Защита тяговых двигателей от боксования колесных пар

Боксование одной или нескольких колесных пар характеризуется резким увеличением их частоты вращения, а также уменьшением тока и силы тяги связанных с ними электродвигателей. Соответственно, уменьшается и ток нагрузки тягового генератора. Электрическая схема тепловоза предусматривает работу тягового генератора при отсутствии боксования по внешней гиперболической характеристике, а в случае его возникновения — по характеристикам с неизменным напряжением, называемым в этом случае жесткими динамическими характеристиками по напряжению.

Для обеспечения таких характеристик с неизменным напряжением генератора при боксовании применяется схема регулирования возбуждения от сигнала, пропорционального наибольшему току тяговых двигателей небоксующих колесных пар. Формируют этот сигнал трансформаторы ТПТ1 — ТПТ4 с выпрямительными мостами на выходе.

Сигналы (токи) от трансформаторов ТПТ поступают на выпрямительные мосты, соединенные последовательно. За счет этого на выходе выпрямительных мостов будет выделяться сигнал, пропорциональный наибольшему из токов тяговых двигателей. Очевидно, что в случае боксования это может быть только ток, пропорциональный току тягового двигателя небоксующей колесной пары.

Ток выпрямительного моста поступает на потенциометры обратной связи ССУ1. Туда же подается и ток от трансформатора ТПН, пропорциональный напряжению генератора. Когда напряжение тягового генератора неизменно, ток электродвигателей небоксующих колесных пар также остается практически неизменным. Суммарный сигнал обратной связи и сигнал рассогласования также не изменяются. Следовательно, не изменяются ток возбуждения и напряжение тягового генератора. Генератор при боксовании будет иметь жесткие динамические характеристики по напряжению.

Жесткие статические характеристики по напряжению применяются при неблагоприятных условиях сцепления. В этом случае машинист включает тумблер ТОБ, который подает питание на катушку реле РУ18. Его замыкающий контакт, в свою очередь, уменьшает сопротивление ССУ2 в цепи канала напряжения селективного узла включением дополнительной ступени резистора ССУ2. Если начавшееся боксование колесной пары не устранено действием жестких характеристик генератора, то оно прекращается после срабатывания одного из реле боксования РБ1, РБ2, РБЗ.

Реле имеют различную чувствительность при полном возбуждении тяговых двигателей, причем реле РБ1 срабатывает при малых пробоксовках, реле РБ2 — при более интенсивном боксовании, а реле РБЗ может включаться только при работе в режиме ослабленного возбуждения первой или второй ступени, так как чувствительность реле РБЗ выше, чем РБ1 и РБ2. Обнаружение боксования колесных пар тепловоза основано, на сравнении токов нагрузки каждого из шести тяговых двигателей.

Реле боксования включены непосредственно после якоря (на щеткодержатели) перед обмотками главных и добавочных полюсов электродвигателей, через блок БДС (блок диодов сравнения). При боксовании колесных пар первоначально срабатывает реле РБ1, например, боксует первый электродвигатель, а максимальный потенциал — у пятого.

Цепь питания реле РБ1: пятый тяговый двигатель → провод 685 → замыкающая блокировка контактора П5 → провод 699 → диод блока БДС → провода 795, 791 → часть резистора СРБ1 → провод 796 → катушка реле РБ1 → провод 794 → диод блока БДС → провод 688 → замыкающая блокировка контактора П1 → провод 680 → первый тяговый двигатель. Реле срабатывает и его замыкающий контакт собирает цепь на реле РУ17.

Цепь питания реле РУ17: автомат А4 → провода 1307, 1435, 1555 → замыкающие контакты РВЗ → провод 1557 → блокировочные контакты поездных контакторов П1 — П6 → провод 1218 → замыкающий контакт реле РБ1 → провода 1235, 1250 → катушка реле РУ17.

