Реле давления масла, температурное реле, реле времени

РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ МАСЛА

Это реле служит для контроля за давлением масла, смазывающего и охлаждающего детали тепловозного дизеля. По принципу своей работы реле напоминает манометр, но в отличие от манометра оно не показывает давление масла с помощью стрелки, а дает электрический сигнал при достижении определенного давления масла.
В коробке реле на оси установлен якорь (рис. 212). На якоре крепятся подвижный контакт и ограничитель хода. Пружина реле сжата и стремится повернуть якорь так, чтобы контакты реле замкнулись. Этому препятствует текстолитовый сухарь датчика давления масла. Сухарь может поворачиваться на своей оси и связан стержнем с гофрированной трубкой (сильфоном) датчика. Полость между корпусом датчика и сильфоном соединена трубкой с масляной системой двигателя. Сильфон сверху нагружен сжатой пружиной. В верхней части реле против ограничителя хода якоря размещен небольшой постоянный магнит.

Рис. 212. Реле давления масла

При отсутствии давления масла пружина растягивает сильфон, стержень через сухарь поворачивает якорь, удерживая контакты реле разомкнутыми. По мере повышения давления масла сильфон сжимается, преодолевая нажатие пружины. Стержень поднимает сухарь, который освобождает якорь реле. Пружина поворачивает якорь, и при заданном давлении масла контакты реле замыкаются. Ограничитель хода притягивается постоянным магнитом. Когда давление масла падает, пружина растягивает сильфон, стержень через сухарь поворачивает якорь реле, размыкая контакты.
Постоянный магнит создает дополнительное усилие, удерживающее якорь реле, поэтому давление масла в момент отключения примерно на 0,0098—0,0196 МПа (0,1—0,2 кгс/см2) ниже, чем при срабатывании реле. В результате предотвращаются частые повторные срабатывания реле при давлении масла, близком к давлению включения реле (звонковая работа реле).
На тепловозах ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В установлено на каждом дизеле по два реле давления масла. Блокировочные контакты первого реле включены в цепь блокировочного магнита центробежного регулятора дизеля. Реле выключается при снижении давления масла до 0,049—0,059 МПа (0,5—0,6 кгс/см2). Контакты реле размыкаются и разрывают цепь питания блокировочного магнита. Центробежный регулятор заставляет топливные насосы прекратить подачу топлива в цилиндры, и дизель останавливается. Это реле при работе дизеля действует постоянно. Второе реле давления масла выключается при снижении давления до 0,098— 0,108 МПа (1—1,1 кгс/см2) на тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и до 0,118 МПа (1,2 кгс/см2) на тепловозе ТЭЗ. Контакты реле размыкают цепь питания током катушки контактора возбуждения тягового генератора, контактор выключается и снимает возбуждение генератора. Нагрузка с генератора и дизеля снимается. Благодаря этому предупреждается перегрев деталей дизеля из-за недостаточной подачи масла.
Второе реле давления масла на тепловозах ТЭЗ действует при работе дизеля на 9—16-й позициях контроллера, а на тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В — лишь на 12—15-й позициях контроллера. Ограничение диапазона действия этого реле объясняется невозможностью поддерживать достаточно высокие давления масла при работе дизеля с пониженной частотой вращения коленчатого вала, так как при этом производительность масляного насоса также уменьшается.
Настройка реле производится с помощью регулировочного болта. Так, при ввертывании болта он поворачивает рычаг против часовой стрелки, сжимая пружину. Потребуется более высокое давление масла, чтобы преодолеть усилие пружины и обеспечить срабатывание реле.
Для упрощения конструкции и технологии изготовления контактной системы реле давления масла ее в последние годы заменили типовым микропереключателем, что не изменило принципа работы нового реле РДК-3. При этом достигается также унификация деталей с температурным реле типа ТРК-3, примененным на ряде тепловозов.

