В. К. КАЛИНИН
ЭлЕцтроВозЬ!
ЭлЕцтропоЕздо
ИЗДАТЕЛЬСТВО ^ТРАНСПОРТ*
В. К. КАЛИН ИН
Электровозы
ЭлЕктропоЕзок
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1991
УДК 621.335
Калинин В. К. Электровозы и электропоезда. — М : Транспорт,
1991,— 480 с
Рассмотрены узлы механической части, электрические машины,
тяговые трансформаторы, полупроводниковые преобразователи, раз-
личные электрические аппараты электровозов и электропоездов по-
стоянного и переменного тока основных серий, а также схемы их
электрических цепей, регулирование скорости движения в режимах
тяги и торможения, нарушение режимов работы оборудования и его
защита
Книга предназначена для инженерно-технических работников,
связанных с эксплуатацией и ремонтом электровозов и электропо-
ездов. Она также может быть использована в качестве учебного по-
собия для студентов высших учебных заведений железнодорожного
транспорта.
Ил. 283, табл 19, библиогр. 13 назв
Рецензенты: С. И. Папченков, А. Л Донской
Заведующий редакцией В. К Тихонычева
Редактор И К Петушкова
Производственное издание
Калинин Владимир Константинович
ЭЛЕКТРОВОЗЫ И ЭЛЕКТРОПОЕЗДА
Переплет художника Ю Ф Смирнова
Технический редактор Н Д. Муравьева
Корректор-вычитчик В Н.Яговкина
Корректор Н А Хасянова
ИБ № 4482
Сдано в набор 19.01 90 Подписано в печать 11 02 91
Формат 70 X lOO'/ie Бум офс №2 Гарнитура литературная ОфсетиаЯ
печать Усл печ л 39 Усл кр отт 39 Уч-изд л 44,75 Тираж ЮОООэкз
Заказ 86 Цена 4 руб
Изд № 1—3—1/4 № 5494
Ордена «Знак Почета» издательство «Транспорт», 103064, Москва,
Басманный туп , 6а
Набрано в Можайском полиграфкомбинате В/О «Совэкспорткнига» Го-
сударственного комитета СССР по печати 143200, Можайск, ул Мира, 93
Отпечатано с готовых форм в Московской типографии № 4 Государствен-
ного комитета СССР по печати 129041, Москва, Б. Переяславская, 46
Зак 95 5
3202030000-069
К 049(01)-91
86-90
ISBN 5-277-01046-7
© В К Калинин, 1991
ОТ АВТОРА
На железных дорогах Советского Союза эксплуа-
тируется электроподвижной состав (э. п. с.) — электро-
возы и электропоезда — многих серий. Разумеется, на
э. п. с. разных серий используется различное по конст-
рукции и техническим характеристикам оборудование.
Рассмотреть в одной книге все устройства и аппараты,
используемые на различном э. п. с., не представляется
возможным.
При подготовке рукописи автор дал описания кон-
струкций узлов и аппаратов, построение схем электри-
ческих цепей некоторых серийных электровозов и элек-
тропоездов. Однако он также счел целесообразным рас-
смотреть особенности схем и оборудования новых элек-
тровозов ВЛ 15, ВЛ85, ВЛ86* и др., электропоездов
ЭР29 и др., еще не описанных достаточно полно в ли-
тературе по электроподвижному составу.
В книге использована терминология, установленная
государственными стандартами и принятая Междуна-
родной электротехнической комиссией, размерности ве-
личин соответствуют Международной системе единиц
(SI). Однако в отдельных случаях в скобках даны не-
которые технические данные э. п. с. в том виде, в кото-
ром они приведены во всех технических условиях и нор-
мативах, составленных до утверждения системы единиц
SI. На принципиальных электрических схемах приме-
нены буквенные и графические обозначения аппара-
тов и машин в соответствии с ГОСТ 2.710—81, а в схе-
мах действующего э. п. с. сохранены обозначения, при-
нятые заводами-изготовителями.
В процессе подготовки рукописи к изданию полез-
ные советы и рекомендации были даны рецензентами —
преподавателем Всесоюзного техникума железнодорож-
ного транспорта С. И. Папченковым и заместителем
начальника отдела новых электровозов ЦТ МПС
А. Л. Донским. Автор выражает им глубокую благо-
дарность.
Отдавая себе отчет в том, что книга не лишена не-
которых недостатков, автор с благодарностью примет
все пожелания и замечания по ней и просит направлять
их по адресу: 103064, Москва, Басманный тупик, 6а,
издательство «Транспорт».
ВВЕДЕНИЕ
Электрификация железных дорог яв-
ляется составной частью планов социаль-
но-экономического развития народного
хозяйства и ведущим звеном их техни-
ческой реконструкции.
Электровозы и электропоезда имеют
высокие экономические показатели и ряд
технических преимуществ по сравнению с
локомотивами других видов. Введение
электрической тяги иа грузонапряжен-
ных линиях приводит к значительному
росту их пропускной и провозной способ-
ности, снижению эксплуатационных рас-
ходов на обслуживание локомотивов.
Себестоимость грузовых перевозок
при электрической тяге по отношению к
себестоимости перевозок при тепловоз-
ной (дизельной) тяге ниже: например,
в 1989 г. она составила 70 %. Для
кондиционирования пассажирских ваго-
нов требуется мощность 300—650 кВт,
а в случае электрического отопления —
700—750 кВт. На электрифицированных
участках электрооборудование вагонов
получает электроэнергию непосредст-
венно от контактной сети, мощность ло-
комотивов при этом не снижается. На
тепловозах и дизель-поездах для этих
целей отбирается мощность 600—650 кВт
от первичных двигателей, т е. умень-
шается мощность, используемая для
тяги.
Средневзвешенный эксплуатационный
к. п. д. электротяги при питании от элек-
тростанций всех типов, с учетом потерь
топлива при его добыче, транспорти-
ровке и хранении
Лэт = Л1 т12'Пзт14т15ал'
Он зависит от к. п. д. электрических
станций Tji, к. п. д. линий электропере-
дачи с учетом к. п. д. трансформаторных
подстанций т)2 = 0,95 4- 0,96, к. п. д. тя-
говой подстанции т)3 = 0,944- 0,97,
к п. д контактной сети п4 = 0,944-0,96,
к. п. д. электрического локомотива п5 =
= 0,85 4- 0,88, а также от коэффициента
ап, учитывающего потери при добыче
и транспортировке топлива для электро-
4
станций, равного 0,94 4- 0,96. Эксплуа-
тационный к. п. д. электрической тяги в
1989 г. превышал 25%; с повышением
к. п. д. электростанций и снижением
потерь на э. п. с. и в устройствах электро-
снабжения его значение будет увели-
чиваться; предполагается, что в перспек-
тиве он составит 29,5—33,4% Отме-
тим, что средний эксплуатационный
к. п д. тепловоза при использовании его
мощности на 80—100% составляет 28%,
а при использовании этой мощности на
30% к.п.д. снижается до 20%. Эксплу-
атационный к. п. д. паровой тяги состав-
ляет 3—4%.
При электрической тяге не происхо-
дит загрязнения окружающей среды, как
при тепловозной н паровой. На паро-
возах и тепловозах механическую энер-
гию, развиваемую на затяжном спуске,
приходится гасить механическим тормо-
зом, в результате чего изнашиваются
бандажи колес и тормозные колодкн.
Электроподвижной состав на спусках и
при снижении скорости переводят в ре-
жим рекуперации, переключая тяговые
двигатели на работу в качестве гене-
раторов электроэнергии, при этом ло-
комотив не только не потребляет энер-
гию, но вырабатывает ее сам. Эта энер-
гия может быть использована другими
электрическими локомотивами нлн же
возвращена в общую энергосистему.
В 1989 г., например, возврат электриче-
скими локомотивами энергии в контакт-
ную сеть (рекуперация) составил
1622 млн. кВт-ч при общем потреблении
на тягу 61 100 млн. кВт-ч.
Удельная энергия рекуперации сос-
тавляет 1,79—3,8, а на горных участ-
ках— 12,15—13,15 кВт-ч/тыс. т-км
брутто. Каждый киловатт-час этой
энергии дает экономию только на
тормозных колодках, равную в денежном
выражении 0,58 коп. Применение элект-
рического торможения повышает также
безопасность движения, позволяет уве-
личить скорость движения иа спусках
и массу поездов.
Однако преимущества электрической
гяги не означают, что она должна пол-
ностью вытеснить другие виды тяги Эко-
номические расчеты показывают, что
электрическая тяга наиболее выгодна
на грузонапряженных участках, где ка-
питаловложения на нее окупаются за
1—4 года. Следует иметь в виду, что
при электрической тяге необходимо соо-
ружать относительно дорогие устройст-
ва электроснабжения (тяговые подстан-
ции, контактную сеть) Кроме того, ра-
бота электроподвижного состава зави-
сит от исправности устройств электро-
снабжения Вопрос о применении элек-
трической и тепловозной тяги решают,
выполняя специальные расчеты конкрет-
но для каждого полигона с учетом ма-
териальных возможностей и денежных
ресурсов Электрическую тягу приме-
няют на однопутных линиях, грузо-
напряженность которых составляет
20—30 млн т-км/км и на двухпут-
ных при грузонапряженности свыше
45 млн т-км/км в обоих направлениях
Электрификация железных дорог Со-
ветского Союза была начата в 1924 г.
с участка Баку — Сабунчи (постоянный
ток напряжением 1500 В) и продолжает-
ся до сих пор. В первый период на элек-
трифицированных участках эксплуати-
ровались электросекции Св и Сд, шести-
осные электровозы постоянного тока
ВЛ 19 и Сс отечественного производства
(на напряжение 3000 В). По мере расши-
рения полигона электрификации велись
разработки и осваивался выпуск элект-
роподвижного состава, более совершен-
ного в техническом отношении Появи-
лись шестиосные электровозы постоян-
ного тока ВЛ22, был создан первый
электровоз переменного тока ОР22-01
(однофазный с ртутным выпрямителем),
освоен серийный выпуск электросекций
Ср на два напряжения 1500 и 3000 В
и (Д на 3000 В, выпущены электровозы
ВЛ22М, на части которых было осущест-
влено рекуперативное торможение
С начала 50-х годов грузовые магист-
ральные электровозы выпускают Ново-
черкасский (НЭВЗ) и Тбилисский
(ТЭВЗ) электровозостроительные заво-
ды, пассажирские электровозы постав-
ляет в Советский Союз фирма «Шкода»
(ЧСФР).
НЭВЗом разработаны и выпущены се-
рийно восьмиосные ВЛ8 и шестиосные
ВЛ23 электровозы постоянного тока
В основном этот завод специализируется
на выпуске электровозов переменного то-
ка. им была выпущена партия опытных
шестиосных электровозов ВЛ61 (первое
обозначение НО), электровозы ВЛ60",
ВЛ60р, ВЛ60и, восьмиосные элек-
тровозы ВЛ80, ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80с,
ВЛ80₽ и электровозы двойного питания
ВЛ82, ВЛ82М.
С 1985 г. НЭВЗ начал серийно выпус-
кать двухсекционные 12-осные электро-
возы переменного тока ВЛ85 (рис. 1,
табл 1), предназначенные для вожде-
ния тяжеловесных грузовых поездов Ра-
бота тяговых двигателей электровоза
ВЛ85 плавно регулируется выпрямитель-
но-инверторными тиристорными преоб-
разователями (два двигателя на один
преобразователь) Электровоз имеет
рекуперативное торможение, может ра-
ботать по системе многих единиц
Тбилисский электровозостроительный
завод специализируется на выпуске
электровозов постоянного тока — ВЛ 10,
ВЛ11, ВЛ15
Днепропетровский электровозострои-
тельный завод производит четырехосные
промышленные электровозы перемен-
ного тока ВЛ41, он выпустил опытные
контактно-аккумуляторные электровозы
ВЛ62 для работы как на электрифици-
рованных, так и на неэлектрифицирован-
ных участках.
Рижские заводы вагоностроительный
(РВЗ) и электромашиностроительный
(РЭЗ) в 50-х годах строили электросек-
ции Ср постоянного тока на напряже-
ние 3000 В. Этими же заводами выпуще-
ны электропоезда постоянного тока ЭР1,
ЭР2 и с рекуперативно-реостатным
торможением ЭР6, ЭР10, ЭР22, ЭР22М,
ЭР22В, ЭР12, ЭР200, ЭР27, ЭР2Р, а так-
же электропоезда переменного тока
ЭР9, ЭР9П, ЭР9М, ЭР9Е и ЭР29. Опыт-
ный электропоезд ЭР29 с рекуператив-
ным торможением имеет производитель-
ность на 20% выше, чем серийный ЭР9Е.
Одновременно на нем на 30—40% снижен
удельный расход электроэнергии и резко
сокращен (на 80%) расход тормозных
колодок. На электрифицированные
участки постоянного тока начали посту-
5
Рис 1 Электровоз ВЛ85
Рис 2 Электропоезд ЭР2 Г
6
пать электропоезда ЭР2Т (рис. 2,
табл. 2).
Заводами РВЗ и РЭЗ построен обра-
зец опытного электропоезда ЭРЗО, ком-
фортабельного и экономичного, на кото-
ром использованы лучшие узлы электро-
поезда ЭР29.
Для увеличения провозной способно-
сти действующих электрифицированных
линий намечено дальнейшее повыше-
ние массы поездов, что возможно при
работе электровозов по системе многих
единиц и повышения их единичной мощ-
ности.
Министерства путей сообщения
и электротехнической промышленности
разработали типаж перспективных элек-
тровозов мощностью при часовом режи-
ме более 10 тыс. кВт. Этим типажом пре-
дусмотрено сохранение выпускаемых
грузовых электровозов постоянного тока
ВЛ10у, ВЛ11, переменного тока ВЛвО0,
ВЛ80р, двойного питания ВЛ82М, пасса-
жирских электровозов ЧС2Т, ЧС4Т до ос-
воения выпуска более мощных и совер-
шенных локомотивов, а также исполь-
зование четырех- и шестиосных секций
грузовых электровозов с повышенной
осевой мощностью, работающих по сис-
теме многих единиц. Благодаря полной
унификации выпрямителей и тяговых мо-
торно-осевых блоков в сочетании с теле-
механической системой управления, раз-
работанной во Всесоюзном научно-ис-
следовательском институте железнодо-
рожного транспорта, станет возможным
формировать, при необходимости сцепы
с кратностью в две колесные пары и
лучше использовать электровозы
В связи с необходимостью в кратчай-
шие сроки обеспечить увеличение массы
поездов на ряде направлений намечено
применять электровозы ВЛ80с для рабо-
ты в составе трех и четырех секций,
оборудовать аппаратурой телемеханичес-
кого управления при системе многих еди-
ниц (СМЕТ) электровозы ВЛ80т в усло-
виях депо.
В качестве перспективных отмечены
12-осные двухсекционные электровозы
постоянного тока ВЛ 15, а также электро-
возы переменного тока ВЛ85 с коллек-
торными и ВЛ86* с бесколлекторными
тяговыми двигателями. Все эти электро-
возы имеют мощность, в 1,5 раза боль-
шую, чем серийные. Намечен выпуск
маневрово-вывозных электровозов ВЛ 16
с автономным источником энергии (ак-
кумулятор или дизель) для участков по-
стоянного тока На базе их в последу-
ющем предполагается создать электро-
воз и для линий переменного тока.
Для вождения пассажирских поездов
созданы мощные 8-осные двухсекцион-
ные электровозы постоянного (ЧС7) и
переменного (ЧС8) тока. Они имеют уни-
фицированную механическую часть, их
основное электрическое оборудование
аналогично используемому соответствен-
но на электровозах ЧС2Т и ЧС4Т.
Исходя из прочности стрелочных пере-
водов (рельсы Р65) при прохождении
по ним поездов с установленными ско-
ростями, износа рельсов, надежности ра-
боты механической части локомотива,
необходимого увеличения силы тяги для
перспективных грузовых электровозов
принята оптимальная нагрузка от колес-
ной пары на рельсы, равная 250 кН
(25 тс). Увеличение этой нагрузки не
всегда вызывает рост реализуемой силы
тяги.
Поэтому принято считать, что для
электровозов переменного тока сила тяги
часового режима на ось должна состав-
лять 55—65 кН (5,5—6,5 тс), для элект-
ровозов постоянного тока — 50—60 кН
(5—6 тс). Если скорость на расчетных
подъемах не будет превышать 50—55 км/ч,
то мощность на ось в часовом режиме со-
ставит 950—1200 кВт для электровозов
переменного тока и 850—900 кВт —
постоянного. После внедрения системы
независимого возбуждения тяговых дви-
гателей станет возможным увеличение
реализуемой силы тяги на 10% без недо-
пустимого нагрева обмоток двигателей;
у электровозов с асинхронными тяговыми
двигателями сила тяги на ось достигает
65 кН (6,5 тс), скорость на расчетном
подъеме — 60 км/ч.
Характеристики электровозов ЧС7 и
ЧС8 в основном зависят от параметров
установленных на них тяговых двигате-
лей, аналогичных применяемым на элек-
тровозах ЧС2Т и ЧС4Т. Однако двигатели
электровоза ЧС4Т существенно модерни-
зированы, в результате чего мощность
продолжительного режима на ось элек-
тровоза ЧС8 увеличена до 900 кВт при
7
Показатель
Характеристики электровоза серии
	ВЛ 10, ВЛ11"	ВЛ15	ЧС6 ЧС200	ЧС2 ЧС2Т	ЧС7	ЧС8
Напряжение номинальное на токоприемнике, кВ	3	3	3	3	3	25
Год начала постройки	1961,1964	1975	1979	1962	1984	1987
Род службы Осевая характеристика	Грузовой 2(2о-2о)	2 (2о-2о-2о)	2(2о-2о)	1972 Пассажирский Зо-Зо 2(2о-2о) 2(2о-2о)		
К. п. д. электровоза в про- должительном режиме с уче- том вспомогательных машин	3(2о-2о) 0,9/0,88	0,9	0,91	0,91	0,91	0,88
Коэффициент мощности	—	—	—	—	—	0,87
Электрическое торможение	Рекуперативное		Реостатное	Нет	Р е о с т	атное
Мощность часового режима на валах тяговых двигателей, кВт	1	5360/8040	9000	8400	Реостат- ное 4620		
Мощность продолжитель- ного режима на валах тяго- вых двигателей, кВт	4600/6900	8400			4080	6160*3	7200
Сила тяги часового режи- ма на ободе колес, кН	395/581	675	255/217	485			
Сила тягн продолжитель- ного режима на ободе колес, кН	320/471					156	247*6	241,9*7
Скорость часового режима, км/ч	48,7	46*8	115,8/135,9	89			
Скорость продолжительно- го режима, км/ч-	51,2	—	—	93	106	106
Конструкционная скорость, км/ч	100	100	190/220	160	160	180*9
Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН	230/225	250	201/191,3	215	215	214,76
Разница нагрузки на рель- сы между колесами одной оси, км	5,0/4,9	4,9	4,9	4,9	4,9	4,9
Длина электровоза по осям	32,84		33,08	18,92	34,04	33,0
автосцепки, м Жесткая база тележки*10, м	49,26 3,0	3,0	3,2	4,6	3,2	2,95
Ширина кузова, м	3,16	3,16	3,1	3,1	3,1	3,1
Высота электровоза при опущенном токоприемнике, м	5,12	5,1	5,12	5,12		5,2*“
Тип тягового двигателя Число тяговых двигателей	ТЛ-2К1 8/12	ТЛ-3 12	8	6	8	8
Подвешивание тягового двигателя Передача Удельная мощность электро- воза, кВт/т Передаточное число	Опорно- осевое Двусторонняя косозубая 29,1	30 88:23	88:23		79:38	34,1 19,75	Рамное Торсион- ный вал 1:1,733	1:2,64
Масса электровоза в рабо- чем состоянии, т	184/276	300	75:42 164/156	123/138	172	176
*' В числителе на участках постоянного тока, в знаменателе — переменного тока *! В тяговом
и рекуперативном режимах *3 Мощность в режиме реостатного торможения 6500 кВт •* Мощность
в режиме реостатного торможения иа ободе колес 7400 кВт. *5 Максимальная при трогании 1200 кН при
конструкционной скорости 350 кН *6 При скорости 160 км/ч — 130 кН •’ При скорости 160 км/ч —
8
Таблица 1
ЧС4 ЧС4’	ВЛ60" ВЛ60пк	ВЛ80« ВЛ80с	ВЛ80Р ВЛ80’	В Л 86*	ВЛ85	ВЛ 82м
25	25	25	25	25	25	3/25
1965	1962	1963	1979	1985	1985	1974
1973 Зо-Зо	3q-3q	1980 Груз 2(2о-2о)	1967 о в о й 2(2о-2о)	2(2о-2о-2о)	2 (2о-2о-2о)	2(2о-2о)
0,88	0,84 0,85 Нет	0,84 0,866 Нет	0,84 0,84 Рекупера-	0,95*2 Рекупера-	Рекуператив-	0,9/0,84*' 0,85 Реостатное
5100	4590	Реостатное 6520	тивное Реостатное 6520	тивное 11 400	ное и реостат- ное 10 000	6040
4920*4	4750 4070	6160	6160	10 800	9400	6000
174	4150 318,6	442	442	820*6	726	427,2
168	"227 264	400	400	780	660	
107,1	188 52	51,6	51,6		49,1	42,72
109,1	73,3 55,6 "ТУТ	53,6	53,6	—	50	50,2
160	100	ПО	ПО	по	ПО	ПО
205/210	110 230	235	235	250	240	235
4,9	5,0	5,0	5,0	5,0	4,9	5,0
19,98	20,8	32,84	32,84	45,0	45,0	32,84
4,6	4,6	3,0	3,0	3,0	2,85	3,0
3,2/3,1	3,21	3,16	3,16	3,16	3,16	3,16
5,24/5,15	5,1	5,1	5,1	5,1	5,1	5,1
	НБ-412К	НБ-418К6	НБ-418К6	НБ-607	НБ-514*12	НБ-407Б
6	6	8	8	12	12	8
1:764	33,4/34,3 88:23	88:21	Опорно- осевое Двусторонняя 88:21	косозубая 38 88:21	34,7 88:21	31 88:21
123/126	82:30 138	192	192	289	288	200
174,3 кН. Максимальная — 430 кН *8 Зоны регулирования скоростей движения, от 0 до 13 км/ч при
соединении С, от 13 до 29 км/ч при СП и от 29—46 км/ч при П *9 Максимальная скорость допустимая
в эксплуатации 160 км/ч. Наименьший радиус кривых, проходимых при скорости 10 км/ч, равен
125 м В рабочем положении 5,5—6,8 м. *12 С № 003
9
Таблица 2
Показатель	Характеристики электропоезда серии
	ЭР2Т ЭР2Р	ЭР200*1	ЭР9Т	ЭР29 ЭР9Е	ЭРЗО
Напряжение номиналь- ное на токоприемнике, кВ	3	3	25	25	25
Род тока	Постоянный			Переменный	
Год начала постройки	1987	1989	1987	1986	1990
	Т382			1984	
Составность	2Пг +	2Пг + 12М	2Пг +	2Пг + 6М + 4П	2Пг +
	5М + ЗП		5М + ЗП	2Пг + 5М + ЗП	6М + 4П
Мощность часового ре-					
жима (номинальная) на валах тяговых двигателей	5640	10 320	3640	6240	6240
поезда, кВт	4800			3640	
Скорость конструкцион-					
ная ок, км/ч Длина тормозного пути	130	200	10	130*2	130*2
при пк, м Ускорение при пуске и	1000	2100	—	—	—
груженом поезде, м/с2	0,72	0,4	0,72	0,76/0,72	0,8
Замедление при тормо-					
жении, м/с2	0,8	0,4	—-	0,76/0,72	—
Длина кузова вагона по торцовым стенкам, м	19,6	26	19,6	21,5 Тэд	21,5
Ширина вагона, м Высота вагона от голов-	3,52	3,14	3,52	3,54/3,52	3,54
ки рельса до полоза при опущенном токоприемни- ке *3, м	5,48	5,48	5,48	5,48	5,48
Длина поезда по осям	242,1	372,4	201,8	264,9/201,8	264,9
автосцепки, м	201,6				
Число дверей на каждой стороне кузова вагона	2	2	2	2	2
Число мест для сидеиия					
в вагоне:					
моторном	ПО	56*4	ПО	116/107	116
прицепном	107	—	—	—	—
головном	84	11		1312’	
Общее число мест для	1128	694	624		1312
сидения в поезде *5	1333				
Масса тары вагона *в, т:					
моторного	57,85	57,7	57,85	61,5/59,5	60,5
головного	43,5	50	39	49/37	44,5
прицепного	41,55	—	37	46,3/37	43
Удельная материалоем- кость (масса тары на одно место для сидеиия), т/ед	0,48	.		0,47	0,5/0,47	0,47
Удельная энергоемкость,					
кДж/т- км	123,8	—	171,28	88,96	—
				171,28	
Тип тягового двигателя	1ДТ.003.1	1ДТ.001.3	1ДТ.005	1ДТ.12У1	—
*' Характеристики приведены применительно ко второму ЭР200. *2 Наибольшая эксплуатационная
скорость 120 км/ч *3 Высота оси автосцепки от уровня головки рельса головного вагона 1070 мм
*’ Масса без токоприемника, с токоприемником 59,7 т, всех 14 вагонов — 804,4 т *Б Расчетный коэффи-
циент загрузки 1,5, т е. все места сидения заняты, а половина этого количества пассажиров стоит.
*6 Диаметр колеса по кругу катания моторного вагона 1050 мм, прицепных и головных 950 мм.
10
конструкционной скорости 160 км/ч Пре-
дусмотрено на базе тягового двигателя
электровоза ЧС6 создать тяговый двига-
тель мощностью 900 кВт для электро-
воза ЧС7, для чего снять компенсацион-
ные обмотки и снизить частоту вращения
в часовом режиме.
Основное направление совершенство-
вания механической части перспективных
электровозов — создание привода с рам-
ным подвешиванием тяговых двигателей,
так называемого рамного привода. Ос-
воение производства такого привода —
задача нелегкая, поэтому привод с опор-
но-осевым подвешиванием двигателей
сохранится до тех пор, пока не будет
отработана и освоена технология изго-
товления рамного привода для электро-
возов. Рамный привод предполагается
устанавливать на перспективных элек-
тровозах всех серий. Ходовые части этих
электровозов целесообразно формиро-
вать из двухосных тележек Однако, учи-
тывая возможные затруднения при созда-
нии шестиосного локомотива на трех
двухосных тележках, допускают примене-
ние трехосных тележек.
В связи с широким использованием
для рессорного подвешивания спираль-
ных пружин предполагается устанавли-
вать их в первой ступени, для чего по-
требуется создать надежный гидравли-
ческий амортизатор. Учитывая, что рабо-
ты только начаты, первоначально в пер-
вичном подвешивании вероятнее всего
будут использовать листовые рессоры и
пружины. При этом большое внимание
уделяют применению ходовой части из
износостойких материалов, которые ис-
ключили бы необходимость восстановле-
ния деталей до заводского ремонта
Одновременно продолжают совершенст-
вовать кожух зубчатой передачи и его
крепления, унифицировать узлы и детали
ходовой части.
Чтобы обеспечить вождение поездов
массой 8000 т и более, рамы кузовов 6-ос-
ных секций (электровозы ВЛ85, ВЛ 15,
ВЛ 86* и др.) рассчитывают на нагрузку
3000 кН (300 тс). Как и у 8-осных элек-
тровозов, намечено применять рамы ох-
ватывающего типа. Учитывая необходи-
мость значительных затрат на содержа-
ние и производство электровозов, на раз-
витие деповской базы, большое внима-
ние уделяют созданию односекционных
8-осных, в первую очередь пассажирских,
электровозов.
До перехода на односекционные пасса-
жирские 8-осные электровозы предусмат-
ривается совершенствование механичес-
кой части двухсекционных 8-осных элек-
тровозов на основе экипажа электровозов
ЧС6 и ЧС200: применение более надеж-
ных гидравлических амортизаторов,
двухрядных пружин и резинометалличес-
ких блоков в буксовом узле и подвешива-
нии редуктора, улучшение конструкции
тягового привода
Первоочередной задачей совершенст-
вования тяговых двигателей является
создание на базе двигателей НБ-418К6
н ТЛ-2К1 новых, имеющих более вы-
сокие вращающие моменты и не уступаю-
щих прежним по скоростным характе-
ристикам. Разработаны двигатели НБ-514
и ТЛ-ЗБ для 12-осных электровозов ВЛ85
и ВЛ 15 В последующем будут созданы
с рамным подвешиванием тяговые двига-
тели постоянного тока мощностью
более 800 кВт, пульсирующего тока мощ-
ностью 900 кВт Прототипом их служат
двигатели, установленные на двух опыт-
ных электровозах ВЛ84.
Намечено шире применять влагостой-
кую монолитную изоляцию. Осваивается
термостойкое соединение пластин коллек-
тора с секциями обмотки якоря, динами-
чески устойчивая конструкция коллек-
тора, в которой отсутствуют силы ароч-
ного распора. Последнее не только повы-
сит коммутационную устойчивость тя-
говых двигателей, но и позволит избе-
жать переборки и подтяжки коллекторов.
Предполагается сократить сроки внед-
рения асинхронных машин, создания на-
дежных силовых преобразователей и
аппаратуры управления на базе микро-
электроники. Применительно к пассажир-
ским электровозам работы пройдут в
две стадии, вначале, внеся ряд усовер-
шенствований, повысят мощность суще-
ствующих машин до 900 кВт, затем
установят бесколлекторные двигатели, в
первую очередь на электровозах постоян-
ного тока.
Для улучшения энергетических показа-
телей вспомогательных машин грузовых
электровозов и повышения их надежно-
сти намечено усовершенствовать конст-
рукцию и технологию изготовления элек-
тродвигателей АЭ-92-402, а в последую-
щем перейти на двигатели повышенной
мощности АНЭ-225 (электровозов
ВЛ85) Оба двигателя намечено исполь-
зовать для привода вентиляторов, ком-
прессоров и в качестве расщепителей
фаз. Не исключено, что в целях сокра-
щения расхода электроэнергии будет
создан специальный двигатель, имеющий
две частоты вращения для привода вен-
тиляторов — в летнем и зимнем режимах.
Чтобы повысить мощность и надеж-
ность вспомогательных машин, снизить
удельный расход электроэнергии на вен-
тиляцию электровозов постоянного тока,
прорабатывают переход на электродви-
гатели постоянного тока напряжением
440 В, питаемых от статического пре-
образователя. Потери в таком двигателе
компенсируются экономией, обусловлен-
ной регулированием подачи вентилято-
ров в зависимости от температуры на-
грева тяговых двигателей. Статический
преобразователь планируют также ис-
пользовать для питания обмоток возбуж-
дения тяговых двигателей в режиме тяги
прн независимом возбуждении. Это по-
зволит предотвратить боксование колес-
ных пар и сократить расход песка
Ведутся разработки надежных, имею-
щих оптимальные параметры тиристор-
ных преобразователей; в них использу-
ются полупроводниковые приборы, рас-
считанные на большие предельные токи,
повторяющиеся напряжения В первую
очередь намечено применить унифициро-
ванные преобразователи, создаваемые
на базе преобразователя электровоза
ВЛ80₽ с использованием тиристоров, по-
вторяющее напряжение которых 3 кВ,
длительный ток 500 А. Это позволяет в
1,5 раза уменьшить габаритные размеры
преобразователей, сохранив запасы по
току и напряжению и улучшив энерге-
тические показатели. Во вторую очередь
предусмотрено совершенствование уни-
фицированных преобразователей путем
использования компенсаторов мощности,
применения более эффективных охлади-
телей. Так, на восьмой серии электро-
возов ЧС4Т (62Е8) и 8-осных электро-
возах ЧС8 устанавливают преобразо-
ватели на диодах 40-го класса, что значи-
тельно упрощает их обслуживание, по-
12
вышает ремонтопригодность и надеж-
ность выпрямителей. В дальнейшем на
этих электровозах будут применены ти-
ристорные преобразователи, что позво-
лит перейти к бесконтактным силовым
схемам н исключить коммутационную
аппаратуру.
Продолжаются работы по совершенст-
вованию электронных систем управления
преобразователями и электровозом в це-
лом. На электровозах ВЛ80с, ВЛ10у,
ЧС2Т, ЧС4Т, ЧС6 и ЧС200 широко при-
меняют автоматизированные системы уп-
равления отдельными режимами, в пер-
вую очередь реостатным и рекуператив-
ным торможением. Применение тиристор-
ных преобразователей позволит автома-
тизировать управление электровозами и
в тяговом режиме.
Ведутся работы по автоматическому
управлению вентиляцией в зависимости
от нагрузки и температуры окружающего
воздуха или температуры обмоток тяго-
вых двигателей, будут модернизированы
главные и быстродействующие выключа-
тели с применением в них вакуумных
камер, разработаны быстродействующие
приводы, разрядники, высоконелинейные
резисторы, тяговые трансформаторы с ис-
пользованием электротехнической стали,
имеющей уменьшенные удельные потерн.
Для ускорения поиска неисправностей
в электрических цепях на электровозах
намечено устанавливать специальные ди-
агностические устройства.
На основе созданной во ВНИИЖТе
телемеханической системы управления
при работе по системе многих единиц
намечено внести существенные измене-
ния в управление электровозами посто-
янного тока.
В связи с вождением тяжеловесных
и длинносоставных поездов должна быть
обеспечена возможность асинхронного
автономного управления ведомым элек-
тровозом, находящимся в хвосте поезда,
по радиоканалу: из опыта вождения по-
ездов с дополнительным электровозом в
хвосте поезда в режимах тяги и тормо-
жения известно, что этот локомотив не
может работать синхронно с головным,
как при управлении по системе многих
единиц. Это же относится и к сочле-
ненным поездам с электровозами, распо-
ложенными в середине состава.
Для улучшения условий труда локо-
мотивных бригад планируют в кабинах
машиниста устанавливать кондиционе-
ры, разработать специальные устройства
защиты, предотвращающие травмы ма-
шиниста и его помощника при столкно-
вениях, увеличить объем кабины не менее
чем на 25% по сравнению с ее объемом
на серийных электровозах.
Перспективы развития пригородных
электропоездов сводятся, во-первых, к
продолжению выпуска электропоездов
ЭР200 с узлами, усовершенствованными
по результатам многолетних испытаний
опытного электропоезда ЭР200 № 1.
Так, на электропоезде ЭР200 № 2 приме-
нена новая рама тележки, имеющая по-
вышенную усталостную прочность от-
дельных узлов, установлены модернизи-
рованные тиристорные регуляторы, по-
зволяющие повысить реализуемую мощ-
ность моторного вагона и обеспечить
требуемую надежность. Кроме того, со-
здают принципиально новые образцы
электрооборудования: импульсные пре-
образователи для безреостатного пуска
и рекуперативного торможения тяговых
двигателей постоянного тока, тиристор-
ные выпрямители, преобразователи для
тягового привода с асинхронными дви-
гателями, преобразователи для питания
вспомогательных машин. Все это позво-
лит исключить потери электроэнергии
при реостатном пуске и торможении, ко-
торые достигают 25% потребления ее
на тягу, а также улучшить тягово-энер-
гетические и регулировочные характе-
ристики электропоездов, упростить тех-
ническое обслуживание электрооборудо-
вания в эксплуатации.
За рубежом намечается переход от вы-
пуска опытных партий новых электро-
поездов к освоению их серийного про-
изводства. Так, в Японии серийно вы-
пускают электропоезда с импульсным ре-
гулированием, проводится модернизация
ранее выпущенных поездов с контактно-
реостатным управлением. Партии элек-
тропоездов с импульсным регулировани-
ем, насчитывающие сотни моторных ва-
гонов, выпущены в Англии, Бельгии,
Франции, Италии, США, ФРГ. В ФРГ и
Швеции изготовлены также опытные пар-
тии моторных вагонов с асинхронными
тяговыми двигателями.
Соответствующие разработки ведутся
и в нашей стране. Для снижения за-
трат времени и средств на освоение но-
вой техники разрабатывают оптималь-
ные очередности работ, чтобы обеспе-
чить преемственность результатов, полу-
ченных на отдельных их этапах. Конеч-
ной целью следует считать создание
электропоезда с асинхронными тяговы-
ми двигателями, наиболее полно удов-
летворяющего требованиям эксплуата-
ции по тягово-энергетическим характе-
ристикам, надежности и ремонтопригод-
ности.
Комплексное решение проблемы пере-
хода на асинхронный тяговый привод
должно также включать модернизацию
эксплуатируемых электропоездов. На-
пример, их тележки не приспособлены
для установки асинхронных тяговых дви-
гателей. Поэтому для электропоездов
постоянного тока первый этап работ це-
лесообразно начать с внедрения систе-
мы импульсного регулирования, состоя-
щей из собственно импульсного регуля-
тора и входного фильтра при сохране-
нии тяговых двигателей постоянного то-
ка. Это возможно осуществить путем
модернизации эксплуатируемых -электро-
поездов на ремонтных заводах. Посколь-
ку выпускаемые ранее тяговые двига-
тели (в основном типа УРТ-110) на
электрическое торможение не рас-
считаны, то модернизацию целесообраз-
но проводить по упрощенной схеме, т. е.
вначале с импульсным регулированием
только в режиме пуска, что обеспечит
снижение расхода энергии на 10—12%;
затем с безреостатным пуском и электри-
ческим торможением, что даст экономию
около 20—26% энергии. На данном эта-
пе возможен выпуск поездов только с
безреостатным пуском, поскольку полу-
чаемая от этого экономия энергии оку-
пает удорожание электрооборудования.
Такие поезда наиболее целесообразно
эксплуатировать на пригородных участ-
ках с параллельным графиком движе-
ния, где скорость начала торможения
сравнительно невелика — от 25 до 40
км/ч. В то же время для участков с зон-
ным графиком движения, где скорость
начала торможения составляет 60—
80 км/ч нужен поезд с рекупера-
цией.
13
Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОВОЗАХ
И ЭЛЕКТРОПОЕЗДАХ
§ 1. Классификация электровозов
и электропоездов
Электровозы классифицируют по роду
тока, типу передач, роду работы и осе-
вым характеристикам, а электропоез-
да — по роду тока и виду работы.
Классификация по роду тока. В зави-
симости от рода тока, подводимого к
электровозам и электропоездам, разли-
чают системы электрической тяги посто-
янного тока, однофазного тока понижен-
ной частоты 16 2/3 и 25 Гц, однофаз-
ного тока промышленной частоты 50 Гц.
Имеется еще и многосистемный электро-
подвижной состав.
Э. п. с. постоянного тока. Но-
минальное напряжение в контактной се-
ти магистральных железных дорог, элек-
трифицированных на постоянном токе,
обычно составляет 3000 В, на промыш-
ленном транспорте — 1500 В, метрополи-
тена — 825 В На электровозах и элект-
ропоездах устанавливают тяговые дви-
гатели постоянного тока с контакторно-
реостатным (рис. 3) или импульсным
тиристорным управлением
Пуск и регулирование скорости дви-
жения в первом случае осуществляют
с помощью пусковых резисторов, кроме
того, контакторами переключают тяго-
вые двигатели с одного соединения на
другое. Такой способ управления полу-
чил наибольшее распространение Одна-
ко он имеет ряд недостатков, важней-
шие из которых следующие: значитель-
ные потери энергии в пусковых резисто-
рах, толчки тока и силы тяги при пере-
ключениях, невозможность плавного ре-
гулирования скорости, сложность осу-
ществления рекуперативного торможе-
ния, необходимость применения относи-
тельно низкого напряжения в контактной
сети, воздействие колебаний напряжения
и перенапряжений в системе электро-
снабжения на питаемые непосредственно
от контактной сети тяговые двигатели.
14
Тяговые двигатели э. п. с. магистраль-
ного и промышленного транспорта с кон-
такторно-реостатным управлением обыч-
но имеют номинальное напряжение на
зажимах 1500 В. При этом напряжении
габаритные размеры и масса тяговых
двигателей относительно велики (мини-
мальная масса двигателя 7,5—10 кг на
1 кВт)
При напряжении 3000 В в контактной
сети тяговые подстанции располагают
через 20—25 км, при напряжении 1500 В —
через 10—15 км. С уменьшением рас-
стояния между подстанциями увеличи-
вается неравномерность их нагрузки и
растет влияние пиковых нагрузок, ис-
пользование подстанций ухудшается,
стоимость оборудования возрастает. Опы-
ты по повышению напряжения сети более
3000 В при постоянном токе и приме-
нении вращающихся или статических
преобразователей напряжения на элек-
тровозах и электропоездах не привели
к положительным результатам из-за
сложности, громоздкости и большой сто-
имости электрооборудования.
Система электрической тяги на посто-
янном токе получила широкое распро-
странение как в СССР, так и за рубе-
жом (в США, Англии, Франции, Италии,
Чехословакии и других странах). Протя-
женность этих дорог составляла на 1 ян-
варя 1990 г. около 52 % общей длины
всех электрифицированных линий мира,
а в Советском Союзе — 51 % от общей
протяженности электрифицированных
линий страны.
Э. п. с. однофазного тока по-
ниженной частоты. В ряде стран
применяют для тяги однофазный ток
пониженной частоты 16 2/3 или 25 Гц.
Основные преимущества такой системы
обусловлены возможностью применять в
контактной сети высокое напряжение (11
и 15 кВ), что позволяет значительно
уменьшить площадь сечения контактного
провода и увеличить расстояние между
подстанциями. На электровозах и элек-
тропоездах этой системы коллекторные
тяговые двигатели последовательного
возбуждения подключают контакторами
главного контроллера ГК непосредствен-
но к вторичной обмотке тягового (си-
лового) трансформатора Т (рис. 4, а).
Работают двигатели при сравнительно
невысоком напряжении (400—600 В).
Иногда при однофазном токе частотой
25 Гц (в США) на электровозах при-
меняют двигатели постоянного тока, так
как они обладают удовлетворительными
тяговыми характеристиками. В этом слу-
чае устанавливают преобразователи од-
нофазного тока в постоянный. Скорость
движения электровоза регулируют, изме-
няя коэффициент трансформации транс-
форматора Т, т. е. соотношение числа
витков первичной и вторичной обмоток.
Тяговые подстанции при такой системе
дороже и сложнее, чем подстанции по-
стоянного тока, так как на них уста-
новлены агрегаты, преобразующие трех-
фазный ток промышленной частоты в
однофазный пониженной частоты. Это
значительно снижает экономический эф-
фект, получающийся в результате умень-
шения площади сечения контактного
провода и числа тяговых подстанций.