Реле боксования РУ17 имеет четыре контакта:

1.размыкающий контакт (1618, 1619) исключает включение контактора КАВ;

2.замыкающий контакт (1250, 1230) собирает цепь на реле времени РВ2. Включившись, реле РВ2 своими контактами разрывает цепи питания катушек контакторов ВШ1 и ВШ2, что исключает переход тяговых двигателей в режим ослабления возбуждения;

3.замыкающий контакт (1774, 1543) собирает цепь на электромагнит МР5 объединенного регулятора дизеля. В результате работы механизма вывода индуктивного датчика в положение минимального возбуждения падение напряжения на потенциометре СИД принимает минимальное значение. Это приводит к уменьшению мощности тягового генератора;

4.замыкающий контакт (482, 484) уменьшает сигнал задания по напряжению тягового генератора в селективном узле. Уменьшение мощности тягового генератора должно привести к прекращению боксования колесных пар. Если оно продолжается и напряжение на выходе блока БДС увеличивается, то это приводит к срабатыванию реле боксования РБ2.

Цепь питания реле РБ2: пятый тяговый двигатель → провод 685 → замыкающая блокировка контактора П5 → провод 699 → диод блока БДС → провода 795, 790 → резистор СРБ2 → провод 798 → катушка реле РБ2 → провода 799, 794 → диод блока БДС → провод 688 → замыкающая блокировка контактора П1 → провод 680 → первый тяговый двигатель. Реле срабатывает, и его замыкающий контакт собирает цепь на реле РУ11, реле времени РВ4 и сигнал боксования СБ.

Цепь питания реле РУ11: по цепи питания РВЗ до зажима 14/16,17 → провод 228 → замыкающие контакты реле боксования РБ2 → провод 1420 → замыкающая блокировка ВВ → провода 1492, 1421, 1423 → катушка реле РУ11.

Реле РУ11 имеет пять контактов:

1. замыкающий контакт собирает параллельную цепь питания реле РУ17;

2. замыкающий контакт собирает цепь от автомата А4 на лампу ЛН1 «Сброс нагрузки»;

3. замыкающий контакт (482, 699) уменьшает сигнал задания по напряжению тягового генератора в селективном узле;

4.размыкающий контакт прерывает цепь от автомата АУ на лампу ЛН1 и собирает цепь на сигнал боксования СБ.

Цепь питания реле времени РВ4: по цепи питания РВЗ до зажима 14/16,17 → провод 228 → замыкающие контакты реле боксования РБ2 → провод 1420 → замыкающая блокировка ВВ → провод 1436 → замыкающая блокировка ВВ → провода 1427, 1428 → катушка реле РВ4. Замыкающий контакт реле РВ4 с выдержкой времени на размыкание (691, 692) уменьшает сигнал задания по мощности тягового генератора в селективном узле.

После отключения реле боксования мощность генератора восстанавливается ступенчато. Комплексное воздействие защиты от боксования на каналы напряжения и мощности генератора позволяет получить различную величину снижения мощности при срабатывании защиты в зависимости от скорости движения. Блок БДС обнаруживает одновременное боксование до пяти тяговых двигателей.

Для обнаружения и устранения боксования всех колесных пар, возникающего при высоких скоростях движения тепловоза (60 км/ч и выше), в режиме ослабленного возбуждения тяговых двигателей применяется реле переходов РПЗ. В случае превышения локомотивом скорости 105 — 115 км/ч срабатывает реле перехода РПЗ, которое включает реле РУ2. Последнее отключает реле времени РВЗ, тягового режима необходимо установить контроллер машиниста на позицию не выше первой, чтобы отключилось реле РУ8, а затем осуществлять набор позиций.

 

АВАРИЙНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

При выходе из строя одного из тяговых двигателей необходимо выключить соответствующий тумблер ОМ1 — ОМ6 «Отключатели ТЭД». Например, при отключении тумблера ОМ6 его замыкающий контакт (провод 1559) разрывает цепь питания поездного контактора П6, который своим главным контактом отключает неисправный ше­стой двигатель.