ТЕМПЕРАТУРНОЕ РЕЛЕ

Температурные реле (термореле) нашли на тепловозах широкое применение для защиты дизелей от чрезмерного повышения температуры воды, масла и автоматического управления работой холодильника. Дизель тепловоза ТЭЗ снабжен температурным реле ТРК-3, которое снимает с него нагрузку, если температура охлаждающей воды превысит предельно допустимую величину, равную 90°С. Схема реле показана на рис. 213.

Рис. 213. Схема температурного реле

Термореле состоит из двух основных частей: датчика и исполнительного механизма, которые соединены капиллярной трубкой. Датчик представляет собой патрон, заполненный легкокипящей жидкостью. В качестве таких жидкостей используют ацетон, эфир, хлорметил и др. Датчик вводится в трубопровод с жидкостью, температура которой контролируется. По мере повышения температуры жидкости, протекающей по трубопроводу, легкокипящая жидкость в датчике испаряется и повышается давление образовавшегося насыщенного пара. Это давление по капиллярной трубке передается на сильфон исполнительного механизма. Сильфон сжимается, его шток, преодолевая усилие пружин, постепенно поворачивает рычаг реле против направления вращения часовой стрелки. Следовательно, термореле преобразует температуру жидкости в давление насыщенного пара легкокипящей жидкости и далее действует по принципу манометра. Поэтому реле такого типа получили название термоманометрических.
В тот момент времени, когда температура воды дизеля достигнет предельной величины (превысит 90°С), правый конец рычага отходит от штифта (кнопки) микропереключателя. Микропереключатель срабатывает и разрывает электрическую цепь катушки контактора возбуждения тягового генератора. Контактор размыкает цепь питания током обмотки возбуждения генератора. Нагрузка с дизель-генератора снимается, и дальнейший интенсивный нагрев охлаждающей воды предупреждается. Чтобы после охлаждения воды вновь нагрузить дизель, необходимо обязательно перевести рукоятку в нулевое положение. Благодаря этому предотвращаются большие толчки тока тягового генератора и силы тяги локомотива. Настройка термореле ТРК-3 на заданную температуру срабатывания производится с помощью регулировочного винта.
На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и ТЭП80 широко используются температурные термоманометрические реле типа КРД-2 с двумя термобаллонами, вставленными в трубопроводы воды и масла. Термореле отключает возбуждение тягового генератора, снимая нагрузку с дизеля, если температура воды превысит 95°С, а масла дизеля 85°С.

РЕЛЕ ВРЕМЕНИ

Широкое применение реле времени нашли в системах управления тепловозами для обеспечения заданной продолжительности ряда процессов, например предпусковой прокачки дизелей маслом, а также в целях разграничения времени переключения отдельных аппаратов. Для коротких выдержек времени (от 1 до 6 с) применяют электромагнитные реле времени, для более длительных выдержек (до 180 с) устанавливают электропневматические или полупроводниковые реле времени.
Электромагнитное реле времени типа РЭВ-812 имеет катушку, которая установлена на стальном сердечнике (рис. 214). Качающийся якорь реле удерживается в отключенном состоянии возвратной пружиной. В верхней части реле на изоляционных колодках установлены неподвижные контакты, а на якоре — подвижные контакты. Главной особенностью реле является применение массивного основания и демпфера, изготовленных из алюминия.