Некоторое повышение экономической эф-
фективности таких электрифицирован-
Рис. 3. Принципиальная силовая схема элект-
ровозов системы постоянного тока с контактор-
но-реостатным управлением:
1 — токоприемник; 2 — быстродействующий вы-
ключатель, 3—1 1, 13, 14 — контакторы, 12 —
отсасывающая линия; 15 — тяговая подстанция;
16—контактная сеть, 17—линия электропере-
дачи энергосистемы
ных дорог достигается при питании их
от специальных электрических станций,
вырабатывающих переменный ток пони-
женной частоты. Такая система при-
нята, например, в ФРГ, США и других
странах
К недостаткам электровозов и электро-
поездов однофазного тока пониженной
частоты относятся: невысокий коэффи-
Рнс. 4. Принципиальные силовые схемы электровозов с коллекторными тяговыми двигателями
для участков, электрифицированных на однофазном токе пониженной (а) и промышленной (б)
частоты
КМ — контроллер машиниста; Т — тяговый трансформатор, ГК — главный контроллер, СР, СР1 и СР2 —
сглаживающие реакторы, ПР1 и ПР2 — переходные реакторы, БРД — блок дифференциальных реле,
VD1 — VD8 — диоды
15
циент мощности ', cos <р коллекторных
тяговых двигателей (0,8—0,88), который
при трогании становится меньше 0,3—
0,4; низкий коэффициент тяги 1 2 (в часо-
вом режиме не превышает 0,17—0,19)
[4]; сложность конструкции. Эту систе-
му применяют в США, ГДР, ФРГ, Авст-
рии, Швейцарии, Швеции, Норвегии и
других государствах.
Э. п. с. однофазного тока про-
мышленной частоты. Электроэнер-
гия к такому э. п. с. подводится от про-
стых трансформаторных подстанций, по-
нижающих высокое напряжение перемен-
ного тока, получаемое от энергосистем
общего пользования, до 25 кВ. Такое
высокое напряжение позволяет макси-
мально уменьшить площадь сечения про-
водов, облегчить опоры и фундаменты
контактной сети, почти в 3 раза снизить
расход цветного металла на контактную
сеть (одновременно снижаются потери
энергии) по сравнению с аналогичными
показателями системы постоянного тока
3000 В. Стоимость строительства тяго-
вых подстанций и контактной сети участ-
ков, электрифицированных на однофаз-
ном токе промышленной частоты, умень-
шается по сравнению со стоимостью их
при постоянном токе примерно на 30%.
Электровозы и электропоезда для же-
лезных дорог однофазного тока промыш-
ленной частоты могут иметь тяговые дви-
гатели: постоянного или пульсирующего
тока, вентильные — э. п. с. переменного
(однофазно-постоянного) тока; коллек-
торные; трехфазные асинхронные —
э. п. с. однофазно-трехфазного тока.
На э. п. с. переменного тока, построен-
ном после 1970 г., устанавливают полу-
проводниковые преобразователи.
Электровозы и электропоезда с двига-
телями пульсирующего тока и полупро-
водниковыми преобразователями (рис.
4, б) строят в СССР, Франции, Англии и
ряде других стран. Однофазный перемен-
ный ток диодами VD1—VD8 преобразу-
ется в пульсирующий (постоянный),
1 cos <р = Р/S, где Р — активная мощно-
сть, потребляемая электровозом для вра-
щения тяговых двигателей; S — полная мощ-
ность, которую электровоз потребляет из сети.
2 Коэффициент тяги — отношение силы
тяги при часовом режиме к сцепному весу
электровоза
16
которым питаются двигатели Ml—М4.
Скорость движения регулируют, ступен-
чато изменяя коэффициент транс-
формации трансформатора Т, с помощью
контакторов главного контроллера ГК-
Как и на электровозе однофазного
тока пониженной частоты (см. рис
4, а), для управления ГК применен конт-
роллер машиниста КМ. Для того чтобы
переход с одной ступени на другую про-
исходил без разрыва силовой цепи (что-
бы сила тяги электровоза не падала до
нуля) и короткого замыкания секции
обмотки трансформатора Т, использова-
ны переходные реакторы ПР1 и ПР2.
Электровоз будет развивать наибольшую
по условиям сцепления силу тяги, если
все тяговые двигатели работают в оди-
наковых условиях (при равных напряже-
ниях и с одинаковыми токами). Это дос-
тигается с помощью блока дифферен-
циальной защиты БРД, который явля-
ется как бы уравнительным соединением
между двумя контурами (см. § 86).
Если в преобразователе применить ти-
ристоры, то напряжение можно регули-
ровать не ступенчато, а плавно и, сле-
довательно, плавно осуществлять пуск и
разгон электровоза (подробно см. § 89).
В случае применения коллекторных
двигателей однофазного тока промыш-
ленной частоты локомотив получается
более простым, чем с двигателями пуль-
сирующего тока. Однако пока еще не
удалось создать для грузового движения
надежный, компактный и экономичный
однофазный коллекторный двигатель
промышленной частоты.
На электровозах с трехфазными асин-
хронными тяговыми двигателями первых
выпусков применяли электромашинные
преобразователи фаз и частоты (вен-
герские электровозы У-44 и У-55 построй-
ки 1943—1953 гг., французские электро-
возы СС14000 фирмы «Эрликон» пост-
ройки 1955 г. и др.) Однако при таких
преобразователях не удавалось получить
достаточно высокую мощность электро-
воза, так как увеличение ее сопровожда-
лось повышением массы машинных
преобразователей, которая не могла
превышать определенного значения.
Трудно было создать и вентильный тяго-
вый двигатель из-за недостаточного
совершенства ионных преобразователей.
б) 25 кв,50 Гц
Ч)
25Нв;50Ги
ПЧФ
ДП
КМ
ВД
СС
оРИ
САУ
1за
ЗРС ЗРГв'
ДВ
ie
бвР
ипДС АД1
и0
Рис. 5 Принципиальная схема электровоза с трехфазными асинхронными (а) и вентильны-
ми (б) тяговыми двигателями
КВП2, ИЗ,ИЧ тя-
говых. двигате-
лей АДЗ и АДЧ
vn*u
К И2
тяговому
двигателю АД2
К постройке электровозов с трехфаз-
ными асинхронными и вентильными тя-
говыми двигателями вновь приступили
лишь после того, как был налажен се-
рийный выпуск силовых тиристоров. В
Советском Союзе в 1968—1971 гг. были
созданы опытные образцы восьмиосных
электровозов с трехфазными асинхрон-
ными двигателями (электровоз ВЛ80а)
и с вентильными двигателями (ВЛ80в).
На электровозе (или его секции) для
всех трехфазных асинхронных двигате-
лей АД1— АД4 (рис. 5, а) используют
один общий трансформатор Т и один
главный контроллер ГК, два выпрями-
теля ВП1 и ВП2 на диодах и тиристорах.
Напряжение, получаемое от каждого
выпрямителя, сглаживается реакторами
СР и подается на вход двух инверторов
И1, И2 или ИЗ, И4.
Ступенчатое регулирование напряже-
ния осуществляется контроллером маши-
ниста КМ, который воздействует на
серводвигатель СД главного контролле-
ра ГК- Выпрямленное напряжение плав-
но регулируется блоком БРИ от 0 до
наибольшего значения на выходе вы-
прямителя изменением угла отпирания
тиристоров от 180 до 0° в зависимости от
угла поворота ротора сельсина СС (под-
робно см. § 89). Это обеспечивает вы-
сокую перегрузочную способность, боль-
шие к. п. д. и коэффициент мощности
двигателя. В цепь автоматического
регулирования частоты ft входят датчик
скорости ДС, соединенный с ротором
двигателя, блок ведения режима БВР и
блок управления инвертором БУИ, в ко-
тором импульсы напряжений и £/0
формируются, усиливаются и затем по-
даются на управляющие электроды
тиристоров инверторов. Для запирания
тиристоров в инверторах предусмотрены
коммутирующие цепи с подзарядом
конденсаторов независимо от значения
напряжения на выходе выпрямителя
В31. При поддержании оптимальной
частоты асинхронный двигатель может
работать с практически наибольшим ко-
эффициентом мощности и достаточно вы-
соким к. п. д. Можно получить тяговые
характеристики, соответствующие раз-
личным частотам и напряжению пре-
образователя. Каждый асинхронный дви-
гатель имеет самостоятельный управляе-
мый преобразователь частоты.
На электровозе с вентильными тяго-
выми двигателями статорные обмотки
двигателя получают питание от преобра-
зователя частоты и числа фаз ПЧФ
(рис. 5, б), а его обмотка возбуждения —
от выпрямителя ВВ.
Напряжение на вентильном двигателе
регулируют плавно тиристорами ПЧФ, не
используя контактные аппараты, в четы-
рех зонах от нуля до наибольшего зна-
чения. Управляют электровозом с по-
мощью задатчика регулирования тока
17
ЗРТВ и скорости движения ЗРС, распо-
ложенных на пульте управления в кабине
машиниста, которыми машинист задает
соответственно ток 1ЗД и скорость движе-
ния озд в режиме тяги и рекуперативного
торможения. Режимы работы преобра-
зователей во всем диапазоне скоростей
движения регулируются автоматически,
без участия машиниста, блоками и эле-
ментами системы автоматического уп-
равления САУ, в которую поступают им-
пульсы тока 7ЗД, скорости озд от задат-
чика ЗРС, скорости о„ст от датчика ско-
рости ДС, тока возбуждения /в от
датчика ДВ и тока 1ао от задатчика
возбуждения ЗРТВ. Система САУ сов-
местно с управляемым выпрямителем-
возбудителем поддерживает магнитный
поток двигателя ВД постоянным, пока
частота вращения его ротора увели-
чивается вследствие возрастания подво-
димого к нему напряжения. После
достижения номинального напряжения
дальнейшее увеличение частоты враще-
ния происходит в результате ослабления
возбуждения. Система САУ также
выравнивает нагрузку между парал-
лельно работающими вентильными дви-
гателями.
Э. п. с., работающий при раз-
личных системах тяги. К это-
му э. п. с. относят многосистемный элект-
роподвижной состав, контактно-аккуму-
ляторные электропоезда, контактно-ак-
кумуляторные и контактно-дизельные
электровозы.
Многосистемные электровозы и элект-
ропоезда применяют для обеспечения
движения без смены локомотивов по электри-
фицированным участкам с различными
системами электрической тяги, например:
постоянного тока при напряжениях 1500
и 3000 В, переменного тока с различ-
ными частотой и напряжением, постоян-
ного тока и несколькими системами пе-
ременного тока. Различают многосис-
темный э.п.с. и стыковые электровозы.
К многосистемным относят электро-
возы и электропоезда, сохраняющие
полную мощность при работе на участ-
ках с различными системами тяги. Стыко-
выми называют электровозы одного
рода тока, приспособленные для работы
от контактной сети другого рода тока с
использованием части мощности тя-
18
говых двигателей при движении по путям
станции стыкования.
При длине участка обращения грузо-
вых электровозов 600 км и более эконо-
мично строить станции стыкования, т. е.
осуществлять стыкование по контактной
сети. На участках обращения меньшей
длины, особенно при наличии разветв-
ленной сети, целесообразнее иметь двух-
системные электровозы (электровозы
двойного питания).
Первые отечественные стыковые элект-
ровозы ВЛ61 имели обычное электро-
оборудование электровозов постоянного
тока. Для работы от сети переменного
тока были предусмотрены тяговый транс-
форматор и игнитроны В режиме пере-
менного тока на электровозе использова-
лась та же аппаратура, что и в режиме
постоянного тока.
Двухсистемные электровозы ВЛ 19 и
электросекции Ср для работы на участках
постоянного тока с напряжениями 1500 и
3000 В в СССР были построены соответ-
ственно в 1935 и 1947 гг. При работе на
участке с напряжением 3000 В двигатели
с номинальным напряжением 1500 В сое-
диняли на электровозе ВЛ 19 последова-
тельно, последовательно-параллельно
и параллельно (по два двигателя, сое-
диненных последовательно в каждой па-
раллельной цепи), а на электросекции С₽
последовательно и последовательно-па-
раллельно. При работе э. п.с. на участке
с напряжением 1500 В применяли еще
параллельное соединение двигателей.
Двухсистемные электровозы ВЛ82 по-
стройки 1966 г., предназначенные для ра-
боты на участках переменного тока с на-
пряжением 25 кВ и постоянного тока
3 кВ, имеют тяговые трансформаторы и
диодные выпрямители, мощность которых
равна мощности тяговых двигателей.
Регулирование напряжения осуществля-
ется на стороне постоянного тока.
Во Франции двухсистемные электро-
возы применяют для работы на участках
постоянного тока с напряжением 1,5 кВ
и переменного тока с напряжением 25 кВ
и частотой 50 Гц. Четырехсистемные
электровозы обеспечивают сквозное
движение между странами Западной
Европы на линиях постоянного (1500 и
3000 В) и переменного (пониженной или
промышленной частоты) тока. Много-
системные электровозы в Европе исполь-
зуют для вождения пассажирских, глав-
ным образом международных, поездов.
В последние годы появились много-
системные электропоезда для междуна-
родного сообщения. В Японии наряду с
двухсистемными электровозами постоян-
ного тока напряжением 1500 В и пере-
менного 25 кВ, 50 Гц широко применяют
и двухсистемные электропоезда.
Контактно-аккумуляторные электро-
поезда применяют для обслуживания
линий, имеющих неэлектрифицированные
и электрифицированные участки. При
этом снижается себестоимость перевозок,
создаются удобства для пассажиров,
которые избавлены при этом от пересадок
в местах стыкования различных видов
тяги.
Контактно-аккумуляторные электро-
поезда строят обычно на базе существую-
щих электропоездов. На электрифици-
рованных участках к их тяговым двига-
телям напряжение от контактной сети
подводится либо через пускорегулирую-
щую аппаратуру, либо через тиристор-
ные импульсные преобразователи (на-
пример, на электропоезде ЭР2-А6 При-
балтийской дороги), на неэлектрифици-
рованных участках — от щелочных ак-
кумуляторных батарей. Контактно-ак-
кумуляторные поезда выполняют с ре-
куперацией энергии на аккумуляторные
батареи, независимо от какого источника
до этого питались тяговые двигатели.
Контактно-аккумуляторные или кон-
тактно-дизельные локомотивы исполь-
зуют для маневровой работы. Эти локо-
мотивы обычно представляют собой
электровозы, на которых установлены
либо дизель-генераторные агрегаты,
либо аккумуляторные батареи, питающие
тяговые двигатели при движении локо-
мотива по неэлектрифицированным пу-
тям. Как правило, мощность дизель-
генератора или аккумуляторных батарей
значительно меньше (около 30%) сум-
марной мощности тяговых двигателей;
поэтому скорость локомотива при дви-
жении по неэлектрифицированным пу-
тям и наибольшей силе тяги меньше,
чем при движении его по электрифици-
рованным путям. Пуск дизеля осуществ-
ляется от аккумуляторной батареи.
Контактно-дизельный локомотив при
наличии контактной сети работает как
обычный электровоз, а на неэлектрифи-
цированных путях — как тепловоз с
электрической передачей По принципу
работы контактно-аккумуляторный локо-
мотив подобен контактно-аккумулятор-
ному электропоезду.
В СССР впервые контактно-аккуму-
ляторные шестиосные электровозы ВЛ26
были построены в 1966 г. Днепропет-
ровским электровозостроительным за-
водом для работы на участках постоян-
ного тока и в автономном режиме от тя-
говых железоникелевых аккумуляторов
ТЖН-550. Контактно-дизельные локо-
мотивы применяют на промышленном
транспорте.
В Швейцарии, Англии, ФРГ и других
странах для маневровой работы исполь-
зуют как контактно-аккумуляторные
электровозы (преимущественно), так и
контактно-дизельные. Мощность дизель-
ной установки или аккумуляторной ба-
тареи составляет 30—37% мощности
тяговых двигателей локомотива.
Применение на маневрах контактно-
аккумуляторных или контактно-дизель-
ных локомотивов дает больший эконо-
мический эффект, чем использование
тепловозов. Здесь, помимо цен на топ-
ливо и электроэнергию, важны эксплуа-
тационные расходы (ремонт и обслужи-
вание однородного оборудования) и сто-
имость маневровых локомотивов.
Классификация электровозов по типу
передач. В зависимости от способа пере-
дачи вращающего момента от тягового
двигателя на движущие колесные пары
различают электровозы с индивидуаль-
ным и групповым приводом.
Индивидуальным приводом называют
способ передачи, при котором вращаю-
щий момент передается на колесную
пару от отдельного тягового двигателя —
одиночного или сдвоенного. Групповым
приводом называют способ передачи, при
котором вращающий момент от одного
или двух тяговых двигателей передается
группе колесных пар, соединенных зуб-
чатой передачей.
Большинство электровозов и моторных
вагонов во всех странах выполнены
с индивидуальным приводом, который
более удобен в эксплуатации. Кроме того,
в этом случае проще разместить электри-
19
ческое оборудование. В Советском Союзе
были построены опытные электровозы
ВЛ40 и ВЛ83 с одномоторными двух-
осными тележками, т. е с групповым
приводом.
Классификация по роду работы.
Электровозы по роду работы под-
разделяются на пассажирские, грузовые
и маневровые.
Пассажирские электровозы, предназ-
наченные для вождения пассажирских
поездов, должны развивать высокую
скорость при сравнительно небольшой
силе тяги. Грузовые электровозы, пред-
назначенные для вождения поездов
большого веса, должны обладать зна-
чительной силой тяги, а следовательно,
иметь большое число колесных пар.
Электропоезда по роду работы
различают пригородного и междугород-
ного сообщения. Для первых характерны
большие ускорения при пуске и относи-
тельно низкие максимальные скорости,
для вторых — меньшие ускорения, но
большая максимальная скорость.
Классификация электровозов по осе-
вым характеристикам ходовых частей.
Электровозы характеризуются числом и
расположением движущих колесных
пар. Колесные пары группируют по
три или по две в отдельные тележки (рис.
6, а и б). Такой локомотив называют те-
лежечным. Тележечные электровозы мо-
гут иметь как общий кузов, так и кузов,
состоящий из двух (см. рис. 6, в и г), а
реже из трех частей.
Для обозначения числа движущих ко-
лесных пар электровоза и их взаимного
расположения в СССР применяют циф-
ровые характеристики ходовых частей.
Колесные пары обозначают цифрами:
двухосной тележки — цифрой 2, трех-
осной— 3. Далее ставится « + », если
тяговое усилие передается через сочле-
нение тележек, или «-», если оно пере-
дается через раму кузова. Затем следует
обозначение числа движущих колесных
пар второй тележки. Например, теле-
жечный электровоз с двумя трехосными
несочлененными тележками (электрово-
зы ВЛ60, ВЛ60к, ВЛ60") имеет осевую
характеристику 30-30, восьмиосиый
двухсекционный электровоз с двухос-
ными несочлененными тележками, у ко-
торого каждая секция самостоятельно
работать не может, —20-20-20-20 (элект
ровозы ВЛ 10, ВЛ10у, ВЛ80т, ВЛ80р),
электровоз с сочлененными тележками
—20 + 20 + 20+20 (электровоз ВЛ8).
Осевые характеристики локомотивов, у
которых каждая секция работает са-
мостоятельно, будут 3 (20-20) — элект-
ровоз ВЛ 11, 2 (20-20) —электровоз
ВЛ80с. Цифры 2 или 3 перед скоб-
кой означают число секций локомо-
тива.
За рубежом число движущих колесных пар
показывают большими буквами латинского
алфавита. Буква А обозначает одну дви-
Рис 6. Схемы расположения движущих колесных пар в двухосных (а, в, г и е) и трехосных
(б и <?) тележках:
20
жущую колесную пару, В — две, С — три и
т д Например, осевая характеристика элект-
ровоза с двумя несочлененными двухосными
тележками записывается в виде Во-Во, элект-
ровоза с двумя несочлененными трехосными
тележками — Со-Со. Индекс «О» означает,
что каждая ось локомотива имеет свой тяговый
двигатель, т е. индивидуальный привод, от-
сутствие индекса указывает на применение
группового привода.
$ 2. Основные узлы и аппараты
электровозов и электропоездов
Электровозы. Электровоз представля-
ет собой локомотив, приводимый в дви-
жение тяговыми электродвигателями,
получающими энергию через контактную
сеть от энергосистем (электростанций).
Конструкция каждого электровоза
должна обеспечивать безопасность дви-
жения по рельсовым путям при макси-
мальных допустимых скоростях и ведение
составов установленной массы. Электро-
возы проектируют в расчете на нормаль-
ные и тяжелые типы рельсов (Р50, Р65
и Р75). Максимальная нагрузка от ко-
лесной пары грузовых электровозов на
рельсы ограничивается значением 250 кН
(25 т).
Электровоз состоит из механической
части, пневматического и электрического
оборудования
Механическую часть состав-
ляют кузов и тележки Кузов опирается
через опоры на рамы тележек, а они в
свою очередь через систему рессорного
подвешивания и буксы на колесные пары
Тележки оборудованы рычажно-тормоз-
ной передачей и пневматическими при-
борами, необходимыми для приведения
ее в действие, а также устройством для
подвески тяговых двигателей и передачи
их вращающих моментов на колесные
пары.
Если при индивидуальном приводе
тяговый двигатель опирается (50% мас-
сы двигателя) с одной стороны через
моторно-осевые подшипники на ось ко-
лесной пары, а с другой подвешивается
с помощью пружинных или эластичных
элементов к средней балке или балке
сочленения рамы тележки, такую систему
подвешивания называют опорно-осевой.
У пассажирских электровозов, например,
серии ЧС (всех модификаций) обе опо-
ры тяговых двигателей расположены на
раме, масса двигателей полностью под-
рессорена. Такую подвеску тяговых дви-
гателей называют рамной.
Электрическое оборудо-
вание состоит из тяговых двигателей,
преобразователей и трансформатора
(на электровозах переменного тока),
вспомогательных машин (мотор-комп-
рессоров, мотор-вентиляторов, генера-
торов управления, мотор-генераторов,
мотор-насосов и преобразователей фаз),
электрической аппаратуры.
Пневматическое оборудо-
вание включает в себя компрессоры,
воздушные резервуары, клапаны, краны
машиниста, реле давления, краны конце-
вые, разобщительные, двойной тяги,
трехходовые, пневматические блокиров-
ки, соединительные рукава, манометры и
другие вспомогательные аппараты.
Электропоезда. Электропоезда фор-
мируют из моторных и прицепных ва-
гонов или из одних моторных (вагоны
метрополитенов). Иногда вагоны груп-
пируют в секции, в которые входит оп-
ределенное число моторных и прицепных
вагонов
Например, секции ЭР22 и ЭР22М со-
стоят из двух моторных вагонов и двух
прицепных, расположенных между мо-
торными Такая секция является само-
стоятельной поездной единицей. Из сек-
ций формируются составы. Управляют
составом из кабины головного вагона по
системе многих единиц.
Моторный вагон обозначают буквой М,
прицепной — П, соответственно голов-
ные моторные и прицепные вагоны —
Мг и Пг.
Каждый моторный или прицепной
вагон имеет механическую часть и
электрическое оборудование. Механи-
ческая часть состоит из кузова, рамы те-
лежек, колесных пар, зубчатой передачи,
рессорного подвешивания, сцепных при-
боров и тормозного оборудования. Те-
лежки всех моторных и прицепных ваго-
нов отечественного производства двух-
осные. Для увеличения вместимости са-
лона все основное электрическое обору-
дование подвешивают под кузовом на
раме или устанавливают на крыше.
Г л а в a 2
ТЕЛЕЖКИ И АВТОСЦЕПНЫЕ УСТРОЙСТВА
$ 3. Назначение
и классификация рам;
усилия, действующие на них
Рамы тележек предназначены для вос-
приятия вертикальной нагрузки от ку-
зова и распределения ее между отдель-
ными колесными парами и колесами с
помощью рессорного подвешивания, вос-
приятия, суммирования сил тяги или
торможения, развиваемых отдельными
колесными парами, и передачи их на ав-
тосцепное устройство, установленное на
раме тележки или раме кузова. Рама
также воспринимает боковые усилия, воз-
никающие при проследовании кривых
участков пути.
На рамы тележек от рамы кузова
передается сосредоточенная вертикаль-
ная нагрузка через главные опоры ку-
зова (см. § 19), устанавливаемые на
продольной оси рамы, или через главные
и дополнительные опоры, или же только
через боковые.
Рамы движущих тележек подразделя-
ют на внешние и внутренние в зависи-
мости от расположения колес. Внешними
называют рамы, когда колеса располо-
жены внутри них. Такие рамы имеют
большую массу и сложную конструкцию
рамных креплений. Применяют их глав-
ным образом при индивидуальном при-
воде, когда тяговый двигатель распола-
гается в непосредственной близости от
колесной пары. Расстояние между боко-
винами внешних рам больше, чем внут-
ренних, в которых колеса располагаются
снаружи относительно боковин. Это рас-
стояние определяет размеры тягового
двигателя. Следовательно, при внешних
рамах можно применять двигатели боль-
шей мощности и электровоз обладает
большей поперечной устойчивостью, так
как увеличивается расстояние между
шейками колесных пар. Внутренние рамы
применяют обычно при групповом при-
воде. Действующие на рамы вертикаль-
22
ные и горизонтальные (продольные и по-
перечные) силы делят на статические и
динамические. К вертикальным статичес-
ким относят силы (нагрузки), создава-
емые массой кузова с оборудованием,
массой оборудования, установленного
непосредственно на раме тележки, а так-
же собственной массой рамы. От рамы
эти нагрузки передаются на колесные
пары через рессорное подвешивание и
буксы. При движении электровоза в тяго-
вом (или тормозном) режиме происходит
перераспределение вертикальных стати-
ческих нагрузок и появляются нагрузки,
обусловленные вертикальными неровно-
стями рельсового пути и выбоинами
бандажей. К продольным горизонталь-
ным силам относятся сила тяги (или
торможения) и силы, возникающие при
ударе по автосцепке Горизонтальные
поперечные силы обусловлены извилис-
тым движением колесных пар, возника-
ющим при входе в кривые, движении
по кривым, а также по горизонталь-
ным неровностям пути
При движении по прямым участкам
пути вследствие наличия поперечных
зазоров между гребнями бандажей и
рельсами, а также конусности бандажей
колес локомотив устанавливается под
острым углом к оси пути, причем край-
ние (наружные) колесные пары локомо-
тива прижимаются попеременно то к пра-
вой, то к левой рельсовой нити. Пере-
мещаются наружные колесные пары в
противоположных направлениях, т. е.
когда передняя колесная пара переме-
щается к правому рельсу, задняя — к
левому. В результате возникает извили-
стое движение (виляние) локомотива,
при котором круги катания колес имеют
различные диаметры и крайние колесные
пары тележек стремятся поворачивать-
ся в противоположных направлениях.
Это создает изгиб рамы в горизонталь-
ной плоскости, как и при движении ло-
комотива в кривых участках пути. Часто-
та виляния тем больше, чем больше ко-
нусность бандажа.
В кривых под действием центробежной
силы локомотив стремится перемещаться
наружу кривой, чему препятствуют греб-
ни бандажей крайних колесных пар, упи-
рающиеся в наружный рельс. Под воз-
действием сил со стороны наружного
рельса происходит поворот локомотива,
при этом в точках, где колеса опираются
на рельсы, возникают силы трения. Го-
ризонтальные силы (реакции) рельсов и
силы трения в опорных точках колес,
передающиеся через колеса, оси и буксы
на раму тележки электровоза или вагона,
вызывают ее изгиб в горизонтальной
плоскости.
Так как наружные колеса набегают
на наружный рельс и прижимаются к
нему, а бандажи колес имеют коничес-
кую форму, то у этих колес крайних
пар диаметр круга катания будет больше,
чем у внутренних колес этих же пар.
Оба колеса колесной пары жестко за-
прессованы на ось и имеют одинаковую
частоту вращения; поэтому колесо с боль-
шим кругом катания будет стремиться
забегать вперед. Вследствие этого край-
ние колесные пары будут стремиться по-
ворачиваться по часовой стрелке. Сред-
ние колесные пары тележек при малом
радиусе кривой прижимаются к внутрен-
йему рельсу и стремятся по той же при-
чине поворачиваться в обратную сторону
по отношению к крайним парам. По-
скольку рама тележки удерживает все
колесные пары параллельными друг дру-
гу, оиа испытывает изгиб в горизон-
тальной плоскости.
Изгибающий момент, вызванный этими
силами, зависит от массы локомотива,
длины его базы, радиуса кривой и ско-
рости движения.
При входе локомотива в кривую на-
ружное колесо первой колесной пары на-
бегает на рельс под некоторым углом
и ударяется о головку рельса. Энергия
удара пропорциональна массе, участвую-
щей в ударе, синусу угла набегания и
квадрату скорости движения. Угол набе-
гания зависит от формы переходной кри-
вой и от положения локомотива в рель-
совой колее: чем больше отклонен к внут-
реннему рельсу локомотив или его колес-
ная пара вследствие большого попереч-
ного разбега в раме, тем больше будет
угол набегания.
Под действием центробежной силы и
ветра в раме появляются дополнитель-
ные горизонтальные и вертикальные (от
создаваемого этими силами опрокиды-
вающего момента) нагрузки Силы, дей-
ствующие на раму тележки, вызывают
изгиб ее элементов в вертикальной и
горизонтальной плоскостях, а также их
кручение. Таким образом, на раме тележ-
ки замыкаются все силы, возникающие
в ходовой части электровоза. При оценке
прочности рамы тележки приходится учи-
тывать все эти силы. Срок службы без
ремонта установлен для рам 25 лет; это
определяет требования к конструкции:
она должна обладать необходимым за-
пасом прочности. С другой стороны, кон-
струкция должна быть по возможности
легкой как по экономическим сообра-
жениям, так и по условию соблюдения
общей нормы массы локомотива (на-
грузки на ось). Этим требованиям в на-
ибольшей степени удовлетворяют свар-
ные рамы, выполненные из полых балок
коробчатого сечения.
$ 4. Конструкция рам тележек
Рамы тележек электровозов. В зави-
симости от конструктивного выполнения
рамы тележек подразделяют на листо-
вые, брусковые, цельнолитые и сварные.
Листовые рамы. Эти рамы имеют
незначительную горизонтальную жест-
кость, в Советском Союзе их применяют
на ширококолейных электровозах про-
мышленного транспорта.
Брусковые рамы. Такие рамы
применены иа шестиосных магистраль-
ных электровозах ВЛ 19, ВЛ22, ВЛ22М,
ВЛ23. Рама состоит из продольных бо-
ковин и поперечных креплений: упряж-
ного (концевого) бруса 1 (рис. 7), двух
средних креплений 2 и 5, бруса сочле-
нения 10. На электровозах ВЛ22 и ВЛ22М
на два средних крепления опирается про-
дольная шкворневая балка. Боковины
рамы выполнены из листов проката
(сталь марки Ст5) толщиной 100 мм.
В процессе проката листы получают вол-
нистую форму, выправить их в холодном
состоянии при такой большой толщине
23
7
2
5
10
Рис. 7. Брусковая рама трехосной тележки электровоза ВЛ23
ие представляется возможным. Поэтому
боковины рам обрабатывают на строгаль-
ном станке не только по контуру, но
и по боковым поверхностям.
Боковины имеют верхний 3 и нижний
4 пояса; последний прерывается у бук-
сового выреза. Оба пояса соединены
стойками 6, образующими упоры для
букс, через которые на раму передаются
тяговые и тормозные усилия от колес-
ных пар. Во избежание появления мест-
ных напряжений в боковинах переходы с
одного сечения на другое выполнены кри-
выми достаточно большого радиуса
(100—150 мм).
Брусковые рамы создают большое со-
противление изгибу в вертикальной пло-
скости, а значительная их толщина обес-
печивает необходимую жесткость при из-
гибе в горизонтальной плоскости. Уси-
лия, действующие в рессорном подве-
шивании, передаются на боковину в ее
средней части, не вызывая кручения.
Каждая боковина рамы имеет отверстие
для втулки 9, в которой поворачивается
коленчатый тормозной вал.
На буксовые вырезы устанавливают
буксовые направляющие 8, по которым
скользят буксы. Для удобства снятия
буксы направляющие выполняют съем-
ными, опускающимися вниз. Ввиду того
что ось рессорного подвешивания в брус-
ковых рамах совпадает с серединой бо-
24
ковины, расстояние между боковинами
равно расстоянию между серединами ше-
ек. Поэтому буксовые направляющие
охватывают буксовые вырезы в боковине
с внешней и внутренней стороны, так что
середина опорной поверхности направ-
ляющей совпадает со средней плоско-
стью боковины, а следовательно, и с се-
рединой шейки оси.
Буксовые челюсти или приваривают
к раме (на электровозах ВЛ23), или
прижимают стопорными болтами (на
электровозах ВЛ22М). Во втором случае
в приливах, обхватывающих рамный
лист, буксовая направляющая имеет два
отверстия с резьбой под болты. Вверху
между челюстью и горизонтальной ча-
стью буксового выреза в боковине пре-
дусмотрен зазор 5—8 мм для того, чтобы
при подтягивании струнки 7 буксовая
направляющая 8 не упиралась в выступ
выреза. Для предохранения направля-
ющей от быстрого износа к ее рабочим
поверхностям приваривают стальные на-
кладки повышенной твердости, которые
по мере износа заменяют новыми.
Для усиления рамы в буксовом вы-
резе на боковине имеются выступы, а
в струнке — пазы, обработанные с укло-
ном 1:12. Между рамой и стрункой ос-
тавляют зазор на натяг, равный 5—8 мм
Каждый конец струнки крепят к боковине
болтом и шпилькой, которые распола-
гают симметрично относительно выступа
рамы. Струнки пригоняют к выступам
по краске с прилеганием по площади
не менее 80%, так как только в этом слу-
чае струнка работает как одно целое
с рамой
Междурамные крепления к верхнему
и нижнему поясам боковин крепят при-
зонными коническими болтами (1:200)
диаметром 33 мм (из стали Ст5). Для
получения плотной посадки болты выта-
чивают таким образом, чтобы головки их
примерно на 25 мм не доходили до пло-
скости боковины. При установке их спе-
циальным прессом загоняют до упора и
крепят гайкой с пружинной шайбой. Со-
единять рамные крепления с боковинами
можно и цилиндрическими болтами; не-
обходимый натяг их создается тем, что
диаметр болта на 0,05—0,07 мм больше
диаметра отверстия.
Чтобы предотвратить работу болтов на
срез под действием веса рамного креп-
ления и вертикальной нагрузки, каждое
рамное крепление снабжают полочкой
11, которой оно опирается иа верхний
пояс рамы (ширина полочки 30 мм). Уве-
личивать ширину полочки до толщины
боковины рамы нецелесообразно, так как
вследствие неплотного прилегания может
возникнуть большой изгибающий мо-
мент. Привалочные стенки, которыми
присоединяются рамные крепления к бо-
ковине, имеют толщину не менее 40% тол-
щины боковины.
Упряжной брус 1 представляет собой
литую конструкцию, внутри которой рас-
положена коробка для фрикционного ап-
парата автосцепки. К упряжному брусу
крепят трубы воздушной и тормозной
систем и путеочиститель, защищающий
наиболее низко расположенные части
электровоза от удара о попавшие на путь
предметы.
Средние междурамные крепления 5
служат одновременно для подвески тяго-
вого двигателя, для чего на них пре-
дусмотрены кронштейны 12. В средней
части шкворневой балки имеется гнездо
14 для опоры кузова, а по концам —
вентиляционные каналы 13. Эти каналы
соединены с вентиляционными каналами
в средних междурамных креплениях,
которые специальными патрубками сое-
динены с тяговыми двигателями. Так как
центральная опора одной из тележек
(см. § 19) должна обеспечивать продоль-
ное перемещение тележки относительно
кузова, что необходимо при движении
электровоза в кривой,гнездо шкворневой
балки этой тележки выполнено в виде
прямоугольника. Центральная кузовная
опора второй тележки имеет только вра-
щательное движение, поэтому сечение
гнезда 14 ее шкворневой балки представ-
ляет собой круг.
Чтобы тележки могли взаимно пово-
рачиваться в горизонтальной и верти-
кальной плоскостях, в средней части бру-
сьев размещают шкворневое сочленение,
через которое тяговое усилие передается
от одной тележки к другой. Место рас-
положения пят кузова выбирают так,
чтобы обеспечивалось заданное распре-
деление нагрузок между колесными па-
рами.
Межтележечное сочленение на элек-
тровозах ВЛ22М является жестким. На
брусе сочленения (рис. 8) одной тележ-
ки электоовоза имеется вилка 1, в кото-
рую входит серьга 8 бруса другой те-
лежки. В приливах вилки 1 предусмот-
рены отверстия с запрессованными втул-
ками 7 для шкворня 6, который встав-
ляют снизу и закрепляют упором 5. В
серьге имеется отверстие, в которое
вставляется шаровое сочленение, состо-
ящее из шарового вкладыша 2, отлитого
из стали, и двух обхватывающих фа-
сонных вкладышей 3, образующих гнезда
для шара; между ними установлены
регулировочные прокладки. Вкладыши
стянуты болтами 4.
Межтележечное сочленение электрово-
зов ВЛ23 и ВЛ8 отличается от рассмот-
ренного размерами и формой отдельных
деталей. Оно имеет в вертикальном на-
правлении зазор, зависящий в основном
от конструкции рессорного подвешива-
ния обеих тележек. Этот зазор облег-
чает сцепление тележек и одновременно
допускает вертикальное перемещение
конца одной тележки относительно дру-
гой, препятствуя передаче малых коле-
баний в вертикальной плоскости с од-
ной тележки на другую. Шаровое сое-
динение при этом обеспечивает свобод-
ную установку обеих тележек под углом.
Для подвода смазки к трущимся ча-
стям сочленения внутри предусмотрены
25
Рис. 8. Межтележечное сочленение электровозов ВЛ22”
2590
Рис. 9. Литая рама двухосной крайней тележки электровоза ВЛ8'
1 — брус сочленения, 2 — боковина; 3 — место для установки рессор, 4 — шкворневой брус; 5 — упряж-
ной брус, 6 — направляющая стойка для буксы
26
а)
/3
/4
б)
230
6
12
1в
рама трехосной те-
17 *
Рис. 10. Сварная
лежки (а) и сечеиие боковины (б) элек-
тровозов ЧС4 и ЧС41
каналы, через которые смазка попадает
на поверхности шкворня и шара. Состо-
яние сочленения существенно влияет
на ход тележек при движении электро-
воза как по кривым, так и по прямым
участкам пути. Поэтому в эксплуатации
необходимо следить за тем, чтобы износ
трущихся частей не превышал установ-
ленных значений.
Для рамных креплений применяют
сталь 25ЛКИ повышенного качества.
При изготовлении отливок для рамных
креплений обеспечивают высокое качест-
во литья с тем, чтобы после обработки
привалочных мест на них не образова-
лись «черновины». Поверхность необра-
ботанных частей должна быть чистой,
не иметь трещин и раковин. Изготов-
ленные отливки отжигают.
Недостатками брусковых рам являют-
ся трудоемкость изготовления и большой
отход металла.
Цельнолитые р а м ы. Такие рамы
вместе с междурамными креплениями
отливают как одно целое с боковинами
Боковины этих рам (рис. 9) имеют один
пояс коробчатого сечения Над буксами
в нижней части боковин сделаны отвер-
стия для установки пружин, передающих
нагрузку от листовых рессор на буксы.
В этом месте незамкнутое сечение бо-
ковин усиливают горизонтальными пол-
ками; нейтральная ось сечения проходит
посередине
К боковинам рамы примыкают стойки,
которые являются направляющими для
букс. Эти стойки обычно имеют короб-
чатое сечение; внизу у них предусмот-
рены приливы, к которым крепят струн-
ки. Все стенки боковин отливают срав-
нительно небольшой толщины: 15—20 мм
в зависимости от размеров рамы.
Преимущество цельнолитых рам —
большая жесткость в поперечном направ-
лении и хорошее использование материа-
ла Изготовляют их из углеродистой ста-
ли Однако большим недостатком этих
рам является наличие открытых сечений
боковин над буксами, что обусловлено
конструкцией рессорного подвешивания
Такое сечение плохо работает на кру-
чение, а в месте перехода от замкнуто-
го сечения к открытому создается силь-
ная концентрация напряжений.
Сварные рамы. Эти рамы при-
меняют на всех современных электрово-
зах и электропоездах. В качестве приме-
ра рассмотрим конструкцию рам пасса-
жирских шестиосных и грузовых восьми-
осных электровозов.
Составными элементами сварной рамы
тележки электровозов ЧС4 м ЧС4 т яв-
ляются: боковины 1 (рис. 10) штампован-
но-сварные, шкворневой брус 12, попе-
речный брус 10, передняя 14 и задняя 4
концевые балки. Шкворневой брус рас-
положен между первой, второй или пятой,
шестой осями и представляет собой по-
лую балку коробчатого сечения, сварен-
ную из двух фасонных штампованных
элементов. Верхняя часть коробки боко-
вины имеет корытообразную форму, вы-
полнена штамповкой из стального листа
толщиной 12 мм. Нижняя часть коробки
27
сварена из трех листов: горизонтального
толщиной 14 мм и двух вертикальных тол-
щиной 12 мм. Нижний пояс рамы фасон-
ный; вырезы в вертикальных листах и
изгибы горизонтального образуют над-
буксовые выемки и большие кронштейны
2 крепления буксовых поводков. Нижний
горизонтальный лист разрезной, состоит
из шести частей. Малые кронштейны 3
буксовых поводков представляют собой
отливку; ее вваривают в разрыв между
смежными составными частями горизон-
тального листа. В местах расположения
витых пружин буксового рессорного под-
вешивания горизонтальный лист имеет
уширения 15 для крепления опор. В над-
буксовых выемках над центрами осей ко-
лесных пар к нижнему горизонтальному
листу приварены ограничители переме-
щений буксы относительно рамы тележ-
ки. Их используют при контроле зазоров
между буксой и рамой тележки под
нагрузкой от веса подрессоренных частей
электровоза.
На верхней части коробки боковины
закреплены плиты 11, на которые опи-
раются пружины второй ступени подве-
шивания (см. § 13). Плиты свободно
уложены на верхнюю горизонтальную
плоскость боковины. К ним приварены
охватывающие боковину косынки 19, ко-
торые в свою очередь приварены к вер-
тикальным стенкам по периметру отвер-
стий 20 в косынках. Это позволяет исклю-
чить места сварки (концентраторы на-
пряжений) из области высоких напряже-
ний — с горизонтальной плоскости. На
верхней горизонтальной плоскости уста-
новлены внутренние 9 и внешние 13 ог-
раничители вертикальных перемещений
рамы тележки относительно главной ра-
мы кузова. В вертикальные стенки боко-
вин вварены кронштейны для крепления
тормозной рычажной передачи 6. Труба,
приваренная к кронштейну и пропущен-
ная через обе вертикальные стенки, свя-
зывает их и обеспечивает использование
всего сечения боковины.