Размыкающий контакт ОМ6 (1392, 1393) в цепи катушки РУ5 шунтирует блокировочный контакт контактора П6. Другой размыкающий контакт ОМ6 (448, 453) шунтирует потенциометр СИД индуктивного датчика, что приводит к снижению мощности тягового генератора. Происходят переход в зону селективной характеристики и снижение нагрузки на остальные электродвигатели.

 

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Защита выпрямительной установки ВУ от перегрузки. Защиту от токов внешнего короткого замыкания или перегрузки осуществляет реле максимального тока РМ1. Сигнал по току короткого замыкания или перегрузке с выхода трансформаторов ТПТ подается на потенциометр обратной связи ССУ1. Оттуда сигнал по току поступает на катушку реле РМ1 и при токе в силовой цепи 6000 — 6600 А приводит к срабатыванию реле РМ1. Замыкающие контакты реле РМ1 подают питание от автомата АУ на катушку реле РУ2.

Цепь питания реле РУ2: автомат АУ → по цепи питания реле РУ22 и РВЗ до зажима 14/16,17 → штепсельный разъем 25-31 → контакты реле РМ1 → катушка реле РУ2 → штепсельный разъем 26-41 → провод 2442 → минусовой разъем 2М.

Реле РУ2 имеет два контакта:

1.замыкающий контакт обеспечивает самопитание реле РУ2;

2. размыкающие контакты РУ2 отключают реле РВЗ. При этом схема переводится в режим холостого хода. Загорается сигнальная лампа ЛН1 «Сброс нагрузки».

Защита выпрямительной установки силовой цепи от пробоя диодов. Защита осуществляется с помощью реле РМ2, включенного между «нулевыми» точками звезд статорных обмоток тягового генератора. Включившись, реле РМ2 блокируется во включенном состоянии механической защелкой, а его размыкающие контакты (1359, 1343) отключают контакторы KB и ВВ. Размыкающий контакт ВВ включает реле РУ11. Происходит сброс нагрузки и загорается лампа ЛН1.

Защита выпрямительной установки и тяговых двигателей при выходе из строя электродвигателей вентиляторов охлаждения. Когда выходят из строя электродвигатели вентиляторов охлаждения выпрямительной установки и тяговых двигателей передней или задней тележки, отключаются автоматы АВУ, 1АТ или 2АТ. Они своими замыкающими контактами АВУ, 1АТ или 2АТ отключают реле времени РВЗ. Схема переводится в режим холостого хода. Загорается сигнальная лампа ЛН1. Одновременно размыкающие контакты автоматов АВУ 1АТ или 2АТ включают лампу ЛО «Охлаждение» на панели сигнализации, подводя на нее питание от автомата А4.

Защита силовой цепи от замыкания на корпус. Защиту и сигнализацию при пробое на корпус в любой точке силовой цепи обеспечивает специальная схема, в которую входят реле заземления РЗ с двумя согласно включенными катушками (рабочей и удерживающей), резисторы СР31 — СР34, блок выпрямителей БС5, разъединители ВР31 и ВР32, место заземления.

Рабочая обмотка РЗ (708, 711) соединена с делителем напряжения и корпусом тепловоза через диоды блока БС5, что обеспечивает срабатывание реле при замыкании как в плюсовой, так и в минусовой частях силовой цепи. Выбор несимметричного делителя напряжения обеспечивает срабатывание реле при срыве коммутации — круговом огне на коллекторе ТЭД. К удерживающей обмотке реле подводится напряжение от стартер-генератора через автомат А4 и резистор СР32.2. Эта обмотка играет роль магнитной защелки, удерживающей якорь в притянутом положении после срабатывания реле.

При нарушении изоляции силовой цепи в плюсовой части рабочая катушка реле РЗ получает питание следующим образом: «плюс» ВУ → место замыкания на корпус → место заземления → провод 712 → диод блока БС5 → резистор СР32.1 → рабочая обмотка реле РЗ → диод блока БС5 → разъединитель ВР31 → резистор СР31 → провод 703 → «минус» ВУ.