Рис. 214. Электромагнитное реле времени

Ток, проходящий по катушке, создает магнитный поток, который преодолевает действие пружин и притягивает якорь реле к сердечнику. При включении реле спадающий ток катушки наводит э. д. с. взаимоиндукции в основании и демпфере. Возникающие в них вихревые токи замедляют процесс снижения магнитного потока реле, обеспечивая задержку отпадания якоря реле. Реле РЭВ-812 создает выдержку времени в пределах 0,8 — 2,5 с, которую можно регулировать с помощью затяжки отжимной пружины или изменения толщины немагнитной прокладки якоря.
На тепловозах ТЭЗ, 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В электромагнитные реле времени устанавливаются в электрических цепях управления силовыми электропневматическими контакторами. При установке рукоятки контроллера в положение «Холостой ход» реле времени задерживает выключение силовых контакторов на 1,3—1,5 с, чтобы успело снизиться напряжение тягового генератора после снятия его возбуждения. Силовые контакторы выключаются при отсутствии тока в их цепи, в результате долговечность и надежность работы контакторов значительно повышаются. На тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В электромагнитные реле времени применяются также для ступенчатого, постепенного восстановления мощности тягового генератора после прекращения боксования колесных пар.
Электропневматическое реле времени показано на рис. 215. В верхней части реле находится пневматическая камера с диафрагмой, игольчатым и обратным клапанами. Диафрагма соединена с верхней подвижной частью реле, которая под действием пружины диафрагмы стремится опуститься вниз. Этому препятствует нижняя подвижная часть, удерживаемая в верхнем крайнем положении с помощью более сильной возвратной пружины. Подвижные части реле воздействуют на два микропереключателя.

Рис. 215. Электропневматическое реле времени с двумя микропереключателями

Электромагнитная система реле состоит из катушки, магнитного ярма и якоря. Верхним микропереключателем замедленного действия управляет пневматическая система реле, нижним микропереключателем мгновенного действия — электромагнитная система реле.
Все детали реле смонтированы на панели, которая в свою очередь крепится на амортизаторах к каркасу аппаратной камеры.
При обесточенной катушке электромагнитной системы подвижные детали реле под действием возвратной пружины находятся в крайнем верхнем положении. Если замкнуть цепь питания катушки реле, то магнитный поток втягивает якорь. Связанная с якорем нижняя подвижная часть реле опускается, сжимая возвратную пружину. Рычажок этой части переключает контакты микропереключателя мгновенного действия.
Верхняя подвижная часть реле под действием пружины начинает опускаться вниз и тянет за собой диафрагму. Над диафрагмой возникает разрежение, препятствующее ее движению. Диафрагма растягивается постепенно, по мере поступления воздуха через небольшое отверстие игольчатого клапана. Лишь в конце перемещения верхней подвижной части (до 90—50 с после включения катушки реле) ее рычажок, поворачиваясь вокруг упора, нажимает на штифт микропереключателя с выдержкой времени для переключения его контактов.
Скорость перемещения верхней подвижной части реле, а значит, и выдержка времени зависят от быстроты заполнения воздухом камеры над диафрагмой. Поэтому выдержку времени можно регулировать, изменяя положение иглы, в результате чего изменяется площадь отверстия, через которое воздух поступает в поддиафрагменную полость. При размыкании цепи катушки электромагнитная система реле перестает действовать, и возвратная пружина перемещает подвижные части реле в верхнее крайнее положение. Воздух из полости над диафрагмой быстро выходит через обратный клапан-
На тепловозах 2ТЭ10Л электропневматические реле времени обеспечивают прокачку масла перед пуском дизеля в течение 90 с и ограничивают время пуска дизеля (до 30 с) для предупреждения чрезмерного разряда аккумуляторной батареи.
Электропневматические реле времени широко применяются на тепловозах ТЭЗ и др. На тепловозах 2ТЭ10В находит применение более надежное полупроводниковое реле времени.