Ту же роль играют решетки «ребер
жесткости», устанавливаемые внутри
боковин и связывающие их внутренние и
внешние вертикальные стенки в месте
приварки шкворневого бруса. Ребра, рас-
положенные под опорами кузова, пред-
отвращают возможность потери формы
28
сечения под действием вертикальной на-
грузки.
Ограничители 17 горизонтальных пере-
мещений рамы тележки относительно
главной рамы кузова установлены на
внешних вертикальных стенках бокови-
ны. Торцы боковины закрыты вертикаль-
ными листами.
Шкворневой брус 12 связывает боко-
вины, кроме того, на нем размещено
гнездо с возвращающим устройством,
а также местом крепления первого и вто-
рого тяговых двигателей и корпуса
редуктора привода первой оси. По кон-
струкции брус представляет собой полую
балку коробчатого сечения, сваренную из
двух фасонных штампованных элементов.
Литая коробка 18 шкворневого узла
вварена в среднюю часть балки. Опоры
16 тяговых двигателей и плита 5 крепле-
ния редуктора также литые и соедине-
ны с балками сваркой. Шкворневую бал-
ку приваривают к боковинам на расстоя-
ниях 105 мм от верхней и 140 мм от ниж-
ней горизонтальной плоскости. Такое сое-
динение шкворневой балки с боковинами
позволяет сместить концентратор напря-
жений, которым является место соедине-
ния, в зону малых напряжений, возни-
кающих при вертикальном изгибе боко-
вин. Указанная конструкция соединения с
боковинами характерна для всех попереч-
ных балок рамы тележки электровозов
ЧС4 и ЧС4Т. К поперечной и передней
концевой балкам приварены кронштейны
крепления тормозных цилиндров 7 и ры-
чажной тормозной передачи 8.
Раму после изготовления подвергают
термообработке в печах для частичного
снятия и перераспределения остаточных
внутренних напряжений. Сварочные ра-
боты после термообработки производить
на ней не допускается, так как различ-
ные незначительные механические пов-
реждения, вызванные сваркой, могут
впоследствии привести к образованию ус-
талостных трещин.
Для разгрузки первой набегающей оси
и снижения износа бандажей на электро-
возах ЧС2, ЧС2Т, ЧС4 и ЧС4тпредусмот-
рены упругие межтележечные сочленения
(рис. 11).
Рамы тележек электровозов ЧС2 и
ЧС2Т по конструкции подобны раме те-
лежки электровозов ЧС4 и ЧС4Т.
Рис. 11. Межтележечиое сочленение (а) и упругая муфта (б) электровозов ЧС4 и
ЧС4Т:
/ — корпус упругой муфты, 2 — водило, 3 — шарнирное соединение; 4 — опорные проклад-
ки; 5 — тарельчатая пружина
29
Рис 12 Сварная уни-
фицированная рама
двухосной тележки элек-
тровозов ВЛ10, ВЛ10у,
ВЛ11, ВЛ80“, ВЛ801,
ВЛвСГ, ВЛ80”
Сварная рама тележки грузовых
восьмиосных электровозов имеет прямо-
угольную форму и состоит из двух боко-
вин 1 и 3 (рис. 12), соединенных
шкворневым 10 и двумя концевыми 2
брусьями. Боковины и концевые брусья
имеют коробчатое сечение и выполнены
сваркой из листов стали 16Д. К нижне-
му листу боковины приварены малые 14
и большие 13 буксовые кронштейны,
отлитые из стали 12 ГТЛ-1; к верхнему
листу для усиления боковины приварены
накладки 4, к которым крепят сварные
наличники под скользуны боковой опоры
кузова и обечайку масляной ванны опо-
ры. К накладке и наружной стороне
боковины приварены кронштейны 5 лю-
лечного подвешивания, к внутренней сто-
роне боковины — кронштейны 12 для
подвесок тормозной системы, к наруж-
ной — кронштейны 8 под гидравлические
гасители
К концевым брусьям приварены кронш-
тейны 15 для подвесок тормозной сис-
темы и накладка под рамы противо-
разгрузочного устройства.
Шкворневой брус 10 коробчатого сече-
ния имеет усиливающие ребра, состоит
из собственно шкворневого бруса и бруса
шаровой связи 16, отлитых из стали
30
12 ГТЛ-1. В средней части шкворневого
бруса имеется овальное с коническим
переходом по высоте углубление, через
которое проходит шкворень. С двух сто-
рон к брусу приварены кронштейны 6
и 11 для подвески рычагов ручного тор-
моза; на нижней стороне бруса имеются
площадки для приварки кронштейнов 7
под крепление тормозных цилиндров.
В брусе шаровой связи 9 имеются
проушины для подвешивания тяговых
двигателей; во внутренней полости его
размещены детали шаровой связи.
Рамы и в целом тележки на всех оте-
чественных грузовых восьмиосных и две-
надцатносных (ВЛ 15, ВЛ 85 ВЛ86Ф)
электровозах унифицированы.
Рамы тележек электропоездов. Рама
тележки моторного вагона сварена из
штампованных профилей (малоуглеро-
дистая сталь СтЗСН) и состоит из двух
продольных боковин и двух средних
поперечных балок. Боковины сварены
из двух профилей корытообразного
сечения с толщиной стенки 12 мм
и усилены вваренными внутрь диафраг-
мами Для увеличения зазоров между
корпусами букс и продольными балками
в местах расположения букс на нижней
плоскости продольных балок имеются уг-
дубления. По обеим сторонам выемки к
нижней плоскости балки приварены бук-
совые направляющие с наличниками из
антифрикционного чугуна.
В расточенные отверстия средней части
боковин 1 вварены литые стаканы для
установки подвесок центрального подве-
шивания. Стаканы соединяют верхнюю и
нижнюю стенки поперечных балок.
К боковинам приварены литые балки,
с шарнирно закрепленными подвесками
траверс тормозных башмаков и детали,
поддерживающие рычажную передачу,
опорные плиты для крепления тормоз-
ных цилиндров, кронштейны гидравличе-
ских и фрикционных гасителей колебаний
и продольных поводков, передающих уси-
лия тяги и торможения кузову вагона.
Поперечные балки коробчатого сече-
ния сварены из двух штампованных
боковин и усилены вваренными внутрь
диафрагмами. Внизу поперечные балки
соединены съемными распорками 2.
В моторной тележке электропоез-
дов ЭР2Р, ЭР29 и ЭР2Т (рис. 13) приме-
нены продольные балки, плавно сужаю-
щиеся к концам, отсутствуют буксовые на-
правляющие (на месте буксовых проемов
приварены специальные литые кронштей-
ны для крепления буксовых поводков).
Рис 13. Рама тележек моторных вагонов электропоездов ЭР2Т, ЭР2Р, ЭР29, ЭРЗО
/ — продольная боковина, 2 — распорка поперечных балок, 3 — поперечная балка, 4 и 5 — кронштейны
буксовых поводков
31
У рам тележек КВЗ-ЦНИИ прицепных
вагонов продольные боковины сварены из
двух швеллеров № 120 и усилены сверху
и снизу накладками из листовой стали
толщиной 14 мм В местах размещения
букс приварены специальные фланцы, к
которым болтами прикреплены шпинто-
ны, центрирующие пружины буксового
подвешивания. К боковинам приварены
также кронштейны гидравлических гаси-
телей колебаний и кронштейны для при-
соединения продольных поводков. Попе-
речные балки коробчатого сечения сва-
рены из листовой стали (толщина вер-
тикальных стенок 8 мм, горизонтальных
10 мм).
$ 5. Колесные пары
Назначение. Колесные пары направля-
ют электровоз или электропоезд по
рельсовому пути, передают на автосцеп-
ку силу тяги, развиваемую локомотивом,
и тормозную силу при торможении, вос-
принимают статические и динамические
нагрузки, возникающие между рельсами
и колесами, и преобразуют вращающий
момент тягового двигателя в поступа-
тельное движение. Колесные пары же-
стко воспринимают все удары от неров-
ностей пути в вертикальном и горизон-
тальном направлениях и сами жестко
воздействуют на путь, поэтому в эксплуа-
тации необходим тщательный уход за
ними.
Колесную пару формируют из отдель-
ных элементов: оси 1 (рис. 14 и 15), двух
колесных центров 6 с бандажами или
двух безбандажных колес, одного или
двух (на электровозах и моторных ваго-
нах) зубчатых колес. Условия работы
существенно отличаются для различных
элементов колесной пары, вследствие
чего для каждого элемента выбирают
такой материал, который более всего
удовлетворяет этим условиям.
Классификация колесных пар. На элек-
тровозах с индивидуальным приводом оси
имеют внешние шейки. Шейки осей ко-
лесных пар электровозов (с 1958 г.) и
электропоездов выполняют под буксы с
роликовыми подшипниками
По принципу насадки зубчатого колеса
различают колесные пары типа I (рис.
32
14,6), у которых зубчатое колесо не-
посредственно насажено на ось, и типа II
(рис. 14,а, и в, рис. 15,а), у которых зуб-
чатое колесо закреплено на удлиненной
ступице. В зависимости от конструкции
колесного центра колесные пары делят на
спицевые, дисковые и коробчатые. На
электровозах и моторных вагонах элек-
тропоездов применяют колесные пары с
литыми спицевыми (см. рис. 14), короб-
чатыми и дисковыми центрами, имеющи-
ми съемные бандажи. На прицепных ва-
гонах электропоездов и электровозах
ЧС200 используют колесные пары со
стальными цельнокатаными колесами
(рис. 15,6).
В соответствии с Правилами техни-
ческой эксплуатации железных дорог
Союза ССР (ПТЭ) каждая колесная па-
ра электровоза и электропоезда должна
иметь четко проставленные знаки о вре-
мени и месте ее формирования и пол-
ного освидетельствования, а также клей-
ма о приемке ее при формировании. По-
рядок и расположение знаков и клейма
установлены Инструкцией по освидетель-
ствованию и формированию колесных пар
локомотивов и электросекций (ЦТ 2306).
Колесные пары за время эксплуатации
подвергают осмотру под электровозами
или вагонами электропоезда, обыкновен-
ному и полному освидетельствованию,
а также освидетельствованию с выпрес-
совкой оси. Машинист проверяет состоя-
ние колесных пар при каждом осмотре,
а также после аварии, столкновения
поезда или схода с рельсов. Обыкновен-
ное освидетельствование колесных пар
производят во всех случаях подкатки их
под электровоз или вагон электропоезда,
при обнаружении дефектов оси ультра-
звуком в процессе полного их освидетель-
ствования, необходимости снятия колес-
ных центров, а также в случае отсут-
ствия или неясности клейма и знаков
формирования согласно Инструкции по
освидетельствованию и формированию
колесных пар локомотивов и электро-
секций (ЦТ 2306).
Оси колесных пар. На оси колесных
пар воздействуют большие знакопере-
менные нагрузки; изготовляют оси ковкой
из специальной осевой локомотивной ста-
ли ОсЛ, временное сопротивление ра-
стяжению которой не ниже 590 МПа.
Рис 14. Колесные пары электровозов ВЛ10, ВЛ10у, ВЛ11 ВЛ80\ ВЛ8СГ,
ВЛ80т, ВЛ80₽ (а), ЧС4 и ЧС4т(б), ЧС2 и ЧС2Т (в):
1 — ось, 2 и 5 — бандажи; 3 и 4 — зубчатые колеса, 6 — колесный центр коробчатого
сечения; 7 — фасонное установочное кольцо, 8 — отверстие для подачи масла на
посадочную поверхность ступнцы и оси перед распрессовкой колесного центра, 9 —
втулка зубчатого колеса; 10—венец зубчатого колеса; It — лабиринтное кольцо
редуктора
2 Зак 955
33
Ось имеет шейки под буксовые и мо-
торно-осевые подшипники (при моторно-
осевой подвеске тяговых двигателей),
предподступичные и подступичные части,
среднюю часть. Всю поверхность оси ко-
лесной пары электровоза, за исключени-
ем торцов, а на электропоезде — за
исключением шеек и подступичных час-
тей, шлифуют. Оси обрабатывают, дово-
дя до соответствующих размеров, под за-
прессовку колесных центров (или колес)
и посадку буксовых подшипников Пере-
ходы между частями различных диамет-
ров выполняют плавно, чтобы не допу-
стить концентрации напряжений. С це-
лью повышения усталостной прочности
Рис. 15. Колесные пары моторного (а) и прицепного (б) вагонов электропоездов ЭР2 и ЭР9М
/ — ось, 2 — бандаж, 3 — венец зубчатого колеса; 4 — колесо с центром, 5 — фасонное установочное
(заводное) кольцо; 6 — колесный центр спицевой конструкции с удлиненной ступицей, 7 — упорная
крышка стакана, 8 — стакан для установки редуктора; 9 — упорное кольцо, 10 — подшипник стакаиа
передний; 11— лабиринтная крышка стакана; 12— дистанционное кольцо; 13 — подшипник стакана
задний, 14 — цельнокатаное колесо
34
упрочняют накаткой роликами (на спе-
циальных токарно-накатных станках) по-
верхности под буксовые, подступичные
части и моторно-осевые подшипники
При этом повышается микротвердость
поверхностных слоев и меньше вероят-
ность возникновения усталостных трещин
на поверхностях, подвергающихся дейст-
вию высоких динамических напряжений.
Чтобы обнаружить скрытые трещины, оси
после механической обработки проверя-
ют магнитным дефектоскопом. Оси колес-
ных пар прицепных вагонов изготовляют
из осевой вагонной стали ОсВ (см. рис.
15,6).
Колесные центры. Они отлиты из уг-
леродистой стали 25 лШ, имеют либо ко-
робчатую (электровозные, см. рис. 14),
либо спицевую (моторные вагоны элект-
ропоездов, см. рис. 15,а) конструкцию.
Бандажи. При движении по рельсам
на поверхности колес в точке контакта
с рельсом возникают большие контакт-
ные напряжения под действием веса ло-
комотива и передаваемых тяговых уси-
лий; это приводит к большому износу
поверхности катания. Из-за этого изна-
шиваемую часть колеса на электровозах
и моторных вагонах выполняют в виде
сменного бандажа. Диаметр бандажа
для каждого подвижного состава опре-
деляют расчетом. При этом учитывают,
что увеличение диаметра бандажа улуч-
шает плавность и стабильность хода те-
лежки, условия работы буксовых под-
шипников. Бандажи изготовляют из спе-
циальной бандажной стали с содержа-
нием углерода 0,57—0,65%, временным
сопротивлением не менее 850 МПа и твер-
достью не менее 243 НВ. Для предотвра-
щения проворачивания на ободе колесно-
го центра применяют горячую посадку
бандажа (температура его нагрева 250—
320 °C) с натягом 1,1 —1,45 (для мотор-
ных вагонов) и 1,3—1,7 мм (для электро-
возов). Затем в канавку бандажа заво-
дят выполненное из специального сталь-
ного профиля кольцо 7 (см. рис. 14, а),
препятствующее его поперечному сдвигу.
Буртик канавки обжимают с помощью
роликов на специальном прессе.
Профиль поверхности катания колес
определен условиями прохождения ко-
лесных пар по закруглениям рельсового
пути. При движении колесной пары по
2*
кривому участку пути одно из колес ка-
тится по внутреннему рельсу, второе —
по наружному. Радиусы закругления на-
ружного и внутреннего рельсов разли-
чаются на ширину колеи пути, наруж-
ный рельс длиннее внутреннего. Если бы
колеса имели цилиндрические поверхно-
сти катания, то наружное колесо неиз-
бежно отставало бы от внутреннего, ко-
торое катится по более короткому пути.
Это привело бы к проскальзыванию колес
по рельсам и, следовательно, к повы-
шенному износу бандажей и рельсов, а
также к ухудшению сцепления колес с
рельсами.
Конический профиль поверхности ката-
ния уменьшает проскальзывание колес,
так как под действием центробежной
силы колесная пара перемещается в по-
перечном направлении и наружное коле-
со контактирует с рельсом по большему
диаметру конической поверхности, а
внутреннее — по меньшему Уклон про-
филя катания переменный: в основной
части рабочей поверхности бандажа
1:20, в конце этой поверхности 1:7 (см.
рис. 14,а и 15).
Бандажи с таким профилем при при-
жатии гребня к наружному рельсу взаи-
модействуют с ним в двух точках, где в
основном возникает трение скольжения.
Оно приводит к интенсивному износу
гребня, особенно в начальный период
эксплуатации бандажа, до образования
проката 2—3 мм. Это вызывает необходи-
мость преждевременной обточки банда-
жей и увеличение расхода металла. По-
этому ВНИИЖТом был предложен но-
вый профиль бандажа (см. рис. 14,в),
который введен с 1 января 1988 г. на се-
ти дорог для тягового подвижного сос-
тава. Отличиями этого профиля являют-
ся: уменьшение до 28 мм высоты гребня
против 30 мм по старому профилю, из-
менение угла наклона гребня с 70 до
65 °, увеличение с 13,5 до 15 мм радиуса
перехода от гребня к кругу катания. Вве-
дена поверхность радиуса 70 мм, допол-
нительно включена в средней части круга
катания конусность 1:50. При таком про-
филе бандаж контактирует с рельсом в
одной точке, в которой между гребнем
и рельсом возникает в основном трение
качения. Износ гребня становится менее
интенсивным, периоды между обточками
35
увеличиваются, потери металла сокра-
щаются.
Конический профиль бандажей облег-
чает проход стрелочных переводов коле-
сами, имеющими значительный прокат.
Фаска у наружного торца бандажа, вы-
полненная под углом 45 °, служит для
смещения на нее наплывов металла,
образовавшихся при прокате поверхно-
сти катания.
Для контроля за положением бандажа
относительно центра на наружную по-
верхность бандажа и обод центра на-
носят контрольные метки, расположен-
ные по радиусу против одной из спиц.
Контрольную метку на бандаже выпол-
няют в виде четырех-пяти насечек глу-
биной 1,5 мм на длине 25 мм, а на ободе
центра — зубилом в виде риски глубиной
до 1 мм.
Формирование колесной пары. Собран-
ное колесо запрессовывают на ось в хо-
лодном состоянии на горизонтальном ги-
дравлическом прессе, оборудованном
манометром и специальным прибором
для снятия индикаторной диаграммы за-
прессовки. Давление запрессовки зави-
сит от диаметра и длины сопрягаемых
поверхностей, а также от выбранного
натяга. По диаграмме, форму которой
строго регламентируют, судят о правиль-
ности формирования колесной пары, осу-
ществляемого в соответствии с инструк-
цией ЦТ 2306. Перед запрессовкой ось
смазывают растительным маслом или его
заменителем.
Заключение о прочности запрессов-
ки колес делают по индикаторным диаг-
раммам. При нормальной запрессовке
индикаторная диаграмма представляет
собой плавно нарастающую несколько
выпуклую вверх кривую Р (/) по всей
длине / участка запрессовки (здесь Р —
давление). Колесную пару, для которой
при запрессовке получена диаграмма,
неудовлетворительная как по очертанию,
так и по величине усилий запрессовки
колес на ось, бракуют и распрессовы-
вают
§ 6. Буксовые узлы
Работа буксовых узлов во многом оп-
ределяет безопасность движения поезда.
Буксы и их подшипники воспринимают
36
большие нагрузки, действующие как в
радиальном, так и в аксиальном направ-
лениях. Они передают нагрузки от веса
локомотива на шейки осей колесных пар,
тяговые и тормозные усилия от колесных
пар на раму тележки.
Вследствие изгиба шейки оси, возни-
кающего от вертикальной нагрузки на
буксу, наиболее нагруженным оказыва-
ется задний подшипник Чтобы повысить
работоспособность цилиндрических ро-
ликовых подшипников, стремятся либо
полностью устранить действие на них
аксиальных сил, а для этого устанав-
ливают между торцом оси и крышкой
буксы упорный шариковый подшипник
качения или резиновый упор, либо раз-
грузить только внутренний подшипник и
передать все аксиальные силы на наруж-
ный. На электровозах и электропоездах
осуществляют разгрузку внутреннего
подшипника.
Буксовый узел электровозов состоит
из корпуса 1 буксы (рис. 16,а), двух
однорядных подшипников 2 с цилиндри-
ческими роликами '. Между подшипника-
ми установлены дистанционные коль-
ца 6.
Корпус 1 бесчелюстной двухповодко-
вой буксы восьмиосных грузовых элек-
тровозов отлит из стали 25Л-11, имеет
четыре прилива для крепления тяг с ре-
зинометаллическими элементами и два
прилива с проушинами для крепления
рессоры. Внутренние кольца роликовых
подшипников 2 типов 2052536 ЛМ (на-
ружные) и 2042536 ЛМ (внутренние)
насаживают на шейку оси в горячем
состоянии, предварительно нагревают в
масляной ванне при температуре 100—
120 °C. Натяг этих колец подбирают в
холодном состоянии (до нагрева) в пре-
делах 0,04—0,06 мм. Внутренние кольца
через упорное кольцо наружного подшип-
ника стянуты гайкой 5, которая стопорит-
ся планкой 4, закрепленной в специаль-
ном пазу на торце оси.
Наружные кольца подшипников 2 ус-
тановлены в корпусе по скользящей по-
садке с зазором 0,06—0,14 мм. Осевой
разбег двух спаренных подшипников
(0,5—1,0 мм) устанавливают, подбирая
1 За исключением буксовых узлов элект-
ровозов ЧС2, ЧС2Т и ВЛ8.
толщину наружного дистанционного
кольца. Букса закрыта крышками 3
и 7 с уплотнениями из резиновых ко-
лец.
Пространство в лабиринте задней
крышки, между задней крышкой и под-
шипником, между подшипниками и пе-
редней крышкой, а также в самых под-
шипниках заполняют консистентной
смазкой ЖРО (3,5—4 кг), которую до-
бавляют через отверстие в боковй час-
ти корпуса буксы, закрытое пробкой.
Шарниры тяг выполнены в виде ре-
зинометаллических валиков 8 и 9 и шайб,
Рис 16. Буксы электровозов ВЛ 10, ВЛ80“, ВЛ801 (а), электровозов ВЛ 10 (с № 484 и 906),
ВЛ 10у, ВЛ 11 (б) и электровозов ЧС4 и ЧС4’ (в)
37
это обеспечивает требуемую жесткость
буксового узла в продольном и попереч-
ном горизонтальном направлениях.
Резиновые элементы обеспечивают уп-
ругое перемещение буксы относительно
рамы тележки в трех основных направ-
лениях: вертикальном, продольном гори-
зонтальном и поперечном горизонталь-
ном. В буксовом узле с поводковой
группой практически отсутствуют изна-
шивающиеся детали; прочность резино-
вых элементов высока, и их характери-
стики сохраняются в эксплуатации, т. е.
не требуется этот узел ремонтировать.
Конструкция узла наиболее проста, если
элементы, обеспечивающие необходимые
характеристики, взаимно не связаны,
разделены.
Передние крышки букс, расположен-
ных с правой стороны по направлению
движения, имеют фланцы, на которых
устанавливают червячные редукторы
привода скоростемера. На буксе с торца
оси на электровозах постоянного тока
с № 484 (выпуск ТЭВЗа) и с № 916
(выпуск НЭВЗа) устанавливают токоот-
водящее устройство (рис. 16,6) для
уменьшения износа моторно-осевых под-
шипников тягового двигателя от электро-
коррозии. В корпусе 10 этого устрой-
ства смонтировано три щеткодержателя
11, в которых установлено по одной
цилиндрической щетке МГС-21.
Поводковые буксы электровозов ЧС4
и ЧС4Т имеют также два однорядных
подшипника 2 с цилиндрическими роли-
ками (рис. 16,в). Для крепления привода
скоростемера и заземляющего устрой-
ства используют болты. Корпус 1 буксы
в нижней части выполнен в виде вилки
для крепления балансира и имеет при-
ливы с трапецеидальной выемкой для
монтажа поводков и ограничителей ак-
сиальных и вертикальных перемещений
буксы относительно рамы тележки.
Букса электровозов ЧС2 и ЧС2Т имеет
по одному двухрядному сферическому
подшипнику 2 (рис. 17,а), позволяющему
оси колесной пары поворачиваться от-
носительно корпуса 1 при прохождении
одним из колес неровностей пути. Сфе-
рические подшипники воспринимают бо-
ковые усилия, возникающие при ударах
гребней колесных пар о рельсы. Приме-
няют два типа таких букс свободные
38
(см. рис. 17,а) и неподвижные, которые
ставят на ось 5 со стороны зубчатой пере-
дачи. У свободных букс между наруж-
ным кольцом подшипника 2, наружной 3
и внутренней 4 крышками имеются за-
зоры по 3 мм, позволяющие корпусу 1
буксы перемещаться относительно под-
шипника, что компенсирует неточности
монтажа, возникающие при изготовлении
и сборке буксовых узлов, и предотвраща-
ет заедание подшипника при темпера-
турных удлинениях оси
Корпуса всех букс имеют детали уплот-
нения для защиты подшипников и шеек
осей от грязи и влаги.
Вагоны электропоездов имеют буксы
с цилиндрическими роликовыми под-
шипниками 6 и 7. Корпус 1 (рис. 17,6)
буксы моторного вагона электропоездов
ЭР2 и ЭР9Е имеет в нижней части
хвостовик, на котором устанавливают
качающийся балансир 8. На двух буксах
каждой тележки моторного вагона смон-
тировано на торце буксовой крышки за-
земляющее устройство, предотвращаю-
щее электроэрозию буксовых подшип-
ников при рамном подвешивании тяго-
вого двигателя. На электропоездах, ко-
торые выпускали до 1972 г., заземляющее
устройство устанавливали непосредст-
венно на оси 5 колесной пары.
Буксовый узел тележки моторного ва-
гона электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т от-
личается от рассмотренного: у корпуса
буксы нет хвостовика, подшипники уста-
новлены без дистанционных колец. В бук-
совых узлах тележек прицепных вагонов
ЭР2 и ЭР9Е применяют те же под-
шипники, что и у моторных вагонов, но
устанавливают их на шейку оси без про-
межуточных дистанционных колец. Кор-
пус такой буксы выполнен как одно це-
лое с опорными чашами для буксовых
пружин. В чашах для прохода шпинто-
нов имеются отверстия, диаметр кото-
рых на 20 мм больше диаметра хвостови-
ка шпинтона. Это обеспечивает свобод-
ное перемещение буксы относительно ра-
мы, а также ее самоустановку благода-
ря поперечной упругости буксовых пру-
жин.
На буксах колесных пар передних те-
лежек головных вагонов поездов ЭР2,
ЭР9М, ЭР9Е установлены справа по
ходу поезда червячные редукторы при-
а)	1	2	6	7
Рис. 17 Буксы электровозов ЧС2 и ЧС2’ (а) и моторного вагона электропоездов ЭР2, ЭР9М и
ЭР9Е (б)
вода механического скоростемера СЛ-2М,
на буксах справа на передней колесной
паре у электропоезда ЭР2Р — червячный
редуктор скоростемера СЛ-2М, справа
на задней — генератор электрического
скоростемера, с левой стороны тележ-
ки на обеих буксах — осевые датчики
противогазного устройства. Такие же
датчики установлены и на буксах зад-
них тележек с правой стороны по ходу
поезда.
§ 7. Общие сведения о рессорном
подвешивании и его влиянии
на снижение сил взаимодействия
колеса и рельса
Рельсовый путь всегда имеет неров-
ности, а колесные пары, имеющие к тому
же коническую поверхность бандажей,
перемещаясь по этим неровностям, со-
вершают колебательные движения. Ко-
лебания их передаются на кузов электро-
воза или вагона электропоезда, который
также начинает колебаться вокруг про-
дольной оси (боковая качка), попереч-
ной (галопирование), вертикальной
(виляние), параллельно продольной оси
(подпрыгивание) и вдоль поперечной оси
(относ). Чтобы кузов не повторял ко-
лебаний колесных пар и двигался по воз-
можности плавно, обеспечивают его опи-
рание на рамы тележек, а рам на колес-
ные пары через рессорное подвешивание,
состоящее из системы пружин, листовых
рессор, подвесок, гасителей колебаний и
других элементов.
Рессорное подвешивание обладает не-
обходимой упругостью и способностью
поглощать (гасить) возникающие при
движении э. п. с. вертикальные и боковые
силы, под действием которых происходят
колебания. Рессорное подвешивание так-
же равномерно распределяет нагрузки
между колесными парами и колесами.
От конструктивных особенностей рес-
сорного подвешивания и его параметров,
а также от того, как распределены ко-
леблющиеся массы кузова и тележки, за-
висят так называемые динамические ха-
рактеристики электровоза или вагона
электропоезда. Рессорное подвешивание
стремятся сделать как можно мягче, сни-
жая этим чувствительность локомотива к
состоянию пути.
Жесткость ж рессоры или цилиндри-
ческой пружины характеризуется нагруз-
кой Р, вызывающей прогиб f рессоры или
пружины на I мм. Жесткость эк = P/f из-
меряется в ньютонах или килограммах на
I мм. Статический прогиб рессоры =
39
= Нса — Нгр, где Нсв — высота без на-
грузки, т е свободная; Нгр — высота под
нагрузкой Р. Гибкостью fo рессоры или
пружины называется величина, обратная
жесткости, т. е, fo = 1 /ж. В комплектах,
состоящих из нескольких параллельно
расположенных листовых рессор или пру-
жин, имеющих разные жесткости ж{,
ж2, ж3,..., жя и сжимаемых таким об-
разом, что все рессоры или пружины по-
лучают одинаковый прогиб f, общая
жесткость равна сумме жесткостей от-
дельных рессор.
Если рессоры соединены последова-
тельно, то каждая из них подвергается
действию силы Р и дает прогиб, обратно
пропорциональный жесткости; общий
прогиб является суммой прогибов отдель-
ных рессор; общая гибкость равна сумме
их гибкостей.
При сложном рессорном подвешива-
нии, когда имеются несколько последо-
вательно соединенных групп, состоящих
из параллельно соединенных рессор, сна-
чала находят жесткость, а затем гибкость
каждой группы рессор отдельно. Затем,
сложив гибкости, получают общую гиб-
кость сложного рессорного подвешива-
ния.
Например, если рессорное подвешивание
состоит из двух последовательно соединенных
групп, в первой группе параллельно соеди-
нены две пружины с жесткостями яс, и ж2,
во второй группе — три с жесткостями ж3,
ж4 и жъ, тогда жесткость первой группы
ж'= Ж) + Ж2, второй группы ж" = Жз + Жа +
+ ж5. Гибкость этих групп будет fo = 1 /ж' =
= 1/<Ж1 + Ж?) И fo = 1/ж = 1/(жз + Жа +
+ Жз). Общая гибкость /ооб = fo + fo
Рессорное подвешивание локомотива
выполняют по возможности с меньшей
жесткостью, амплитуды колебаний огра-
ничивают, вводя специальные гасители,
т. е. элементы, рассеивающие энергию ко-
лебаний
На электровозах и электропоездах пер-
вых выпусков в качестве упругих элемен-
тов широкое распространение получили
листовые рессоры. Рассеяние энергии ко-
лебаний в системе, имеющей листовые
рессоры, происходит за счет сил трения,
возникающих между листами. Однако
эти силы, а следовательно, и коэффи-
циент трения нестабильны, что является
40
большим недостатком листовых рессор.
Как показали наблюдения, после сравни-
тельно непродолжительной эксплуатации
силы трения увеличиваются в 5—6 раз
по сравнению с силами трения в рессо-
рах, выпущенных заводом-изготовите-
лем. Это приводит к резкому измене-
нию динамики локомотива.
Чтобы избежать указанного недостат-
ка, рессорное подвешивание стали выпол-
нять из витых цилиндрических пружин,
включая параллельно им демпфирую-
щее устройство.
Различают демпферы сухого и вязкого тре-
ния. В демпфере сухого трения энергия ко-
лебаний гасится силами трения, возникающи-
ми при скольжении одного твердого тела по
другому Обычно в нем предусматривают ре-
гулировочное устройство, с помощью которого
устанавливают наперед заданное значение
демпфирующей силы. В эксплуатации это ре-
гулировочное устройство дает возможность со-
хранить выбранные параметры
Основным недостатком такого демпфера
является его чувствительность к размерам воз-
мущающих колебаний, т е. конкретная демп-
фирующая сила обеспечивает оптимальное
демпфирование колебаний только в интервале
определенных по амплитуде неровностей пути
Если амплитуды неровностей при той же демп-
фирующей силе будут меньше, т. е. если экви-
валентные этим неровностям возмущающие
силы будут меньше демпфирующей, то упру-
гие элементы, установленные параллельно с
демпфером, не будут перемещаться В этом
случае все импульсы от неподрессоренных
элементов на подрессоренные будут переда-
ваться жестко Если амплитуды неровностей
больше определенных указанным интервалом,
то энергия, поглощаемая демпфером, мень-
ше энергии, необходимой для поддержания в
системе допустимого уровня колебаний. Более
сложен по конструкции, но свободен от указан-
ных недостатков демпфер вязкого трения
(гидравлический гаситель).
Конструктивно не всегда можно раз-
местить элементы рессорного подвешива-
ния, выбранного в соответствии с требуе-
мой жесткостью, в буксовом узле (между
буксой и рамой тележки). В этом случае
его делят на ступени: первую (буксо-
вую), и вторую, размещаемую между ра-
мой тележки и кузовом.
Такие параметры, как жескость и тип
рессорного подвешивания, способ и сте-
пень демпфирования в сочетании с задан-
ными массами и моментами инерции
подрессоренных элементов, определяют
характеристики вертикальной динамики
локомотива, т. е колебаний галопирова-
ния, подпрыгивания и боковой качки.
Несравненно большую трудность пред-
ставляет выбор параметров, определяю-
щих горизонтальную динамику.
Конструкция отдельных узлов, а также
экипажа в целом определяет плавность
хода локомотива в горизонтальной плос-
кости. Ряд факторов, способствующих
спокойному ходу локомотива в прямых
участках пути, отрицательно сказывается
на прохождении им кривых и наоборот.
Так, благоприятным для прохождения
кривых является наличие свободных раз-
бегов осей колесных пар, для улучшения
же плавности хода в прямых необходи-
мо исключить все возможные взаимные
перемещения элементов экипажа в гори-
зонтальной плоскости. Для спокойного
прохождения кривых малого радиуса с
минимальным воздействием на путь по-
лезно применять горизонтальное сочлене-
ние тележек, при движении же в прямых
участках пути и особенно при входе в
кривую оно является вредным.
В экипажах различных типов эти проб-
лемы решаются по-разному, однако в
конструкциях всех современных локомо-
тивов имеются и общие тенденции. Мас-
сы тележек и кузова в горизонтальной
плоскости разделяют, т. е. между ними
исключают жесткую поперечную связь.
Поэтому становится необходимым приме-
нение устройств, возвращающих кузов в
соосное с тележками положение после
отклонений от него, а также элементов,
демпфирующих горизонтальные колеба-
ния кузова относительно тележек, возни-
кающие прн извилистом движении эки-
пажа. Упругая характеристика возвра-
щающего устройства должна обеспечи-
вать начальное отклонение кузова отно-
сительно тележек при незначительных
возвращающих силах. Это способствует
плавному, без передачи толчков и боль-
ших поперечных усилий на кузов про-
хождению локомотивом горизонтальных
неровностей пути; одновременно сни-
жаются силы, передаваемые от локомо-
тива на путь, так как в этом случае во
взаимодействии участвуют практически
только массы тележки. При увеличении
смещения кузова от соосного положения
возвращающее усилие должно резко воз-
растать, ограничивая это движение.
Демпфирование поперечных колебаний
увеличивает воздействие локомотива на
путь при вписывании в кривые, пре-
пятствуя повороту тележек под кузовом.
Это ограничивает значение демпфирую-
щих сил, т. е. определяет степень демфи-
рования.
Применяют упругое горизонтальное со-
членение тележек, конструктивно пре-
дусматривающее их взаимное свободное
перемещение на величину, которая обес-
печивает независимое движение в пря-
мых участках пути. Это создает и более
благоприятные условия входа экипажа в
кривые.
§ 8. Схемы и элементы
рессорного подвешивания
Электровозы ЧС4, ЧС4Т и ЧС2Т. Кузов
электровоза опирается на две трехос-
ные тележки (рис. 18,а и б), соединен-
ные упругим горизонтальным сочленени-
ем Электровозы имеют две ступени рес-
сорного подвешивания. Первая — бук-
совая — состоит из пружин 2, поводков
с резинометаллическими блоками, под-
буксового балансира и гидравлических
гасителей колебаний (на рис. 18,а и б
они не показаны), вторая — из пружин
опор кузова и пружин шкворневого узла.
Передача вращающего момента от ва-
ла тягового двигателя к шестерне осу-
ществляется приводом специальной кон-
струкции, обеспечивающей компенсацию
изменения расстояния между осью колес-
ной пары и валом тягового двигателя при
движении электровоза. Поводковая груп-
па, с помощью которой букса закрепле-
на в раме тележки, допускает упругие
перемещения оси в поперечном (гори-
зонтальном) направлении с жесткостью
45—80 кН/мм, в продольном — 70 кН/мм,
в вертикальном — 0,55 кН/мм. Жест-
кость пружины буксового подвешивания
составляет 0,46 кН/мм.
Вертикальная жесткость первой ступе-
ни подвешивания (на колесо) опреде-
ляется суммарной жесткостью пружин и
жесткостью параллельно включенной с
ней вертикальной поводковой группы
41
Рис 18. Схемы рессорного подвешивания 1-й (а) и 2-й (б) тележек электровоза ЧС2Т и тележки
электровоза ВЛ 60“ (в):
/ — листовая рессора, 2 — цилиндрическая пружина, 3 — рама тележки, 4 — жесткий продольный ба-
лансир
Наличие параллельно включенного уп-
ругого элемента (поводковой группы) со
значительной жесткостью не позволяет
создать первую ступень рессорного под-
вешивания достаточно мягкой. Так,
уменьшение жесткости пружин вдвое
приводит к снижению суммарной жест-
кости лишь на 30%. Чтобы обеспечить
при этом необходимую прочность пружин,
их габаритные размеры пришлось бы зна-
чительно увеличить, что невозможно. Это
обстоятельство является одной из основ-
ных причин, по которой вертикальное
рессорное подвешивание электровоза вы-
полнено двухступенчатым.
Вторая ступень подвешивания состоит
из упругих боковых опор (см. рис 25),
42
через которые масса кузова передается
на рамы тележек. Расположение боковых
опор и жесткость второй ступени подве-
шивания определяются условиями рацио-
нального использования сцепного веса
локомотива при реализации сил тяги,
выбора оптимального демпфирующего
момента, который гасит горизонтальные
колебания локомотива, и рационального
восприятия массы кузова рамой тележки.
Последнее достигается тем, что скользу-
ны боковых опор на боковинах рамы те-
лежки размещаются над пружинами бук-
сового подвешивания, что значительно
снижает изгибающие моменты и соответ-
ственно напряжения, определяемые дан-
ной нагрузкой.
Сила тяги, создаваемая в месте контакта
колеса с рельсом во время движения, через
буксовые поводки передается на раму тележки,
а от нее через шкворень и раму кузова —
на автосцепку Все возникающие при этом си-
лы (на поводках, шкворне и автосцепке) дей-
ствуют параллельно оси пути и приложены на
разных уровнях от головок рельсов На ку-
зов действуют силы Р, приложенные к шквор-
ням на расстоянии, например, 1000 мм от
плоскости пути, и сила FK, приложенная к
автосцепке на расстоянии 1055 мм от той же
плоскости, т е. на кузов действует пара сил 2Р
на плече 55 мм Создаваемый этой парой мо-
мент может быть уравновешен только момен-
том от реакций в боковых опорах Таким об-
разом, первая по ходу тележка будет недо-
гружена, а вторая — перегружена силой
0,00534 Ак
Рама тележки, находящаяся под действием
сил (сила тяги на ось), приложенных на уров-
не осей колесных пар, силы Р и моментов
Л4ТД, являющихся реактивными по отношению
к моментам тяговых двигателей, будет стре-
миться повернуться против часовой стрелки
Моменты Мтд благодаря одностороннему рас-
положению тяговых двигателей, частично
уравновешивают момент, образованный сила-
ми Р и Z
Чем меньше жесткость второй ступени
подвешивания, тем большая доля не-
уравновешенного момента должна быть
компенсирована в первой, т. е. тем боль-
ше будут разгружаться одни оси и пере-
гружаться другие. Значительная разгруз-
ка оси может привести к боксованию.
Таким образом, жесткость пружин второй
ступени подвешивания не может быть ни-
же некоторого значения, обеспечивающе-
го требуемый коэффициент использова-
ния сцепного веса (см. с. 100). В данной
конструкции жесткость комплекта пру-
жин боковой опоры составляет 2 кН/мм.
Контакт опор главной рамы кузова с
рамой тележки осуществляется через
скользуны, обеспечивающие свободные
при наличии трения поперечные и угло-
вые горизонтальные перемещения тележ-
ки относительно кузова Момент трения
опор при коэффициенте трения 0,1 сос-
тавляет 15% момента трения колес. Воз-
вращение кузова в соосное с тележками
положение обеспечивается упругой попе-
речной связью шкворня с рамой тележ-
ки. Одна с другой тележки соединены
упругой поперечной связью. Механизм их
сочленения допускает свободное взаим-
ное перемещение тележек на ±8 мм, что
обеспечивает их независимое движение в
прямых участках пути.
Для выбранной схемы вертикального
рессорного подвешивания характерными
являются «связанные» колебания систе-
мы, т. е. при возникновении одного из
видов колебаний (например, галопирова-
ния кузова) неизбежно появление и всех
других видов (подпрыгивание и галопи-
рование тележек) . Естественно, при зату-
хании одного из этих колебаний будут
затухать и остальные, так как ни одно из
них не может существовать самостоя-
тельно, независимо от других. Это позво-
ляет установить гидравлические гасители
(см. § 10) только в одной ступени подве-
шивания На электровозах ЧС4 и ЧС4Т
они применены в первой ступени —
шесть гасителей на каждую тележку.
Размещать гидравлические гасители в
первой ступени подвешивания более це-
лесообразно, так как при колебании под-
рессоренных элементов перемещения
между рамой тележки и буксами значи-
тельно больше перемещений между кузо-
вом и рамой тележки, в связи с чем
для рассеяния энергии колебаний одним
гасителем требуются меньшие демпфи-
рующие силы.
На электровозе ЧС2 рессорное подве-
шивание выполнено также двухступенча-
тым. В первой ступени установлены лис-
товые рессоры, цилиндрические пружины
и продольные балансиры, во второй —
только листовые рессоры. Первая ступень
подвешивания у тележек выполнена раз-
лично. У первой тележки (со стороны пер-
вой кабины машиниста) рессоры каждой
стороны второй и третьей колесных пар
соединены продольными балансирами,
рессоры первой колесной пары связаны
только с рамой тележки. У второй тележ-
ки все рессоры каждой стороны соеди-
нены продольными балансирами (как на
электровозе ЧС4, см. рис. 18,6). Между
листовыми рессорами и рамами, а также
между этими рессорами и балансирами
размещены цилиндрические пружины.
