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/см²контакт 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