В начало статьи
<< Назад --------------------------------- Дальше >>

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Напряжение вспомогательного генератора тепловоза должно поддерживаться строго постоянным. Представим себе, что напряжение вспомогательного генератора понизилось. Тогда уменьшится возбуждение возбудителя и тягового генератора, значит, снизится мощность тепловоза. Кроме того, аккумуляторная батарея не будет подзаряжаться, лампы дадут тусклый свет. Чрезмерное повышение напряжения вспомогательного генератора приведет к перегрузке дизеля тепловоза, перегоранию электроламп, ненормальному заряду батареи и т. д.
Якорь вспомогательного генератора приводится во вращение от коленчатого вала дизеля. По мере увеличения частоты вращения вала возрастает частота вращения якоря вспомогательного генератора, и его напряжение, если не принять специальных мер, будет повышаться. Напряжение генератора, кроме того, зависит и от тока его нагрузки.
Для поддержания постоянного напряжения вспомогательного генератора на тепловозах применяются регуляторы напряжения. Напряжение любого генератора зависит не только от частоты вращения, но и от возбуждения, т. е. от величины тока в обмотке главных полюсов. Регулятор напряжения автоматически изменяет величину тока возбуждения вспомогательного генератора так, что напряжение на его выводах практически остается всегда постоянным. Изменение тока возбуждения генератора достигается с помощью включения резисторов в цепь параллельной обмотки возбуждения.
Работу регулятора напряжения можно представить себе так. Включим резистор R в цепь обмотки ОВ возбуждения генератора ВГ (рис. 216).

Рис. 216. Схема вибрационного регулятора напряжения

Этот резистор может закорачиваться контактами чувствительного элемента регулятора напряжения. Чувствительный элемент имеет катушку, которая включена на напряжение вспомогательного генератора. Сердечник катушки укреплен на ярме. Здесь же на оси установлен и якорь чувствительного элемента. Подвижный контакт чувствительного элемента расположен на якоре рядом с неподвижным контактом. Пружина стремится держать эти контакты замкнутыми.
При напряжении вспомогательного генератора ниже номинального ток в катушке чувствительного элемента недостаточен, чтобы создаваемая им магнитодвижущая сила могла преодолеть натяжение пружины. Контакты чувствительного элемента замкнуты, резистор закорочен. В этом случае ток возбуждения вспомогательного генератора будет возрастать. Как только напряжение генератора несколько превысит номинальное, ток в катушке чувствительного элемента возрастет настолько, что магнитодвижущая сила становится достаточной для притяжения якоря чувствительного элемента. Контакты размыкаются, и в цепь обмотки возбуждения вспомогательного генератора вводится резистор. Величина сопротивления резистора подобрана так, что вследствие уменьшения возбуждения напряжение вспомогательного генератора обязательно начинает снижаться. Вследствие этого уменьшается и ток в катушке чувствительного элемента, сила ее магнитного притяжения становится недостаточной, пружина поворачивает якорь, контакты регулятора замыкаются, что приводит в конечном итоге к усилению возбуждения вспомогательного генератора.
Эти процессы непрерывно повторяются, якорь чувствительного элемента вибрирует, периодически замыкая контакты. Поэтому регуляторы напряжения такого типа получили название вибрационных. Напряжение вспомогательного генератора колеблется в небольших пределах около заданной номинальной величины и практически может считаться постоянным.
Вибрационными регуляторами напряжения типа СРН оборудовались первые отечественные тепловозы послевоенной постройки. Реальные регуляторы отличались от изображенного на рис. 216 применением двух неподвижных контактов, между которыми вибрирует подвижный контакт. Это позволило обеспечить более тонкое ступенчатое регулирование напряжения вспомогательного генератора за счет включения различных по величине сопротивлений резисторов в цепь его обмотки возбуждения. Однако регуляторы оказались ненадежными в работе, допускали значительные колебания напряжения вспомогательного генератора. Поэтому были созданы более совершенные регуляторы напряжения типа ТРН, получившие наиболее широкое применение на магистральных и маневровых тепловозах.
Регулирование напряжения вспомогательного генератора ВГ регуляторы этого типа осуществляют с помощью многоступенчатого резистора, включенного в цепь обмотки возбуждения (рис. 217).