При нарушении изоляции силовой цепи в минусовой части рабочая катушка реле РЗ получает питание по цепи: «плюс» ВУ → провод 706 → разъединитель ВР32 → провод 704 → резистор СР34 → провод 705 → резистор СРЗЗ → провода 702, 701 → разъединитель ВР31 → диод блока БС5 → рабочая катушка реле РЗ → диод блока БС5 → провод 712 → место заземления → место замыкания на корпус → «минус» ВУ.

Регулируя резисторы, достигают одинаковой чувствительности схемы к замыканиям на корпус с плюсовой и минусовой сторон. В обоих случаях происходит срабатывание реле РЗ. Размыкающие контакты реле РЗ разрывают цепь катушек контакторов ВВ и КВ. В результате этого происходит сброс нагрузки с тягового генератора и загорается сигнальная лампа ЛН1. Другие контакты реле РЗ между проводами 2985 и 2986 замыкают цепь сигнальной лампы ЛРЗ «Реле заземления». Для восстановления исходного состояния реле необходимо кратковременно выключить автомат А4.

Разъединитель ВР31 служит для выключения защиты и обеспечения возможности движения тепловоза для ремонта в депо. При этом работа схемы с пробоем изоляции в одной точке не нарушается и временно допускается. Участок цепи, на котором произошло замыкание на корпус, определяется при отключении рубильника ВР32 (704, 706) и включении тяговой нагрузки. Повторное включение РЗ указывает на то, что замыкание произошло в плюсовой части силовой цепи.

Защита обслуживающего персонала от высокого напряжения. В случае нарушения правил техники безопасности или при случайном открытии дверей аппаратных камер, шкафов выпрямительной установки или управления холодильником без снятия напряжения тягового генератора, последнее снимается автоматически. Контакты дверных блокировок БД2 — БД8 и БВУ, размыкаясь при открытии дверей, выключают контакторы ВВ и KB, после чего снимается напряжение тягового генератора, включаются реле РУ11 и сигнальная лампа ЛН1 «Сброс нагрузки».

 

АВАРИЙНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА

При выходе из строя автоматического регулирования возбуждения тягового генератора установкой переключателя АП в положение «Аварийное» собирается аварийная схема.

Цепь питания обмотки возбуждения возбудителя: автомат А1 → провода 535, 372 → обмотка возбуждения И1 — И2 → провода 371, 352 → шунт Ш5 → провода 539, 536 → резисторы СВВ, САВ1 → провод 358 → резисторы САВ2 и САВЗ → провода 355, 589, 571 → главные контакты ВВ → провода 548, 520 → «минус» цепи управления ЗМ-7, 12.

Для обеспечения плавного трогания тепловоза резистор CAB на первых позициях контроллера включен полностью, уменьшая ток возбуждения возбудителя. С 4-й позиции резистор САВЗ шунтируется замыкающими главными контактами КАВ (355, 356), увеличивая ток возбуждения возбудителя и напряжение на выходе тягового генератора.

Со вторичной обмотки С1 — С2 возбудителя переменное напряжение подается на вход выпрямительного моста УВВ. Однако при переводе переключателя в положение «Аварийное» замыкаются контакты переключателя Р4 — РЗ и Р1 и шунтируют тиристоры +Т и -Т. Выпрямление переменного тока в выпрямителе УВВ происходит по обычной двухполупериодной схеме с четырьмя силовыми диодами.

Цепь питания независимой обмотки тягового генератора: зажим С1 возбудителя → предохранитель Пр1 → контакты переключателя АП Р4—РЗ → диод выпрямительного моста → шунт ШЗ → главные контакты KB → обмотка возбуждения тягового генератора И1 — И2 → диод выпрямительного моста → провод 365 → зажим С2 возбудителя.

 

ЗАЩИТА ДИЗЕЛЯ

Защита дизеля от снижения давления масла. При работающем дизель-генераторе давление масла на входе в лоток дизеля должно быть не менее 0,04 — 0,06 МПа (0,4 — 0,6 кгс/см2). В противном случае контакты реле РДМ4 (1166, 1167) размыкаются, питание реле управления РУ9, а значит, и электромагнита МР6 прекращается и дизель останавливается.

