Кнопочный выключатель и тумблеры

Кнопочный выключатель тепловоза ТЭЗ смонтирован на пульте управления. В нем находится ряд кнопок, с помощью которых машинист производит пуск двигателя тепловоза, включение электродвигателей для привода вспомогательного топливного насоса, маслопрокачивающего насоса, вентилятора калорифера, а также прожектора и ламп освещения приборов (рис. 202).

Рис. 202. Кнопочный выключатель

Здесь же имеются две контрольные кнопки. Только после их включения электрическая схема приводится в рабочее положение, и тепловоз с помощью контроллера может быть приведен в движение. Напротив каждой кнопки расположены два неподвижных стальных пальца, укрепленных на изолирующей панели. К пальцам подведены провода цепи, замыкаемой кнопкой. Головка кнопки соединена стержнем с фибровой колодкой, имеющей две выемки, в одну из которых заложена медная контактная планка. В выключенном положении кнопка фиксируется свободной выемкой колодки, куда входят концы контактных пальцев. При нажатии на кнопку колодка перемещается, пальцы входят во вторую выемку, и цепь между пальцами замыкается медной пластиной. Две кнопки кнопочного выключателя отличаются от остальных наличием возвратных пружин. Эти кнопки служат для пуска дизелей первой и второй секций тепловоза. Во включенном состоянии они удерживаются рукой только при пуске дизелей, затем возвращаются пружинами в первоначальное положение. Кнопочные выключатели двухсекционных тепловозов имеют механические замки, препятствующие в запертом положении движению фибровых колодок при попытке включить кнопку. Вал замка поворачивается с помощью ключа. После того как кнопочный выключатель закрыт, ключ может быть вынут. В цепи, замыкаемые кнопками, последовательно с ними включены плавкие предохранители для защиты от коротких замыканий (см. рис. 202).
На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В вместо кнопочных включателей на пультах управления в кабине машиниста установлены наборы тумблеров (выключателей) общепромышленного назначения. Одна из конструкций тумблеров показана на рис. 203.

Рис. 203. Тумблер

Ручное управление тумблером производится с помощью его ручки, которая посредством шарика и пружины устанавливает поворотный сектор в одно из крайних фиксированных положений. Один из контактных мостиков поворотного сектора соединяет два неподвижных контакта (расположенных в плоскости, перпендикулярной представленному на рис. 203 разрезу корпуса тумблера) и замыкает электрическую цепь, которой управляет данный тумблер. При повороте ручки тумблера эти мостиковые контакты разрывают цепь, а вторые мостиковые контакты замыкают другую цепь управления, присоединенную ко второй паре неподвижных контактов.
На новых тепловозах ряд предохранителей с плавкими вставками в цепях управления и освещения заменен автоматическими воздушными выключателями (рис. 204).

Рис. 204. Автоматический воздушный выключатель

Выключатель замыкает управляемую цепь с помощью подвижного и неподвижного контактов. В выключателе ток проходит через биметаллическую пластину (инвар-сталь). В результате нагрева пластина выгибается за счет различных коэффициентов линейного расширения инвара и стали. Если ток превышает допустимый, то, изогнувшись, пластина с помощью механизма расцепления быстро отводит подвижный контакт от неподвижного, предохраняя цепь от чрезмерных нагрузок. Для замыкания цепи после устранения неисправности и остывания биметаллической пластины в течение 1 мин следует взвести механизм расцепления выключателя. Для этого ручку выключателя, соединенную с рычагом взвода, нужно перевести в крайнее нижнее положение, а затем поднять в верхнее положение. Применение автоматических выключателей упрощает обслуживание тепловоза и улучшает защиту цепей управления и освещения от перегрузок. Следует отметить, что на тепловозах, кроме перечисленных, применено большое число различных рубильников, разъединителей, кнопочных выключателей, микропереключателей для управления рядом электрических цепей тепловоза вручную или от автоматических устройств. Например, установлены рубильники для включения аккумуляторной батареи, реле заземления. Двери аппаратных камер оборудованы кнопочными выключателями, предотвращающими подачу высокого напряжения в камеры при открытых дверях для предупреждения травматизма.
Управление песочницами тепловоза осуществляется с помощью ножного кнопочного выключателя с возвратной пружиной.