При соединении балансирами двух или
трех листовых рессор равнодействующая
их нагрузок всегда проходит через одну
и ту же точку независимо от нагрузки,
передаваемой рессорами на отдельные
колеса, т. е. в этом случае рессорное
43
подвешивание постоянно поддерживает
требуемое распределение нагрузок между
колесными парами независимо от состоя-
ния их элементов или прохождения ло-
комотивом неровностей пути.
Первая тележка с каждой стороны име-
ет по две точки подвешивания. Одной
из них являются сбалансированные рес-
соры второй и третьей колесных пар, а
другой — рессоры первой колесной пары,
т. е. первая тележка будет иметь всего
четыре точки подвешивания. У второй
тележки всего две точки подвешива-
ния — по одной на каждую сторону, где
сбалансированы рессоры всех колесных
пар. Для этой тележки третьей точкой
опоры служит межтележечное соедине-
ние, через которое передаются вертикаль-
ные усилия с рамы одной тележки на
другую. Передача вертикальной нагрузки
от рамы тележки на буксы осуществляет-
ся цилиндрическими пружинами, балан-
сирами, листовыми рессорами и соеди-
няющими их деталями. Листовые рессо-
ры обеспечивают некоторое демпфирова-
ние колебаний в первой ступени подве-
шивания
Вторая ступень подвешивания состоит
из боковых опор (две на каждую тележ-
ку) , листовых рессор и системы люлечно-
го подвешивания (см. с. 46). Через эти
опоры передаются вертикальные силы (от
веса кузова и др.). Продольные силы от
рам тележек к кузову передаются через
шкворневые узлы.
Грузовые электровозы. Электро-
возы ВЛ2 3 имеют рессорное подве
шивание, состоящее из витых пружин,
листовых рессор, балансиров и других
соединительных элементов. Брусковая
рама тележки опирается на буксы через
продольные балансиры, рессорные стой-
ки, накладки, чеки. Кузов опирается на
рамы тележек двумя плоскими пятами
и четырьмя дополнительными опо-
рами.
На электровозе В Л 6 0й рессор-
ное подвешивание расположено в средней
плоскости боковин рам и для обеих те-
лежек выполнено одинаково. Оно (рис
18, в) состоит из листовых рессор /,
цилиндрических пружин 2, балансиров
4 и соединяющих их элементов.
На электровозах ВЛ80 всех
модификаций рессорное подвешивание
44
также двухступенчатое. В первой ступени
установлены цилиндрические двухрядные
пружины 2 (рис. 19,а), листовые рессоры
1, шарнирно подвешенные к ниж-
ним частям букс Удары от колесной
пары на подрессорное строение пере-
даются через первую ступень, продоль-
ные силы от тележек на раму кузова —
через шаровую связь (шкворневой
узел).
Вторая ступень представляет собой лю-
лечное подвешивание, которое передает
вертикальные и поперечные силы от ку-
зова на рамы тележек и уменьшает го-
ризонтальное и вертикальное воздейст-
вия электровоза на путь.
У электровозов ВЛ8 (рис. 19,6)
рессорное подвешивание одноступенча-
тое; применено двойное подвешивание
кузова П секции, состоящее из листовых
рессор 1 и двухрядных цилиндрических
пружин 6.
На двенадцатиосных электро-
возах ВЛ85 и ВЛ 15 рессорное подве-
шивание выполнено как на электрово-
зах ВЛ80 всех модификаций с помощью
упругих тяг — поводков (продольная
жесткость80 кН/мм, поперечная 8 кН/мм).
Кузов секции опирается на среднюю те-
лежку удлиненными пружинными опора-
ми, обеспечивающими боковое переме-
щение тележки в кривых. Тяговые и тор-
мозные усилия от тележек к кузову пе-
редаются наклонными тягами, что поз-
воляет автоматически выравнивать осе-
вые нагрузки в тележке без применения
специальных противоразгрузочных уст-
ройств, улучшать использование сцепно-
го веса электровоза. Для обеспечения
перемещения тележек относительно кузо-
ва и смягчения передаваемых сил наклон-
ные тяги снабжены упругими элемен-
тами.
Электропоезда. На моторных вагонах
электропоездов ЭР2, ЭР9Е применяют
две ступени рессорного подвешивания —
буксовое и центральное с витыми пру-
жинами Параллельно витым пружинам
включают демпфирующие устройства —
фрикционные и гидравлические гасители
колебаний Буксовое подвешивание те-
лежек ЭР2 и ЭР9Е состоит из витых
цилиндрических пружин 2 (рис. 20,а),
опирающихся на стаканы буксового ба-
лансира.
$ 1100 2100 1100
Рис. 19. Схемы рессорного подвешивания электровозов ВЛ80“(а) и ВЛ8 (б):
1 — листовая рессора, 2 — цилиндрические пружины; 3 — пружины опоры, 4 — шкворневое устройство,
5 и 11 — кузов; 6 — двухрядные цилиндрические пружины, опирающиеся на буксу; 7 — рессорная под-
веска; 8 — продольный жесткий балансир; 9 — рама тележки; 10 — боковая опора
Под пружинами установлены резино-
вые амортизаторы, устраняющие контакт
между пружинами и опорными стаканами
и тем самым снижающие шум от ударов
колес о стыки рельсов. Рама 3 тележки
опирается на буксы / через верхние тор-
цы пружин 2 и буксовые направляющие,
в которых предусмотрены специальные
части со стальными регулировочными
прокладками (толщина каждой проклад-
ки 6 мм).
Для гашения колебаний галопирова-
ния в первой ступени установлен фрик-
ционный гаситель, который срабатывает
при значительных амплитудах, и резино-
вые втулки для гашения колебаний с ма-
лой амплитудой.
На моторных вагонах электропоездов
ЭР2Р, ЭР2Т, ЭР29, где применены буксы
бесчелюстного типа, чаши для установки
цилиндрических пружин размещены на
разных уровнях в соответствии с поло-
жением тяговых поводков буксы. В ос-
тальном буксовое подвешивание выпол-
нено аналогично применяемому на тележ-
ках моторных вагонов электропоездов
ЭР2 н ЭР9М.
Буксовое подвешивание тележек
КВЗ-ЦНИИ прицепных и головных
вагонов одинаково для электропоездов
всех серий, отличается лишь характерис-
тиками пружин, которые выбираются в
зависимости от массы (брутто) вагона.
Оно состоит из цилиндрических пружин
и резиновых амортизаторов.
У тележек моторных вагонов электро-
поездов ЭР1, ЭР2, ЭР9М, ЭР9Е и ЭР2Р
вторая ступень представляет собой лю-
лечное подвешивание. До 1962 г. вагоны
электропоездов ЭР1 и ЭР2 выпускали с
кузовом 5, опирающимся на пятник 4,
между скользунами 6 (см. рис 20,а)
кузова и тележки предусматривали зазор
от 1 до 4 мм с каждой стороны
На электропоездах ЭР2 с № 514 и
ЭР9М, ЭР9Е, ЭР2Р, ЭР2Т, ЭР29 приме-
нена система люлечного подвешивания
без пятникового узла. В ней кузов опи-
рается непосредственно на скользуны над-
рессорного бруса, что уменьшает как бо-
ковую качку вагона (благодаря отсутст-
вию зазоров между скользунами), так и
виляние благодаря образованию демпфи-
рующего момента от дополнительного
Рис. 20. Схемы люлечного подвешивания на моторных вагонах электропоездов ЭР2 до X» 514
(а) и электропоездов ЭР2 (с № 514), ЭР9М и ЭР2Р (б):
1 — букса с гасителями, 2 — цилиндрические пружины; 3 — рама тележки; 4 — пята кузова; 5 — кузов,
6 — боковые опоры, 7 — шкворневой брус; 8 — рессоры; 9 — нижний люлечный брус! 10 — подвески
45
трения между скользунами кузова и те-
лежки.
Люлечная система крепится на четырех
подвесках к продольным балкам рамы
тележки. Расстояние между центрами от-
верстий для валиков подвесок в попе-
речных балках рамы должно быть меньше
расстояния между цапфами подрессор-
ных брусьев, чтобы угол между образую-
щими подвесок и вертикалями их в точ-
ке подвешивания составлял примерно 7°.
Кузов вагона колеблется на подвесках
как маятник, точка подвески которого
совершает сложное движение. С целью
упрощения на рис. 20,6, поясняющем
принцип работы люлечного подвешива-
ния, не показаны рессоры, и кузов ваго-
на опирается непосредственно на подрес-
сорную балку люльки.
Предположим, что подвески строго
вертикальны. Тогда при отклонении
люльки в сторону на величину у под-
вески повернутся на угол <р, и со стороны
каждой из них появится возвращающее
усилие 0,5Psin ф, которое стремится вер-
нуть кузов в среднее положение. Это
усилие является горизонтальной состав-
ляющей вертикальной силы Р, передавае-
мой через подрессорный брус и люлечные
подвески на раму тележки. Чем больше
отклонение у и угол наклона подвески ф,
тем больше возвращающее усилие, т. е.
соблюдается зависимость, обусловли-
вающая линейную характеристику.
Поперечные колебания люлечной сис-
темы ограничены плоскими упорами,
приваренными к поперечным балкам те-
лежки. Чтобы предотвратить возможное
при обрыве подвесок падение на путь де-
талей подвешивания, предусмотрены пре-
дохранительные скобы.
$ 9. Конструкция рессорного
подвешивания и упругие опоры
кузовов
Электровозы ВЛ 10 и ВЛ80 всех моди-
фикаций, ВЛ 11, ВЛ 15, ВЛ85. Первая сту-
пень подвешивания (буксовое) состоит
из листовой рессоры / (жесткость
1246 Н/мм) и винтовых цилиндрических
пружин 3. Рессора набрана из десяти
постепенно укорачивающихся и наложен-
ных друг на друга закаленных листов
46
(пружинная сталь 60С2, площадь сече-
ния 16 X 120 мм), которые связаны в
одно целое хомутом; она шарнирно под-
вешена к нижней части буксы 2
(рис. 21,а). Верхние листы (коренные),
идущие вдоль всей рессоры 1, на концах
имеют отверстия, через которые прохо-
дят подвески. Пружина (жесткость
2747 Н/мм) через подкладку 4 опирается
на конец рессоры, а через гайку 5 — на
стойку 6, шарнирно соединенную с крон-
штейном 7 рамы 8 тележки. Пружина
изготовлена из прутка диаметром 42 мм
(сталь 60 С2Х ФА), имеет 2,5 рабочих
витка (наружный диаметр пружины
204 мм). Для придания пружине необ-
ходимой упругости ее, как и листовую
рессору, подвергают закалке. Концы пру-
жины стачивают по плоскости, перпен-
дикулярной геометрической оси рессоры.
К нижней части стержня 14 (рис. 21,6)
люлечного подвешивания приложена вер-
тикальная нагрузка от кузова. Кузов
кронштейнами 13 устанавливается на ба-
лансир 12, который опирается на нижний
шарнир люлечного подвешивания, сос-
тоящий из опор 11 и 10 Нижний шарнир
удерживается на стержне гайкой 9 со
шплинтом 25. Вертикальная нагрузка че-
рез съемную шайбу 22 стержня, пружи-
ну 21, регулировочную шайбу 20, фланец
стакана 19, опоры 17, 18 и прокладку
16 передается на раму 8 тележки через
кронштейн 15. Шарниры люлечной под-
вески обеспечивают колебательное дви-
жение стержня, вызванное горизонталь-
ными поперечными перемещениями кузо-
ва и поворотом тележки относительно
кузова. Поверхности трения стержня
14 и стакана 19 облицованы износостой-
кими втулками. Для смазки поверхностей
трения между стержнем и стаканом в
стержне предусмотрены специальные от-
верстия. В центральное смазочное от-
верстие ввернут штуцер, через который
подается смазка ВНИИ НП-232. Люлеч-
ная подвеска имеет страховочный трос
24, закрепленный болтами 23, который
предотвращает падение деталей иижнего
шарнира при обрыве стержня.
Для ограничения горизонтальных коле-
баний на раме 26 кузова (рис 21,в)
укреплен шпильками горизонтальный
упор, состоящий из крышки 30, пружи-
ны 29, корпуса 28 и регулировочных про-
47
Рис 22 Шаровая связь электровозов
ВЛ 10, ВЛ 10 , ВЦ и ВЛ80 всех моди-
фикаций
кладок 27, позволяющих выдерживать
зазор в заданных пределах. Крышка
упора с внешней стороны имеет вкла-
дыш 32, выполненный из марганцо-
вистой стали, который непосредственно
входит в контакт с термообработанной
накладкой (ее твердость 35—45 ИКС)
31 на боковине 33 рамы тележки при
восприятии горизонтальных усилий.
Для ограничения вертикальных коле-
баний кузова относительно тележки и
предотвращения смыкания витков пру-
жин люлечных подвесок служит верти-
кальный упор, смонтированный на крон-
штейне 13 (см рис. 21,6), позволяющий
48
выдерживать зазор Bt в заданных пре-
делах
Гашение вертикальных колебаний ку-
зова осуществляется гидравлическим га-
сителем 36, укрепленным на кронштейне
34 валиком 35. Горизонтальные усилия
от кузова на тележку передаются люлеч-
ными подвесками при поперечном откло-
нении кузова на 15 мм от среднего поло-
жения и совместно люлечными подвес-
ками и горизонтальным упором при пе-
ремещении кузова от 15 до 30 мм. После
сжатия пружины 29 на рабочий ход, рав-
ный 15 мм, горизонтальный упор рабо-
тает как жесткий ограничитель.
Шаровая связь (рис. 22), предназна-
ченная для передачи продольных сил от
тележки к кузову, состоит из шарового
шарнира 5 с впрессованной в него ла-
тунной втулкой 3, свободно сидящей на
хвостовике шкворня 6. Шарнир располо-
жен в корпусе 4. В брусе / шаровой
связи на прессовой посадке крепят сег-
ментообразные упоры, которые имеют па-
зы, позволяющие шкворню перемешаться
в поперечном направлении и поддержи-
вающие корпус на определенной высоте.
К нижней части бруса прикреплена бол-
тами крышка 7. В крышке имеется масло-
спускное отверстие, которое закрывается
пробкой. Для герметизации внутренней
полости бруса ставят прокладку 2.
Шаровая связь работает в масляной
ванне. Масло (трансмиссионное авто-
тракторное зимой марки 3, летом — Л из
расчета 28 кг в один узел) заливают во
внутреннюю полость бруса шаровой свя-
зи через Г-образную трубку 8, выходя-
щую в нижней части бруса. Уровень мас-
ла контролируют с помощью Г-образной
трубки, ввернутой в брус: максимальный
уровень его должен быть не ниже риски
на стержне.
Продольные усилия от тележки на ку-
зов передаются от упора на корпус, шар,
втулку 3, шкворень 6. Шкворень благо-
даря проскальзыванию в гнезде шарово-
го шарнира не воспринимает вертикаль-
ных нагрузок.
Суммарный зазор т + п регулируют
прокладками 2.
До применения люлечного подвешива-
ния на электровозах ВЛ 10, ВЛ10у и др.
шаровую связь снабжали противоотнос-
ным устройством, которое при вписыва-
I
Рис 23 Рессорное подвешивание электровозов ВЛ8
нии локомотива в кривые воспринимало
поперечные усилия, возникающие между
кузовом и тележкой, и устанавливало
шкворень в среднее положение.
Электровоз ВЛ8. Рессорное подвеши-
вание электровоза ВЛ8 состоит из листо-
вых рессор 3 (рис. 23), витых цилиндри-
ческих пружин 1, расположенных между
листовыми рессорами и корпусами букс 6.
По концам листы рессор имеют овальные
отверстия, через которые проходят под-
вески 2, соединенные с одной стороны с
жесткими балансирами 4, расположен-
ными ниже боковины 7 рамы Пружины
выполнены двухрядными, т. е состоят из
внешних и внутренних пружин, направ-
ления витков которых противоположны
Электровозы ЧС4, ЧС4Т, ЧС2. Буксо-
вое подвешивание (1-я ступень) электро-
возов ЧС4 и ЧС4Т состоит из витых одно-
рядных пружин 1 и 7 (рис. 24,а), по-
водков 2 и 9, через которые тяговые и
тормозные усилия передаются на раму 4
тележки. Поводки закреплены на корпусе
10 буксы. Жесткий балансир 8 симметри-
чен и в средней части валиком 11 закре-
плен в вилке корпуса буксы Упругие
перемещения буксы относительно рамы
тележки ограничены жесткими упорами
3 и 5. Гашение вертикальных колеба-
ний рамы тележки, возникающих при
движении, осуществляется гидравли-
ческим гасителем 12. Съемную короб-
ку 6 устанавливают, чтобы не ослаблять
сечение боковины рамы тележки отверс-
тием под шток в нижнем горизонталь-
ном листе, необходимом при установке
пружины непосредственно на боковину.
Кроме того, создаются определенные
удобства для демонтажа пружин и вы-
полнения работ, требующих заклинива-
ния буксовой ступени рессорного под-
вешивания. Это необходимо из-за того,
что некоторые технологические операции
при ремонте (например, подъемка кузо-
ва) связаны со значительной разгрузкой
пружин, в результате чего возникают
большие вертикальные перемещения ра-
мы тележки относительно букс При этом
поводки 2 и 9 получают угловые переме-
щения, при которых может нарушиться
целостность резиновых элементов. Для
того чтобы заклинить пружину 7, между
коробкой б и гайкой достаточно проло-
Рис 24. Рессорное подвешивание электровозов ЧС4, ЧС4т(а) и ЧС2 (б)
49
жить прокладку. В тех случаях, когда
зазор между ними меньше толщины про-
кладки, т. е. 16 мм. пружииу поджимают
домкратом, установленным под конец ба-
лансира.
Пружины буксового узла изготовлены
из круглого прутка (сталь 60С2) диамет-
ром 42 мм. Перед навивкой пружины
пруток шлифуют После навивки шли-
фуют поверхности прилегания замыкаю-
щих витков, добиваясь их параллель-
ности. Номинальная высота пружины
458 мм.
Для удобства подбора пружины разби-
ты иа две группы по высоте под номиналь-
ной статической нагрузкой 44,3 кН: пру-
жины группы I имеют высоту 352—
357 мм, группы II — высоту 357—362 мм.
На каждой пружине крепят бирку с номе-
ром группы, к которой она относится.
Кроме того, на опорной поверхности пру-
жины выбивают номер группы и ее высо-
ту под нагрузкой 44,3 кН (например,
1-356).
Первая ступень подвешивания элект-
ровоза ЧС2 имеет листовые рессоры 13
(жесткость 1920 Н/мм, рис. 24,6) и витые
пружины 15 (статический прогиб 62 мм).
Пружины изготовлены из стального пру-
та диаметром 40 мм Концы листовых
рессор соединены продольными баланси-
рами 14.
Опоры кузова электровозов ЧС4 и ЧС4Т
(рис 25,а), выполняя одни и те же функ-
ции, имеют различную конструкцию
(масса кузова распределена поровну
между двумя тележками и передается
иа каждую в четырех точках через упру-
гие опоры). На электровозе ЧС4 в месте
установки опоры в раскосную балку рамы
кузова вварено литое гнездо 5, расточен-
ное внутри под цилиндр. В него запрес-
сована направляющая втулка 4, вдоль
которой может скользить стакан 7. Дно
стакаиа служит опорой для комплекта
внутренней 14 и наружной 15 пружин.
Сверху на пружины уложена опорная ча-
ша 9 с крышкой 8, которую болтами
жестко крепят к гнезду 5, т. е к раме ку-
зова. В центре крышки имеется отверс-
тие, в которое запрессована и зафикси-
рована штифтом втулка 12. Втулка имеет
трапецеидальную упорную резьбу для ре-
гулировочного болта 10 Болт через су-
харь 13 упирается в опорную чашу
Таким образом, нагрузка от кузова че-
рез крышку, регулировочный болт и комп-
лект пружины (жесткость комплекта
1,97 кН/мм) передается на стакан, а от
него через вкладыш 1 на скользун 2,
являющийся деталью рамы тележки. Ре-
гулировочный болт 10 позволяет изме-
нять статическую нагрузку, переда-
ваемую опорой от кузова на раму те-
лежки.
Болт стопорят контргайкой 11, предот-
вращающей его самовывинчивание Кро-
ме того, после регулировки дополнитель-
но ставят специальное стопорное устрой-
ство
Рис 25. Опоры кузова электровозов ЧС4 (а) и ЧС4т(б)
50
При вертикальных перемещениях кузо-
ва относительно рамы тележки стакан
скользит вдоль образующих направляю-
щей втулки. Угловые и вертикальные пе-
ремещения кузова относительно тележки
компенсируются в месте опоры стакана
на вкладыш, для чего контакт между эти-
ми деталями осуществлен по сферической
поверхности.
В зоны контакта деталей, имею-
щих взаимные перемещения, подводится
масло.
В пространство между стаканом и
направляющей втулкой оно попадает че-
рез каиал 6 и кольцевой зазор 4, кроме
того, стекает по стенкам крышки в ванну
3 при заливке (через каждые 20 тыс. км
пробега). На поверхность сферы вкла-
дыша масло попадает через каналы в
опорной чаше и днище стакана.
Гнездо 5 (рис. 25,6) опоры электро-
воза ЧС4Т вварено в балку-кронштейн
рамы кузова Направляющая 20 опоры
при регулировке может перемешаться
относительно гнезда 5 натяжиыми бол-
тами 19.
Направляющая 20 с натяжными бол-
тами 19 в опорах электровоза ЧС4Т вы-
полняет те же функции, что и опорная
чаша 9 (см. рис 25,а) с регулировоч-
ным болтом 10 в опорах электровоза
ЧС4.
Нагрузка от кузова на тележку
передается (см. рис. 25,6) последователь-
но через натяжные болты 19, направ-
ляющую 20 комплект пружин 21 и 22,
собственно опору 25 и вкладыш 26,
опирающийся на скользун 27 тележки.
При вертикальных перемещениях те-
лежки относительно кузова цилиндричес-
кая часть направляющей опоры 18 сколь-
зит вдоль стакана 23, внутрь которого
вставлена сменная втулка 28. К поверх-
ности трения через каналы 24 подается
смазочное масло. Ойо заливается через
трубку 16, из которой через отверстия
17, 18 попадает в полость направляющей
опоры. Внутри трубки имеется щуп —
указатель уровня масла. В отличие от
электровозов ЧС4 на электровозах
ЧС4Т выпукло-сферическую поверхность
имеет не вкладыш, а опора; это спо-
собствует удержанию смазочного масла
в зоне контактирования, а также само-
установке опоры при боковой качке и
галопировании тележки. Скользуны в
обеих конструкциях выполняют одни и
те же функции.
При горизонтальных перемещениях ку-
зова относительно тележки вкладыш
движется по скользуну; возникающие
силы трения демпфируют горизонталь-
ные колебания локомотива Пара сколь-
жения помещена в масляную ванну 3
(см рис. 25, а), закрытую шитом. Ван-
ну заполняют маслом через патрубок.
В эксплуатации необходимо периоди-
чески проверять качество масла, так как
наличие в нем воды может значительно
ухудшить работу пары скольжения. Во-
да, обладая большей плотностью, чем
масло, скапливается на дне ванны и мо-
жет отделить слой масла от поверхности
скольжения. При минусовой температуре
вода может замерзнуть, в результате
чего опора не сможет свободно переме-
щаться в горизонтальной плоскости. При
замене или доливе масла не следует
превышать установленный для него уро-
вень в ванне, так как при движении
электровоза масло будет выплескивать-
ся и может попасть на резину повод-
ковой группы, в результате чего снизится
продолжительность ее работы
Горизонтальные перемещения кузова
ограничены зазорами между боковинами
рамы тележки и упругими резиновыми
упорами, установленными на внутренних
вертикальных стенках боковин рамы ку-
зова Упругие вертикальные переме-
щения в опоре ограничиваются зазорами
между вертикальными упорами, установ-
ленными на рамах тележек и кузова
Электропоезда ЭР2, ЭР2Р, ЭР2Т,
ЭР9М, ЭР9Е. Первая ступень подвеши-
вания буксы тележек моторных вагонов
электропоездов ЭР2, ЭР9М, ЭР9Е сос-
тоит из витых пружин 1 и 8 (рис. 26 ,а),
опирающихся на стаканы 2 буксового
балансира 6, который подвешен к хвосто-
вику корпуса буксы 5. Чтобы устранить
металлический контакт между пружи-
нами и опорными стаканами 2 и сни-
зить шум от ударов колес о стыки рель-
сов, под пружины 1 и 8 устанавливают
резиновые гасители 3. Продольная балка
9 рамы тележки опирается на верхние
торцы пружин через буксовые направ-
ляющие 7, в которых предусмотрены
наличники 4, специальные чаши и сталь-
51
Рис. 26. Первая ступень рессорного подвешивания буксы тележек моторных вагонов электро-
поездов ЭР2, ЭР9М, ЭР9Е (а), электропоездов ЭР2Р, ЭР2Т (б) и тележек прицепных и головных
вагонов электропоездов ЭР2, ЭР2Р, ЭР9М, ЭР9Е (в)
ные регулировочные прокладки толщи-
ной 6 мм.
Гашеиие колебаний галопирования
осуществляется фрикционным гасите-
лем, основание которого приварено к
продольной балке 9 рамы тележки. На
основании укреплена ось 12 с поворот-
ным рычагом 16, фрикционными диска-
ми, изготовленными из ретинакса
ФК-16 Л или пластмассы КФ-2, и непо-
движным диском 17. Рычаг с дисками
зажат между основанием, крышкой 15
и фигурной шайбой 13 пружиной 14.
Рычаг 16 соединен с крышкой корпуса
буксы 5 поводком 11. В отверстиях
поводка в месте соединения гасителя с
кронштейном установлены резиновые
втулки 10. Эти втулки затягивают так,
что колебания с малой амплитудой га-
сятся в них, а фрикционная часть га-
сителя в работу не включается (она дол-
52
жна работать при значительных ампли-
тудах).
Первая ступень подвешивания буксы
бесчелюстного типа тележек моторного
вагона электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
состоит из пружин 20, 21 с чашами.
Чаши установлены на разных уровнях
в соответствии с положением тяговых
поводков 18 и 24, которые связывают
буксу с рамой 19 тележки. Под нижние
опорные поверхности пружин в чашах
крыльев буксы установлены армирован-
ные стальными опорными шайбами 22
резиновые амортизаторы 23 (рис. 26, б).
На комплект пружин, расположенный
на чаше нижнего крыла буксы, установ-
лена резиновая втулка 25, прикреплен-
ная болтами к основному кронштейну
рамы.
Первая ступень подвешивания буксы
тележек КВЗ-ЦНИИ прицепных и голов-
ных вагонов выполнена одинаково для
электропоездов всех серий, отличия име-
ются только в характеристиках пружин
Для направления пружин (рис. 26, в)
служат стальные шпинтоны 26, прикреп-
ленные к раме тележки. Чтобы смягчить
удары, под пружиной размешены рези-
нометаллические амортизаторы, арми-
рованные стальными прокладками, пред-
охраняющими резину от износа.
Возвращение колесной пары в среднее
положение при ее отклонении дости-
гается вследствие поперечной жесткости
пружин В буксовом подвешивании этих
тележек также применен фрикционный
гаситель колебаний. Благодаря такому
устройству узла возникает постоянная
сила, которая гасит вертикальные коле-
бания буксового подвешивания
Вторая ступень (центральное подве-
шивание) тележки (рис. 27) моторных
вагонов электропоездов ЭР2 (с №514),
ЭР2Р, ЭР9М, ЭР9Е выполнена в виде
люлечного подвешивания Тяги 9 подве-
шены к раме на валиках в специальных
стаканах 12, вваренных в боковины 1
рамы тележки. Тяги 9 оканчиваются
короткими серьгами, на которых подве-
шен на валиках поддон 10. Серьги штам-
пованные, имеют форму прямоугольных
звеньев. Каждая тяга 9 представляет
собой кованый стержень с двумя голов-
ками. В отверстие верхней головки встав-
лен сменный фасонный вкладыш, на ко-
торый опирается верхний валик. Такие
же валики установлены и в нижних го-
ловках тяг 9.
На поддоне установлены два комп-
лекта витых двухрядных пружин 11, на
которые опирается расположенный меж-
ду поперечными балками 5 надрессор-
ный брус 6, имеющий в средней части
коробчатое сечение, отштампованный из
листовой стали В средней части через
брус 6 пропущен с резиновым аморти-
затором 8 шкворень 7.
Брус 6 упруго фиксирован относитель-
но рамы тележки двумя тяговыми по-
водками 3 с резинометаллическими амор-
тизаторами 2 в шарнирах. Поводки 3
передают тяговые и тормозные силы
от рамы тележки на раму кузова. Про-
дольные перемещения бруса 6 при пере-
даче продольных усилий ограничены до
2—4 мм деформацией амортизатора 2
Между брусом 6 и рамой 1 тележки
под углом 35° к горизонтали установ-
лены гидравлические гасители колеба-
ний 4, поглошаюшие энергию колебаний
более эффективно, чем листовые рес-
соры.
Для ограничения поперечных переме-
щений и смягчения боковых ударов над-
рессорного бруса 6 о боковины рамы на
литых опорах установлены резинометал-
лические амортизаторы (буферы) Кузов
опирается на четыре скользуна, установ-
ленных на надрессорных брусьях Сколь-
зуны, изготовленные из древесноволок-
нистого пластика, расположены в гнез-
дах литых опор, приваренных по концам
балки надрессорного бруса; установлены
они на упругом основании — резиновых
прокладках толщиной 15 мм. Дополни-
тельный момент трения между кузовом
и скользунами тележек уменьшает бо-
ковую качку вагона и виляние тележек
и тем самым повышает плавность хода
электропоезда.
Вторая ступень подвешивания прицеп-
ных и головных вагонов с тележками
КВЗ-ЦНИИ имеет конструкцию, пример-
но такую же, как у моторного вагона,
отличается устройством шкворневого уз-
ла и витыми трехрядными пружинами.
Высота пружин подобрана так, что гиб-
кость собранного комплекта переменная.
При вагоне без пассажиров в работе
участвуют только наружная и внутрен-
няя пружины, при заполненном вагоне в
работу включается и средняя пру-
жина
На электропоездах ЭР200 в централь-
ном подвешивании вместо двухрядных
пружин применяют пневматические рес-
соры (пневморессоры). Они представля-
ют собой упругие резинокордные обо-
лочки, заполненные сжатым воздухом.
Такие рессоры обеспечивают возмож-
ность получения большого статического
прогиба и стабильного демпфирования
колебаний Кроме того, применяя их,
можно поддерживать постоянную высо-
ту пола кузова над головками рельсов
независимо от загрузки вагона пассажи-
рами, осуществлять принудительный на-
клон кузова при входе в кривые и т. п.
Пневматические рессоры подразде-
ляют на балонные, диафрагменные, по-
душечные и комбинированные Наиболь-
53
Рис. 27 Вторая ступень подвешивания (люлечное) моторного вагона электропоездов
ЭР2 (с № 514), ЭР2Р. ЭР9М и ЭР9Е
54
Рис. 28. Пневматическая рессора электропоезда ЭР200
шее распространение получили первые
две разновидности. Баллонная пневмо-
рессора работает только в вертикальном
направлении (рис. 28,а). Ее резино-
кордная оболочка 2 уплотняющими коль-
цами 5 и 6 прикреплена к верхней и
нижней крышкам 1 и 4. Кольцо 3 служит
для сохранения формы пневморессоры.
Кроме того, с его помощью образуют
витки оболочки; на рельсовых экипажах,
помимо двухвитковых, применяют и трех-
витковые оболочки. На случай отсутст-
вия воздуха внутри оболочки устанав-
ливают резиновый амортизатор или пру-
жину.
Диафрагменная рессора работает в
вертикальном и поперечном направлени-
ях. К ее верхней крышке 4 крепят направ-
ляющий кожух 7 (рис. 28,6), функции
нижней крышки выполняет поршень 9,
на котором установлен амортизатор 8.
Сопротивление рессоры поперечной де-
формации возникает вследствие изме-
нения площади и формы поверхности
контакта оболочки с поршнем пневмо-
рессоры и частично — в результате жест-
кости оболочки.
Для снижения жесткости пневморес-
соры соединяют с дополнительным ре-
зервуаром, в качестве которого исполь-
зуют внутренние полости отдельных ба-
лок рамы тележки.
Соединяют рессоры с дополнительным
резервуаром трубопроводами, имеющи-
ми регулируемые отверстия, что позво-
ляет получить требуемый демпфирующий
эффект пневморессоры.
Процессы, происходящие в пневморес-
соре, определяются изменением давле-
ния и объема газа при постоянной тем-
пературе.
Грузоподъемность рессоры F определяет-
ся как сумма грузоподъемностей оболочки
Fo6 и воздуха FB
F = Еоб + FB = ж„бЛ 4- p„S3 = жо6\ 4-
+ (Р + Pa)S3 = Ж!ГУ 4- [Ро Го/(Го —
- 8ДУ -р„] S„
где жоб — жесткость оболочки, Д — коэффи-
циент деформации; рИ и ра — соответственно
избыточное и атмосферное давление, Ss —
эффективная (несущая) площадь поперечно-
го сечения пневморессоры, />о и 14 — соот-
ветственно начальные давление и объем воз-
духа; р — текущее значение давления возду-
ха (р — р„ — ра), п — показатель политропы
(при статическом нагружении пневморессоры
п = 1, при динамическом п = 1,34-1,4)
Жесткость пневморессоры находят как
производную от грузоподъемности 'по дефор-
мации Обычно жесткость оболочки мала и
площадь поперечного сечения рессоры при
деформации изменяется незначительно, по-
этому можно принять
ж & пр<>8,ЩДУп - 8,Л)" + ’ =
= nS?p0/[(l - SA/Vo)" + ' Ио}
Характеристики пневморессоры зави-
сят от ее геометрических размеров,
объема, давления воздуха, материала
упругой оболочки. Если пневморессора
соединена с дополнительным резерву-
аром, объем которого значительно превы-
шает начальный объем пневморессоры,
это приводит к снижению виляния и
уменьшению жесткости пневмоподвеши-
вания.
§ 10. Гидравлические гасители
колебаний
В зависимости от демпфирующей силы
гасители колебаний устанавливают меж-
ду рамами кузова и тележки (на
электровозах ВЛ 10, ВЛ 10у, ВЛ 11 и ВЛ80
55
всех индексов; на электропоездах во вто-
рой ступени с витыми пружинами и др.)
и между рамой тележки и буксами (на
электровозах ЧС4, ЧС4Т и др.) Гашение
колебаний в них происходит под дейст-
вием сил вязкого трения жидкости, воз-
никающих при продавливании ее порш-
нем через узкие каналы и всасывании об-
ратно через клапаны одностороннего
действия (т. е. происходит превращение
механической энергии колебательного
движения в тепловую и передача ее в ок-
ружающую среду). Гасители бывают
двустороннего и одностороннего дейст-
вия. На электровозе или вагоне допуска-
ется установка гидравлического гаси-
теля колебаний только одного типа.
Телескопический поршневой гаситель
двустороннего действия (рис. 29,а) раз-
вивает усилия сопротивления на ходах
сжатия и растяжения и состоит из ци-
линдра 5 с головкой 15, в котором при
колебаниях рамы кузова или тележки
перемешается поршень 6 с клапанами
17 и кольцом 4. В нижнюю часть ци-
линдра запрессован корпус 18 с клапа-
Рис 29 Гидравлический гаситель двустороннего действия
56
ном 19. Шток 6 уплотнен сальниковым
устройством, состоящим из обоймы 7 и
двух каркасных сальников 10. Гайка 8
фиксирует положение деталей гасителя
и одновременно сжимает резиновое коль-
цо 14, которое уплотняет корпус 16 Га-
ситель крепят с помощью верхней 11 и
нижней 1 головок резиновых втулок 2
и стальных вкладышей 3. На верхнюю
головку наворачивают защитный кожух
9, который фиксируется болтом 13. Креп-
ление штока к верхней головке осущест-
вляется винтом 12.
При ходе поршня 6 вверх (рис. 29,6)
давление рабочей жидкости в надпорш-
невой полости повышается, диск клапа-
на 19 в поршне прижимается к посадоч-
ным поясам корпуса, жидкость, преодо-
левая большое сопротивление, поступает
через щелевые каналы, расположенные
на наружном поясе, в подпоршневую
полость 20. Однако давление в этой по-
лости все равно снижается, так как осво-
бождающийся объем под поршнем боль-
ше объема поступившей жидкости. Вслед-
ствие образовавшегося разрежения объ-
ем под поршнем заполняется жидкостью,
всасываемой из вспомогательной камеры
21 через канавки в нижнем корпусе, ка-
либрованные отверстия клапана 19 и па-
зы дистанционного кольца. При повыше-
нии давления в иадпоршиевой полости
до 4,41 МПа (45 кгс/см2) открывается
клапан 17 в поршне, и часть жидкости
перепускается в подпоршневую полость
20. Давление в иадпоршиевой полости па-
дает, шарик под действием пружины
закрывает отверстие клапана 17.
Когда поршень перемешается вниз
(рис. 29,в), давление рабочей жидкости
в подпоршневой полости 20 повышается,
диск нижнего клапана 19 прижимается
к посадочным поясам корпуса, и часть
жидкости, преодолевая большое сопро-
тивление, переходит через шелевые ка-
налы во вспомогательную камеру 22.
Одновременно при этом ходе давление
жидкости в надпоршневой полости сни-
жается, клапан 17 открывается, и
часть жидкости перетекает через калиб-
рованные отверстия клапана в освобо-
дившееся надпоршневое пространство.
Если давление в подпоршневой полости
20 повысится до 4,41 МПа (45 кгс/см2),
сработает клапан 19 в нижнем корпусе,
и часть жидкости перепустится во вспо-
могательную камеру 23. Давление в по-
лости 21 упадет, шарик клапана 19 под
действием пружины закроет отверстие.
Гидравлический гаситель односторон-
него действия создает силу сопротивле-
ния только на ходе сжатия Ход растя-
жения является вспомогательным, шток
свободно перемешается вверх и засасы-
вает рабочую жидкость в подпоршневую
полость.
Гидравлические гасители устанавли-
вают под углом 35—45° к горизонтали,
что позволяет исключить или ограничить
вертикальные и горизонтальные колеба-
ния кузова или рамы тележки. Пригод-
ность гасителя колебаний определяют
способностью его противодействовать
колебательному процессу, которая оце-
нивается силой сопротивления гасителя.
Исправность гасителя колебаний пе-
риодически проверяют на специальном
стенде, где снимают рабочую диаграмму.
В случае искажения диаграммы по срав-
нению с приведенной в заводской инст-
рукции гаситель ремонтируют. В качест-
ве рабочей жидкости применяют масло
приборное
§ 11. Передача вращающего
момента и классификация
тяговых передач
Вращающий момент от вала тягового
двигателя на ось колесной пары пере-
дается зубчатой передачей, которая
состоит из находящихся в зацеплении
большого и малого (шестерня) зубча-
тых колес. Большое зубчатое колесо на-
сажено на удлиненную ступицу или на
ось колесной пары, малое — на вал дви-
гателя. Зубчатая передача позволяет
выбрать оптимальную частоту вращения
якоря двигателя независимо от частоты
вращения колесных пар.
В зависимости от способа подвешива-
ния тяговых двигателей (опорно-осевое
или рамное, см. § 13.) различают следую-
щие зубчатые передачи: редукторные
жесткие, редукторные с упругими рези-
нокордными муфтами, редукторные с
карданным валом. Устройство для под-
вешивания тягового двигателя смягчает
удары, приходящиеся на него при про-
57
хождении колесной парой неровностей
пути и при трогании с места, а также
компенсирует изменения взаимного поло-
жения тягового двигателя и рамы те-
лежки при движении электровоза или
моторного вагона электропоезда.
Зубчатые передачи выполняют одно-
сторонними (шестерня насажена на один
конец вала двигателя) и двусторонними
(шестерни насажены на оба конца вала).
Двусторонние передачи применяют толь-
ко на грузовых электровозах. Односто-
ронние передачи позволяют более полно
использовать пространство между коле-
сами для размещения тяговых двигате-
лей, т. е. применять более мощные дви-
гатели. Эти передачи широко использу-
ют на современных пассажирских элект-
ровозах (ЧС2, ЧС2Т, ЧС4, ЧС4Т и др.)
и электропоездах.
Шестерни имеют меньший диаметр и
меньшее число зубьев, чем большие зуб-
чатые колеса. Отношение числа зубьев
большого и малого зубчатых колес назы-
вают передаточным числом. Изменяя
передаточное число у электровозов с
одинаковыми тяговыми двигателями
(одной и той же мощности), можно ме-
нять скорость движения при соответст-
вующем изменении силы тяги электро-
воза. Чтобы не нарушалось сцепление
зубчатых колес и шестерен, необходимо
иметь постоянное расстояние (централь)
между их центрами.
Расстояние между двумя зубьями или
серединами их, взятое по начальной
(длительной) окружности, называют ша-
гом зацепления. Часть зуба выше началь-
ной окружности принято называть голов-
кой, а ниже — ножкой зуба. Отношение
между диаметром начальной окружности
зубчатого колеса, выраженное в милли-
метрах, и числом его зубьев называют
модулем. Зубчатые передачи бывают пря-
мозубые и косозубые.
$ 12. Конструкция
опорно-осевого подвешивания
и зубчатой передачи
На отечественных электровозах приме-
няют траверсное и маятниковое подвеши-
вание тяговых двигателей.
Электровозы ВЛ22м, ВЛ23, ВЛ8 и
ВЛбО". При траверсном подвешивании
тяговый двигатель одним концом опира-
ется через моторно-осевые подшипники
на ось колесной пары, а вторым — дву-
мя кронштейнами 1 и 7 (рис. 30, а) че-
рез траверсу на раму 10 тележки. Травер-
са состоит из витых пружин 4, которые
являются упругими элементами подвеши-
вания, направляющих упоров 2 и стерж-
ней 11, опорных балок.? и 5 с приваренны-
ми к ним накладками. Траверсу в сборе с
предварительным натягом, который соз-
дается болтами, пропущенными через
Рис. 30 Траверсное опорно-осевое подвешивание тяговых двигателей (а) и зубчатые передачи
(б и в)
58
отверстия 9, устанавливают между двумя
кронштейнами двигателя 1 и 7 и четырьмя
кронштейнами рамы 10. На двигателе
предусмотрены два предохранительных
кронштейна 6 и 8, которыми в случае
обрыва основных кронштейнов опирается
двигатель.
Натяг пружин выбирают таким, чтобы
при установке траверсы не было зазора
между верхней балкой 5 и кронштейнами
рамы тележки, когда тяговый двигатель
выступами опирается на траверсу. Для
этого необходимо, чтобы усилие началь-
ного натяга пружин было равно нагрузке
двигателя, приходящейся на траверсу.
