограничения по коммутации может вывести элек­трические машины из строя и поэтому недопустима.

Ограничение силы тяги по пусковому току обеспечивается работой узла ограничения тока и устанавливается для того, чтобы не допус­тить опасных бросков тока в электрических машинах во время трога-ния с места и при медленном движении поезда.

Ограничение силы тяги при нагревании обмоток электрических ма­шин (при продолжительном токе). Сила тяги тепловоза возрастает про­порционально увеличению силы тока тяговых электрических машин. Одновременно с ростом нагрузки усиливается выделение тепла в об­мотках машин.

Ограничение силы тяги по возбуждению (напряжению) тягового генератора проявляется при движении с высокими скоростями, когда снижение тока, потребляемого тяговыми двигателями, не вызывает соответствующего повышения напряжения генератора. Объясняется это магнитным насыщением системы возбуждения тягового генера­тора. По мере дальнейшего роста скорости мощность генератора по­степенно снижается и этим ограничивает силу тяги тепловоза. Что­бы не допустить преждевременного ограничения силы тяги по на­пряжению генератора, должна быть обеспечена четкая работа систе­мы ослабления возбуждения тяговых двигателей.

При расчете веса поезда из условий равномерного движения по затяжному подъему с расчетной скоростью считают, что расчетная

сила тяги тепловоза F полностью используется на преодоление ос­новного и дополнительного сопротивлений движению.

Расчетную силу тяги F определяют из тяговой характеристики локомотива по заданной расчетной скорости V на расчетном (труд­нейшем) подъеме. Значения наиболее выгодной расчетной скорости равномерного движения по расчетному подъему установлены для всех локомотивов правилами тяговых расчетов.

Ограничение величины тормозной силы и предупреждение закли­нивания колесных пар. Тормозная сила не может быть увеличена бес­предельно за счет усиления нажатия или повышения коэффициента трения колодок.

Если тормозная сила превысит силу сцепления колеса с рельсом, произойдет заклинивание колесной пары и движение ее юзом (сколь­жение колеса по рельсам без вращения), при этом между колесом и рельсом появится трение, а известно, что коэффициент трения во много раз меньше коэффициента сцепления. Следовательно, во столько же раз уменьшится тормозная сила.

5.2. Приемка, осмотр и сдача тепловозов