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

 

РЕЛЕ

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕ

Развитие техники немыслимо без широкого внедрения автоматических устройств, осуществляющих управление, контроль и защиту различного рода машин и агрегатов. В современных машинах многие процессы протекают очень быстро, и человек не успевает управлять ими без автоматических устройств. Эти устройства позволяют освободить людей от напряженного труда, уменьшить численность обслуживающего персонала.
Одним из широко распространенных средств автоматики является реле, представляющее собой прибор, который под воздействием какого-либо фактора (электрического, теплового, механического и т. д.), достигающего определенной величины, осуществляет скачкообразное изменение процесса, протекающего в управляемой им системе. (От французского слова relayer — сменять, заменять)
На тепловозах применяются реле, управляющие зарядом аккумуляторной батареи, переключающие тяговые электродвигатели с одной схемы соединения на другую, защищающие электрическое оборудование от токов чрезмерной величины и замыканий на корпус тепловоза, дизель тепловоза — от недопустимо высокой температуры воды или пониженного давления смазочного масла, предотвращающие боксование колесных пар, дающие выдержку времени для разграничения отдельных процессов и т. д. К числу наиболее простых по назначению и принципу действия относится реле управления. Это реле представляет собой небольшой контактор с различным числом размыкающих и замыкающих блокировочных контактов (рис. 205).

Рис. 205. Реле управления

Если замкнуть электрическую цепь катушки, то намагниченный сердечник притянет якорь реле. Якорь поворачивается, обеспечивая включение замыкающих и отключение размыкающих блок-контактов. Реле управления в отличие от контакторов служат для дистанционного управления слаботочными цепями, т. е. цепями, в которых проходят небольшие токи.
На тепловозах применяется целый ряд реле управления. Об их назначении и работе более подробно рассказано при рассмотрении электрических схем управления пуском дизеля и др.

РЕЛЕ ОБРАТНОГО ТОКА

После пуска дизеля тепловоза начинает работать вспомогательный генератор. Его напряжение поддерживается постоянным с помощью регулятора напряжения. Все цепи управления тепловозом при этом могут питаться током от вспомогательного генератора, а аккумуляторная батарея должна быть подключена на заряд.
Ток от вспомогательного генератора в цепи управления тепловоза и на заряд аккумуляторной батареи проходит через специальный контактор, называемый контактором заряда батареи. Включением контактора заряда батареи управляет реле обратного тока.
Реле имеет три катушки: верхнюю — напряжения; среднюю — токовую и нижнюю — дифференциальную (встречную) (рис. 206).

Рис. 206. Реле обратного тока

Все три катушки с помощью своих сердечников установлены на стальном основании, которое крепится к панели реле, изготовленной из изолирующего материала. Якорь реле, представляющий собой подвижную стальную пластину, может поворачиваться на держателе выступающей части сердечника токовой катушки. Нижний конец якоря снабжен подвижным контактом. Неподвижный контакт установлен на изолирующей пластине специального кронштейна. Пружина реле прижимает якорь к сердечнику дифференциальной катушки.
На панели реле укреплены и резисторы. Катушка напряжения реле последовательное резисторами включена на выводы вспомогательного генератора, и ток в ней пропорционален напряжению генератора. Токовая катушка соединена последовательно с якорем вспомогательного генератора и батареей. Зажимы дифференциальной катушки подключены к плюсовым выводам вспомогательного генератора и батареи. Поэтому ток в ней зависит от разности их напряжений. Если напряжение вспомогательного генератора меньше напряжения батареи, то по дифференциальной катушке проходит значительный ток и ее магнитный поток создает усилие, которое совместно с нажатием пружины удерживает якорь реле обратного тока в выключенном положении. Контакты реле разомкнуты. Контактор заряда батареи выключен. Когда напряжение вспомогательного генератора при пуске дизеля становится несколько больше (на 2—3 В) напряжения батареи, то в дифференциальной катушке меняется направление тока. В катушке напряжения ток возрастает вследствие повышения напряжения вспомогательного генератора. Магнитный поток этой катушки при ослабленном магнитном потоке дифференциальной катушки создает достаточное усилие, чтобы притянуть якорь, и реле срабатывает. Контакты реле, замыкаясь, создают цепь тока катушки контактора заряда батареи. Контактор включается. При этом через токовую катушку проходит ток нагрузки вспомогательного генератора. Размыкающие блокировочные контакты контактора заряда батареи вводят в цепь катушки напряжения реле добавочный резистор для снижения тока в ней и ее магнитного потока. Теперь реле подготовлено к отключению в случае понижения напряжения вспомогательного генератора. Однако при номинальном напряжении вспомогательного генератора реле остается включенным потому, что ослабленный магнитный поток катушки напряжения усиливается магнитным потоком токовой катушки.
Когда напряжение вспомогательного генератора снижается и становится ниже напряжения аккумуляторной батареи, то уменьшается ток в катушке напряжения и меняется направление тока в токовой катушке. Магнитный поток токовой катушки теперь дополнительно ослабляет поток катушки напряжения, и создаваемое им усилие становится недостаточным для удержания якоря.Реле отключается и разрывает цепь питания контактора заряда батареи, что приводит к его отключению.
Может быть, контактор заряда батареи можно всегда оставлять включенным? Нет, ни в коем случае нельзя. Если дизель будет остановлен, то вспомогательный генератор окажется включенным на зажимы аккумуляторной батареи. Сопротивление обмоток якоря и добавочных полюсов вспомогательного генератора мало, батарея будет разряжаться током большой величины. Это опасно и для батареи, и для вспомогательного генератора.
В последние годы на тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В контактор заряда аккумуляторной батареи заменили полупроводниковым (кремниевым) диодом, пропускающим ток лишь в одном направлении. Поэтому отпала необходимость в применении реле обратного тока. Через диод проходит значительный ток вспомогательного генератора (до 150 А), поэтому он снабжен для охлаждения ребристым радиатором, обдуваемым воздухом.

РЕЛЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ (ПЕРЕХОДА)

Реле переключения автоматически управляют схемой соединения и ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. На каждой секции тепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В установлено по два реле переключения — РП1 и РП2.
Реле переключения имеет катушки: напряжения и тока, сердечники которых укреплены на стальной пластине, установленной на панели (рис. 207).

Рис. 207. Реле переключения

К кронштейну реле крепится изоляционная планка с неподвижными контактами. На этом же кронштейне на оси установлен якорь. Якорь по концам несет два подвижных контакта и два плунжера. Подвижные контакты гибкими проводами соединены с зажимами. При обесточенном реле 'его якорь пружиной прижат к токовой катушке. Контакты реле разомкнуты.
Катушка напряжения каждого реле перехода включена последовательно с резисторами на выводы тягового генератора. При таком включении по ней проходит ток, пропорциональный напряжению генератора. Токовая катушка каждого реле перехода включена параллельно одному из участков силовой цепи. Поэтому по катушке проходит ток, пропорциональный току силовой цепи, т. е. генератора.
При трогании тепловоза и в начальный период разгона ток генератора достигает максимальных величин, соответственно напряжение генератора остается относительно низким. Поэтому ток в катушке напряжения реле РП1 будет небольшим, а в токовой катушке — наибольшим. Магнитный поток токовой катушки вместе с пружиной создает усилие, удерживающее притянутым к сердечнику этой катушки нижний плунжер реле. Контакты реле остаются разомкнутыми.
По мере увеличения скорости движения тепловоза ток в силовой цепи уменьшается, а напряжение генератора увеличивается в соответствии с его внешней характеристикой. Поэтому ток в катушке напряжения реле возрастает, а в токовой — уменьшается. При заданной скорости тепловоза соотношение токов в катушках реле переключения РП1 становится таким,, что усилие, создаваемое магнитным потоком катушки напряжения, преодолевает сопротивление пружины реле, а также усилие токовой катушки, притягивает верхний плунжер якоря, и реле срабатывает. Нижние контакты реле замыкают цепь катушек контакторов первой ступени ослабления возбуждения на тепловозе ТЭЗ или группового контактора на тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В. Контакторы включаются и замыкают цепь резисторов первой ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза. В случае понижения скорости движения тепловоза (например, на подъеме) ток в катушке напряжения уменьшится настолько, что ее магнитный поток уже не сможет удержать якорь реле, токовая катушка притянет якорь, и реле отключится, восстанавливая полное возбуждение тяговых электродвигателей.
Когда тепловоз достигает скорости, при которой должен осуществляться переход на вторую ступень ослабления возбуждения тяговых электродвигателей, срабатывает реле РП2, обеспечивая включение второй группы контакторов ослабления возбуждения на тепловозах ТЭЗ или второго группового контактора на тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В.
В последние годы в тепловозостроении стали применять в качестве реле перехода более простое по конструкции дифференциальное реле. Реле (рис. 208) имеет также две катушки — напряжения и токовую и по принципу действия не отличается от рассмотренного выше реле перехода.
На тепловозах ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 реле перехода служат для автоматического переключения тяговых электродвигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение и включения контакторов ослабления возбуждения тяговых электродвигателей.

РЕЛЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

В процессе длительной работы тепловоза изоляция токоведущих частей изнашивается. Она может разрушиться, и токоведущие части электрооборудования коснутся корпуса тепловоза, или, как говорят, замкнутся на корпус. При этом вследствие незначительного электрического сопротивления силовой цепи создаются условия для ее короткого замыкания. Большой ток короткого замыкания весьма опасен для генератора, тяговых электродвигателей, соединительных проводов и часто ведет к тяжелым их повреждениям, пожару, угрожает жизни обслуживающего персонала. Реле заземления обеспечивает защиту электрического оборудования силовой цепи тепловоза от замыканий на корпус. Это реле контакторного типа (рис. 209) и по устройству похоже на реле управления.

Рис. 209. Реле заземления

Реле имеет три группы блокировочных контактов, в том числе одну группу мостиковых. Якорь реле удерживается в отключенном положении пружиной. Катушка реле включена в силовую цепь тепловоза. Одним зажимом катушка соединена с участком силовой цепи, который подходит к минусовым щеткам тягового генератора. Второй зажим соединен с корпусом тепловоза. Блокировочные контакты реле включены в цепь катушек контакторов, замыкающих цепи возбуждения возбудителя и тягового генератора. Если в силовой цепи нет замыканий на корпус, то катушка реле обесточена. Блокировочные контакты реле замкнуты и допускают включение контакторов возбуждения возбудителя и тягового генератора. Как только возникает замыкание силовой цепи на корпус, образуется следующий путь тока: плюсовые щетки генератора, токоведущие части силовой цепи, место замыкания на корпус, провод, соединяющий катушку реле с корпусом, катушка реле и далее на минусовые щетки тягового генератора. Когда сила тока в катушке достигнет 10 А, ее намагничивание становится достаточным, чтобы притянуть якорь. Якорь поворачивается, размыкающие блокировочные контакты разрывают цепь питания катушек контакторов возбуждения. Контакторы возбуждения возбудителя и тягового генератора отключаются. Генератор практически прекращает вырабатывать электрическую энергию, благодаря чему предотвращаются повреждения устройств силовой цепи токами короткого замыкания.
Во включенном положении якорь реле удерживается специальной защелкой и освобождается вручную, для чего необходимо слегка защелку поднять.
Замыкающие блокировочные контакты реле используются для сигнализации о срабатывании этого реле на пультах управления обеих секций тепловоза.
При срабатывании реле заземления должно быть найдено и изолировано место замыкания на корпус. Срабатывание реле заземления может вызываться также пониженным сопротивлением изоляции силовой цепи при попадании воды, круговым огнем на коллекторах тяговых электрических машин и другими причинами.

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

 

РЕЛЕ БОКСОВАНИЯ

Боксование колесных пар тепловоза представляет собой крайне вредное явление. При боксовании резко снижается сила тяги локомотива, повышается износ бандажей колесных пар и рельсов, возникает искрение щеток тяговых электродвигателей и подгар их коллекторов. Якорь тягового электродвигателя боксующей колесной пары может разрушиться от действия чрезмерных центробежных сил. Естественно, что не следует допускать боксования колесных пар. Если же оно и возникло, то должно быть прекращено в кратчайший срок. Как устранить боксование, если оно началось? Для этого нужно на короткое время быстро уменьшить ток тяговых электродвигателей. При этом уменьшится сила, с которой двигатели вращают колесные пары тепловоза, боксование прекратится. Дальше нужно, не теряя времени, вновь увеличить ток и тяговое усилие тепловоза, чтобы не снижать скорости движения поезда.
Тепловозы снабжают реле боксования, которые, управляя переключениями в электрической схеме, стремятся прекратить боксование колесных пар. На каждой секции тепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В устанавливают по три реле боксования. На современных тепловозах их объединяют в блок боксования (рис. 210) и закрывают защитной крышкой. Каждое реле боксования «следит» за частотой вращения одной из трех групп тяговых электродвигателей.

Рис. 210. Блок реле боксования

Реле боксования состоит из ярма, электромагнитной катушки, поворачивающегося вокруг своей оси якоря с двумя подвижными контактами в его верхней части. Нижний конец якоря оттягивается пружиной, при этом замыкается подвижный контакт с неподвижным задним контактом.
На нижнем же конце якоря укреплен плунжер против сердечника катушки. При боксовании колесной пары по катушке проходит ток, ее сердечник намагничивается и притягивает плунжер. Якорь поворачивается, преодолевая натяжение пружины, подвижный контакт отходит от заднего неподвижного и замыкается с передним неподвижным контактом. В цепях управления тепловозом происходят переключения, приводящие к снижению возбуждения тягового генератора и силы тока в тяговых двигателях для прекращения боксования. Кроме того, замыкается цепь сигнального зуммера, оповещающего о боксовании.
Посмотрим, как включена катушка реле боксования и почему в ней при боксовании появляется ток?
На тепловозе ТЭЗ параллельно двум тяговым электродвигателям каждой группы, соединенным последовательно, включены два одинаковых резистора СРБ (рис. 211, а).