Недостатком этой конструкции является
износ направляющих стержней 11 в мес-
тах соприкосновения со втулками, верх-
ней 3 и нижней 5 балок, а также износ
трущихся поверхностей кронштейнов 1
и 7. На пружины 4 действуют примерно
половина веса тягового двигателя и силы
его реакции; рассчитывают их так, чтобы
при наибольшей силе тяги между витками
оставался зазор.
На электровозах ВЛ22М, ВЛ23, ВЛ8
и ВЛ60к для передачи вращающего мо-
мента применяют зубчатые передачи дву-
сторонние прямозубые с упругой связью
(рис. 30, б) и двусторонние жесткие ко-
созубые (рис 30, в). В первом случае
для передачи вращающего момента дву-
мя сторонами необходимо, чтобы их шес-
терни и зубчатые колеса вступали в за-
цепление одновременно и зубья пол-
ностью соприкасались друг с другом. При
самом незначительном смещении зубьев
по окружности зубчатого колеса одной
стороны колесной пары по отношению к
зубчатому колесу другой стороны весь
вращающий момент передается лишь иа
одну сторону передачи, перегружая ее
вдвое и создавая опасность поломки зубьев.
Даже самый тщательный монтаж зуб-
чатых колес не обеспечивает требуемой
точности. Чтобы компенсировать неточ-
ность посадки зубчатых колес при двусто-
ронней передаче с прямыми зубьями, при-
меняют упругую связь между венцом 13
(см. рис. 30, б) зубчатого колеса и его
центром. Упругая связь позволяет также
уменьшить динамические нагрузки, пере-
даваемые через зубчатое зацепление на
тяговый двигатель; при этом улучшаются
условия работы двигателя и зубчатой
передачи, повышаются их надежность и
долговечность. Такое зубчатое колесо
состоит из центра 17, венца 13, листо-
вых пружин с прокладками 18 в середи-
не, боковых шайб 16 и заклепок 14.
Центр 17 имеет по внешней стороне
в зависимости от передаточного числа
от 22 до 25 пазов, в которые закла-
дывают пакеты листовых пружин. Каж-
дый пакет состоит из восьми пластин и
прокладки 18. Пластины помешены в два
ряда по четыре с каждой стороны прок-
ладки, которая создает предварительный
натяг. За состоянием пакетов наблюдают
через отверстия 15 в шайбах 16, кото-
рые наложены с обеих сторои на центр
и венец При правильно собранной пере-
даче венец может максимально откло-
няться относительно центра на 1,6 мм.
Венец изготовляют из углеродистой
стали 50 или стали 37XH3A. Центр зуб-
чатого колеса отливают из стали 25 Л-П.
Пружины изготовляют из хромованадие-
вой электростали 50ХФА и подвергают
термической обработке. Прокладки паке-
тов штампуют или прокатывают из стали
СтЗ, затем цементируют и закаливают.
Зубчатое колесо 12 (см. рис. 30, в)
жесткой косозубой передачи изготовляют
цельнокатаной поковкой из стали 55 и
подвергают объемному упрочнению. Пос-
ле этого нарезают зубья. Зубья обоих
зубчатых колес колесной пары наклонены
в противоположных направлениях. Если
в результате неточностей при монтаже
в зацепление вступает одна сторона пе-
редачи, появляется сила, вызванная на-
жатием косого зуба на шестерню, кото-
рая заставляет якорь двигателя переме-
щаться до тех пор, пока не войдет в
зацепление другая сторона. Угол наклона
зубьев по делительной окружности
24°37'12". Шестерни 12 (см. рис. 30, в)
изготовляют поковкой из хромоникелевой
стали 20ХНЗА. После механической об-
работки шестерню подвергают цемента-
ции или нитроцемеитации, осуществляют
закалку поверхностей зубьев по контуру.
Шестерни напрессовывают на конические
концы вала якоря двигателя в горячем
срстоянии с натягом 0,22—0,26 мм. По-
верхность прилегания шестерни к конусу
вала тягового двигателя должна состав-
лять не менее 85% обшей площади ко-
нуса, что достигается притиркой. Нагрев
59
12
13
9
8
2
Рис. 31 Маятниковое подвешивание тяговых двигателей
производят в индукционном нагревателе
Недопустимо нагревать шестерни в мас-
ле, так как даже при тщательном про-
тирании на посадочной поверхности мо-
гут остаться его следы, что является
одной из причин проворачивания шесте-
рен. Нагретую шестерню насаживают на
вал тягового двигателя. Затем, вставив
в отверстие шестерни пружинную шайбу,
завертывают натяжную гайку специаль-
ным ключом. Гайка должна быть утоп-
лена в выточке шестерни. При охлажде-
нии шестерня плотно обхватывает вал
якоря двигателя, и передача вращающе-
го момента осуществляется благодаря
силам трения, возникающим между ко-
нусом вала и шестерней.
Электровозы ВЛ 10, ВЛ10у, В Л 80“,
ВЛ80с, ВЛ80т, ВЛ80”. При маятниковом
подвешивании тяговый двигатель (рис.
31) одним концом опирается через мо-
торно-осевые подшипники на ось колес-
ной пары /, а другим — на раму тележки
через специальную подвеску с резиновы-
ми шайбами (амортизаторами) 6, кронш-
тейном 3 и деталями монтажа 5. Под-
веска 7 выполнена поковкой из стали 45
с последующей механической обработ-
кой, имеет головку, которой крепится к
брусу 9 шаровой связи с помощью пла-
вающего валика 8 из стали 45;
валнк проходит через марганцовистые
втулки, запрессованные в проушинах
бруса и в головке подвески. Чтобы валик
8 не выпадал, отверстия проушин бруса
9 перекрывают планками, из которых од-
на приварена, а другая закреплена двумя
60
болтами М16. На подвеске нарезана круг-
лая резьба диаметром 60 мм для гайки 4,
стягивающей диски и резиновые шайбы.
Кронштейн 3 отлит из стали 12ТГЛ или
25Л-Н, прикреплен к остову двига-
теля болтами, застопоренными пластин-
чатой и пружинной шайбами. Резиновые
шайбы обеспечивают эластичность под-
вешивания и выполнены из формовоч-
ной резиновой смеси. На случай обрыва
подвески 7 в качестве дополнительной
страховки служат специальные приливы
10 на остове 2 двигателя и приливы на
шкворневом брусе рамы тележки.
На электровозах применена жесткая
двусторонняя косозубая передача 12 и
13. Модуль зубчатой передачи равен 10,
для защиты ее от воздействия внешней
среды применены кожуха 11, состоящие
из двух половин, плотно пригнанных друг
к другу, с уплотнением из губчатой ре-
зины. Кожух прикреплен к остову тягово-
го двигателя Нижняя часть его является
масляной ванной (для 4,2 кг масла, зимой
марки 3, летом — Л) для обеспечения
смазывания зубчатой передачи.
§ 13. Конструкция рамного
подвешивания и передача
вращающего моменте
При рамном подвешивании тяговый
двигатель закреплен на раме тележки и
полностью подрессорен Это положитель-
но сказывается на его работе, так как
значительно снижаются воздействия на
двигатель, возникающие при прохожде-
нии колесной парой неровностей пути, а
также воздействие электровоза или ва-
гона на рельсовый путь. Так как тяговый
двигатель закреплен на раме тележки,
то при движении электровоза или мотор-
ного вагона электропоезда он переме-
щается относительно колесной пвры. В
результате шестерня, напрессованная на
его вал, и зубчатое колесо будут несоос-
ными. Поэтому при рамном подвешива-
нии тягового двигателя невозможно при-
менить жесткое соединение шестерни с
зубчатым колесом, как при опорно-осе-
вом подвешивании. На электровозах и
электропоездах железных дорог Совет-
ского Союза применяют рамное подвеши-
вание с редуктором, карданной переда-
чей и шарнирной муфтой (электровозы
ЧС4, ЧС4Т, ЧС2, ЧС2Т, ЧС200, ЧС6, ЧС7
и др.), с редуктором и резинокордной
муфтой (электропоезда ЭР2, ЭР2Р,
ЭР9М, ЭР9Е и др.) и с полым валом
(опытные электровозы ВЛ81, ВЛ84 и
ДР-)-
Передача вращающего момента от ва-
ла двигателя к колесной паре с помощью
карданного вала с шарнирными муфта-
ми обеспечивает компенсацию несооснос-
ти валов якоря и зубчатого колеса, возни-
кающей при угловых и линейных пере-
мещениях рамы тележки относительно
колесных пар. Вал (коробка) якоря дви-
гателя 1 (рис. 32) полый. Внутренняя
полость вала якоря и поршень шарнир-
ной муфты соприкасаются, т. е. нахо-
дятся в зацеплении, благодаря чему пе-
редается вращающий момент на поршень
шарнирной муфты; в результате снижа-
ются аксиальные нагрузки на подшипни-
ки. Зацепление осуществлено на большой
площади, что обеспечивает незначитель-
ный уровень напряжений, возникающих
при передаче вращающего момента, и
увеличивает долговечность узла. С порш-
ня 5 вращающий момент передается на
шарнирную муфту со стороны якорного
подшипника. Через крестовину и шар-
нирные цапфы 3 с игольчатыми подшип-
никами момент передается на поводок
6 карданного вала 2 и поводок 7 шес-
терни. Поводки расположены во взаимно
перпендикулярных плоскостях и соеди-
няются с шарнирными цапфами бол-
тами. Редуктор закреплен с одной
стороны на раме тележки с помощью
Кронштейна и подески, а с другой опи-
рается на ось 10 через подшипник 9,
Рис 32. Редуктор и карданный вал с шарнирной муфтой при рамном подвешивании тяговых
двигателей электровозов ЧС4, ЧС4Т
61
Рис 33. Рамное подвешивание тягового двигателя с полым валом на оси колесной пары элек-
тровоза ВЛ84:
1 — зубчатое колесо; 2 — кожух, 3 — невращающаяся цапфа, 4 — полый вал, 5 — палец привода колес-
ного центра; 6 — бандажное кольцо, 7 — колесный центр, 8 — ось колесной пары, 9 — болт крепления
цапфы, 10 — опорный подшипник зубчатого колеса; 11 — шестерня ; 12 — вал тягового двигателя, 13 —
шатун с резннометаллическими втулками; 14 — центр зубчатого колеса
установленный на втулке 8 большого зуб-
чатого колеса.
Шарнирная муфта снабжена игольча-
тым подшипником, обеспечивающим ка-
чение при взаимном угловом смещении
плоскостей крестовины и поводка. Иглы
12 и 13 в подшипнике удерживаются
в радиальном направлении упорными
кольцами, которые в свою очередь фик-
сируются предохранительными кольцами
4. Подшипниковые цапфы внутренней (со
стороны якорного подшипника) и наруж-
ной (со стороны шестерни) муфт отли-
чаются только пазами под уплотнения,
предотвращающими вытекание масла
из полости подшипника и попадание в
нее пыли. В подшипниковых цапфах на-
ружной муфты уплотнение выполнено ре-
зиновыми манжетами с пружинными фик-
саторами.
При движении электровоза масло под
действием центробежной силы растекает-
ся по внутренней поверхности втулки,
проходит к зубчатому зацеплению втул-
ки и поршня. На иглы подшипников и
торцовые поверхности карданного креста
масло попадает через отверстия, имею-
щиеся в кресте, а также в предохраии-
62
тельном и направляющем кольцах. По-
лость подшипниковых цапф наружного
шарнира заполняется смазкой через
пресс-масленки. Все соприкасающиеся
поверхности деталей муфты окрашены.
Вращающий момент от вала якоря тя-
гового двигателя через внутреннюю шар-
нирную муфту, карданный вал 2 и наруж-
ную шарнирную муфту передается на вал
И шестерни редуктора. Карданный вал
передает большие нагрузки; для обеспе-
чения необходимой прочности его поверх-
ность тщательно обрабатывают
Аксиальному перемещению поводка 14
(вдоль шлицев) препятствует упорное
кольцо, состоящее из трех частей, и фик-
сированная гайка. Так как якорь тягово-
го двигателя может иметь большую час-
тоту вращения, для ротора и муфт произ-
водят динамическую балансировку. С
этой целью в обоих поводках внешнего
шарнира просверлены отверстия, в кото-
рые при балансировке ввертывают уров-
новешиваюшие штифты.
Снабженный по концам шарнирными
муфтами, каждая из которых допускает
свободные угловые перемещения в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях,
и имеющий возможность перемещаться
в аксиальном направлении вместе с пор-
шнем, карданный вал совершает маятни-
ковые движения относительно оси кар-
данного креста, компенсируя тем самым
несоосность вала якоря и вала 11 шестер-
ни редуктора, возникающую при движе-
нии электровоза Для того чтобы обеспе-
чивалась непрерывная обкатка игл на
рабочих поверхностях цапф, ось якоря
смещена на 8 мм по вертикали и на 15 мм
по горизонтали относительно оси шес-
терни.
При рамном подвешивании тягового
двигателя и редуктора можно реализо-
вать силу тяги на 12—13% большую,
чем при опорно-осевом (это очень важ-
но для грузовых электровозов), иметь
минимальные динамические моменты, вы-
зываемые колебаниями рамы тележки от-
носительно колесных пар, и воздействия
на путь, обусловленные минимальной не-
подрессоренной массой Такой привод
(рис. 33), примененный на электровозе
ВЛ84, имеет одностороннюю зубчатую
передачу, состоящую из шестерни 11,
зубчатого колеса 1, опирающегося через
два подшипника 10 на невращающуюся
цапфу 3 От центра зубчатого коле-
са тяговый момент через фланец и четы-
рехповодковую муфту передается на по-
лый вал 4, а от него через вторую муфту
(шатун 13) — на колесный центр 7. Зуб-
чатая передача закрыта металлическим
Рис. 34. Подвешивание тягового двигателя на раме тележки моторного вагона (а) и редуктор
(б) моторных вагонов электропоездов ЭР2 и ЭР9Е
63
кожухом 2. Увеличение диаметра колеса
до 1350 мм снижает нагрузку в месте
контакта колеса с рельсом на 8—10%,
но на столько же увеличивается необрес-
соренная масса колесной пары.
На моторных тележках электропоездов
тяговый двигатель 1 (рис. 34, а) двумя
лапами установлен на опорные поверх-
ности поперечной балки 3 рамы тележ-
ки. Эти поверхности имеют выступы, на
которые устанавливают клинья 4 с ввер-
нутым в них распорным болтом 6 с левой
и правой резьбой, благодаря чему клинья
перемещаются, притягивая двигатель к
верхним опорным площадкам поперечных
балок. Две нижние опорные площадки
двигателя имеют резьбовые отверстия
под болты 2 для крепления двигателя
на поддерживающих кронштейнах сред-
ней части поперечной балки. Расстояние
между осевыми линиями тягового двига-
теля 1 и оси 5 колесной пары равно
15 мм. Зубчатая передача выполнена в
виде редуктора и упругой резинокордной
муфты.
Редуктор (рис. 34, б) состоит из ци-
линдрических прямозубых колеса 16 и
шестерни 13, размещенных в стальном
литом корпусе 12. Модуль передачи ра-
вен 10 мм.
Зубчатое колесо 17 имеет венец с зу-
бьями, закрепленный призонными болта-
ми на фланце колесного центра 16. Зуб-
чатые венцы выполнены из стали марки
ЗОХНЗА. Рабочие поверхности зубьев
закалены по всему контуру на глубину
2—5 мм до твердости 46—52 HRC (по
Роквеллу) и отшлифованы. Шестерня 13
состоит из венца, выполненного из стали
12ХНЗА, и вала 11 с конусным хвосто-
виком, изготовленного из Ст5 или стали
45 и термически обработанного. Зубья
шестерни после нарезания подвергают
цементации на глубину 1,5—2 мм и за-
калке до твердости не менее 54 HRC
Конусные шлифованные поверхности ва-
ла перед посадкой венца на конус вала
притирают. Венец, нагретый до 110—
120 °C, напрессовывают на вал, и шли-
фуют рабочие поверхности зубьев. Вал
шестерни вращается в двух цилиндри-
ческих роликовых подшипниках 9 и 15.
Подшипники установлены в стаканах 8,
14 на скользящей посадке, закреплены
передней крышкой 10, имеющей отверс-
64
тие для прохода вала и хвостовик, а так-
же задней глухой крышкой. На валу 11
подшипники и крышки с подшипниками
устанавливают на тугой посадке.
Подшипниковые узлы заполняют плас-
тичной смазкой для роликовых подшип-
ников, подавая через штуцера, ввернутые
в наружные крышки и закрываемые резь-
бовыми пробками.
Корпус редуктора жесткий, состоит из
двух половин, отлитых из стали. Боко-
вые стенки корпуса усилены ребрами.
В нижней половине корпуса имеются два
отверстия для заливки свежей смазки
в корпус и спуска отработанной. Отвер-
стия закрыты резьбовыми пробками. Люк
корпуса закрыт крышкой с сапуиом-труб-
кой, имеющей защитный колпачок. Меж-
ду колпачком и сапуном-трубкой уложена
фильтрующая набивка из войлока. Это
устройство служит для соединения редук-
тора с атмосферой, что необходимо для
предотвращения возможного выброса
смазки через лабиринтные уплотнения 7
под действием избыточного давления
внутри редуктора, возникающего при его
работе.
Верхняя и нижняя половины редукто-
ра скреплены болтами и зафиксированы
двумя штифтами Два удлиненных скреп-
ляющих болта предотвращают падение
на путь нижней половины корпуса в слу-
чае обрыва остальных болтов редуктора
Чтобы получить точное межцентровое
расстояние между отверстиями горловин
под установку подшипниковых крышек,
обе половины редуктора обрабатывают
в собранном виде.
На моторных тележках, изготовленных
до 1972 г., вплотную к подшипниковому
узлу устанавливали кольцо заземления,
а к стакану этого узла болтами крепили
заземляющее устройство, состоящее из
алюминиевого корпуса, в котором распо-
ложен щеткодержатель с двумя угольно-
графнтными щетками.
После 1972 г. заземляющее устройство
монтируют на буксе колесной па-
ры.
В верхней части большой горловины
редуктора имеется отверстие, закрывае-
мое резьбовой пробкой, а против него
в стакане — второе, через которое перио-
дически добавляют смазку в узел опор-
ных подшипников.
Вторая стенка корпуса редуктора охва-
тывает своей горловиной цилиндричес-
кую часть колесного центра, расположен-
ную между спицами и фланцем зубчато-
го венца. Поскольку между корпусом ре-
дуктора и цилиндрической частью колес-
ного центра имеется зазор, для предотв-
ращения вытекания смазки в корпусе
редуктора предусмотрены лабиринтные
канавки, а на центре — маслоотбойный
гребень.
В редуктор заливают осерненные смаз-
ки: летом ОСЛ, зимой ОСЗ. Чтобы смаз-
ка не выбрасывалась через лабиринтные
уплотнения, ее уровень не должен быть
выше впадины зубьев зубчатого колеса.
3 Зак 95 5
Рис. 35. Редуктор моторного вагона электропоезда
ЭР2Р (а), унифицированная подвеска редуктора на
моторных вагонах (б) и упругая муфта (в):
1 — зубчатое колесо; 2 — ось колесной пары; 3 — ра-
диально-упорный подшипник, 4 — лабиринтное коль-
цо, 5 — вал шестерни; 6 — стержень с резьбой подвес-
ки редуктора, 7 — шестерня, 8 — поперечная балка; 9 —
дистанционная втулка, 10—резинометаллический амор-
тизатор, 11 — корпус редуктора; 12— болт стопорной
шайбы, 13 — предохранительный хомут; 14 — фланец
двигателя; 15 — резннокордная оболочка; 16 — полуколь-
цо, 17 — фланец шестерни; 18 — разрезная шайба, 19 —
фиксатор; 20 — резьбовая втулка
65
Для проверки уровня смазки в отверстие
для залива вворачивают пробку с магнит-
ным щупом. Щуп представляет собой
алюминиевую трубку, в которую вставлен
постоянный магнит, улавливающий ме-
таллические продукты износа зубчатых
колес и очищающий таким образом мас-
ло. Щуп имеет кольцевые риски, соот-
ветствующие допускаемым изменениям
уровня масла.
На электропездах ЭР2Р и ЭР2Т узел
редуктора (рис. 35, а) несколько отли-
чается от рассмотренного, который при-
меняют на поездах ЭР2, ЭР9М и ЭР9Е.
Ввиду того что упругая резинокордная
муфта при передаче вращающего момен-
та от двигателя редуктору создает ра-
диальные и аксиальные нагрузки, дейст-
вующие на подшипниковые узлы, в узле
ведущей шестерни установлен дополни-
тельно радиально-упорный подшипник 3.
Редуктор выполнен двухопорным, т е.
опирается на ось 2 через подшипники,
установленные симметрично относитель-
но его продольной оси. Это позволяет
выровнять нагрузки, приходящиеся на
опорные подшипники, устранить перекос
зубчатого колеса 1 и шестерни 7, возни-
кающий под нагрузкой вследствие кон-
сольного крепления редуктора, и тем са-
мым улучшить условия работы зубчатых
колес.
Корпус редуктора с помощью специ-
альной шарнирной системы подвешен к
кронштейну поперечной балки. Подвески
редукторов (рис. 35, б) электропоездов
ЭР2, ЭР2Р и ЭР9М с 1969 г. унифици-
рованы. По сравнению с узлом подвески,
выпускаемым до 1969 г., уменьшен вылет
(длина) кронштейна подвески редуктора
на поперечной балке, что снизило изги-
бающий момент, действующий на попе-
речную балку рамы при нагружении
кронштейна. Резинометаллические амор-
тизаторы 10, установленные сверху и сни-
зу от подвесного болта, уменьшили уси-
лие, передаваемое через резьбовой стер-
жень 6 на кронштейн подвески редуктора.
В узле подвески нет сферических подшип-
ников, за которыми необходим тщатель-
ный уход в эксплуатации.
Нижний конец стержня 6, имеющего
резьбу на обоих концах, прикреплен к
приливу с помощью двух амортизаторов
10, стянутых гайками Верхний конец
стержня подвешен к кронштейну попереч-
ной балки 8 рамы тележки с помощью
таких же амортизаторов. Чтобы резьбо-
вой стержень не выворачивался из гаек,
на нижнем конце его (на хвостовике)
выполнены лыски, на которые надевается
скоба, предотвращающая проворот бол-
та. Предохранительный хомут 13 исклю-
чает падение редуктора на путь в слу-
чае обрыва стяжного болта
Упругая резинокордная муфта служит
не только соединительным звеном между
валом тягового двигателя и редуктором,
но и является упругим элементом, ком-
пенсирующим разницу в перемещениях
валов двигателя и редуктора, а также
снижает динамические нагрузки в приво-
де, возникающие в моменты трогания
и торможения
Муфта состоит из двух стальных флан-
цев 14 и 17 (рис 35, в), которые наса-
живают при температуре 140 °C на ко-
нусные поверхности хвостовиков вала 5
шестерни и вала двигателя. К фланцам
крепится резинокордная упругая оболоч-
ка 15, состоящая из резины с прослойкой
кордной ткани. Оболочку сначала уста-
навливают на фланец шестерни, прижи-
мают полукольцами 16 и закрепляют бол-
тами с шайбами 18, которые попарно
крепят проволокой В полукольца встав-
лены резьбовые втулки под болты. Для
крепления оболочки к фланцу двигателя
также применяют полукольца, каждое из
которых навешивают на два фиксатора
19, запрессованных во втулки 20 флан-
ца шестерни.
Глава 3
АВТОСЦЕПНЫЕ УСТРОЙСТВА И КУЗОВА
§ 14. Автосцепные устройства
Назначение. Автосцепные устройства
предназначены для соединения электро-
воза с составом поезда или вагонов элект-
ропоезда друг с другом, передачи про-
дольных растягивающих и сжимающих
сил, а также для смягчения действия
продольных сил. Важным преимуществом
автосцепного устройства является то, что
сцепление подвижного состава происхо-
дит автоматически.
Классификация. Автосцепные устрой-
ства разделяют на жесткие, полужесткие
и нежесткие. Каждое устройство состоит
из автосцепки, поглощающего аппарата
н расцепного привода.
В жестком автосцепном устройстве обе
автосцепки имеют одну продольную ось,
т е. их взаимные вертикальные пере-
мещения исключаются. Поэтому жесткие
автосцепные устройства применяют в тех
случаях, когда расцепка и сцепка произ-
водятся редко. В нежестких автосцепных
устройствах допускаются относительные
перемещения двух смежных автосцепок.
Такие устройства проще по конструкции,
обеспечивают сцепление единиц подвиж-
ного состава при значительной разнице
расположения автосцепных устройств по
высоте, но для них характерен больший
износ рабочих поверхностей
Полужестким автосцепиым устройством
оборудуют пассажирские рефрижераторные,
грузовые восьмиосные и некоторые другие ва-
гоны В этом случае уменьшается число само-
распепов при прохождении вагонами сортиро-
вочных горок, паромных съездов и переломов
вертикального профиля пути. В таком авто-
сцепном устройстве предусмотрен ограничи-
тель вертикальных перемещений, который на-
чинает действовать при смещении продольных
осей сцепленных автосцепок в контуре за-
цепления по вертикали на на расстояние около
100 мм. Ограничитель не препятствует сцеп-
лению подвижного состава в момент соударе-
ния на прямых участках пути и в кривых
3*
радиусом 135 м при скоростях соударений от
1 до 10 км/ч и расхождении продольных осей
автосцепок по высоте от 0 до 140 мм.
Центрирующий прибор имеет эластичную
(подпружиненную) опору для хвостовика ав-
тосцепки и обеспечивает необходимые верти-
кальные и горизонтальные отклонения авто-
сцепки при сцеплении вагонов Этот прибор
возвращает ее в исходное положение после
разведения вагонов на прямых и кривых участ-
ках пути
На отечественном подвижном составе
применяют нежесткие автосцепные уст-
ройства (рис. 36), допускаемая разность
уровней осей автосцепок перед сцепле-
нием 100 мм. Для предотвращения само-
расцепа в пассажирских поездах с 1978 г.
автосцепки оборудуют ограничителями,
препятствующими относительным пере-
мещениям смежных автосцепок на рас-
стояние более 140 мм.
Нежесткое автосцепное устройство со-
стоит из автосцепки СА-3 (советская ав-
тосцепка, третий вариант) и поглощаю-
щего аппарата. Сила сжатия от корпуса
1 автосцепки через тяговый хомут 5 пе-
редается на поглощающий аппарат 11,
в котором вследствие трения между ря-
дом перемещающихся друг относительно
друга деталей и упругих деформаций пру-
жин 12 поглощается 75% энергии этих
усилий. Поглощающий аппарат смягчает
удары и рывки, уменьшает динамические
воздействия их на подвижной состав. От
аппарата усилия через упорную плиту 6
передаются на передние упорные уголь-
ники 14, прикрепленные к хребтовой бал-
ке рамы кузова. Дно корпуса поглощаю-
щего аппарата взаимодействует с задни-
ми упорными угольниками 13 таким обра-
зом, что при передаче силы тяги и сжи-
мающих усилий поглощающий аппарат
работает на сжатие.
После прекращения действия продоль-
ной силы на автосцепку сжатые пружи-
ны поглощающего аппарата расправля-
67
6/0	625
Рис. 36. Автосцепное устройство:
/— корпус автосцепки; 2— цепь расцепного рычага, 3—маятниковая подвеска, 4 — балка, 5 — тя-
говый хомут, 6 — упорная плнта, 7 — горловина поглощающего аппарата, 8 — поддерживающая планка,
9 — клин, 10 — нажимной коиус поглощающего аппарата; 11 — поглощающий аппарат; 12 — пружина;
13 — задние упорные угольники; 14 — передние упорные угольники; 15 — расцепкой рычаг
ются, выдвигают фрикционные клинья и
нажимной конус из корпуса, в результате
чего длина поглощающего аппарата вос-
станавливается до первоначальной. Рас-
цепляют единицы подвижного состава
вручную расцепным рычагом. Для рас-
Рис 37 Детали и узлы автосцепки СА-3
цепления автосцепок нужно до отказа
повернуть рукоятку этого рычага любой
из двух автосцепок из вертикального по-
ложения в сторону от концевой балки
и тотчас опустить ее в прежнее поло-
жение.
Как показывает практика, существую-
щая конструкция привода автосцепного
устройства не обеспечивает его надеж-
ную работу. Поэтому с 1983 г. проходит
эксплуатационные испытания новый рас-
цепной привод с жесткой связью, в ко-
торой отсутствует цепь 2 — один из са-
мых ненадежных элементов существую-
щей конструкции.
Автосцепка СА-3. Она состоит из пус-
тотелого корпуса, в котором помещается
механизм сцепления и пустотелого хвос-
товика 1 (рис. 37). В вертикальное от-
верстие вставляется клин для соединения
хвостовика с тяговым хомутом Голов-
68
ная часть 2 имеет большой 3 и малый
4 зубья. Пространство между этими не-
подвижными зубьями представляет собой
зев автосцепки. В зев входит рабочая
часть замка 6 и лапа замкодержателя.
Головная часть корпуса автосцепки за-
канчивается сзади упором, предназначен-
ным для передачи жесткого удара торцу
хребтовой балки через концевую балку
рамы и ударную розетку. Пустотелый
хвостовик корпуса автосцепки имеет пря-
моугольное сечение постоянной высоты
по всей его длине. Торец хвостовика вы-
полнен цилиндрическим. Корпус авто-
сцепки и ее детали отлиты из высоко-
качественной стали без механической об-
работки.
Во время сцепки локомотива с ваго-
нами или другим локомотивом малый
зуб одной автосцепки скользит по ско-
шенной поверхности большого или мало-
го зуба другой Под действием нажа-
тия или удара малые зубья входят в зевы
автосцепок, замки при этом сначала вжи-
маются внутрь корпуса головок, а затем,
как только малые зубья становятся на
свои места, под действием собственно-
го веса опускаются в нижнее положе-
ние, запирая автосцепки. Если автосцеп-
ки несколько смещены в стороны, они
направляются взаимно скошенными по-
верхностями зубьев. Чтобы после откло-
нения автосцепки ее можно было легко
возвратить в центральное положение,
хвостовик корпуса располагают на цент-
рирующей балке, подвешенной на маят-
никовых подвесках у верхней части розет-
ки. Чтобы расцепить автосцепки, нужно
повернуть до отказа рукоятку подъемни-
ка 5 расцепного рычага (см. рис. 37).
Для обеспечения нормального процесса
расцепления необходимо, чтобы детали
свободно, без заеданий, перемещались
под действием собственного веса. В тех
случаях, когда электровозом вагоны под-
талкиваются без их сцепки, нужно удер-
живать замок в расцепленном положе-
нии у одной из смежных автосцепок.
Для этого рукоятку расцепного рычага
поворачивают (как и при расцеплении),
но не отпускают, а кладут рычаг плос-
кой частью на горизонтальную полочку
кронштейна, находящегося около рукоят-
ки рычага. В этом положении расцепно-
го рычага валик подъемника повернут
до отказа и удерживается натяжением
цепи.
Поглощающие аппараты. В эксплуата-
ции широко применяют поглощающие ап-
параты: ЦНИИ-Н6 (рис. 38, а) и с 1974 г.
Р-2П (рис. 38, в) для пассажирских ваго-
нов н вагонов электропоездов, Ш-1-Тм
(рис. 38, б), Ш-2-В, Ш-2-Т для грузовых
вагонов и электровозов.
Аппарат ЦНИИ-Н6 (см рис. 38, а)
работает на сжатие. Он состоит из корпу-
сов 1 и 13, пружин 6, 7, 8, 9,12, 14, нажим-
ного конуса 2, трех фрикционных клиньев
4, стяжного центрального болта 3 с гай-
ками. Под действием кинетической энер-
гии удара иа ударные поверхности кор-
пуса автосцепки ее хвостовик давит на
упорную плиту, а через нее на конус 2,
который, сжимая пружины и преодоле-
вая сопротивление трения разрезных
фрикционных клиньев 4, входит в них
частично или полностью в зависимости от
продольного усилия, раздвигает клинья
в стороны и прижимает к стенкам кор-
пуса 1. Вследствие этого между стенка-
ми корпуса и клиньями создается боль-
шая сила трения, которая будет тем
больше, чем больше сжаты пружины 6
и 7. За счет треиия, препятствующего
перемещению опорной шайбы 5, погло-
щается значительная часть кинетической
энергии удара (до 75%), остальная часть
гасится пружинами.
Внутренняя поверхность корпуса нак-
лонная, и перемещение клиньев сопро-
вождается увеличением сил трения. Ра-
бота сил трения характеризует поглощен-
ную энергию, расходуемую на изнашива-
ние и нагревание деталей аппарата. От-
ношение поглощенной энергии к энергии,
затраченной на сжатие аппарата, назы-
вают поглощающей способностью (или
коэффициентом поглощения энергии) ап-
парата. У пружинно-фрикционных аппа-
ратов поглощающая способность при
полном сжатии, т. е. при соприкосно-
вении корпуса с упорной плитой, состав-
ляет 80—85%; остальная часть подводи-
мой энергии идет на сжатие пружин
После снятия нагрузки с пружины клинья
и нажимной конус возвращаются в ис-
ходное положение. Пружины снова раз-
двигают клинья, преодолевая их трение,
что в значительной мере предохраняет
поезд от сильных толчков.
69
Рис. 38 Поглощающие аппараты ЦНИИ-Н6 (а), Ш-1-Тм (б) и Р-2П (в)
При действии сжимающих сил во вре-
мя сцепки сначала сжимаются централь-
ная 8 и четыре большие угловые пру-
жины 14 пружинной части аппарата, а
когда приливы корпуса переместят упор-
ные стержни 10 к дну корпуса 13 с
отверстием 11, начинают работать четыре
малые угловые пружины 12. Пружинно-
фрикционная часть вступает в работу
после того, как корпус 1 упрется в торец
корпуса 13, что происходит почти одно-
временно с началом сжатия малых угло-
вых пружин 12. Пружинно-фрикционная
часть состоит из трех фрикционных клинь-
ев 4, нажимного конуса 2, шайбы 5,
наружной 7 и внутренней 6 пружин. Обе
части поглощающего аппарата стянуты
болтом 3, который проходит через пру-
жину 9.
Так как первоначально работают толь-
ко пружины, сопротивление аппарата не-
велико, что способствует смягчению не-
больших продольных снл (при трогании
и служебном торможении).
Аппарат Ш-1-Тм (см. рис. 38, б) сос-
тоит из корпуса 1, нажимного конуса
2, трех фрикционных клиньев 4, стяжно-
70
го болта 3, нажимной шайбы 5, наруж-
ной 15 и внутренней 16 пружин.
Поглощающий аппарат Р-2П состоит
из корпуса 1 (см. рис. 38, в), нажим-
ной плиты 17, девяти резинометалли-
ческих элементов 18 и промежуточной
плиты 19. Каждый резинометаллический
элемент имеет два стальных листа тол-
щиной 2 мм, между которыми располо-
жены листы из специальной морозостой-
кой резины, жестко связанные со сталь-
ными листами Резиновые листы имеют
параболическое сечение, что предотвра-
щает при сжатии их выход за пределы
стальных листов. Для исключения сме-
щения элементов и соприкосновения их
с кромками корпуса при сжатии на дни-
ще 20, нажимной и промежуточных пли-
тах и на листах элементов имеются фик-
сирующие выступы и соответствующие
им углубления. Толщина элемента 41,5 мм,
а полный ход аппарата 70 мм.
В МИИТе разработаны многорежим-
ные гидрогазовые поглощающие аппа-
раты ГА-100М и ГА-500. Каждый аппа-
рат имеет три камеры — две газовые и
одну жидкостную, автоматически реаги-
рует на различные режимы работы. Гид-
рогазовые поглощающие аппараты, при-
нятые к серийному производству, ана-
логов в мировой практике не имеют и
запатентованы в США, Канаде, Англии,
Франции, ФРГ, Японии и Индии
$ 15. Назначение и классификация
кузовов электровозов
и электропоездов
В кузовах электровозов размещено
различное оборудование, находятся пос-
ты управления (кабины машиниста). Ос-
новную часть кузова вагонов электро-
поездов занимают салоны, в которые пас-
сажиры проходят через тамбуры. Обору-
дование располагают частично в тамбу-
рах, а в основном под вагоном и на
крыше. В головных вагонах электропоез-
дов находятся кабины управления.
В зависимости от воспринятия вер-
тикальных и горизонтальных нагрузок
различают кузова только с несущей ра-
мой, с несущими рамой и боковыми стен-
ками, цельнонесущие, у которых рама,
стенки, крыша и их обшивка участвуют
в восприятии нагрузок.
На конструкцию кузовов электровозов
влияет размещение автосцепных уст-
ройств. У современных электровозов эти
устройства устанавливают на раме кузо-
ва и кузов воспринимает большие про-
дольные силы, которые передаются глав-
ным образом через продольные балки ра-
мы. Стремясь уменьшить массу кузова
с несущей рамой или несущими рамой
и стенками, продольные балки рамы рас-
полагают так, чтобы расстояние, изме-
ряемое по вертикали между нейтральной
осью сечения балки и осью автосцепки,
определяющее изгибающий момент от
продольных сил, было минимальным. Так
как на высоте оси автосцепки находятся
и рамы тележек, продольные балки рамы
кузова можно размещать или выше рам
тележек, или сбоку от них.
В зависимости от расположения про-
дольных балок рам кузова и тележек
различают кузова охватывающего (у
электровозов ВЛ60к, ВЛ80 всех индексов,
ВЛ 10, ВЛ10у, ВЛ 11, всех электровозов
серии ЧС) и неохватывающего (у элект-
ровозоа ВЛ22М, ВЛ23, ВЛ8) типов. У
электровозов ВЛ22М, ВЛ23 и ВЛ8 авто-
сцепные устройства расположены на те-
лежках; поэтому применение на них ку-
зовов неохватывающего типа, обеспечи-
вающих хороший доступ к ходовым час-
тям, оправдано.
Магистральные электровозы имеют ку-
зова вагонного типа. Маневровые элект-
ровозы и электровозы промышленного
транспорта выполняют с одной централь-
ной кабиной управления, возвышающей-
ся над расположенными по обе сторо-
ны от нее скосами, в которых находится
оборудование.
Кузова современных электровозов и
электропоездов, как правило, цельноме-
таллические, сварные. Сварные кузова
обладают большей прочностью и мень-
шей массой по сравнению с клепаными.
В конструкции кузовов широко приме-
няют стеклопластики (например, у элект-
ровозов ЧС4 обшивка стен и каби-
ны выполнена из стеклопластика —
ламината).
Кузова электровозов должны удовлет-
ворять следующим требованиям:
надежно защищать оборудование от
воздействия атмосферной среды и обеспе-
чивать его охлаждение;
обладать достаточной прочностью, т. е.
иметь необходимые запасы прочности по
усталости, выдерживать продольную ста-
тическую нагрузку 2500—3000 кН, ха-
рактеризующую продольные динами-
ческие силы, возникающие в грузовом
поезде (когда локомотив следует в соста-
ве этого поезда в холодном состоянии,
он подвержен и действию этих сил);
иметь необходимую жесткость, обеспе-
чивающую определенную частоту собст-
венных колебаний (как балки на упру-
гих опорах);
иметь планировку, предусматриваю-
щую свободный доступ к оборудованию
и беспрепятственное сообщение между
кабинами машиниста;
обеспечивать возможность монтажа и
демонтажа оборудования без демонтажа
кузова.
Кузова вагонов электропездов должны,
кроме того, иметь хорошую систему отоп-
ления и вентиляции салонов для летне-
го и зимнего режимов работы, а также
раздвижные (наружные, а также меж-
ду тамбуром и пассажирским помеще-
71
нием) и поворотные (концевые для пере-
хода из одного вагона в другой, входа
в служебный коридор и туалет) двери;
упругие переходные площадки для удоб-
ства перехода из одного вагона в другой.
§ 16. Конструкция кузовов
электровозов
Грузовые восьмиосные электровозы с
несочлененными тележками. Каждый
кузов состоит из двух одинаковых сек-
ций обтекаемой формы, соединенных ав-
тосцепкой СА-3. Между секциями имеет-
ся переходный мостик. Основными узла-
ми секции кузова являются: рама, вос-
принимающая нарузки всех видов, боко-
вые стенки, крыша, крышевые люки, кар-
касы для установки оборудования, за-
щитные щиты, песочницы, путеочисти-
тель, исключающий попадание под коле-
са крупных предметов, прожектор и бу-
ферные фонари, ручной тормоз для за-
тормаживания одиночного электровоза и
удержания его на уклоне до 20%0,
автосцепное устройство, кабина машини-
ста
Рама кузова выполнена сварной. Она
включает в себя две продольные балки
1 и 3 (рис. 39), сваренные из прокатных
профилей, связанных листом из стали
09Г2 толщиной 6 мм. Продольные балки
скреплены концевыми балками 2 и 7, дву-
мя шкворневыми балками коробчатого
сечения 4 и 5 и двумя балками дву-
таврового сечения (иа электровозах пе-
ременного тока на эти балки через сталь-
ные и резиновые конусы опирается тя-
говый трансформатор). К шкворневым
балкам приварены обечайки с запрессо-
ванными в них шкворнями 9. В каждый
конец шкворневой балки вварено по два
литых стакана 8, в которых размещают-
ся боковые опоры. Концевые балки 2 и 7
имеют сложную конфигурацию; в них
вварены коробки для поглощающих ап-
паратов автосцепок и кронштейны 6, на
которых монтируют цилиндры противо-
разгрузочного устройства К нижнему
листу балки 2 с каждого конца электро-
воза крепится путеочиститель, рассчитан-
ный на продольное усилие 117—137 кН,
приложенное по его нижней кромке. По-
ложение кромки путеочистителя по отно-
шению к рельсам по мере износа бан-
А-А
Рис. 39. Рама секции кузова грузовых восьмиосных
электровозов с несочлененными тележками
72
16 16	14	13
гг
Рис. 40 Кузов секции грузовых восьмиосных электровозов с несочлененными тележками
дажей регулируют козырьком, в котором
для этой цели имеется несколько рядов
отверстий. Рама покрыта стальным лис-
том толщиной 2—3 мм, который образует
стальной настил пола. Для увеличения
жесткости рамы кузова применены до-
полнительные продольные и попереч-
ные связи из уголков и гнутых про-
филей.
Боковые стенки кузова (рис. 40) сос-
тоят из каркаса, приваренного к раме
18, и обшивки. Каркас сварен из про-
катных и гнутых профилей, обшитых
стальным листом толщиной 2 мм. Для по-
вышения жесткости стенок листовая об-
шивка имеет продольные гофры 3 и 17.