Нормальное давление масла в системе работающего дизеля должно быть выше 1,2 кгс/см2. Если давление на входе в дизель меньше приведенных величин, то реле давления масла РДМ1 своими контактами (1181, 1390) включает сигнальную лампу ЛДМ «Давление масла» на панели сигнализации в кабине машиниста. При дальнейшем снижении давления масла блок защиты, находящийся в ОРД и связанный с реле РДМ1, уменьшает частоту вращения коленчатого вала дизеля.

Защита дизеля от перегрева воды и масла. Контроль недопустимого нагрева воды и масла, охлаждающих дизель в тяговом режиме, осуществляют термореле воды ТРВ1 и ТРВ2 (в двух режимах — нормальном и высокотемпературном), а также термореле масла ТРМ. В нормальном режиме тумблер ТВ1 (1456, 1457) выключен. При нагреве охлаждающей воды на выходе из дизеля до 96 °С срабатывает реле ТРВ1 и отключает реле РУ22, которое осуществляет сброс нагрузки.

Высокотемпературный режим охлаждения дизеля используется только при температуре окружающего воздуха выше 40 °С. В этом случае включают тумблер ТВ1. При нагреве охлаждающей воды на выходе из дизеля до 105 °С срабатывает реле ТРВ2. При этом отключается реле РУ22, которое обеспечивает сброс нагрузки. Реле ТРМ отключает реле РУ22 при нагреве масла на выходе из дизеля до 88 °С.

Защита дизеля от давления в картере. При повышении давления масляных паров в картере дизеля выше 60 мм водяного столба замыкаются контакты дифманометра КДМ (1400, 1509). От автомата АУ через замкнутые с первой позиции контакты 1 и 3 контроллера машиниста по проводам 1604, 1605, 1400 через замкнутые контакты КДМ подается питание на катушку вентиля предельного выключателя ВА, что приводит к остановке дизеля.

 

ЗАЩИТА ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ

 

Давление воздуха в тормозной магистрали менее 0,27 — 0,32 МПа (2,7 — 3,2 кгс/см2) приводит к тому, что контакт реле давления воздуха РДВ (1483, 1493) снимает напряжение с катушки реле РУ22, которое, в свою очередь, отключает реле времени РВЗ, осуществляя тем самым сброс тяговой нагрузки и перевод схемы в режим холостого хода.

При обрыве тормозной магистрали поезда или нарушении ее целостности происходит дополнительная разрядка и включается пневмоэлектрический датчик ДДР. Его рабочая камера специальным каналом соединена с каналом дополнительной разрядки воздухораспределителя и при снижении давления воздуха в тормозной магистрали на 0,02 МПа (0,2 кгс/см2) датчик ДДР срабатывает. Его замыкающий контакт включает реле РУ1.

Цепь питания реле РУ1 -. автомат АУ → провода 1684, 1685 → контакты блокировки тормоза БУ → провода 1686, 1632, 1309 → контакты ДДР → провод 1310 → контакты ДТЦ → провода 1314, 1306 → катушка реле РУ1 → «минус» цепей управления.

Реле управления РУ1 имеет три контакта:

1 замыкающий контакт (1321, 1320) создает цепь самопитания реле РУ1;

2.замыкающий контакт включает сигнальную лампу ЛРТ «Обрыв тормозной магистрали»;

3.размыкающий контакт обесточивает РВЗ, в результате чего происходят сброс нагрузки и перевод схемы в режим холостого хода.

При нарушении плотности тормозной магистрали вблизи тепловоза его воздухораспределитель срабатывает, что вызывает торможение. Загорается сигнальная лампа «Заторможено». В этом случае после срабатывания реле ДДР с уже изложенным воздействием на схему размыкается контакт датчика ДТЦ (1310, 1314), и реле РУ1 отключается. Сигнальная лампа ЛРТ гаснет. Для ускоренного отпуска тормоза необходимо нажать кнопку КОТ. При этом получает питание вентиль ВОТ. При срабатывании датчиков ДОТ загорается лампа ЛОТ.