Рис. 211. Схемы включения катушки реле боксования:
а - на тепловозе ТЭ3 при устойчивой работе тяговых двигателей; б - при боксовании первого электродвигателя на тепловозе ТЭ3; в - на тепловозе 2ТЭ10В

Один конец катушки реле боксования РБ подсоединяется между тяговыми электродвигателями в точке b, другой — между двумя резисторами СРБ в точке с. Напряжение, подведенное к точкам a и d, где соединяются цепи тяговых двигателей и резисторов реле боксования, падает двумя равными частями на каждом из двигателей и на каждом из резисторов. Электрические потенциалы точек подключения зажимов катушки реле боксования будут одинаковы, и по катушке реле ток не проходит.
Положение изменяется, когда одна из колесных пар начинает боксовать. Например, боксует первая колесная пара. Якорь тягового электродвигателя I вращается с повышенной частотой. Э.д.с.первого двигателя увеличивается, следовательно, возрастает и падение напряжения на нем. На электродвигателе 6 падение напряжения уменьшается, так как сумма падений напряжений на обоих двигателях остается равной напряжению генератора. Поэтому электрический потенциал точки Ь понижается. Цепь тока через резисторы СРБ остается прежней, электрический потенциал точки с практически не изменился. Таким образом, возникает разность электрических потенциалов точек подключения зажимов катушки реле боксования. Через катушку потечет ток от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким потенциалом, как показано на рис. 211, б.
При срабатывании реле боксования на тепловозе ТЭЗ его размыкающий блокировочный контакт (подвижный и задний неподвижный контакты) разрывает электрическую цепь катушки контактора возбуждения возбудителя. Контактор отключается, возбуждение возбудителя и, следовательно, тягового генератора резко уменьшается. Ток в силовой цепи снижается, что способствует прекращению боксования.
После прекращения боксования электрические потенциалы точек подключения катушки реле выравниваются, ток в катушке исчезает, реле отключается. Его размыкающий блокировочный контакт восстанавливает цепь катушки контактора возбуждения возбудителя. Контактор включается, возбудитель и генератор тепловоза получают полное возбуждение.
Замыкающий блокировочный контакт реле (подвижный и передний неподвижный контакты) управляет цепью питания звукового сигнала боксования.
Благодаря алюминиевому якорю реле боксования имеет незамкнутую магнитную систему. При срабатывании реле общий воздушный зазор в магнитной системе и, следовательно, магнитный поток в ней изменяются незначительно. Кроме того, торец плунжера имеет латунный диск, предупреждающий «прилипание» плунжера к сердечнику, т. е. удержание его силой остаточного магнетизма. Благодаря этим мерам для отпадания якоря реле достаточно небольшого уменьшения тока в катушке. Поэтому снижение боксования колесных пар приводит к быстрому отключению реле и восстановлению мощности генератора и силы тяги локомотива.
Условия боксования после уменьшения возбуждения генератора могут сохраниться. Это приведет к повторным срабатываниям реле. Машинист должен принять меры для прекращения боксования. Следует перевести рукоятку контроллера на более низкие позиции и подать под колеса песок.
На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В мощностью 2010 кВт (3000 л. с.) в секции применена параллельная схема включения всех тяговых электродвигателей. В этом случае зажимы катушки каждого реле боксования присоединяются к минусовым выводам якорей двух тяговых электродвигателей попарно: первое реле к 1 и 4 двигателям, второе реле ко 2 и 5 двигателям, третье реле к 3 и 6 двигателям.
При боксовании одной из двух колесных пар в связи с уменьшением тока и падения напряжения на обмотках главных и добавочных полюсов двигателя этой колесной пары по сравнению с двигателем небоксующей колесной пары образуется разность потенциалов точек подключения катушки реле, и по ней проходит ток, вызывающий срабатывание реле (рис. 211, в). Сработавшее реле боксования включает два реле управления, обеспечивающие необходимые переключения в цепях возбуждения для снижения мощности тягового генератора приблизительно на 85—90%. Одновременно реле управления включает зуммер боксования. После прекращения боксования электрическая схема тепловоза производит автоматическое ступенчатое повышение мощности генератора. При этом уменьшается возможность повторного боксования колесных пар, исключаются неблагоприятные для тяговых электрических машин резкие колебания мощности. Кроме того, постепенное нагружение дизеля с высоким газотурбинным наддувом снижает дымность выпускных газов, предупреждает перегрев деталей.

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