Крыша 5 кузова выполнена из сталь-
ных листов, на ней расположены
восемь люков песочниц 15 и для удоб-
ства монтажа и демонтажа оборудова-
ния — люки, закрываемые крышками 7,
9, 10 и 11 с уплотнениями, исключаю-
щие попадение влаги в кузов. Для за-
бора воздуха на крыше предусмотрены
лабиринтные жалюзи 22. На крышу под-
нимаются по лестнице, расположенной в
высоковольтной камере, через люк в од-
ной из крышек. В задней торцовой стен-
ке секции кузова находится дверь для
прохода по переходному мостику, закры-
тому брезентовым суфле 12, во вторую
секцию. В боковой стенке имеются за-
движные 6 и глухие 8 окна, а в кабине
машиниста — два лобовых 20 и четыре
боковых окна, из которых два зад-
вижных 2 и два глухих 1. В лобовых
стеклах 20 применено трехслойное стек-
ло. С левой стороны кузова расположены
двери 4, на лобовой стенке кабины
установлены прожектор 21 и два сигналь-
ных фонаря 19. Каркасы под оборудо-
вание приварены к раме 18 и представ-
ляют отдельные блоки 13 и 16 На раме
расположен воздухопровод 14.
В каждой секции имеется кабина ма-
шиниста, в ией стены, пол и потолок
теплоизолируют полистирольным пено-
пластом толщиной от 50 до 100 мм.
Облицовку потолка и стен выполняют
декоративным бумажно-слоистым пла-
стиком. Пол оклеен поливинилхлоридным
линолеумом. Стенки всех элементов обли-
цовки закрыты декоративными наклад-
ками.
В кабине машиниста имеется три си-
денья Кресла для машиниста и его по-
мощника полумягкие с откидными под-
локотниками Конструкция кресла (рис.
41) позволяет регулировать высоту си-
денья и угол наклона спинки, а также
перемешать его параллельно продольной
оси электровоза. Кроме того, кресло мож-
но поворачивать вокруг вертикальной оси
на 360°, однако фиксируется только одно
73
Рис. 41. Кресло машиниста электровоза:
1 — основание, 2 — цилиндрическая пружина; 3 —
подлокотник; 4 — спинка; 5 — рукоятка изменения
угла наклона спинки; 6 — стойка
рабочее положение. Третье сиденье в ка-
бине откидное для инструктора.
Пассажирские шестиосные электрово-
зы. Рама кузова электровозов ЧС4 и
ЧС4Т состоит из двух боковин 1 и 4
(рис. 42), двух шкворневых 15, 16 двух
концевых 3 и ряда поперечных балок,
выполняющих роль связей и увеличи-
вающих поперечную жесткость рамы. Бо-
ковины 1 и 4 сварные, имеют короб-
чатое сечение, каждая выполнена из двух
штамповок швеллерной формы. В бокови-
ны вварены горизонтальные ребра жест-
кости толщиной 8 мм, в концевые бал-
ки — коробки 2, 14 для размещения пог-
лощающих аппаратов автосцепок. Попе-
речные балки 10 и 11 сварные, короб-
чатого сечения, служат опорами тягово-
го трансформатора. Шкворневые балки
15 со втулками 12 и листами 13, 7 сва-
рены из листовой стали, каждая состоит
из поперечины и четырех раскосов 5,
жестко соединенных сваркой с боковина-
ми рамы
На электровозах ЧС4Т в связи
с изменением конструкции боковых опор
вместо раскосов применены балки-плечи.
Рама кузова в горизонтальной плоскости
в проемах между продольными и по-
перечными балками закрыта стальными
листами, изолирующими внутреннее
пространство кузова от внешней среды.
Люки 6 и 17 обеспечивают доступ ко
второму и пятому тяговым двигателям. В
балках 15 имеются гнезда, в которых
жестко крепят шкворни.
Каркас кузова электровоза ЧС4 состо-
ит из двух плоских ферм с балками 8 и 9.
Фермы из раскосов жестко сварены с бо-
ковинами рамы и являются несущими
элементами кузова, увеличивая его жест-
кость в вертикальном направлении. Про-
дольные, вертикальные и наклонные 8,
9 балки фермы изготовлены из полых
прямоугольных профилей, имеющих тол-
щину стенок 3—8 мм. Крышевая обвязка
кузова несет нагрузку только от крыше-
вого оборудования Крыша электровозов
ЧС4 и ЧС4Т представляет собой отдель-
ные съемные элементы, герметически сое-
диненные с обвязкой и обеспечивающие
2	1	17	16	15
Рис. 42 Рама и каркас кузова электровозов ЧС4 и ЧС4Т
74
замену оборудования без демонтажа ку-
зова. Кузов электровоза ЧС4Т обшит
стальными листами, сваренными с рамой
и фермами Стены кузова и кабины ма-
шиниста электровоза ЧС4 выполнены из
стеклопластика. Кабины машиниста рас-
положены по концам кузова, отделены от
остального помещения поперечными
стенками и покрыты несъемными час-
тями крыши.
Конструкция кузовов электровозов
ЧС2 и ЧС2Т подобна рассмотренной.
Стенки кузова электровоза ЧС2 выполне-
ны в виде панелей, изготовленных из
профильной и листовой стали и скреп-
ленных болтами или сваркой.
§ 17. Конструкция кузовов
электропоездов
Кузов вагонов электропоездов изго-
товляют в виде несущей конструкции;
он состоит из набора продольных и по-
перечных элементов, перекрытых тонкими
гофрированными стальными листами К
продольным элементам относят боковые
балки рамы, верхние обвязочные уголь-
ники боковых стен, к поперечным —
поперечные балки рамы, стойки боковых
стен, дуги крыши. Эти элементы объеди-
нены в единую конструкцию и одновре-
менно (включая гофрированную обшив-
ку) воспринимают все нагрузки, которые
возникают при движении вагона.
Конструкция рам кузовов моторных
и прицепных вагонов одинакова, есть
некоторое различие лишь во вспомога-
тельных элементах, используемых для
крепления различного оборудования под
кузовом вагона
Рама кузова моторных и прицепных
вагонов состоит из двух продольных ба-
лок 1 (рис. 43,а), буферного бруса 12,
двух хребтовых балок 6 и 11, в которых
размещены поглощающие аппараты ав-
тосцепок, шкворневых 5 и 10, промежу-
точных поперечных 2, 3, 4. Конфигу-
рация консольной части с буферным бру-
сом рамы кузова головного вагона
электропоездов определяется формой го-
ловной части кузова.
Брус 12 штампуют из листовой стали
толщиной 8 мм. На шкворневых балках
коробчатой конструкции размещают
шкворневые устройства для соединения
с тележками шкворнями 7 и 8 и сколь-
зуны, которыми кузов опирается на те-
лежки.
От шкворневой балки отходят два рас-
коса с жесткими косынками 9, по ко-
торым передаются тяговые и ударные
усилия на продольные балки рамы. По-
перечные балки рамы связывают про-
дольные и придают раме необходимую
жесткость, кроме того, к ним привари-
вают балки и кронштейны, на которых
устанавливают различные элементы для
крепления подвагонного оборудования.
Продольные балки рамы Z-образной
формы проходят по всей длине рамы, за
исключением мест, где расположены под-
ножки. К раме приварен пол вагона по
контуру, в нем предусмотрены желоба
для укладки электрических проводов
Боковые стенки состоят из металли-
ческой обшивки, вертикальных межокон-
ных стоек, дверных стоек, верхнего об-
вязочного угольника и наддверных про-
филей, сваренных в единую конструкцию.
Лобовая стенка головных вагонов
электропоездов (ЭР2, ЭР9Е, ЭР9М и др.)
имеет обтекаемую форму: в верхней час-
ти ее находится оконный пояс кабины
машиниста Такая форма лобовой стенки
наиболее технологична и позволяет уве-
личить площадь кабины машиниста.
Крыша вагонов состоит из деревянного
каркаса, стальных дуг 13 (рис. 43,6):
выполненных из Z-образных профилей,
к которым контактной сваркой приваре-
ны гофрированные листы обшивки 14.
Гофры, расположенные в продольном на-
правлении, придают конструкции необхо-
димую жесткость. Каркас смонтирован из
деревянных дуг 19, продольных брусьев
22 и реек 18, 21. Внутреннее простран-
ство заполнено термоизоляционными
плитами 17 из пенопласта ПСБ-С, кото-
рые герметизированы гидроизоляционной
пленкой ПК-4 Деревянный каркас кре-
пят болтами к металлическим дугам 13.
В средней части потолка салона в Ни-
ше расположены вентиляционный каиал
15, покрытый асбестовым листом 16,
и два желоба по обе стороны канала
вдоль кузова, в которых установлена ап-
паратура освещения. В чердачных поме-
щениях тамбуров находятся вентиляци-
онные агрегаты, доступ к которым осу-
75
a)
I 11— II. J
Рис. 43 Рама (а) и потолок (б) кузова моторного вагона электропоезда
ществляют через люки в потолке тамбу-
ров.
На крыше моторного вагона имеются
тумбы для крепления токоприемника,
скобы для установки мостков, с которых
осматривают токоприемник, а также
ряд деталей для крепления крышевого
оборудования. Над дверями вагона в ли-
сты округления крыши вварено жалюзи
для забора воздуха и передачи его в ка-
налы охлаждения тяговых двигателей и в
вентиляционную систему пассажирского
помещения.
Для предохранения стальной обшивки
от коррозии и придания вагонам хороше-
го внешнего вида наружную поверхность
кузова грунтуют и окрашивают Под
подоконным поясом наносят обозначение
серии поезда (например, ЭР9М) и циф-
ры порядкового номера электропоезда и
вагона в поезде, на лобовую стенку го-
ловного вагона — товарный знак завода
и номер поезда.
Внизу на лобовой части головного ва-
гона установлен путеочиститель. Рас-
стояние от головок рельсов до нижней
кромки путеочистителя равно 75 мм (для
вагона с пассажирами). На путеочисти-
теле и лобовой части предусмотрены
76
специальные скобы и поручни, держась
за которые, можно подняться к лобовым
окнам и протереть их. Около боковых
окон кабины машиниста для наблюдения
за посадкой пассажиров на остановках
установлены два съемных зеркала — по
одному с каждой стороны.
На внутренние поверхности кузова на-
несен грунт и слой противошумной мас-
тики, которая одновременно является
средством, предохраняющим металличе-
ские элементы кузова от коррозии. Внут-
ренняя обрешетка боковых стен вагонов
ЭР2, ЭР9М и ЭР9Е выполняется из де-
ревянных вертикальных стоек, прикре-
пленных к металлическим стойкам кузо-
ва. Стойки разрезные, состоят из двух
частей, соединенных в зоне оконных прое-
мов горизонтальными брусками. В мотор-
ных вагонах между крайними стойками
расположены вентиляционные каналы
охлаждения тяговых двигателей. В верх-
ней части каналов имеются люки, за-
крытые специальными крышками на шу-
рупах.
Обрешетка потолка выполнена из дере-
вянных дуг, прикрепленных к металли-
ческим дугам крыши, продольных бру-
сков и подкладок. В гнездах, образо-
ванных элементами деревянной обрешет-
ки, установлены теплоизоляционные
плиты, такие же как и в потолке
вагона.
Пол состоит из каркаса и верхнего
настила. Каркас выполнен из продоль-
ных и поперечных брусков, которые кре-
пят к металлическому полу болтами.
Верхний настил пола образован из сто-
лярных плит толщиной 25 мм, а в тамбу-
рах — из сосновых шпунтованных досок
толщиной 25 мм На верхний настил
наклеен линолеум. В полу моторных ва-
гонов имеются люки для осмотра тяговых
двигателей и муфт тягового привода, а
также (во всех вагонах) люки под ди-
ванами вдоль боковых стенок для доступа
в желоба с проводами.
Оконные коробки вместе с оконными
рамами смонтированы между вертикаль-
ными оконными стойками и прикрепле-
ны специальными планками к шпиль-
кам, приваренным к стойкам кузова. К
боковым внутренним сторонам оконных
коробок крепят специальные штампо-
ванные рельсы, по которым перемещает-
ся верхняя часть подъемной (летней)
рамы К внутренней стороне горизонталь-
ного бруса оконной коробки прикреплен
желоб (тазик) из оцинкованной стали,
имеющий уклон к внешней стенке вагона.
Он служит для сбора конденсирующейся
на стеклах влаги и отвода ее за наружную
обшивку вагона через специальные
трубки.
Внутренняя обшивка вагонов выполне-
на из сверхтвердых древесноволокнистых
плит 20 (см. рис. 43,6), оклеенных
бумажно-слоистым пластиком К дере-
вянной обрешетке обшивку крепят шуру-
пами, а стыки перекрывают гнутыми или
плоскими алюминиевыми анодированны-
ми профилями. На вагонах выпуска до
1972 г. обшивку выполняли из фанеры
и оклеивали цветным павинолом.
$ 18. Планировка вагонов
электропоездов.
Устройство дверей, окон
и упругих переходных площадок
Планировка Вагоны электропоездов
ЭР2, ЭР2Р, ЭР9Е имеют примерно
одинаковую планировку салонов. Салон
отделен от входных дверей двумя попе-
речными двойными стенами, между кото-
рыми размещены раздвижные двери. Ос-
тавшиеся части кузовного пространства
образуют тамбуры, предотвращающие
резкое изменение температуры в пасса-
жирском помещении при открытии на-
ружных дверей и служащие накопитель-
ными площадками при посадке и высад-
ке пассажиров. В головном вагоне за ка-
биной машиниста расположен служеб-
ный тамбур, через который входят в
служебное помещение.
В салонах по обе стороны от прохода
расположены полумягкие двусторонние и
односторонние двух- и трехместные дива-
ны (рис. 44). Каркас диванов металли-
ческий, спинки и подушки сидений изго-
товлены из формованной латексной губ-
ки. На потолке между плафонами осве-
щения установлены четыре громкогово-
рителя (по два с каждой стороны сало-
на) и по одному громкоговорителю в
каждом тамбуре. Для обшивки диванов
используют искусственную кожу. В ваго-
нах выпуска до 1973 г. диваны изготав-
ливались из деревянных буковых реек,
укрепленных на каркасе.
Устройство дверей. Двери служебного
помещения, туалета и концевые, служа-
щие для перехода из вагона в вагон,—
одностворчатые поворотные. Концевые
двери состоят из металлического кар-
каса и штампованной обшивки, соеди-
ненной с каркасом контактной сваркой.
Наружные входные двери и двери сало-
на раздвижные, двустворчатые, имеют
алюминиевый каркас, обшитый алюми-
ниевыми листами. Стык створок 1 (рис
45,а) уплотнен специальными резиновы-
ми профилями 6, верхние части створок
застеклены и имеют прутки ограждения
стекол. К каждой створке на кронштей-
нах 3 прикреплена рейка 4, которая
опирается на два ряда шариков, распо-
ложенных в специальном штампованном
сепараторе, и перемещается по ним в па-
зу направляющего рельса 2. Двери обо-
рудованы электропневматическим приво-
дом, которым управляют из кабины ма-
шиниста. Над дверями укреплены два
пневматических цилиндра 5, соединенных
с электропневматическими вентилями,
которые подают воздух в переднюю или
заднюю полость цилиндра, и направляю-
77
Рис 44 Планировка кузова головного (а), моторного (б) и прицепного (в) вагонов электро-
поезда ЭР2
щие ролики 7. Штоки цилиндров свя-
заны с кронштейнами, укрепленными на
рейках, и, перемещая кронштейны, зак-
рывают или открывают створки.
Положение створок регулируют винта-
ми 8 (рис. 45,6), на которых подвешены
створки. В нижней части створок рас-
положены рельсы, в них упираются на-
жимные ролики, направляя створку при
движении. Нажимные ролики укреплены
на дверных стойках и закрыты кожу-
хами Верхние части створок раздвиж-
ных дверей салона остеклены Створки
дверей подвешены на роликах, которые
перекатываются по рельсам, наклонен-
ным к продольной оси кузова, в резуль-
тате чего под действием силы тяжести
двери сами закрываются
Нижняя часть двери скользит по на-
правляющему угольнику 9, укрепленному
на полу вагона, и фиксируется в зак-
рытом положении прижимными роликами
7. В летний период раздвижные двери
78
можно держать открытыми, для чего
упоры-ограничители, установленные на
верхнем профиле дверного проема, необ-
ходимо переставить в другую позицию.
Окна Окна пассажирского помещения
вагонов выпуска до 1975 г. состоят из
двух рам — летней и зимней. Зимние ра-
мы вставляют изнутри и закрепляют
специальными замками, язычки которых
входят в пазы оконного наличника.
В последнее время окна салона выпол-
няют двойными Для облегчения подъема
сдвоенной рамы при открывании окна над
каждым окном установлен специальный
пружинно-блочный механизм. Внутрен-
ние рамы со стеклами крепят к деревян-
ному каркасу окна шарнирно на петлях,
что позволяет, отвернув винты, откинуть
раму и вымыть внутренние поверхности
стекол или произвести их замену, не вы-
нимая всего окна. Деревянный каркас ок-
на армирован алюминиевыми профиля-
ми Наличники окон выполнены из стек-
лопластика Между рамой окна и кром-
кой оконного проема установлен резино-
,вый уплотнитель.
В кабине машиниста головного вагона
электропоездов ЭР2 и ЭР9М имеется
шесть окон два средних лобовых, два
боковых лобовых и два боковых. Лобо-
вые окна имеют двойное остекление, бо-
ковые — одинарное Наружные лобовые
окна выполнены из «триплекса» (безоско-
лочное трехслойное стекло на бутофоль-
ной прокладке) На рамах лобовых окон
закреплены стеклообогреватели, пред-
охраняющие стекла от замерзания и за-
потевания изнутри Стекла боковых ло-
бовых окон кабины имеют изгиб по фор-
ме кузова
С 1973 г. лобовые и боковые окна ка-
бины машиниста имеют одинарное остек-
ление из стекол с пленочным обогревом,
предотвращающим их обледенение в зим-
нее время. Для защиты машиниста от
слепящих лучей солнца и других источ-
ников яркого света предусмотрены откид-
ные, перемещаемые по высоте и ширине
окна светофильтры (теневые щитки).
Упругие переходные площадки ваго-
нов электропоездов. Упругая площадка
состоит из переходного мостика, верти-
кальной сварной рамы, металлического
Рис 45. Наружные раздвижные двери (а) и узел подвески дверей (б) кузова вагона электро-
поезда
79
Рис. 46 Упругая переходная площадка вагонов электропоезда
шатра и подвески рамы (верхнего и ниж-
него пружинного аппарата со шпинто-
нами)
Переходный мостик 4 (рис. 46)
выполнен из двух листов рифленой стали,
один из которых прикреплен к порогу
торцовой двери, а другой — к раме упру-
гой площадки. Рамы переходных площа-
док двух вагонов прижаты одна к другой
пружинными аппаратами 5 и 6.
Применяются также упругие переход-
ные площадки с резиновыми уплотни-
телями (баллонами 1, 2 и 3). Плотность
переходного соединения такой площадки
обеспечивается вследствие упругости ре-
зиновых баллонов, которые заменяют в
конструкции металлический шатер Бал-
лоны закреплены на профилях торцовой
стенки вокруг дверного проема. Переход-
ные мостики в этой конструкции крепят
на шпинтонах.
Кузова вагонов ЭР2 и ЭР9М обору-
дованы подножками, пользуясь которыми
пассажиры могут входить и выходить на
участках железных дорог, имеющих вы-
сокие и низкие платформы. Подножки
расположены у каждой входной двери,
утоплены в нише боковых стен и снаружи
прикрываются дверью (кроме нижней
ступеньки). При эксплуатации поездов
на участках с высокими платформами
80
подножка перекрывается специальным
мостиком из рифленой листовой стали
Нижняя ступенька подножки съемная,
прикрепляется к кузову болтами.
Для подъема на крышу на всех мотор-
ных вагонах электропоездов предусмот-
рены складные лестницы, замки которых
открываются реверсивной рукояткой кон-
троллера машиниста
$ 19. Жесткие опоры
и шкворневые узлы кузовов
На грузовых восьмиосных электрово-
зах с несочлененными тележками, где
нагрузка от массы кузова передается на
тележки через люлечное подвешиаание,
шкворневой узел выполняют так, как по-
казано на рис. 22.
На электровозах ВЛ8, ВЛ23, ВЛ22м
нагрузка от массы кузова передается на
тележки через жесткие опоры, последние
должны позволять тележкам не только
поворачиваться в горизонтальной плос-
кости, но перемешаться продольно отно-
сительно кузова при движении электро-
воза в кривых При движении электро-
воза по прямому участку пути расстоя-
ние между двумя точками на шквор-
невых балках рам 2 и 3 (рис. 47,а)
Рис. 47. Схемы, поясняющие изменение расстояния между опорами сочлененных тележек (а)
и действия сил (б) при движении электровоза
сочлененных тележек, расположенными
на центральной продольной оси кузова 1
электровоза, равно АВ, в кривых это
расстояние уменьшается до А'В' Поэто-
му на таких электровозах применены
плоские опоры, где одна из опор допу-
скает поворот тележки и скольжение
пятника, другая — только поворот те-
лежки. Диаметр плоской опоры D опре-
деляется опрокидывающим моментом
Л1опр, создаваемым центробежной силой
Рс, приложенной в центре тяжести кузо-
ва на высоте И от опоры (рис. 47,6).
Значение этой силы зависит от массы
кузова т, приходящейся на опору, ско-
рости движения v и радиуса кривой /?,
т. е. /?с = mv2/R. Для обеспечения безо-
пасности движения нужно, чтобы вос-
станавливающий момент Л4В = mg D/2
был в 2	2,5 раза больше момента
Рис. 48. Опоры секции кузова электровозов ВЛ8:
1 — амортизатор дополнительной опоры; 2—стакан опоры, 3— опорная плита, 4 — рама тележки,
5 — рама секции кузова, 6 — заслонка предохранительная, 7 — пята второй (третьей) тележки, 8— под-
пятник; 9— пята первой (четвертой) тележки. 10 — болт предохранительный боковой опоры; 11 — сколь-
зуи; !2 — боковая опора секции кузова, 13 — шайбы стальные, 14 — прокладки стальные, 15 — наделка
чугунная
81
A40np = mv2H/R. Тогда диаметр плоской
опоры D= (4-4-5)v2H/(gR).
Для примера на рис. 48 показана кон-
струкция опор секции кузова электрово-
за ВЛ8. Каждая секция опирается на две
рамы тележки двумя плоскими пятами
7 и 9 и двумя дополнительными, которые
обеспечивают правильную развеску (см.
§ 24), увеличивают момент сил трения
между тележкой и кузовом относительно
вертикальной оси. Пята 9 допускает толь-
ко поворот первой (четвертой) тележки, а
пята 7 — поворот второй (третьей) те-
лежки и скольжение Часть пят закрепле-
на в раме секции кузова болтами, а
часть установлена на прессовой по-
садке.
К нижней плоской опорной поверх-
ности пяты и боковой цилиндрической по-
верхности приварены сменные стальные
закаленные наличники. От попадания на
опоры пыли и посторонних предметов
они защищены заслонками 6 из тонко-
листовой стали. На пяту подается осе-
вое масло из масленок, расположенных
под рамой секции кузова.
Дополнительная опора состоит из
стального стакана 2 с чугунной наделкой,
скользящей по опорной плите 3 рамы
тележки, и двух резиновых амортиза-
торов 1 толщиной 25 мм каждый, раз-
деленных стальными шайбами 13 и про-
кладками 14. Изменяя число и толщи-
ну стальных прокладок, регулируют по-
ложение рамы тележки, силы, действую-
щие на дополнительные опоры, и зазоры
сочленений тележек.
На электровозах ВЛ60к установлены
центральные маятниковые и боковые опо-
ры. Центральная опора служит для пере-
дачи вертикальных и продольных усилий.
Продольные нарузки, силы тяги и тормо-
жения со шкворневого бруса 1 (рис 49,а)
рамы тележки через стержень 2, резино-
вые конусы 3, обеспечивающие упругую
передачу усилий, и опорные конусы 4
передаются на кронштейны 12, распо-
ложенные на раме 8 кузова. Для прида-
ния кузову устойчивости в поперечном
направлении с обеих сторон стержня 2
установлены возвращающие устройства
6, соединенные шарнирами через ре-
Рис 49 Центральная (а) и дополнительная (б) опоры кузова электровоза В Л 60“
82
Рис 50. Боковая шаровая опора (а) и
шкворневые узлы электровозов ЧС2, ЧС27
(б) и ЧС4 (в)
зиновые втулки 5 с кронштейнами 7,
укрепленными на раме 8 кузова. В мес-
тах соприкосновения стержня 2 и крон-
штейна 12 помещены специальные нак-
ладки 10 и упоры И из марганцовистой
стали. На шкворневой балке 1 рамы те-
лежки конус закрыт чехлом 9.
Зазоры между накладками 10 и упора-
ми 11 в эксплуатации должны быть не
более 0,8 мм.
Вертикальные нагрузки воспринимают-
ся центральной и боковыми опорами.
Боковые опоры вместе с возвращающими
пружинами 13 (рис. 49,6) придают кузо-
ву поперечную устойчивость. Пружина 13
установлена в стакане 14 кронштейна,
приваренного к балке 8 рамы кузова.
Стержень 17 верхним концом через
вкладыш 15 из марганцовистой стали и
стакан 16 упирается в пружину 13. Ниж-
ний конец стержня 17 опирается на вкла-
дыш 18, установленный в кронштейне
19 рамы тележки. Регулировку боковой
опоры производят пробкой 20, ввинчен-
ной в кронштейн 19 Пружина 13
должна быть сжата не более чем на 47 мм
на ровном участке пути.
На электровозе ЧС2 вертикальная
нагрузка от кузова на каждую тележку
передается через две боковые шаровые
опоры, а продольные силы — через
шкворневой узел. Боковая шаровая опо-
ра (рис. 50,а) верхним пальцем 6 укреп-
лена во фланце 4, приваренном к боко-
вине 5 рамы кузова, а нижней частью
опирается на скользун 7, размещенный в
ванне 1. Ванна 1 укреплена на хомуте
листовой рессоры люлечного подвешива-
ния. Между скользуном 7 и дном ванны
1 расположена стальная закаленная пли-
та 8, по которой перемещается сколь-
зун при повороте тележки относительно
рамы кузова. К боковым стенкам ванны
приварены накладки 2 из марганцо-
вистой стали, о которые трется сколь-
зун 7. На шаровой поверхности опоры 6
имеются канавки, через которые масло,
находящееся в ванне 1, попадает на тру-
шиеся поверхности. Между фланцем 4
и опорой 6 помешена дистанционная
прокладка 3, изменяя толщину которой
или добавляя к ней вторую прокладку,
можно регулировать зазор между рамами
тележек и кузова и поддерживать его
83
в заданных размерах при просадке лис-
товых рессор люлечного подвешивания.
Шкворневой узел (рис. 50,6) состоит
из шкворня 9, верхняя часть которого
запрессована усилием 250 кН во втулку
10, приваренную к раме 11 кузова.
Шкворень изготовлен из стали путем ков-
ки и последующей механической обра-
ботки. Нижняя цилиндрическая часть
шкворня 9 проходит свободно через от-
верстие в стальном шаре 14. Шар 14 рас-
положен в гнезде, состоящем из нижней
16 и верхней 13 половин, соединенных
болтами. Гнездо находится в литой ко-
робке 15 поперечной балки 20 рамы те-
лежки. Между гнездом и коробкой в про-
дольном направлении зазора нет, а в по-
перечном — предусмотрен зазор, позво-
ляющий смещаться гнезду или тележке
относительно продолной оси иа 30 мм
в обе стороны. Гнездо в коробку вво-
дят снизу, после чего к поперечной
балке рамы тележки болтами прикрепля-
ют крышку 17.
К боковым граням гнезда болтами
прикрепляют для уменьшения трения
пластмассовые накладки, которые при
перемещении тележки трутся о стенки
коробки 15. По мере износа накладки
заменяют. Коробку 15 заполняют маслом,
наливаемым через трубку, конец которой
выведен в кузов; уровень его в короб-
ке определяют с помощью контрольной
трубки, выведенной наружу балки и за-
крытой пробкой. Для лучшего доступа
масла на шаре сделаны специальные
канавки. Масло из коробки спускают че-
рез отверстие в нижней крышке 19, за-
крытое пробкой 18. Чтобы в коробку не
попадала влага и посторонние предметы,
на фланце шкворня 9 укреплен кожаный
чехол 12. Шаровое устройство позволяет
Рис. 51 Шкворне-
вые устройства мо-
торного (а) и при-
цепного (б) вагонов
электропоезда
кузову наклоняться и иметь вертикаль-
ное перемещение относительно рамы те-
лежки.
На электровозах ЧС4 и ЧС4Т гори-
зонтальные силы передаются шкворнями
9. Для улучшения горизонтальной дина-
мики в поперечном направлении в шквор-
невом узле предусмотрены линейные пе-
ремещения (рис. 50 в). Шкворень 9 на
электровозе ЧС4 запрессован по конусу
1:15 в гнездо (коробку) 10, вваренное в
шкворневую балку 11 кузова (на электро-
возе ЧС4Т шкворень запрессован в гнез-
до по двум цилиндрическим поверхно-
стям). Дополнительно затягивают шкво-
рень гайкой 21 со стопорной планкой 22.
С рамой тележки шкворень 9, как и на
электровозе ЧС2, связан через шкворне-
вую коробку.
Перемещению скользуна в попереч-
ном направлении противодействует уп-
ругая сила пружинных комплектов. Каж-
дый комплект состоит из наружной
23 и внутренней 24 пружин, установ-
ленных горизонтально в свободном про-
странстве шкворневой коробки между
скользуном и упорными прокладками 25,
закрываемыми крышкой 26.
Упругая поперечная связь кузова с те-
лежками оказывает большое влияние на
плавность хода электровоза, особенно
при движении в прямых участках пути,
и поэтому ее параметры не могут выби-
раться произвольно.
Желательно, чтобы начальная жест-
кость упругого соединения была как мож-
но меньше; однако она должна быть дос-
таточной для возвращения кузова в со-
осное с тележками положение. Для огра-
ничения перемещений и исключения
жестких ударов кузова о раму тележки
при исчерпании зазоров с некоторого
момента жесткость упругой системы
должна резко возрастать На электро-
возах ЧС4 и ЧС4Т для выполнения
этих требований осуществлены специаль-
ные конструктивные решения: выбор оп-
тимальных параметров пружин, зазоров,
установка на боковины рамы кузова ре-
зиновых упоров и др.
На электропоездах шкворневое уст-
ройство, предназначенное для соедине-
ния кузова с рамой тележки моторного
вагона, выполнено так, как показано на
рис. 51,а. Шкворень 1 запрессован в от-
84
верстие пятника 4 усилием 117,6—147 кН
и затянут в шкворневой балке 5 кузова
специальной гайкой с усилием 294—
393 Н. При этом зазор между торцом
пятника 4 и буртом шкворня 1 должен
быть не менее 8 мм. Упругий элемент 3,
через который проходит нижняя часть
шкворня, состоящая из пружины, завул-
канизированной в резиновой массе, за-
креплен во втулке поперечной балки 2
рамы тележки нажимной шайбой 6 и гай-
кой; между торцами шайбы и втулки
имеется зазор не менее 3 мм. Шкворень
с резиновой втулкой способствует гаше-
нию оставшихся колебаний после второй
ступени рессорного подвешивания. Верх-
ний скользун состоит из стальных зака-
ленных пластин, прикрепленных к шквор-
невой балке кузова, и резиновой проклад-
ки, размещенной между балкой 5 и пла-
стинами, расположенными на балке 2.
Нижний скользун изготовлен из спе-
циального древесно-слоистого пластика
ДСП-Г и размещен в литой опорной
коробке поперечной балки 2 на резино-
вых прокладках. Для обеспечения пос-
тоянства момента трения при вписыва-
нии тележки в кривые и уменьшения
бокового давления гребней колес на го-
ловки рельсов скользуны смазывают уни-
версальными густыми смазками
На прицепных и головных вагонах
шкворневое устройство выполнено в ви-
де плоских пятников (рис. 51,6). Верхний
пятник 7 прикреплен к шкворневой бал-
ке 8 рамы кузова болтами и входит в
нижний пятник 9, укрепленный на над-
рессорной балке 10 рамы тележки ва-
гона, таким образом, что их плоскости
не соприкасаются (имеется контролируе-
мый зазор а) и кузов лежит на сколь-
зунах тележки.
Глава 4
СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ И РАСПОЛОЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
§ 20. Системы вентиляции
на электровозах
На электровозах применяют принуди-
тельную вентиляцию для обеспечения
нормальных условий работы тяговых дви-
гателей, двигателей компрессоров, пус-
ковых резисторов, резисторов ослабления
возбуждения, индуктивных шунтов, вы-
прямителей, теплообменников трансфор-
маторов, реакторов сглаживающих, бло-
ков тормозных резисторов и другого
оборудования, для обеспечения требуе-
мого избыточного давления в кузове с
целью предотвращения проникновения в
него пыли и снега во время движения
электровоза, а также для охлаждения
помещения кузова в летнее время. Воз-
дух вентиляторами, приводимыми во вра-
щение электродвигателями, засасывает-
ся через воздухозаборные устройства,
состоящие из специальных камер с жа-
люзями и фильтрами Потоки воздуха,
пройдя через воздухозаборные устройст-
ва, очищаются от влаги, снега и пыли и
направляются в воздуховоды для охлаж-
дения электрического оборудования.
В качестве примера рассмотрим систе-
Рис 52 Система вентиляции на электровозе ВЛ80с
86
мы вентиляции электровозов ВЛ80с
(рис. 52,а). Воздух через лабиринтные
жалюзи и форкамеры 17 и 19 центро-
бежными вентиляторами (см рис. 145),
приводимыми во вращение двигателями
/ и 10, охлаждая индуктивные шунты
23, нагнетается в воздуховоды 13 и 16
с патрубками 15 к тяговым двигателям
первой секции После их охлаждения
воздух выбрасывается под кузов секции.
От воздуховода к двигателю ТД1У ответ-
вляется воздуховод 12 с заслонкой к
выпрямительной установке возбуждения
(ВУВ) 11. Для предотвращения попа-
дания в тяговые двигатели снега и сезон-
ной регулировки расхода воздуха (зас-
лонки 18 и 21) предусмотрен лист 24,
который в летний период устанавливают
на стенку кузова в нерабочее положение,
в зимний — на камеру с индуктивными
шунтами. С 1981 г. на электровозах
вместо листа 24 и фильтра 13 крепят ра-
му с сеткой, на которую зимой ставят
фильтр, а в форкамерах устанавливают
дополнительные подвижные фильтры
(шторы).
Воздух через жалюзи 26, 28 и фор-
камеры 19, 20, 22 вентиляторами, при-
водимыми во вращение электродвигате-
лями 1, 9, нагнетается через устройство
переключения воздуха УПВ-5, когда его
заслонка 8 установлена вверх (что соот-
ветствует режиму тяги), в выпрямители
6 и 7, охлаждая их, далее по двум воз-
духоводам он проходит к сглаживающим
реакторам 29, теплообменникам 14 тя-
гового трансформатора и выбрасывается
под кузов в атмосферу. Когда заслонка
8 установлена вниз, что соответствует ре-
жиму торможения, воздух идет на охлаж-
дение блоков тормозных резисторов 5
и выбрасывается через жалюзи 4 на кры-
ше кузова секции. С 1981 г. в жалюзи
4 устанавливают снегоотбойные листы
для предотвращения попадания снега в
тормозные резисторы. Чтобы исключить
взаимное влияние вентиляторов с элект-
родвигателями 1 и 10, форкамеры 17
и 19 разделены перегородкой 27.
Избыточное давление в кузове в 40—
60 Па обеспечивается в результате вы-
броса воздуха после охлаждения ВУВ в
кузов секции через специальные окна на
воздуховодах к тяговым двигателям На
крышках крышевых люков установлены
вытяжные дефлекторы 2, которые летом
открывают, зимой закрывают. Системой
вентиляции обеспечивают подачу воздуха
в объеме 922 м3 в 1 мин.
Система вентиляции на электровозах
ВЛ80т, ВЛ80кконструктивно выполнена
аналогично рассмотренной. На электро-
возах ВЛ 10 и ВЛ10у (рис 52,6) при-
нудительная вентиляция осуществляется
на секции одним центробежным венти-
лятором Ц13-50 №8 с электродвигате-
лем 1 (рис. 52,6). Забор воздуха произ-
водится через габаритные жалюзи 3, рас-
положенные на крыше секции электро-
воза Очищенный от пыли или влаги
воздух, пройдя форкамеру, через патру-
бок подается в вентилятор и нагне-
тается двумя потоками, одним — по сис-
теме воздуховодов 30 к тяговым дви-
гателям данной секции и по ответвле-
нию к электродвигателю компрессора,
вторым — к резисторам и индуктивным
шпунтам по воздуховоду 31, со спе-
циальными прорезями в желобах, рас-
положенному на уровне 2-го этажа высо-
ковольтной камеры (над блоками аппара-
тов). Расход воздуха в этом потоке сос-
тавляет 195м3/мин, выброс его в атмо-
сферу производится через лабиринтные
щели 33 в крыше, снабженные шибера-
ми (зимой они должны быть закрыты,
летом — открыты). Расход воздуха на
каждый тяговый двигатель не менее
95 м3/мин. Распределение воздуха по
тяговым двигателям регулируют, пере-
мещая заслонки, установленные на кожу-
хи вентиляторов.
Для поддержания в кузове давления
выше атмосферного предусмотрен выб-
рос воздуха в зонах высоковольтной ка-
меры и в машинном помещении из воз-
духоводов к тяговым двигателям через
жалюзи 32 При этом избыточное дав-
ление в кузове должно быть 30—50 Па.
На электровозах ЧС2, ЧС2Т, ЧС4
и ЧС4Т также использованы системы
принудительной вентиляции.
$ 21. Системы вентиляции
и отопления на электропоездах
На электропоездах тяговые двигатели
имеют самовентиляцию (см. с. 153) Воз-
дух для их охлаждения забирается через
87
жалюзи, расположенные над входными
дверями и соединенные вентиляционным
каналом с фильтрами. Далее по верти-
кальному каналу, находящемуся в пасса-
жирском помещении, и по подвагонному
каналу через гибкое соединение воздух
поступает к двигателю, а из двигателя
выбрасывается в атмосферу.
Кроме того, имеются специальные сис-
темы для вентиляции делителя напря-
жения электропоезда ЭР2, а также для
охлаждения выпрямительной установки,
реактора и охладителя масла трансфор-
матора электропоезда ЭР9М. Для подачи
воздуха к этим агрегатам на валу рас-
щепителя фаз установлено вентилятор-
ное колесо. Воздух забирается через спе-
циальные жалюзи в боковых стенках
моторных вагонов (под окнами) и по-
дается в фильтровую камеру. Из камеры
он засасывается вентиляторным колесом
и подается по двум трактам: расщепи-
тель фаз — атмосфера (для охлаждения
самого расщепителя фаз) и выпрями-
тельная установка, реактор, охладитель
масла трансформатора — атмосфера. В
зимний период перед всасывающими
жалюзи устанавливают матерчатые
фильтры, предотвращающие попадание
снега. Во всех вентиляционных устрой-
ствах применены сетчатые фильтры типа
ВНИИСТО размером 500X500 мм с мас-
ляной пропиткой.
Система отопления вагонов состоит из
электрических печей и электрокалорифе-
ров Печи установлены в заземленных
кожухах на полу под диванами, а элек-
трокалориферы — в чердачных помеще-
ниях у переднего конца распределитель-
ного вентиляционного канала, располо-
женного на потолке.
Вентиляция пассажирских помещений
выполнена принудительной, имеет два
режима работы (летний и зимний) или
три (летний, переходный, т. е. осенне-
зимний, либо зимне-весенний и зимний).
Вентиляционная система электропоездов
ЭР2, ЭР9М, ЭР9Е (рис. 53) обеспе-
чивает подачу 1,67 м3/с воздуха летом
и около 0,55 м3/с зимой. Летом воздух
в салон может поступать и через от-
крытые окна, а зимой — только через
систему вентиляции, предварительно по-
догретый в электрокалориферах. Если на-
ружная температура ниже —20 °C, спе-
88
циальными заслонками 13, устанавли-
вая их в определенное положение, умень-
шают количество подаваемого в кузов
воздуха. При этом используется часть
воздуха, находящегося в вагоне, т. е.
осуществляется рециркуляция.
На электропоезде ЭР2 в каждом ва-
гоне имеются два самостоятельных вен-
тиляционных агрегата, расположенных
в чердачных помещениях тамбуров. Агре-
гат 6 состоит из двух центробежных
вентиляторов и двигателя постоянного
тока напряжением 50 В с частотой вра-
щения 5—20 об/с. Предусмотрен пере-
ходный брезентовый патрубок 7 с отвода-
ми для вентиляции тамбура. Наружный
воздух поступает через жалюзи 12, 15,
16,18,20, проходит через сетчатые фильт-
ры в чердачное помещение, а оттуда через
диффузор 14 и калорифер нагнетается
вентилятором в потолочный вентиляцион-
ный канал 9. Удаляется воздух из ваго-
на и служебных помещений 17, 19 через
двери во время выхода и входа
пассажиров, летом — еще через жалюзи
2. Зимой заслонки вентиляторов закры-
ты, а рециркуляционные люки откры-
ты. В зимнем режиме 40—50% теплого
воздуха из пассажирского помещения че-
рез рециркуляционные люки попадает в
чердачные помещения тамбуров, где сме-
шивается с холодным воздухом и подает-
ся вентилятором в потолочный канал. Ле-
том заслонки вентиляторов открыты, а
рециркуляционные люки закрыты.
На электропоездах ЭР2 и ЭР9М произ-
водства 1974 г. предусмотрена также
принудительная вентиляция и кабины ма-
шиниста (см. рис. 53) Для подачи в ка-
бину свежего воздуха над служебным
тамбуром в чердачном помещении уста-
новлены вентиляционный агрегат 5 и
фильтровая камера 3, снабженная за-
движкой и заслонкой форсированного
нагрева подаваемого воздуха За сидень-
ем машиниста 11 проходят вертикальный
и горизонтальный 4 каналы, в верхней
части которого находится заслонка зим-
него и летнего режимов и отверстие для
подачи воздуха в летнее время. Про-
тив отверстия установлен щиток 1,
позволяющий по желанию машиниста ме-
нять направление воздушного потока. В
иижней части вертикального канала
расположены жалюзи 10 для подачи
Рис 53 Система венти-
ляции головного вагона
электропоезда (стрелками
указано направление воз-
духа при летнем режиме)
10 11 П 13	14
15
подогретого воздуха в зимнее время.
Электрокалорифер, установленный в вер-
тикальном канале, имеет две ступени
мощности: большой 6,5 и малой 2,2 кВт.