Рис. 217. Схема регулятора напряжения типа ТРН

Резисторы R6 и R7 регулятора напряжения имеют семь пар зажимов, оканчивающихся контактными пальцами. Эти пальцы попарно-последовательно замыкаются контактным брусом клиновидной формы, состоящим из колодки с контактными пластинами. Когда брус находится в верхнем крайнем положении, он замыкает все контактные пальцы, и регулируемый резистор оказывается целиком закороченным. Ток проходит через контактный брус, имеющий малое сопротивление, и достигает максимальной величины. В этом случае даже при наименьшей частоте вращения якоря вспомогательного генератора напряжение возрастает,
По мере опускания контактного бруса последовательно пара за парой размыкаются контактные пальцы резисторов. Когда резисторы будут введены в цепь целиком, возбуждение вспомогательного генератора понизится настолько, что даже при максимальной частоте вращения якоря его напряжение уменьшается. Контактный брус, вибрируя между контактными пальцами резисторов, поддерживает практически постоянным напряжение вспомогательного генератора. Благодаря большому количеству ступеней резисторов при размыкании каждой пары контактных пальцев имеется возможность незначительно изменять ток возбуждения. Следовательно, разрываемый ток также будет небольшим, контакты работают надежно, точность регулирования повышается.
Контактный брус приводится в движение системой электромагнитных катушек. Неподвижная катушка Н регулятора напряжения ТРН вместе с сердечником установлена на ярме, которое крепится к остову регулятора. Подвижных катушек две: параллельная (катушка напряжения) — П и последовательная (катушка тока) — Т. Каркас подвижных катушек стойками соединен с контактным клиновидным брусом. Вся подвижная система подвешена на пружинах и может свободно перемещаться в вертикальном направлении-
Неподвижная катушка Н последовательно с резисторами R3, R4, R5 включена на выводы вспомогательного генератора. Подвижная катушка напряжения П аналогичным образом включена на выводы вспомогательного генератора, но в ее цепь дополнительно введена часть резистора R1. Имеется и вторая цепь питания током этой катушки: от плюсового вывода вспомогательного генератора через резисторы R6, R7, R2 и верхнюю часть резистора R1. Подвижная токовая катушка Т соединена последовательно с обмоткой возбуждения ОВ вспомогательного генератора ВГ.
При прохождении тока по неподвижной Н и подвижной П катушкам их магнитные потоки взаимодействуют, в результате чего создается усилие, стремящееся опустить подвижную систему регулятора. Этому препятствуют пружины. Токовая катушка несколько ослабляет действие катушки напряжения, так как их магнитные потоки имеют противоположное направление.
Если напряжение вспомогательного генератора становится ниже номинального, то ток в катушках также уменьшается, ослабляется сила их взаимодействия, пружины поднимают контактный брус, замыкаются контактные пальцы, возбуждение вспомогательного генератора усиливается. При чрезмерном увеличении напряжения сила взаимодействия катушек преодолевает действие пружин, контактный брус опускается, размыкая дополнительные пары контактных пальцев, и возбуждение вспомогательного генератора ослабляется. Вибрируя, брус поддерживает напряжение вспомогательного генератора практически постоянным с почти незаметными колебаниями.
Важной особенностью регулятора напряжения типа ТРН является наличие у него специальных средств для предотвращения значительных колебаний подвижной системы и контактного бруса, а значит, и напряжения вспомогательного генератора. При отклонении напряжения вспомогательного генератора от номинальной величины ток в катушках регулятора напряжения быстро изменяется, вызывая соответствующее перемещение контактного бруса. Напряжение же вспомогательного генератора вследствие его магнитной инерции восстанавливается значительно медленнее. Если не принято предупредительных мер, то подвижная система регулятора придет в колебательное движение от одного крайнего положения до другого. Напряжение вспомогательного генератора будет непрерывно меняться в довольно широких пределах, что является недопустимым.
В регуляторе напряжения типа ТРН колебания подвижной системы предотвращаются с помощью электрической обратной связи, в качестве которой служит цепь дополнительного питания током катушки напряжения через резистор R2. Вернемся к рассмотрению работы регулятора напряжения при пониженном напряжении вспомогательного генератора. Как только, восстанавливая напряжение, контактный брус замкнет первую очередную пару контактов резисторов R6 и R7, сразу же уменьшится сопротивление резисторов как в цепи возбуждения вспомогательного генератора, так и в цепи дополнительного питания током катушки напряжения. Ток в катушке возрастет, усилится ее притяжение к неподвижной катушке. Тем самым предупреждается дальнейшее перемещение подвижной системы вверх. При повышенном напряжении вспомогательного генератора сверх номинального контактный брус разрывает очередную пару контактов, увеличивая сопротивление цепи возбуждения вспомогательного генератора. При этом одновременно уменьшается ток в катушке напряжения, ослабляется сила взаимодействия катушек регулятора напряжения и предупреждается дальнейшее перемещение подвижной системы вниз.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала дизеля и якоря вспомогательного генератора требуется меньший по величине ток возбуждения вспомогательного генератора для поддержания его напряжения постоянным. Снижение тока возбуждения достигается за счет последовательного увеличения количества участков резисторов R6 и R7, введенных контактным брусом в цепь обмотки возбуждения вспомогательного генератора. Одновременно уменьшается величина тока, проходящего по катушке напряжения через резистор R2. Подвижная система регулятора напряжения будет уравновешиваться за счет увеличения тока в катушках, проходящего через резисторы R3, R4, R5, а это возможно только при условии повышения поддерживаемого напряжения вспомогательного генератора. Для того чтобы предупредить указанное повышение напряжения, регулятор типа ТРН снабжен токовой подвижной катушкой Т. Как уже отмечалось, эта катушка включена последовательно с обмоткой возбуждения вспомогательного генератора и действует навстречу катушке напряжения. При снижении тока возбуждения вспомогательного генератора уменьшается ток в катушке Т, и она в меньшей мере ослабляет действие катушки напряжения. Благодаря этому суммарное взаимодействие подвижных и неподвижных катушек практически не зависит от величины тока возбуждения вспомогательного генератора. Напряжение вспомогательного генератора поддерживается постоянным с точностью до ±1 В при любой частоте вращения коленчатого вала дизеля.
Таким образом, высокая точность регулирования напряжения вспомогательного генератора достигается применением в регуляторе напряжения ТРН многоступенчатого сопротивления, управляющего током возбуждения и высокими динамическими качествами регулятора.
Общий вид регулятора напряжения типа ТРН со снятым защитным кожухом показан на рис. 218. Здесь хорошо видны его неподвижная и подвижная катушки, подвижная колодка с наклонными контактными пластинами, образующими контактный брус, и контактные пальцы.

Рис. 218. Регулятор напряжения (без кожуха)

Резисторы R6 и R7 (обозначения согласно рис. 217), изменяющие ток возбуждения вспомогательного генератора, смонтированы на задней стенке регулятора напряжения. На нижних участках их фарфоровых столбиков находятся резисторы R4 и R5. Резисторы настройки (реостаты) R2 и R3 вынесены вперед для удобства наладки регулятора.
Подвижная система регулятора напряжения подвешена на пластинчатых пружинах. Две растянутые витые пружины через свои шпильки стремятся поднять подвижную систему в верхнее положение. В нижний конец передней шпильки упирается короткое плечо противовеса, который может поворачиваться вокруг своей осн. При резких толчках в процессе движения тепловоза противовес препятствует перемещению подвижной системы регулятора напряжения и, следовательно, предупреждает случайные колебания напряжения вспомогательного генератора.
Все части регулятора напряжения монтируются на его остове, который крепится к каркасу аппаратной камеры с помощью кронштейнов.
Конструкция регулятора напряжения ТРН совершенствовалась: были применены конденсаторы для снижения искрения между контактными пальцами и пластиной, левый резистор (реостат) настройки заменен трубчатым резистором и т. д.
В последние годы на новых тепловозах широкое применение получили полупроводниковые регуляторы напряжения. Устройство и работа таких регуляторов рассмотрены ниже после ознакомления читателя с основами полупроводниковой техники.

В начало статьи
<< Назад --------------------------------- Дальше >>