Ступень малой мощности используется в
период, когда температура наружного
воздуха находится в пределах от 0 до
+ 15 °C. В верхней части задней пере-
городки имеется рециркуляционный люк,
открываемый в зимнее время. Установ-
ленные в кабине терморегуляторы, авто-
матически включая или выключая любую
ступень калорифера, поддерживают тем-
пературу в пределах от + 16 до +20 °C.
В летнем режиме заслонка форсиро-
ванного подогрева и задвижка на фильт-
ровой камере открыты полностью, в верх-
ней части канала заслонка находится в
положении летнего режима, а заслонка
на вентиляторе прикрыта на 3/4. В зим-
нем режиме задвижка на фильтровой
камере выдвинута до упора, заслонки
форсированного подогрева, рециркуля-
ционный люк и задвижки на вентиля-
торе открыты. В зависимости от тем-
пературы наружного воздуха включает-
ся большая или малая ступень мощно-
сти электрокалорифера. При форсиро-
ванном режиме (используют, если темпе-
ратура ниже —20 °C) закрывают зас-
лонку форсированного подогрева. Пос-
тупление свежего воздуха прекращается,
и вентилятором подается только рецир-
куляционный воздух. Кроме того, для
вентиляции кабины машиниста в летнее
время можно открыть боковые окна и на-
гнетательные патрубки, смонтированные
у лобовых окон кабины.
На каждом вагоне электропоездов
ЭР9М и ЭР9Е устанавливают по одной
аналогичной вентиляционной установке,
но с двигателями переменного тока,
имеющими максимальную частоту вра-
щения 23 об/с. Система вентиляции име-
ет три режима: летний, переходный
и зимний. Летний режим аналогичен та-
кому же на вагонах ЭР2, причем подача
одного вентилятора 1,12 м3/с, а другого
(при одном закрытом заслонкой всасы-
вающем отверстии) 0,72 м3/с. В пере-
ходные периоды (осенне-зимний и зимне-
весенний) в зависимости от температуры
наружного воздуха работает только один
вентилятор.
При температуре наружного воздуха
от +18 до —20 °C один вентилятор
подает в пассажирское помещение
0,665 м3/с свежего воздуха, а при тем-
пературе ниже —20 °C другой — 0,42
м3/с. Кроме того, в зимнее время соз-
дается рециркуляция. При открытых ре-
циркуляционных люках количество воз-
духа, нагнетаемого через них в вагон,
составляет 30—40% общего количества
89
подаваемого воздуха. Аналогично выпол-
нена вентиляция и в вагонах электро-
поезда ЭР2Р. Туалетные помещения в
вагонах вентилируются дефлекторами 8.
§ 22. Расположение электрического
оборудования на электровозах
Основные положения. Расположение
электрического оборудования на электро-
возах должно обеспечивать выполнение
следующих условий:
безопасность и удобство обслужива-
ния;
соответствие нагрузки на оси и колеса
принятым в расчете значениям (сумма
моментов относительно продольной и по-
перечной осей кузова должна быть равна
нулю);
защиту аппаратуры от попадания вла-
ги, снега и пыли и возможность ее по-
догрева (в случае надобности) и охлаж-
дения;
удобство монтажа и демонтажа обо-
рудования;
минимальный расход проводов, кабе-
лей, воздуховодов, трубопроводов и опор-
ных конструкций для установки обору-
дования;
наиболее полное и рациональное ис-
пользование площади и объема кузова
электровоза для установки оборудова-
ния;
компоновку по возможности макси-
мального количества оборудования в бло-
ки (агрегаты, панели) с законченным тех-
нологическим циклом для сокращения
сборочных работ н облегчения демон-
тажа оборудования;
необходимые изоляционные расстоя-
ния (воздушные промежутки от токове-
дущих частей оборудования и дугога-
сительных камер аппаратов до заземлен-
ных предметов, а также расстояния меж-
ду дугогасительными камерами отдель-
ных аппаратов). Эти расстояния по
воздуху при нормальной влажности и от-
сутствии ионизации для напряжений
НО, 500, 1500, 3000 и 4000 В должны
быть не менее соответственно 10, 15, 20,
30 и 40 мм. При расчетном напряжении
25 000 В для оборудования, находящего-
ся в кузове, принимают расстояние по
воздуху между токоведущими частями
90
разной полярности или между токове-
дущими частями и корпусом электровоза
или вагона не менее 210 мм, а для обо-
рудования, установленного на крыше,—
не менее 270 мм.
Кроме того, выполняя эти требования,
стремятся к наименьшей стоимости мон-
тажных работ и эксплуатации. Прове-
ряют выполнение перечисленных требо-
ваний на опытном образце локомотива.
Расположение аппаратуры и оборудо-
вания во многом зависит от размещения
кабин машиниста. На магистральных
электровозах кабины машиниста (посты
управления) находятся по концам локо-
мотива.
В середине локомотива кабину маши-
ниста располагают сравнительно редко,
в основном на маневровых и промыш-
ленных электровозах, электровозах не-
которых зарубежных дорог. В этом слу-
чае затрудняется обслуживание вспомо-
гательных машин и аппаратов; кроме то-
го, при скоростях выше 120 км/ч увели-
чивается сопротивление движению.
Если кабины машиниста размещены по
концам локомотива, оборудование и ап-
паратуру размещают в кузове между
ними, на крыше и под кузовом, а если
в середине,— то по концам в так назы-
ваемых капотах, на посту управления,
на крыше и под кузовом.
Планировка кузова электровоза с ка-
бинами машиниста, размещенными по
концам, определяется не только указан-
ными условиями, но расположением и
числом входных дверей, а также распо-
ложением проходов, по которым пере-
ходят с одного поста в другой (рис. 54).
В кузове все основное оборудование ус-
танавливают либо симметрично относи-
тельно поперечной оси электровоза, либо
несимметрично. При этом выделяют вы-
соковольтную камеру и машинные поме-
щения, а на электровозе переменного
тока еще и трансформаторное помеще-
ние.
Расположение оборудования в высоко-
вольтной камере при сохранении общей
компоновки основных блоков во многом
зависит от схемы силовых цепей электро-
воза. В камере расположена вся высоко-
вольтная коммутационная и защитная
аппаратура, открытые токоведущие ча-
сти Иногда такую аппаратуру частично
Рис. 54 Схемы расположения оборудования в кузовах электровозов ВЛ23 с двусторонним про-
ходом (а), в секциях ВЛ 10 и ВЛ 10’ (б), на электровозе ВЛ60“ с симметричным проходом относи-
тельно поперечной оси (а), ВЛ80с (г), ЧС4 и ЧС4Т (д) и ЧС2Т (е):
1 и 6 — кабины машиниста (посты управления), 2 и 5 — машинные помещения; 3 — проходы, 4 — высо-
ковольтная камера; 7—трансформаторное помещение; 8—поперечный проход; 9— форкамера; 10—
тупиковый проход; 11 — глухой проход в высоковольтной камере
размещают еще в отдельных шкафах,
оснащенных блокировками безопасности
(на электровозах ЧС4 и др.).
Высоковольтную камеру монтируют
вне электровоза, а затем устанавливают в
кузов краном. В этом случае все обо-
рудование и аппараты, непосредственно
соединенные между собой, в цехе компо-
нуют в отдельные блоки и устанавли-
вают на каркасе высоковольтной камеры.
При таком агрегатном способе стоимость
монтажа камеры в 2—2,5 раза меньше,
чем выполнения соответствующих работ
в кузове при установке аппаратуры в
несъемную высоковольтную камеру.
На электровозах переменного тока
между машинными помещениями и высо-
ковольтными камерами (обычно в сред-
ней части кузова) расположено транс-
форматорное помещение, пол которого
находится ниже пола кузова. В машин-
ных помещениях электровоза оборудова-
ние располагают чаще всего по блочно-
му принципу. В них устанавливают
вспомогательные машины, оборудование
радиостанции, локомотивной сигнализа-
ции, основное пневматическое оборудо-
вание. Вспомогательные машины раз-
мещают так, чтобы можно было прове-
рить состояние коллекторов и щеток как
при пуске, так и во время работы, про-
верить работу компрессоров, вентилято-
ров и их подшипников. Иногда на элек-
тровозах переменного тока (ЧС4 и др.)
в машинных помещениях размещают
выпрямительные установки с аппарату-
рой защиты, сглаживающие реакторы,
шкафы с реверсорами, отключателями
тяговых двигателей, контакторами ослаб-
ления возбуждения, реле перегрузки и
другой высоковольтной аппаратурой.
Освещение помещений и высоковольт-
ных камер электровозов естественное
(через окна в боковых стенках кузо-
ва) и искусственное (плафоны и лам-
почки) .
На крышах электровозов монтируют
токоприемники, крышевые разъедините-
ли, реакторы для подавления помех
радиоприему, разрядники, тифоны, свист-
ки, шины, соединяющие оборудование,
размещенное на крыше, главные резер-
вуары, антенны радиостанции, а на элект-
ровозах переменного тока — еще и глав-
ные выключатели с разъединителями,
проходные изоляторы. На крышах мотор-
ных вагонов электропоездов устанавли-
вают токоприемники, дроссели и конден-
саторы защиты от радиопомех, разряд-
ники, главные предохранители, опорные
изоляторы с кабелями, необходимыми
для параллельного соединения токо-
приемников.
В кабинах машиниста сосредоточены
все органы управления, установлены кон-
трольно-измерительные приборы. Для
91
удобства выполнения сборочных и элек-
тромонтажных работ часть их скомпоно-
вана на общем каркасе в единый блок —
пульт машиниста.
При расположении аппаратуры в каби-
нах машиниста основное внимание уделя-
ют обеспечению для локомотивной брига-
ды удобства пользования аппаратами
управления и наблюдения за измеритель-
ными приборами, сигнализацией, кон-
тактной сетью, железнодорожным полот-
ном. Кроме того, стремятся обеспечить
свободное передвижение машиниста и его
помощника по кабине. Большое внимание
уделяется интерьеру кабины. Для ско-
ростных электровозов важное значение
имеет герметизация кабины
Кресло машиниста выполняют регули-
руемым по высоте и в горизонтальной
плоскости, что позволяет машинисту уп-
равлять поездом как сидя, так и стоя.
Угол обзора по вертикали, определяемый
положением кресла машиниста и высотой
нижнего обреза окна, должен быть таким,
чтобы наблюдение за железнодорож-
ным полотном при высоких скоростях
движения не утомляло локомотивную
бригаду. Боковые окна выполняют откры-
вающимися, что дает возможность локо-
мотивной бригаде следить за составом
при движении и маневрах. Для обогрева
кабины машиниста используются элек-
трические печи, калориферы (на электро-
возах ЧС4 и др.) или специальная сис-
тема для кондиционирования воздуха (на
электровозах ЧС4Т и др.).
Рассмотрим расположение оборудова-
ния на некоторых серийных электрово-
зах
Электровозы ВЛ80т и ВЛ80с. На элек-
тровозах использовано однотипное обо-
рудование, расположенное в основном
одинаково, почти симметрично относи-
тельно поперечной оси электровоза
(рис. 55).
В каждой кабине машиниста установ-
лен пульт управления, в котором смон-
тированы: контроллер машиниста; кно-
почные выключатели, рукоятка бдитель-
ности локомотивной сигнализации, а на
открывающейся панели — вольтметр для
контроля напряжения в контактном
проводе; вольтметр для контроля напря-
жения тягового двигателя и три ампер-
метра для контроля тока тяговых дви-
92
гателей 1-й и 2-й секций и тока воз-
буждения; манометры для контроля дав-
ления воздуха в главных резервуарах,
тормозной магистрали, тормозных цилин-
драх и уравнительном резервуаре; ука-
затель позиций ЭКГ. Внутри пульта
размещен балластный резистор для регу-
лировки яркости сигнальных ламп.
На пульте помощника машиниста ус-
тановлена панель с вольтметром и мано-
метром, показывающими соответственно
напряжение и давление воздуха в цепи
управления аппаратами. В первой каби-
не на боковой стенке пульта машиниста
расположен регулятор давления воздуха
в питательной магистрали, во второй —
дешифратор и фильтр локомотивной сиг-
нализации.
Обогрев кабин машиниста производит-
ся электрическими печами (две у помощ-
ника машиниста и три у машиниста).
Регулируют температуру в кабине вклю-
чением пяти, трех или двух печей. Под
коробкой прожектора укреплены два
мотор-вентилятора для обдува рабочих
мест машиниста и помощника. Между их
креслами под полом кабины установлен
электрокалорнфер обогрева лобовых
окон. Пол, стены и потолок кабины
машиниста имеют тепло- и звукоизоля-
цию нз полимерных материалов (пено-
полистирола), которые покрыты снаружи
сосновой фанерой толщиной 6 мм, а внут-
ри (под кабиной) сосновыми досками
толщиной 30 мм. Обшивка кабины деко-
рируется бумажно-слоистым пластиком
толщиной 1,8—2 мм (пол кабины насти-
лают линолеумом). Выше лобовых окон
закреплены теневые щитки. За каждой
кабиной расположена высоковольтная
камера с камерой № 1, трансформатор-
ное помещение и камера Ks 2.
На крыше электровоза установлены
токоприемники, главный выключатель с
проходным изолятором, разрядник, глав-
ные резервуары, змеевики компрессоров,
свистки, тифоны, разъединители токопри-
емников с ручным приводом, помехопо-
давляющие дроссели, антенна радио-
станции, проходной изолятор для ввода
антенны.
Под кузовом электровоза расположены
розетки для питания вспомогательных
машин и тяговых двигателей от сети де-
по, розетка для подзаряда аккумулятор-
9 5 6 7	8 9 10 111213 19 1516	1718 19	20	2122 23 29-
Рис. 55. Расположение оборудования на электровозе ВЛвО1:
1 — пульт управления; 2 — прожектор лобовой; 3 — тифон (ревун), 4 — светильник потолочный, 5 —
кресло машиниста, 6 — токоприемник, 7 — вспомогательный компрессор, 8 — панель № 3, 9 — реактор,
10 — расщепитель фаз; // — распределительный щит; 12— блок центробежного вентилятора, 13 —
блок мотор-вентилятора; 14 — разрядник РВЭ-25М, /5 — воздушный выключатель ВОВ-25-4МУХЛ1,
16 — разъединители выпрямителя; 17 — главный ввод с трансформатором тока, 18 — панель № 2, 19 —
жалюзи для выброса воздуха, 20—главные резервуары, 21 — антенна, 22 — счетчик электроэнергии.
23 — стальная шина трубчатого сечения для электрического соедииеиия токоприемников, 24 — блок
управления реостатным торможением; 25 — кузов 2-й секции, 26 — панель № 1, 27, 28 — переключате-
ли; 29 — блок тягового трансформатора; 30 — блок конденсаторов; 3/ — выпрямительная установка;
32 — блок тормозных резисторов, 33 — устройство переключения воздуха, 34 — блок автоматических
выключателей; 35 — блок силовых выключателей; 36 — индуктивный шунт, 37 — сглаживающий ре-
актор; 38 и 39 — контакторы торможения, 40 — добавочный резистор, 41 — блок мотор-компрессора,
42 — блок силовых аппаратов, 43 — реле перегрузки, 44 — выпрямительная установка возбуждения,
45 — санузел
ной батареи, светильники для освещения
ходовых частей, розетки для подключе-
ния переносных ламп, приемные катушки
локомотивной сигнализации, штанги для
заземления участка контактной сети над
электровозом при работе на крыше после
снятия напряжения в контактном про-
воде.
Все аппараты н машины выполнены
съемными, за исключением кожухов
вентиляторов, которые приварены к кар-
касам высоковольтных камер и машин-
ных помещений. Вынимают их через кры-
шевые проемы, закрываемые съемными
крышками.
Электровозы ВЛ 10, ВЛ 10* и ВЛ 11.
Оборудование на электровозах ВЛ 10
(последних выпусков) и ВЛ 10* рас-
положено почти одинаково. Однако рас-
положение его в секциях различается.
Первой секцией принято считать ту, в ко-
торой установлен быстродействующий
выключатель.
На электровозах ВЛ 10, ВЛ 10* и ВЛ И
(рнс. 56), чтобы снизить уровни шума
и вибраций в кабине, вспомогательные
машины отнесены в противоположный от
нее конец секции и установлены в ма-
шинном помещении. Между ним и каби-
ной машиниста расположена высоко-
вольтная камера. Кабина и камера раз-
делены поперечным проходом, как и на
электровозах ВЛ80т и В Л 80е; преду-
смотрены входные двери на электровоз,
двери в кабину и две двери в камеру
(см. рис. 54,6).
В высоковольтной камере размещена
вся аппаратура силовых цепей и цепей
управления. От сквозного рабочего про-
хода эта аппаратура ограждается раз-
93
Рис. 56 Расположение оборудования на электровозе ВЛ1Г
/ — пульт управления, 2 — прожектор лобовой, 3 — токоведущий угольник, 4 — опорный изолятор, 5 —
разрядник, 6—шина; 7— токоприемник, 8 — главный ввод; 9 — реактор помехоподавления, 10—
разъединитель высоковольтный; 11 — блок индуктивных шуитов; 12 — блок пусковых резисторов; 13 —
блок аппаратов № 2, 14 — панель управления, 15 — блок мотор-компрессора, 16 — антенна радио-
станции, 17 — санузел; 18 — переходная площадка; 19 — вспомогательный мотор-компрессор для подъе-
ма токоприемника; 20 — коробка межсекционного соединения, 21 — воздухораспределитель; 22 — ма-
шинный преобразователь НБ-436В, 23 — форкамера, 24 — панель заземления; 25 — центробежный
вентилятор МЦ13 50 № 8 с двумя выходными патрубками, 26— дешифратор, 27 — блок аппаратов
Xs 1, 28— аккумуляторная батарея, 29— главные резервуары, 30— кресло машиниста
движным сетчатым ограждением, от ма-
шинного помещения — глухой стенкой,
от поперечного прохода — стенкой с дву-
мя дверями в тупиковый и глухой про-
ходы камеры. Двери и раздвижное сет-
чатое ограждение имеют механические и
пневматические блокировки, располо-
женные на стенке со стороны поперечно-
го прохода над входной дверью в глухой
проход.
Эти блокировки исключают воз-
можность входа в высоковольтную каме-
ру при поднятом токоприемнике и, на-
оборот, возможность подъема токоприем-
ника, если открыта какая-либо дверь или
сетка ограждения. Над дверью, ведущей
в глухой проход камеры, установлен
разъединитель, который при открытой
двери создает короткое замыкание в це-
пи токоприемник—контактная сеть в
случаях самопроизвольного подъема то-
коприемника или падения (при обрыве)
контактного провода на токоведущие ча-
сти и аппараты, установленные на кры-
ше электровоза.
94
Аппаратура в высоковольтной камере
установлена в два уровня. Внизу рас-
положены, например в 1-й секции элек-
тровоза, блоки аппаратов, в которые
входят электропневматические контакто-
ры, тормозной переключатель, реверсор,
переключатели групповые, быстродейст-
вующий выключатель, контакторы элект-
ромагнитные, реле и др., а наверху —
блоки аппаратов, содержащие пусковые
резисторы и резисторы ослабления воз-
буждения, индуктивные шунты и др. Пол
среднего прохода камеры использован в
качестве желоба для кабелей электри-
ческого монтажа.
В машинном помещении каждой сек-
ции размещены мотор-вентилятор с гене-
ратором управления на валу, преобра-
зователь, мотор-компрессор, а в поме-
щении 1-й секции — блокируемый люк
для выхода на крышу.
В кабине размещены пульт машиниста,
в верхней части которого на наклонной
под углом 60° плоскости установлена
откидная панель с измерительными при-
19980
Рис 57. Расположение оборудования на электровозе ЧС4ф
1 — пульт управления, 2 — маневровый контроллер, 3 — пятизначный светофор, 4 — прожектор, 5 — зарядное устройство, 6 — панель с пневма-
тическими аппаратами; 7 — воздушный резервуар цепей управления; 8 — вспомогательный мотор компрессор, 9 — токоприемник; 10 — вспомо-
гательный воздушный резервуар, 11—.главный воздушный резервуар, 12— резервуар главного выключателя, 13—главный выключатель,
14 — разрядник, 15 — блок разъединителей токоприемников, 16 — тяговый трансформатор, 17 — переключатель ступеней, 18 — блоки емкост-
ной защиты от перенапряжений во вспомогательных цепях; 19 — мотор вентилятор резисторов ОП, сглаживающих реакторов и маслоохлади-
телей, 20 — мотор-компрессор; 21 — мотор-вентилятор тяговых двигателей, 22 — выпрямительная установка, 23 — воздухоструйиое реле, 24 —
мотор вентилятор выпрямительной установки, 25 — шкаф с контакторами и реле, 26 и 27 — сглаживающие реакторы тяговых и вспомогатель-
ных двигателей, 28 — аккумуляторная батарея; 29 — мотор-насос, 30 — запорный кран системы масляного охлаждения, 31 — радиаторы охлаж-
у-	дения; 32 — антенна радиостанции, 33 — коробка зажимов, 34 — расширительный бак, 35 — воздухоосушнтель, 36 — шкаф с резисторами ОП,
ст	37 — шкаф с высоковольтной аппаратурой, 38 — блоки емкостной защиты от перенапряжений в тяговых цепях, 39 — бытовой холодильник, 40 —
кресло машиниста; 41 — кресло помощника, 42 — шкаф с аппаратурой управления зарядным устройством
борами, кнопочные выключатели, конт-
роллер машиниста и другие аппараты,
необходимые для управления электрово-
зом в различных режимах.
Для обогрева кабины установлены
шесть электропечей ПЭТ-1 УЗ (со спе-
циальным ограждением), которые можно
включить в группы, состоящие из двух,
четырех или шести печей одновременно.
Электровозы ЧС4 и ЧС4Т. Оборудо-
вание на этих электровозах, за неболь-
шим исключением, расположено в основ-
ном одинаково (рис. 57) На электро-
возах ЧС4 в коробках прожекторов
имеются вентиляционные проходы для
забора воздуха в кабины машиниста,
там же установлены тифоны. На электро-
возах ЧС4Т, оборудованных системой
кондиционирования воздуха в кабинах
машиниста, вентиляционных проходов в
коробках нет, а тифоны перенесены на
крышу электровоза. На электровозах
ЧС4Т все аппараты с задних стенок кабин
машиниста перенесены в поперечные ко-
ридоры, а мотор-компрессоры демонтиру-
ют через люк в боковой стенке кузова.
$ 23. Расположение
электрического оборудования
на электропоездах
Основные положения. Помимо общих
требований, приведенных на с. 90, рас-
положение электрического оборудования
на электропоездах должно обеспечивать
следующее: наиболее полное и мак-
симальное использование площади кузо-
вов вагонов для пассажиров, оптималь-
ные условия освещения, отопления и вен-
тиляции. Основную часть электрообору-
дования размещают в подвагонных каме-
рах, подвешенных к рамам кузовов,
на тележках и на крышах кузовов.
Только небольшую часть аппаратуры
располагают в шкафах, установленных в
тамбурах вагонов. Подвагонные камеры
электропоездов представляют собой
сварную конструкцию со съемными
крышками, которые снабжены двойным
уплотнением из губчатой резины. Далее
в качестве примеров описано расположе-
ние электрооборудования на электропоез-
дах ЭР2Р, ЭР2Т и ЭР9Е соответственно
постоянного и переменного тока.
96
Вагоны электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т.
На раме под кузовом головного вагона
(рис. 58,а) подвешены аккумуляторная
батарея 12, мотор-компрессор 5, пре-
образователь (двухмашинный агрегат)
17, ящик 16 с контакторами вспомога-
тельных цепей, электровоздухораспреде-
литель 14, воздухораспределитель 15, воз-
душные резервуары — два главных 19
по 170 л каждый, три резервуара 6 по
78 л, один уравнительный 2 на 20 л
и один вспомогательный 13 на 12 л, блок
пусковых резисторов 11 и преобразова-
тель. На рамах тележек установлены
тормозные цилиндры 3, а под кузовом
на раме — фильтры 4 для очистки воз-
духа, засасываемого компрессором, два
маслоотделителя 18, обогреватель слив-
ной трубы 20, два свистка 1, два тифона
21, мусоросборник 9, с левой и правой
стороны — розетки 7 деповского питания,
а также вакуумные патрубки 10 и пат-
рубки 8 водоснабжения, используемые
при механизированной уборке вагона
электропоезда
В кабине машиниста смонтирован
пульт с аппаратами управления, сиг-
нализации и радиосвязи, измерительны-
ми приборами. Часть из них размещена
на задней стенке кабины. Пульт выпол-
нен в виде отдельных съемных блоков.
В левой его части у места помощника
машиниста установлен маховик ручного
тормоза (см. рис. 58,а). В пульте пре-
дусмотрены отсеки для аптечки и техни-
ческой документации, под ним на полу
перед креслом машиниста установлена
педаль для воздействия на клапан ти-
фона и свистка. Такая же педаль име-
ется и около места помощника В пра-
вой части кабины на задней стенке рас-
положен блок с выключателями це-
пей вспомогательных нужд.
В шкафу № 1 размещены электро-
пневматический клапан автостопа, кран
двойной тягн, вентиль замещения элект-
ропневматического торможения пневма-
тическим, два разобщительных крана,
фильтр, штепсельные разъемы и др. В
шкафу № 2 установлен блок с аппа-
ратурой управления поездом, вентиляци-
ей и электропневматическим торможени-
ем; в шкафу № 3 — усилитель и устрой-
ство питания, приемопередатчик и блок
питания из комплекта радиостанции, бло-
53	52	51 50 49 48	47 W
Рис 58 Расположение оборудования под кузовом и в шкафах головного (а), моторного (б)
и прицепного (в) вагонов электропоезда ЭР2Р
ки питания, управления и регистрации
из комплекта скоростемера, в шкафу
№4 — дешифратор и усилитель из аппа-
ратуры локомотивной сигнализации, в
шкафу № 5 — блоке аппаратурой управ-
ления освещением, отоплением и вентиля-
цией; в шкафу № 6 — блок с ампермет-
ром и вольтметром заряда батареи и ре-
гуляторами напряжения и частоты преоб-
разователя в шкафу № 7 — блок с аппа-
ратурой управления и переключателем
цепи заряда батареи, трансформатор
цепи управления зарядом батареи и пи-
тания цепей I10 В.
Рядом со шкафом Ко 1 смонтирован
электрокалорифер для обогрева кабины.
Слева от двери кабины находится шкаф
для одежды, открывающийся со сто-
роны тамбура, а над ним — шкафчик для
термосов и продуктов, открывающийся
внутрь кабины На каркасах шкафа Ко 1
и шкафа для одежды около наружных
дверей установлены блоки с выключате-
4 Зак 95 5
лями дверей, кнопками звуковой сигна-
лизации и лампами сигнализации закры-
того положения дверей; рядом разме-
щены пульты оповещения системы ТОН.
На крыше вагона установлены антен-
на и резистор цепи прожектора.
Под кузовом моторного вагона разме-
щено все электрическое и пневмати-
ческое оборудование (рис. 58,6), по два
тяговых двигателя 22, 23 и два тор-
мозных цилиндра 24, 34 на каждой те-
лежке, ящик 32 (1ЯК-013) с силовыми
контакторами, ящик с контакторами
отопления и реверсивно-тормозным пе-
реключателем, ящик с реостатным кон-
троллером, главным разъединителем и
повторителем силовых контакторов, ав-
томатический быстродействующий вык-
лючатель 25, индуктивный шунт 28, блок
29 шунтирующих резисторов, блок резис-
торов ослабления возбуждения, электро-
воздухораспределитель, воздухораспре-
делитель, воздушные резервуары 26 по
97
78 л и 33 на 12 л, а также мусоросбор-
ник 27. С левой н правой стороны распо-
ложены вакуумные патрубки 30 и патруб-
ки 31 водоснабжения, используемые при
механизированной уборке вагона.
В лобовом и торцовом шкафах рас-
положены блоки с аппаратурой для пус-
ка вспомогательного компрессора, вык-
лючатели, вспомогательный компрессор
и маслоотделитель, с аппаратурой управ-
ления торможением; размешены ампер-
метры для измерения тягового тока и то-
ка реостатного торможения и вольтметр
для измерения напряжения тяговых дви-
гателей, амперметр для измерения тока
тяговых двигателей в режиме тяги и ре-
куперации, счетчик, шунты н добавоч-
ные резисторы, колонка ручного тормо-
за. На крыше расположены токоприем-
ник, два разрядника РМВУ-3,3, конден-
саторный и индуктивный фильтры радио-
помех и 16 блоков пуско-тормозных ре-
зисторов. Разрядники и фильтры уста-
новлены на общей раме, которую кре-
пят к крыше на амортизаторах, раз-
рядники имеют ограждения, которые в
случае их разрушения не позволяют раз-
лететься осколкам.
Провода для соединения токоприемни-
ков при их параллельной работе про-
ложены в трубе вдоль крыши, перемыч-
ку междувагонного соединения, обеспе-
чивающую параллельную работу токо-
приемников, крепят болтами к кронштей-
нам по концам крыши. Провода от пуско-
тормозных резисторов проходят по жело-
бу на чердак Лестница для подъема
на крышу расположена на лобовой сте-
не и имеет электрическую блокировку бе-
зопасности.
Под кузовом прицепного вагона (рис.
58,в) размешены аккумуляторная бата-
рея 44, преобразователь 49, мотор-ком-
прессор 36, ящик 48 с контакторами
высоковольтных вспомогательных цепей,
блок 42 демпферных резисторов, электро-
воздухораспределитель 46, воздухорас-
пределитель 47, по два тормозных
цилиндра 34 на тележке, два главных
резервуара 52 по 170 л, три резервуара 37
по 78 л, резурвуар 45 на 12 л, два масло-
отделителя 51, обогреватель сливной тру-
бы 53, мусоросборник 41, фильтр 35 и
ящик для колодок 43. С левой и правой
98
стороны расположены розетки 38, 50 де-
повского питания, вакуумные патрубки
40 и патрубки 39 водоснабжения
Вагоны электропоездов ЭР9Е. На ра-
ме под кузовом головного вагона (рис.
59,а) подвешены: воздушные резервуары—
один уравнительный 1 на 20 л, два глав-
ных 8 по 170 л, один запасной 9 на 78 л,
трансформатор 2, реактор (дроссель) 3,
аккумуляторная батарея 4, мотор-ком-
прессор 5, фильтр 6, маслоотделитель
7, электровоздухораспределитель 10, воз-
духораспределитель 11, тормозной ци-
линдр 12, мусоросборник 13 и обогрева-
тель 14 сливной трубы туалета В кабине
машиниста расположен пульт с аппара-
тами управления, сигнализации и радио-
связи, измерительными приборами
Пульт, как и на вагоне электропоезда
ЭР2Р, выполнен в виде отдельных съем-
ных блоков. В шкафу № 1 размещены
электропневматический клапан автосто-
па, кран двойной тяги, вентиль заме-
щения электропневматического тормо-
жения пневматическим, электрический
звонок и штепсельные разъемы; в шка-
фу № 2 — блок с аппаратурой аккуму-
ляторной батареи и питания цепей управ-
ления; в шкафу № 3 — блоки из комплек-
та радиостанции, усилитель, устройство
переходное и устройство питания нз ком-
плекта аппаратуры оповещения ТОН,
в шкафу № 4 — панель с аппаратурой
электропневматическоготормоза,№ 5 —
аппаратура локомотивной сигнализации;
№6 — блок с аппаратурой освещения,
вентиляции и компрессор, в шкафу
№7 — панель 1ПА.383 с контакторами
цепей отопления салона.
Рядом со шкафом № 1 установлен
электрокалорифер для обогрева кабины.
Слева от двери кабины находится шкаф
для одежды, а над ним — шкафчик для
термосов и продуктов. На каркасах шка-
фа № 1 и шкафа для одежды около
наружных дверей установлены блоки с
выключателями дверей, кнопками звуко-
вой сигнализации и лампами сигнали-
зации закрытого положения дверей, ря-
дом размещены пульты оповещения сис-
темы ТОН. Блоки соединяются с цепями
вагона штепсельными разъемами. На
крыше вагона установлены антенна
и резисторы прожектора.
Под кузовом моторного вагона на те-
Рис 59 Расположение оборудования под кузовом и в шкафах головного (а), моторного (б и
г) и прицепного (в) вагонов электропоезда ЭР9Е
лежках установлены тяговые двигатели
15 и 24 (рис 59,6) и тормозные цилиндры
16, на раме кузова — тяговый трансфор-
матор 17 со встроенным реактором, вы-
прямитель 21, охладитель масла 18, яшик
19 с контакторами и трансформаторами
тока, ящик 20 с разрядником, резистор
22 расщепителя фаз 23, воздушные резер-
вуары 25 и 31, реле давления 26, рези-
сторы 27 и 28, мусоросборник 29, камера
30 с аппаратурой,электровоздухораспре-
делитель 32 и воздухораспределитель 33.
В шкафах (рис. 59 г) расположены:
№ 1 — панель с аппаратурой освещения
и вентиляции, вспомогательный компрес-
сор с двигателем и регулятором давле-
ния, два манометра,редуктор, клапан то-
коприемника, переключающие краны
пневматической сети токоприемника и
воздушного выключателя; № 2 — блок с
аппаратурой управления; № 3 — про-
ходной трансформатор тока, верхняя
часть проходного изолятора и токоведу-
щая шина, соединяющая их; № 4 —
блок с аппаратурой стабилизации напря-
жения 220 В; № 5 — блок ускоренного
отключения выключателя, фильтр кон-
денсаторный, амперметр цепи тяговых
двигателей и счетчик расхода электро-
энергии; № 6 — планки с зажимами. Че-
рез дверцы шкафов № 1, 2, 4 и 6 осу-
ществляется доступ к проводам, подхо-
дящим к розеткам и штепселям между-
вагонных соединений цепей управления.
В тамбурах и в простенке между ок-
нами рядом со шкафом с высоковольт-
ным вводом установлено по одному стоп-
крану. На крыше моторного вагона рас-
положены токоприемник, разрядник, ин-
дуктивный фильтр радиопомех, воздуш-
ный выключатель, верхняя половина
трансформатора тока высоковольтного
ввода и опорные изоляторы с шинами
для параллельного соединения токопри-
емников.
Под кузовом на раме прицепного ва-
гона (рис. 59,в) расположены: мусоро-
сборник 34, аккумуляторная батарея 35,
маслоотделитель 36, главные воздушные
резервуары 37 по 170 л каждый, тормоз-
ной цилиндр 38, электровоздухораспреде-
литель 39, воздухораспределитель 40, за-
пасной резервуар 41 на 78 л, мотор-
компрессор 42, фильтр 43 и обогреватель
44 сливной трубы. В шкафах, как и на мо-
торном вагоне, установлены блоки с ап-
паратурой управления, освещения, венти-
ляции, отопления. В торцовом шкафу № 4
размешен маховик ручного тормоза и
планки с зажимами, на крыше — опор-
ные изоляторы с шинами для параллель-
ного соединения токоприемников.
4'
Глава 5
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЦЕПНОГО ВЕСА И ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОВОЗА
НА ПРЯМЫХ И КРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ
§ 24. Использование сцепного веса
электровоза
Изменение нагрузок колесных пар в процессе
движения. При проектировании и эксплуатации
электровоза стремятся обеспечить равномер-
ное распределение его подрессоренной массы
по всем колесным парам, т. е. равенство стати-
ческих нагрузок от колесных пар на рельсы.
Чтобы обеспечить это при индивидуальном
приводе применительно к тележечным локо-
мотивам, необходимо выполнение следующих
условий: упругие и геометрические характе-
ристики рессор в каждой ступени одинаковы;
в горизонтальной плоскости центр тяжести ку-
зова совпадает с его геометрическим центром,
а центр тяжести подрессоренных элементов
тележки находится на пересечении продольной
оси ее рамы с осью средней колесной пары;
опоры кузова на рамах тележки размещены
на одинаковых расстояниях от центра тяжести
электровоза.
Два последних условия стремятся выпол-
нить при проектировании электровоза в про-
цессе так называемой его развески, а пер-
вое — при подборе рессорных элементов во
время сборки электровоза. Однако выполнить
все эти условия полностью, т. е. обеспечить
равенство нагрузок от колесных пар на рельсы,
очень сложно. Техническими условиями допус-
кается возможность отклонения фактических
нагрузок от проектных на ±3% для электро-
возов с осевой нагрузкой 23 тс и ±2% при
осевой нагрузке 25 тс.
Сила тяги FKni, развиваемая каждой колес-
ной парой, по условиям сцепления с рельсами
ограничивается нагрузкой ГЦ от этой колесной
пары иа рельсы, т. е. Fф/7| (здесь ф —
коэффициент сцепления). Так как колесные
пары имеют одинаковые тяговые двигатели, то
сила тяги всего электровоза	(где вес
электровоза Рк= S/7<) и не должна в то же вре-
мя превышать значения n FK„mln (здесь п — чи-
сло колесных пар, Fmm,n = 0,97 Гкп, по техни-
ческим условиям). Из-за допускаемой нерав-
номерности нагрузок по колесным парам наи-
большая сила тяги электровоза ограничена
силой тяги, развиваемой колесной парой с наи-
меньшей нагрузкой, и может быть на 2—3%
меньше расчетной по его сцепному весу, т. е.
сцепной вес электровоза вследствие этого недо-
используется на 2—3%.
При движении электровоза на распределе-
ние нагрузок по колесным парам влияет работа
его тяговых двигателей, что наиболее сильно
проявляется при их опорно-осевом подвешива-
нии. Двигатель 3 (рнс. 60,а) развивает момент
М, который приводит во вращение колесную
пару 4 вследствие нажатия зуба шестерни 2 на
зуб зубчатого колеса / (сила Z = М/гу, здесь
г, — радиус шестерни). Сила Z направлена
вверх, если двигатель 3 расположен за колес-
ной парой.4 по направлению движения, или
вниз в том случае, когда он находится перед
колесной парой.
Если в точке В на оси колесной пары
приложить две равные и противоположно на-
правленные силы Z' (вверх) и Z" (вниз),
равные силе Z, то они образуют пару сил,
обеспечивающую вращение колесной пары (ее
момент вращения при равномерном движении
уравновешивается моментом сил сопротивле-
ния, действующих на колеса), сила Z' разгру-
Рис. 60. Схемы взаимодействия тягового двигателя с колесной парой (а) и сил (б) при движе-
нии электровоза
100
жает колесную пару, уменьшая нагрузку от нее
иа рельсы. При движении в другом направле-
нии сила Z' увеличивает нагрузку на ось. Так
как на электровозах двигатели передней и
задней тележек расположены симметрично по
отношению к своим колесным парам, общая
сумма уменьшений нагрузок колесных пар рав-
на сумме их увеличений, что очевидно, так
как масса локомотива при движении не меня-
ется. Наличие разгруженных колесных пар
еще более уменьшает максимальные силы тяги,
которые может реализовать электровоз.
В точке С на зуб шестерни действует ре-
акция Zi, равная по значению силе Z и проти-
воположно направленная. Две равные и проти-
воположно направленные силы Z"' и Z"", рав-
ные Z = Zi, приложенные в точке D на оси
вала якоря, приводят к тому, что силы Zi и Z"'
создают реактивный момент Л)р = М, уравно-
вешиваемый моментом тягового двигателя.
Сила Z"" действует через подшипники
вала якоря на остов двигателя и также
передается на его опоры. Определим эти силы,
нзменяюшие нагрузки на ось колесной пары и
раму тележки. В точке В (рис. 60,6) сила
Rg = Z — Z (г\-\-гг}/1. (здесь L — плечо,
см. рис. 60,а). Эта сила увеличивает нагрузку
от колесной пары на рельсы, а в точке А сила
/?д = Zr\/L 4- ZtiJL увеличивает нагрузку на
раму тележки (при движении в направлении,
указанном на рис. 60,а). При движении в
противоположном направлении силы RB и RA
направлены вверх, но на остов тягового дви-
гателя действует реактивный момент Мс = М,
который также воспринимается осью и под-
веской в виде пары сил RMA и RMB, меньших
сил RA и RB. В этом случае колесная пара
разгружается — ее нагрузка уменьшается на
&П\ = Z — RB — RMB — M\>./L (здесь р =
= гг/г] — передаточное число зубчатой пере-
дачи) . При движении в направлении, обратном
показанному на рис. 60,а, нагрузка на колес-
ную пару возрастает на Д.П). В случае рамно-
го подвешивания нагрузка перераспределяет-
ся только вследствие реактивного момента.
Другой причиной, изменяющей нагрузки на
колесные пары, является реализация силы тя-
ги и передача ее составу. Рама тележки (при-
Рис. 61. Влияние силы тяги на нагрузки от ко-
лесной пары на рельсы
менительно к секции восьмиосных электрово-
зов с несочлененными тележками) не может
свободно перемещаться в вертикальной плос-
кости относительно кузова, и их можно рас-
сматривать как одно целое. На раму тележки
от каждой колесной пары передаются силы
Fm (рис. 61), на автосцепку электровоза —
сила сопротивления движению состава 07 —
= nFK„ (если пренебречь сопротивлением
электровоза). Вследствие разности уровней
приложения сил к раме тележки и кузову
секции электровоза относительно уровня го-
ловки рельса действует неуравновешенный
момент М„ = n FK„(h, — гк), где /гс ~ 1м —
высота автосцепки; гк — радиус колеса колес-
ной пары, равный 0,6 м. Момент Л!„ приводит
к перекосу кузова секции и изменяет верти-
кальные нагрузки от него на тележки на
ДР = MJL\, где L\ — расстояние между опо-
рами кузова. Колесные пары передней тележки
будут разгружаться, а задней — перегру-
жаться.
Изменение нагрузки иа колесную пару мо-
жет составить Д Пг — Р/т — M„/(mL„)
(здесь т — число колесных пар в тележке).
Тогда при реализации силы тяги наибольшая
разгрузка оси Д/7 = Д/7| + Д Пч и нагрузка
на рельсы от наиболее разгруженной колесной
пары Птт = ГЦ 1—0,03) — Д/7, где 0,03 —
допускаемое техническими условиями относи-
тельное отклонение нагрузки колесной пары
(при П < 23 тс).
Коэффициент использования сцепного ве-
са. Отношение нагрузки наиболее разгружен-
ной колесной пары к расчетной называ-
Рис. 62. Противоразгрузочное устройство восьмиосных электровозов с несочлененными тележ-
ками
101
----Направление движения
Рис. 63. Схема включения противоразгрузочных устройств прн движении электровоза
ют коэффициентом использования сцепного
веса рк.
Коэффициент рк = Пmin/'П — 0,97—Д77/77
характеризует тяговые свойства электровоза
и показывает, какую долю от теоретически
возможной силы тяги может реализовать ло-
комотив. Значение коэффициента рк зависит
от расположения и способа подвешивания тя-
говых двигателей, конструкции рессорного
подвешивания и устройств для передачи сил
тяги и торможения. На электровозах ЧС4
и ЧС4Т разгрузка первой набегающей колесной
пары уменьшается упругим межтележечным
сочленением (см. с. 43), на восьмиосных элект-
ровозах отечественного производства — про-
тиворазгрузочными устройствами. Благодаря
этим конструктивным решениям в режиме
пуска (при ф = 0,36) коэффициент дости-
гает 0,932 (электровозы ВЛ 10, ВЛ10у, ВЛ80к,
ВЛ80р, ВЛ80с), при отсутствии противораз-
грузочных устройств иа этих электровозах
рв = 0,842. На электровозе ВЛ85 тяговые н
тормозные усилия от тележек к кузову пере-
даются наклонными тягами, коэффициент
₽« = 0,94.
Поперечная составляющая сил при наклон-
ных тягах уменьшает направляющее дейст-
вие колеса в кривых при тяге и увеличивает
его при электрическом торможении.
Использование сцепного веса зависит: от
системы передачи усилий от тележек к кузо-
ву, базы кузова и тележек, продольного рас-
стояния между упругими люлечными подвес-
ками, высоты автосцепки от головок рельсов,
жесткости рессорного подвешивания буксо-
вого узла, реализуемого коэффициента сцеп-
ления, состояния поверхностей рельсов и бан-
дажей и ряда других факторов. Наибольшим
коэффициент использования сцепного веса
получается при наиболее трудных условиях
работы электровоза (при трогании, особенно
с тяжеловесным и длинным составом, движе-
нии на подъеме, в кривых и некоторых дру-
гих условиях).
Противоразгрузочные устройства. На элек-
тровозах ВЛ80", ВЛ80т, ВЛ80с, ВЛ80”, ВЛ 10
ВЛ10у такое устройство, предназначенное для
выравнивания нагрузок колесных пар, состоит
из цилиндра 1 (рис. 62) и рычага 4 с опор-
ным роликом 2. Цилиндр 1 укреплен на крон-
штейне концевой поперечной балки 6 рамы
кузова.
102
Рычаг 4 представляет собой сварную кон-
струкцию, состоящую нз трубы и двух плеч,
развернутых под углом. Одно плечо с помо-
щью плавающего валика закреплено на крон-
штейне рамы кузова. Нижним концом одно
из плечей рычага прикреплено к штоку 5
цилиндра 1, а на другом конце рычага уста-
новлен опорный ролик 2, через который силы
передаются на специальные накладки, при-
варенные на концевых брусьях рамы 3 те-
лежки. Цилиндры через электропневматичес-
кие вентили подключены к пневматической
системе электровоза.
При движении электровоза в работу
включаются передние по ходу тележки, наг-
ружающие устройства 1 и 3 (рис. 63) нли
2 н 4. Создаваемые ими силы Q = 2hFK/d
(здесь h — высота от уровня головки рельса
до оси шаровой связи; d — расстояние от оси
устройства до поперечной оси тележки) изме-
няются пропорционально силе тяги FK те-
лежки.
§ 25. Движение электровоза
на прямых и кривых участках пути
Рассмотренные выше колебания (см. § 24)
и изменения нагрузок на колесные пары воз-
никают в основном при малых скоростях дви-
жения, особенно при трогании с места, когда
должна реализовываться наибольшая сила
тяги. При движении электровоза со средни-
ми и высокими скоростями возрастают дина-
мические нагрузки на узлы ходовой части,
возникающие при колебаниях электровоза,
ударах на неровностях или стыках рельсов.
При движении электровоза в прямых участ-
ках пути между гребнями колес и внутрен-
ними гранями имеются зазоры (рис. 64). Сог-
ласно ПТЭ ширина колеи в прямых участках
пути и кривых радиусом 350 м и более равна
1520±4 мм. Расстояние между внутренними
гранями бандажей 1440±з мм, толщина греб-
ня у новых бандажей 33 мм. Суммарный за-
зор 26 будет определяться разностью между
шириной колеи и расстоянием между рабочи-
ми поверхностями гребней, равным 1440±з +
+ 33 X 2. Тогда при меньшей толщине греб-
ней бандажей в эксплуатации (соответствен-
но 33 и 25 мм) и скорости движения до
120 км/ч минимальный суммарный зазор
2дт1п = (1520 — 4) — (1440 ф- 1) — 2 • 33 =
= 9 мм, 26тах = (1520 + 6) — (1440 — 3) —
— 2  25 = 39 мм. Изменение зазоров от 9 до
39 мм приводит к произвольным поперечным
перемещениям колесных пар и тележек отно-
сительно оси пути. В результате движение
электровоза в пределах этих зазоров оказы-
вается извилистым. Длина волны, т. е. период
колебаний, зависит от состояния бандажей.
При конусности 1 : 10 (нормальной) она при-
мерно составляет 18 м, прн изношенных бан-
дажах длина волны LB уменьшается и колеба-
ния становятся более частыми, так как час-
тота колебаний f=l/T, а период колебаний
T—LJv. Вилянию способствует наличие раз-
бегов колесных пар в буксовых узлах, а
также поперечные перемещения букс вслед-
ствие деформации упругих элементов направ-
ляющих. Трение в опорах кузова несколько
уменьшает извилистость движения. Следова-
тельно, чтобы обеспечить плавное движение
в прямых участках пути, особенно при боль-
ших скоростях движения, необходимо жест-
кую базу электровоза брать возможно боль-
шей или применять специальные возвращаю-
щие устройства (см. §19).
Вертикальные нагрузки, как уже отмеча-
лось, при движении электровоза приводят
также к перегрузке или разгрузке отдельных
колесных пар.
Положение электровоза при движении в
кривой зависит от центробежной силы С и
сил трения [Jf, развивающихся в опорных
точках колес на рельсах и направляющих
усилий У, проявляющихся в виде воздействия
рельсов на гребни бандажей колес, набе-
гающих на ннх. Для облегчения прохождения
подвижным составом кривых ширину рельсо-
вой колеи увеличивают в кривых радиусом
300—349 м на Д = 10 мм, в кривых меньшего
радиуса на Д = 15 мм (для чего перемещают
внутренний рельс в сторону центра кривой).
Сила С может достигать 30% веса локо-
мотива; она приводит к поперечному пере-
косу кузова, увеличению нагрузок на наруж-
ные буксы колесных пар и уменьшению на-
грузок на внутренние (со стороны центра
кривой). Такое же неблагоприятное действие
может оказывать сила бокового ветра.
Поэтому центробежная сила и сила ветра
учитываются при расчете узлов ходовой час-
ти на прочность. Частично опрокидывающее
действие центробежной силы компенсиру-
ется возвышением наружного рельса в кри-
вых участках пути.
Возможности прохождения локомотивами
кривых участков пути проверяют так назы-
ваемым вписыванием локомотивов в кривые.
Для кривых малого радиуса, например на
путях локомотивных депо, по которым локо-
мотивы следуют, как правило, с малой ско-
ростью и без состава, важно проверить
саму возможность вписывания локомотива в
кривую заданного радиуса. Это так называе-
мое статическое вписывание, которое осущест-
вляют геометрически. Для кривых, встреча-
ющихся на перегонах, в которых локомотив
движется с поездом при большой скорости,
Рис. 64. Схема реализации свободного попе-
речного разбега оси колесной пары:
6i, 62 — зазоры по разбегу оси; 6 — зазор между
гребнем бандажа и головкой рельса
следует определять силы, действующие на
колеса и рельсы, для оценки допустимости
заданных скоростей по условиям прочности
колес и рельсов и обеспечения безопаснос-
ти движения. Это так называемое динами-
ческое вписывание.
Безопасность движения в кривых участках
пути считается обеспеченной, если исключает-
ся возможность всползания гребня набегаю-
щего колеса на рельс, что могло бы привести
к сходу колесной пары с рельсов. Установ-
лено, что это условие выполняется (с запа-
сом), если отношение бокового давления коле-
са на рельс У( к вертикальной нагрузке П
не превышает к6=У(//7^ 0,8. На основе это-
го соотношения при динамическом вписыва-
ние электровоза в кривые и существующих
на дорогах СССР нормах уширения колеи (для
радиуса менее 80 м) определяют наибольшие
допустимые скорости движения в заданных
кривых. Величина У(, а следовательно к*, за-
висит от угла у (наклон поверхности гребня
бандажа) и коэффициента трения f. Так как
поверхность гребня имеет наклон, то при входе
в кривую начинается наползание гребня на
рельс; оно продолжается до тех пор, пока
энергия удара не будет компенсирована ра-
ботой, затраченной на преодоление трения и
поднятие колесной пары. Сход колесной пары
с рельсов может произойти, когда нагрузка
Пст, заставляющая колесо соскальзывать вниз,
оказывается недостаточной. Поэтому для обес-
печения безопасности движения необходимо:
сохранять постоянство нагрузок на рельсы
/7СТ, особенно при движении с большими ско-
ростями, когда неизбежна поперечная качка,
а следовательно, н периодическая разгрузка
направляющих колес; строго соблюдать уста-
новленный профиль бандажа, не допускать
подреза гребня, так как при этом увеличивает-
ся угол у и вся энергия удара затрачивается
на деформацию рельса; не допускать превы-
шения скорости движения, установленной для
данного участка пути, так как с ростом ско-
рости значительно увеличивается сила, ко-
торая действует от гребня бандажа на
рельс.
Глава 6
СХЕМЫ И ПРИБОРЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
И ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ
$ 26. Пневматические цепи
Назначение. Пневматические цепи
э.п.с. служат для приведения в действие
пневматических тормозов и питания сжа-
тым воздухом приводов следующих ап-
паратов и устройств: электропневмати-
ческих силовой цепи и цепей управления,
блокировок высоковольтных камер и лю-
ков, аппаратов звуковых сигналов, фор-
сунок песочниц, дверей вагонов электро-
поездов и ряда других. В состав этих
цепей входят компрессоры, фильтры, воз-
душные резервуары, регуляторы давле-
ния, клапаны обратные и продувки, кла-
паны компрессоров, краны машиниста и
краны вспомогательного тормоза, масло-
отделители, разобщительные и концевые
краны, пневматические выключатели уп-
равления, измерительные приборы, элек-
троблокировочные клапаны, трубопрово-
ды и пневматические магистрали (напор-
ные, питательные, прямодействующего
тормоза, тормозные и др.). Схемы пнев-
матических цепей отечественных электро-
возов построены принципиально одина-
ково; имеющиеся различия зависят от ро-
да службы (пассажирский или грузовой),
осевой характеристики, наличия электри-
ческого тормоза, расположения оборудо-
вания и конструкции пневматического
оборудования. Схемы пневматических це-
пей электропоездов выполнены также
принципиально одинаково.
Источниками подачи сжатого воздуха
на э.п.с. являются компрессоры, приво-
димые в действие электродвигателями.
На каждом электровозе с целью резер-
вирования установлено по два компрес-
сора, на секционных — по одному на
каждой секции, на головных и прицеп-
ных вагонах электропоездов — по одно-
му компрессору.
Схемы пневматических цепей электро-
возов. В качестве примера рассмотрим
такие цепи электровозов ВЛ 10 и ВЛ10у
(рис. 65). Воздух, всасываемый компрес-
сором 29(1) или 29(2), очищается от
104
пыли фильтром, смонтированным на ком-
прессоре. Каждый компрессор накачи-
вает воздух в свою группу главных
резервуаров 19 (1) — 19 (3) или 19 (4) —
19(6), состоящую из трех резервуаров
вместимостью 250 л каждый. Когда дав-
ление в них достигает 0,9 МПа (9 кгс/см2),
компрессор отключается регулятором
давления АК-НБ и вновь включает-
ся, когда давление падает до 0,75 МПа
(7,5 кгс/см2). На напорной магистрали
между компрессорами и главными резер-
вуарами установлены обратные клапаны
(типа Э-155), маслоотделители (типа
Э-120/Т) по одному в каждой секции,
очищающие сжатый воздух от примесей,
паров воды и масла. Выделяющийся в
них конденсат выпускают в атмосферу
через краны 13(10) и 13(24). Для луч-
шего охлаждения сжатого воздуха глав-
ные резервуары в группе соединены пос-
ледовательно. Из них конденсат перио-
дически выпускают в атмосферу через
клапаны продувки с электрообогрева-
телями, приводимыми в действие электро-
пневматическими приводами дистанци-
онного управления (с помощью кнопок
на пульте помощника машиниста). Из
главных резервуаров через ряд прибо-
ров воздух поступает в питательную
магистраль, а из нее через разобщитель-
ные краны — к следующему оборудова-
нию: звуковым аппаратам — к ревуну
54(1), 54(2), объединяющему тифон и
свисток; редукционным кранам стекло-
очистителей 63(1)—63(4); аппаратам
высоковольтной камеры; через вентиль
защитный типа ВЗ-1 к электропневма-
тическим клапанам типа КП-53-05 то-
коприемников 57 (1), 57 (2). Последо-
вательно с клапанами 25(2)—25(5),
25(7), 25(8) включены блокировки две-
рей высоковольтной камеры и люка на
крышу. Для сохранения запасов сжатого
воздуха при длительных стоянках с
опущенными токоприемниками предус-
мотрен резервуар 60 вместимостью 55 л,
который перед остановкой компрессоров
заряжается до давления 0,9 МПа
(9 кгс/см2) и сохраняет необходимый
запас воздуха длительное время. В резер-
вуар цепи управления воздух поступает
из питательной магистрали через разоб-
щительный кран 13 (19), при этом кран
13 (21) перекрывают. Давление в резер-
вуаре контролируют по манометру 8 (2).
При отсутствии в резервуаре токопри-
емника запаса сжатого воздуха источ-
ником его служит вспомогательный ком-
прессор 69 (типа КБ-IB), приводимый
во вращение электродвигателем (типа
А-11М), питающимся от аккумуляторной
батареи Давление воздуха в цепи уп-
равления контролируют по манометрам,
установленным со стороны помощника
машиниста в кабинах управления.
В нагружающие цилиндры 41(1) —
41(4) сжатый воздух поступает через
редуктор КР1, обеспечивающий постоян-
ное давление 0,2 — 0,25 МПа (2—2,5 кгс/
см2) и клапаны 25 (2), 25 (4) или 25 (3),
25(5) в зависимости от направления
движения. Давление в цилиндрах контро-
лируют манометрами 2(5)—2(8),
установленными в машинном помещении.
Цепь нагружающих цилиндров в случае
Рис 65 Схема пневматических цепей электровозов ВЛ 10 и ВЛ10¥:
2(4)—2(9) — манометры, 7(3), 7(4) — краны разобщительные (усл № 4200), 11(5, 10, 15) — фильтры
Э-114, 13(1, 3, 8, 9—21, 23, 25, 32, 34) — кран разобщительный (усл. № 383); 19(1)—19(3), 19(4)—
19(6) — резервуары главные; 24(1)—24(8) — клапаны переключательные ЗПК; 25(2)—25(5), 25(7),
25(8) — клапаны КП-53-05, 26(3) — редуктор усл. Ns 348, 29( 1), 29(2) — компрессоры КТ-бЭл; 35(2) —
клапан обратный Э-175; 36(6)—36(11) — рукав, 41(1)—41(4) — цилиндры нагружающие 510 Б, 42(5),
42(6) — рукава, 44 — труба 13 X 2,5; 45 — труба 22 х 3,5; 46 — труба 27 X 3, 5; 51 — труба МЗ-10 X 1;
54(1), 54(2) — ревуны, 55(1), 55(2) — рукава изолирующие токоприемников 57(1), 57(2); 60 — резер-
вуар токоприемника, 61(1, 2. 5, 6) — клапан КП-39, 62(1), 62(2) — клапаны КС-52; 63(1)—63(4) —
стеклоочистители СЛ-440Б; 64(1)—64(4) — воздушные краны КР-ЗОВ; 67—блокировки ПБ-33 02Б,
68(2) — кран трехходовой усл № 424, 69—компрессор КБ 1В; 70 — вентиль защитный ВЗ I; 72 —
труба 10-6ПНП
105
возникновения неисправностей отклю-
чают разобщительными кранами.
Схемы пневматических цепей вагонов
электропоездов. На вагонах проложено
два трубопровода для напорной / (рис.
66) и тормозной 2 магистралей, закан-
чивающиеся концевыми кранами 3 и
соединительными рукавами 4. Для пи-
тания сжатым воздухом всей пневма-
тической системы электропоезда на го-
ловных и прицепных вагонах установле-
ны электрокомпрессоры. Электроком-
прессор 28 рукавом 27 соединен с фильт-
ром 26, через который происходит всасы-
вание воздуха из атмосферы. Нагнетание
сжатого воздуха осуществляется по
трубопроводу, соединяющему электро-
компрессор с главными резервуарами
25 вместимостью 170 л каждый Для
выпуска конденсата применены краны 54.
На каждом вагоне установлены воз-
духораспределители 32 и электровозду-
хораспределители 33. Воздухораспре-
делитель 32 трубопроводом сообщен с
запасным резервуаром 35 вместимостью
78 л, имеющим водоспускной кран 36
В резервуар 35 сжатый воздух посту-
пает из напорной магистрали 1 через
редуктор 48 и обратный клапан. При
следовании вагонов в недействующем
состоянии, когда в напорной сети нет
сжатого воздуха, в реле давления 37 он
подается из тормозной магистрали 2
через трехходовой кран 47, который пред-
варительно должен быть переключен в
соответствующее положение.
На моторном вагоне тормозные ци-
линдры сообщены с регуляторами вы-
хода штока 31, в которые попадает сжа-
тый воздух из тормозных цилиндров;
Рис. 66. Принципиальная пневматическая схема электропоездов ЭР9М и ЭР9Е:
1— напорная магистраль, 2— тормозная магистраль, 3— кран концевой !'/<", 4 — рукав соедини
тельный; 5 — стеклоочиститель, 6 — край, 7 — свнсток, 8 — тифон, 9 — кран двойной тяги, 10 — вентиль
включающий; 11, 26 — фильтры, 12 — клапан электропневматическнй автостопа, 13— пробка, 14, 25,
35 — резервуары; 15 — манометр; 16 — кран машиниста с контроллером, 17 — цилиндры раздвижных
дверей вагона, 18—электропневматическне вентили привода дверей; 19—скоростемер; 20—регуля-
тор давления, 21 — клапан обратный \'/^,22 — клапан предохранительный, 23 — вентиль выключаю-
щий; 24 — маслоотделитель; 27, 30 — рукав, 28 — электрокомпрессор, 29, 53 — цилиндры тормозные,
31 — регулятор выхода штока, 32 — воздухораспределитель. 33 — электровоздухораспределитель,
34 — клапан выпускной одинарный, 36, 56 — краны водопропускные 3/8"; 37 — реле давления; 38 — сиг-
нализатор отпуска тормозов; 39 — токоприемник, 40 — привод токоприемника; 41 — рукав токоприемни-
ка; 42 — вентиль включающий; 43 — бункер, 44 — форсунка; 45 — выключатель управления пнев-
матический; 46, 55 — стоп-краны 3/4", 47 — кран трехходовой 3/4", 48 — редуктор, 49 — клапан токо-
приемника, 50 — главный выключатель воздушный, 51 — покрышка, 52— вспомогательный компрессор
пневматического тормоза, 54 — тройник, 57 — край разобщительный
106

ts
<3
45
45
24(2)
65(1)
65(3)
65(2)
71(3)
11(1)^71(2)
СПО о
'^5
| 13(14)
61(4) л
51 V45	24(3) 36(4) 36(13)
45
О
71(4)
45
65(4 )\ 65(5) 65(6)
65(7)
71(5) 71(6)
Питательная магистраль
66(1)
&
=з
is
ts
В
I
66(2)
61(7)
61(8)
45
65(8) 65(9)
13(35)
45
65(10)65(11)\ 65(12)\ 65(13) 65(14)
65(10,
11(15)
ОСкО ОСО
24/5)
71(1)
о«о о
71(8) 11(9)
45
О^О ОСО
24(6)
65(16)
71(10)	71(11) 71(12) 11(13) 11(14) 71(16)
Рис. 67. Схема пневматическая пескоподачи электровозов ВЛ10 и ВЛ1ОУ
13(5, 11, 14, 29, 30, 35) — кран разобщительный (усл № 383), 24(2, 3, 5, 6) — клапан переключатель-
ный ЗПК, 36(3, 4, 13, 14) — рукав 449, 45 — труба 22 X 3,5, 51 — труба МЗ-10 X 1. 61(3, 4, 7, 8) —
клапан КП-39, 65(1)—65(16) — форсунки песочниц; 66(1), 66(2) — клапаны песочницы КП-51; 71(1)—
71(16) — рукава 0 32 мм
они обеспечивают автоматическое регу-
лирование рычажной передачи
В пневматической цепи наружных
раздвижных дверей на каждом вагоне
установлены дверные цилиндры 17, по-
лости которых со стороны задних кон-
цов соединены попарно непосредственно
с включающим вентилем 18, а со стороны
передних — с таким же вентилем через
регулировочные вентили. Включающие
вентили 18 сообщены с напорной магист-
ралью через фильтр и разобщительный
кран 57. Регулировочные вентили обес-
печивают одновременность открывания
и закрывания дверей.
На головном вагоне установлены зву-
ковые сигналы: свисток 7 и тифон 8.
Звуковые сигналы сообщены с напорной
магистралью / клапаном При легком
нажатии на педаль этого клапана сжа-
тый воздух поступает к одному из свист-
ков, а при более сильном нажатии —
в тот же свисток и оба тифона. Для
очистки лобовых стекол на головном
вагоне установлены стеклоочистители 5,
сообщенные с кранами.
При отсутствии сжатого воздуха в на-
порной магистрали подача воздуха в при-
воды токоприемника и воздушного одно-
полюсного выключателя 50 осущест-
вляется вспомогательным компрессором
52, приводимым в действие электродви-
гателем, который питается от аккуму-
ляторной батареи. Компрессор засасы-
вает воздух через фильтр 26 и нагнетает
его через маслоотделитель 24, обратный
клапан и далее по двум направлениям:
через фильтр к воздушному однополюс-
ному выключателю 50, через редуктор
к клапану токоприемника 49. Из клапана
токоприемника через трехходовой кран
51 и рукав 41 сжатый воздух поступает в
привод 40 токоприемника 39.
Автоматическое включение и выклю-
чение вспомогательного компрессора 52
осуществляется регулятором давления.
После того как электрокомпрессоры 28
повысят давление в напорной сети выше
0,65 МПа (6,5 кгс/см2), дальнейшее пи-
тание пневматического привода токо-
приемника и выключателя 50 осущест-
вляется от напорной магистрали через
обратный клапан 21.
Моторный вагон оборудован системой
пескоподачи. Для хранения песка уста-
новлены два бункера 43 (правый и ле-
107
вый), соединенные трубопроводом с фор-
сунками 44. Сжатый воздух к форсун-
кам поступает из напорной магистрали
через электропневматический клапан,
управляемый включающим вентилем 42.
Пневматические цепи пескоподачи
электровозов. Они предусмотрены для
подачи песка в место касания колеса с
рельсом, чтобы улучшить сцепление и
реализовать более высокую силу тяги.
В эти цепи воздух поступает от питатель-
ной магистрали (рис. 67). При возбуж-
дении электропневматических клапанов
61(3, 4, 7, 8) сжатый воздух из пи-
тательной магистрали через разобщи-
тельные краны усл. Кв 383 61(3) 1-й
секции и 61 (7) 2-й секции, электропнев-
матические и переключательные клапаны
попадает в форсунки песочниц 1-й и 5-й
колесных пар при управлении электро-
возом из кабины машиниста № 1. Если
электровозом управляют из кабины № 2,
сжатый воздух поступает в форсунки пе-
сочниц 4-й и 8-й колесных пар. Клапаны
песочниц КП-39 обеих секций электри-
чески связаны. При работе ручным кла-
паном 66 (1) или 66 (2) сжатый воздух,
пройдя разобщительный кран, клапаны
пескоподачи и переключательный 24
(2, 3, 5, 6), попадает в форсунки песоч-
ниц 1, 3, 5 и 7-й колесных пар, если
управление осуществляется из кабины
№ 1, и форсунки 2, 4, 6 и 8-й колесных
пар при управлении из кабины № 2.
$ 27. Пневматические устройства
и аппараты
Контрольно-измерительные приборы.
Для наблюдения и контроля за работой
пневматической системы в каждой кабине
машиниста установлено по пять мано-
метров, показывающих давление в цепи
управления, тормозных цилиндрах, пи-
тательной и тормозной магистралях,
уравнительном резервуаре, а также ско-
ростемер. На торцовой стенке электро-
воза находятся манометры, показываю-
щие давление в цепи управления и на-
грузочных цилиндрах Скоростемеры
соединены с тормозной магистралью и
регистрируют длительность применения
автоматического тормоза и давление в
тормозной магистрали
108
Клапаны токоприемников. Они пред-
назначены для дистанционного управ-
ления токоприемниками и отличаются от
электромагнитных вентилей тем, что
рассчитаны на пропуск больших объе-
мов воздуха, необходимого для пневма-
тических цилиндров токоприемников.
Клапаны бывают импульсные, вклю-
чаемые кратковременно (например, для
опускания и подъема токоприемников)
и длительного действия.
Импульсные клапаны позво-
ляют опускать токоприемник из любой
кабины независимо от того, из какой ка-
бины был произведен подъем. Это важно
для моторных вагонов электропоездов,
работающих по системе многих единиц.
На моторных вагонах электропоездов
применяют клапаны токоприемников
КЛП = 101А и КЛП = 101Б. Такой
клапан состоит из цилиндра 6 (рис. 68),
к которому прикреплены два вентиля
1 и 2 включающего типа ВВ В теле
цилиндра имеются каналы, соединяющие
каждый вентиль с соответствующей внут-
ренней полостью цилиндра. В цилиндре
находится поршень 7, снабженный уплот-
няющим металлическим кольцом 8\ шток
11 проходит сквозь отверстие во фланце
9, в которое ввинчено седло 20 редук-
ционного клапана токоприемника. От-
верстие для прохода штока уплотнено
резиновой набивкой 13. Набивка сжи-
мается уплотняющей гайкой 12, а кор-
пус соединен с цилиндром болтовым креп-
лением. Хвостовик штока 11 имеет про-
резь, в которой укреплены ролики 14
и 15. При продольном перемещении
штока ролики воздействуют на звезду
17, насаженную на хвостовик пробки
3, притертой к корпусу 16 крана. Корпус
и пробка имеют каналы и отверстия,
которые при определенном положении
штока соединяют цилиндры токоприем-
ника с резервуаром сжатого воздуха
(подъем) или с атмосферой (опускание)
через редукционный клапан.
При возбуждении вентиля 2 сжатый
воздух в цилиндре переместит поршень
вместе со штоком в крайнее левое по-
ложение. Ролик 15 заставит звезду по-
вернуться на 90 ° против часовой стрел-
ки, что приведет к повороту пробки 3.
Цилиндр токоприемника соединится с
трубопроводом сжатого воздуха и отсое-
Рис 68. Клапан токоприемника КЛП-101 (а), схема его действия (б) и редукционный
клапан (в)
динится от атмосферного канала — про-
изойдет впуск сжатого воздуха в цилин-
дре привода и подъем токоприемника.
Отверстие в пробке имеет сравнительно
небольшие размеры, поэтому скорость
поступления воздуха в цилиндр незна-
чительна и подъем токоприемника проис-
ходит сравнительно медленно.
По окончании импульсного возбужде-
ния катушки пробка остается на месте,
а токоприемник поддерживается в подня-
том состоянии постоянным давлением
сжатого воздуха до тех пор, пока не
поступит импульс возбуждения на катуш-
ку вентиля 1. При этом шток 11 зай-
мет правое положение и пробка 3 пере-
кроет канал в корпусе 16 со сжатым воз-
духом; одновременно два взаимно перпен-
дикулярных отверстия соединят цилиндр
с каналом, ведущим к редукционному
клапану Воздух, подойдя к этому клапа-
ну отжимает клапан 19 и выходит через
отверстия в седле 20 диаметром 6,5 мм и
втулке 4 в атмосферу. В результате токо-
приемник быстро отрывается от контакт-
ного провода. По мере опускания токо-
приемника давление в цилиндре падает,
клапан 19, под действием пружины 18
возвращается в исходное положение.
После этого из цилиндра воздух медленно
выходит через меньшее отверстие кла-
пана 19 и подвижная часть токоприемни-
ка медленно опускается на резиновые
упоры. Силу нажатия пружины 18 на
клапан 19 регулируют винтом 5.
На хвостовике пробки 3 установлена
головка 10: на нее насаживают ревер-
сивную рукоятку контроллера машинис-
та, которой можно вручную изменять
состояние клапана.
Применение клапанов импульсного
действия неудобно главным образом в
связи с необходимостью обеспечить элек-
трическое блокирование дверей высо-
109
13
Е-Е
С
12
Б
К цилиндру
токоприемника
От резербуара со сжатым
боздухом
14
Б
Рис 69. Клапан токо-
приемника КП-17-09А
ковольтной камеры. Поэтому на электро-
возах применяют клапаны длительного
действия, которые по конструкции проще
рассмотренных клапанов.
Клапаны длительного дей-
ствия типа КП-17-09 применены на
электровозах ВЛ 10 до № 1540; на элект-
ровозах этой серии до № 1721 установле-
ны клапаны КП-53-05; на электровозах
ВЛ 80* до № 135 — клапаны К-41, взамен
которых на электровозах ВЛ80р, ВЛвО0
и др. устанавливают электромагнитные
клапаны токоприемника ЭВТ-54.
Клапан КП-17-09 состоит из трехка-
мерного цилиндра 2 (рис. 69), закрытого
сверху пробкой 13, а снизу литой крыш-
кой 7, которая служит корпусом клапана.
В камере А находится поршень 9, удер-
живаемый в нижнем положении пружи-
ной 5. Эта камера через отверстие в
тарелке 11 постоянно сообщена с атмос-
ферой, а камера Б через патрубок —
с цилиндром токоприемника; верхняя ка-
мера С сообщена с резервуаром сжато-
го воздуха. На крышке 7 укреплен
электромагнитный вентиль включающего
типа, который управляет впуском и вы-
пуском сжатого воздуха.
При возбуждении катушки 6 вентиля
сжатый воздух по каналу 8 поступает
в камеру А, поднимает поршень 9 и сжи-
мает пружину 5. Вместе с поршнем 9
поднимается большой клапан 4, укреп-
110
ленный на штоке поршня, и закрывает
отверстие между нижней камерой А и
средней Б. Одновременно малый клапан
1, преодолевая сопротивление пружины
14, открывает отверстие между камера-
ми верхей С и средней Б, и сжатый воздух
из резервуара поступает в цилиндры
токоприемника.
Когда напряжение будет снято с ка-
тушки 6 вентиля, сжатый воздух нз-под
поршня 9 выходит в атмосферу; поршень
9 под действием выключающей пружины
5 опускается, большой клапан 4 откры-
вается, под давлением сжатого воздуха
тарелка 11 редуктора отжимается от
стенки выхлопного отверстия, и воздух
быстро выходит через него из цилиндра
токоприемника в атмосферу. При сниже-
нии давления в цилиндре пружина 10
редуктора вновь прижимает тарелку 11
к стенке выхлопного отверстия Д и оста-
ток воздуха выходит из цилиндра через
меньшие отверстия В к Г пробки 3 с за-
медлением. Таким образом, в начале
опускания полоз отходит от контактного
провода быстро, что предотвращает об-
горание контактного провода при слу-
чайном опускании полоза под током; в
конце опускания замедленное движение
токоприемника уменьшает удар подвиж-
ной части об его основание.
При опускании поршня 9 малый клапан
1 под действием силы тяжести и пружины
14 опускается и закрывает отверстие
между верхней камерой С и средней Б,
прекращая подачу сжатого воздуха из
резервуара. Для регулирования скорости
подъема токоприемника служит винт 12,
ввертывая или вывертывая который, ме-
няют проходное сечение верхнего патруб-
ка цилиндра 2, т е. уменьшают или уве-
личивают сопротивление воздуху, посту-
пающему из резервуара
Электромагнитный вентиль ЭВТ-54
(рис. 70) токоприемника состоит из лито-
го чугунного корпуса 1, в который запрес-
сована втулка 2, имеющая уплотнитель-
ные бурты. С нижним уплотнительным
буртом взаимодействует резиновая шай-
ба 18 впускного клапана 19, размещен-
ного на шпильке 17. Она закреплена на
штоке 5 электромагнита с помощью вы-
пускного клапана 12. Подвижная система
вентиля подрессорена пружиной 20.
На электромагнит насажена катуш-
ка 3, укрепленная эпоксидным компаун-
дом в стальной втулке, являющейся ча-
стью магнитопровода К фланцу 7 при-
креплен изолятор 8 с двумя выводами.
На изоляторе установлена полиэтилено-
вая крышка 9, через центральную пере-
мычку которой, нажав на гайку 10, можно
вручную привести в действие вентиль.
Якорь 6 в воротничковом соединении
фланца 7 фиксируется от радиальных
смешений рядом шариков 11, располо-
женных в пазу якоря Якорь навинчен на
шток и фиксируется гайкой 10
Под резиновой шайбой 13 выпускного
клапана на шпильке 17 размещен про-
межуточный дроссельный клапан 15, име-
ющий возможность осевого перемеще-
ния Резиновой шайбой 16 этот клапан
опирается на верхний уплотнительный
бурт втулки 2. Клапан 15 подрессорен
пружиной 14 Время подъема токоприем-
ника определяется сечением впускного
канала в корпусе 21 калибровочного
клапана.
При подаче напряжения на катушку 3
якорь 6 под действием электромагнитных
сил притягивается к сердечнику (стоп)
4, при этом выбирается зазор В, переме-
щаются вниз шток и закрепленные на нем
детали запорных органов клапанных си-
стем так, что резиновые шайбы 16 и 13,
перемещаясь на ход Б клапанной систе-
мы, перекроют сообщение с атмосферой
цилиндра привода токоприемника Одно-
временно по каналу между резиновой
шайбой 18 впускного клапана и нижним
уплотнительным буртом втулки 2 откры-
вается доступ сжатому воздуху в цилиндр
привода по каналу А Время наполнения
цилиндра определяется общим сечением
впускного канала В
При снятии напряжения с катушки 3
подвижная система вентиля под действи-
ем пружины 20 и рабочего давления во
впускной камере переместится вверх и ре-
зиновой шайбой 18 перекроет сообщение
цилиндра привода с источником сжатого
воздуха Одновременно откроется вы-
пускной канал и воздух из цилиндра при-
вода начнет выходить в атмосферу В на-
чальный момент, когда сила, с которой
сжатый воздух действует на нижний то-
рец клапана 15, будет больше, чем сила,
создаваемая пружиной 14, этот клапан
сместится вверх и упрется в резиновую
Рис 70 Электромагнитный
вентиль токо-
приемника ЭВТ-54
шайбу 13 выпускного клапана Сооб-
щаться с атмосферой привод будет кана-
лом, образованным между нижним тор-
цом клапана 15 и уплотнительным верх-
ним буртом втулки 12. Сечение канала
эквивалентно сечению канала А, что обес-
печивает быстрый выпуск сжатого возду-
ха в атмосферу. В результате этого проис-
ходит быстрый отрыв полоза токоприем-
ника от контактного провода. По мере
уменьшения давления сжатого воздуха в
приводе токоприемника и достижения
равенства сил, действующих на клапан
15, последний переместится вниз до упора
во втулку 12 Дальнейший выход сжатого
воздуха в атмосферу значительно замед-
лится, так как он будет осуществляться
через щель малого сечения, образован-
ную между внутренним отверстием кла-
пана 15 и шпилькой 17 Это обеспечит
плавное опускание подвижных частей
на амортизирующее устройство.
На отечественных электровозах по-
следних Выпусков применяют электро-
пневматические клапаны унифицирован-
ной серии, что позволяет получить на базе
111
Рис. 71. Электропневматические клапаны токоприемника КП-41 (а) и продувки КП-100 (б):
/ — корпус клапана; 2 — поршень; 3 — манжета; 4 — отключающая пружина; 5 — корпус дроссели-
рующего устройства; 6 — съемная втулка; 7 — калибровочный клапан; 8 — электромагнитный вентиль;
9 — нагреватель; а, б, в и г — отверстия соответственно для подключения питательной магистрали и
исполнительных устройств
одного клапана несколько различных
модификаций для подачи сжатого возду-
ха к тифону, свистку, форсунке песочни-
цы (КП-39, КП-39-02, КП-40), в цилиндр
привода токоприемника (КП-41, рис. 71,а),
в цилиндры нагрузочного устройства и
цепи пневматического тормоза при заме-
щении реостатного или при отказе (сры-
ве) рекуперации независимо от положе-
ния рукоятки крана машиниста (КП-53,
КП-53-02), для продувки и спуска кон-
денсата из главных резервуаров (КП-100,
рис. 71,6, КП-110-01).
После возбуждения катушки электро-
магнитного вентиля 8 сжатый воздух
от питательной магистрали поступает в
исполнительное устройство, а при размы-
кании цепи катушки через отверстие в
выходит в атмосферу, и подвижные дета-
ли клапана возвращаются в исходное
положение.
Пневматические блокировки. На элект-
ровозах пневматические блокировки при-
меняют для автоматического блокирова-
ния дверей высоковольтных камер, кры-
шек люков, ведущих на крышу, задвиж-
ных щитов при поднятом токоприемнике
и наличии в его цилиндрах сжатого воз-
духа. На отечественных электровозах
применяют блокировки ПБ-33-02 (рис.
72). В чугунном корпусе 1 с приливами 5
и 8 размещены поршень 6 с кожаным
уплотнением, штоком 2 и втулкой 7, огра-
ничивающей ход поршня. Поршень и
шток отжимаются пружиной 3. Сверху
цилиндр корпуса 1 закрыт крышкой 4,
в которой предусмотрено отверстие А для
подвода сжатого воздуха. В средней ча-
сти цилиндра имеется боковое отверстие
В. При поступлении сжатого воздуха че-
рез отверстие А в цилиндр поршень 6
опускается, преодолевая усилие пружи-
112
ны <?, и открывает боковое отверстие В,
соединенное трубопроводом с клапаном
токоприемника или с цилиндром корпуса
другой пневматической блокировки.
Шток 2 выходит из цилиндра и запирает
дверь 9 высоковольтной камеры (крышку
люка, задвижной щит). Если поршень не
опустится ниже отверстия В, воздух не
поступит в цилиндр и подвижная часть
токоприемника ие поднимется. Поршень
6 со штоком 2 может опуститься ниже
бокового отверстия В только при закры-
той двери (крышки люка, шторы). Если
она открыта, то ее верхняя планка не
позволит штоку 2 опуститься и сжатый
воздух не поступит в цилиндр привода
токоприемника. Открыть дверь можно
только при отсутствии воздуха в корпусе
блокировки.
Пневматические блокировки действуют
только при наличии сжатого воздуха в
их цилиндрах, т е. не обеспечивают вы-
полнение требований техники безопасно-
сти при определенных условиях. Поэто-
му на электровозах, кроме пневматиче-
ских блокировок, устанавливают еще вен-
тили защиты, срабатывающие в зависи-
мости от напряжения на их катушках.
Вентили защиты. Эти вентили исполь-
зуют на электровозах постоянного (вен-
тили ВЗ-1) и перемеииого (вентили
ВЗ-57) тока. Катушка 2 вентиля ВЗ-1
(рис. 73) подключена к цепи управления
кнопкой токоприемника, а иа вторую его
катушку 8 подается напряжение от токо-
приемника 16 через катушку 14 реле конт-
роля защиты РП-472 и добавочный рези-
стор 15. Катушки включены таким обра-
зом, что их потоки действуют согласно.
Вентиль срабатывает при возбуждении
одной катушки. Например, при обесто-
ченной катушке 2 и возбужденной катуш-
ке 8 воздух через вентиль будет поступать
в цилиндры пневматических блокировок
двери и люк крышки высоковольтной
камеры, запирая их. При снятии питания
с обеих катушек вентиль выключается,
воздух выходит из цилиндров пневмати-
ческих блокировок, двери и люк крышки
можно открыть
Вентиль 1 (рис. 74) состоит из двух
электромагнитных вентилей. Катушка 2
каждого вентиля подключена к цепи на-
пряжением 50 В, а катушка 3 — через
выпрямительный мост к обмотке собст-
Сжатый воздух
Рис 73. Вентиль защиты ВЗ-1:
1 — магнитопровод, 2 — катушка цепи управления
вентиля ЭВ-58, 3 — якорь, 4 — кнопка для ручного
включения; 5 — крышка; 6 — сердечник, 7 — ствол
клапана, 8 — катушка вентиля ЭВ-59; 9 — седло;
10— клапан; 11 — пружина, 12—корпус; 13—
распределительная коробка; 14 — катушка реле
контроля защиты, 15 — резистор, 16 — токоприем-
ник; 17—привод; 18—рукав, 19 и 20—пнев-
матические блокировки
венных нужд напряжением 380 В. Дейст-
вует вентиль аналогично вентилю ВЗ-1.
Аппараты звуковых сигналов. К этим
аппаратам относят тифоны, свистки и ре-
вуны. При подаче сжатого воздуха в кор-
пус тифона вследствие попеременного
Рис. 74. Схема вентиля зашиты ВЗ-57:
1 — вентиль, 2 — катушка в цепи управления,
3 — катушка в цепи собственных иужд напряже-
нием 380 В; 4 — блокировка пневматического вы-
ключателя, 5 и 6 — пневматические блокировки
дверей и крышек люков высоковольтной камеры,
7 — изоляционный рукав
113
Рис 75. Ревун ТС-15:
/ — кронштейн, 2,3 — рукоятки; 4 и 5 — растру
бы, 6 — кассета с мембранами, 7 — втулка регули-
ровочная, 3 — крышка
разрежения, возникающего при выходе
из камеры сжатого воздуха, мембрана
начинает колебаться: возникает звук.
Звучание свистка создается сжатым воз-
духом в резонирующих камерах.
На отечественных электровозах по-
следних выпусков взамен тифона и свист-
ка устанавливают ревуны ТС-15 (рис. 75).
Ревун состоит из тифона и свистка, со-
бранных на общем кронштейне 1. Раз-
личная длина раструбов 4 и 5 тифона и
разный объем резонирующих камер сви-
стка обеспечивают двухтональное звуча-
ние как тифона, так и свистка.
На электропоездах для приведения в
действие тифона и свистка применяют
клапаны А16.000 с ручным управлением.
Если нажать на толкатель клапана не-
сильно, сжатый воздух поступит к свист-
ку, более сильно — к свистку и тифонам.
Выключатели пневматические ПВУ-2.
Их применяют для автоматического
замыкания и размыкания цепи управле-
ния в зависимости от давления сжатого
воздуха. При снижении давления сжа-
того воздуха до 0,27—0,29 МПа (2,7-—2,9
кгс/см2) контакты зажима 15 и рычага
17 (рис. 76) размыкаются, что вызывает
отключение тяговых двигателей от цепи
токоприемника. При давлении сжатого
воздуха 0,45—0,48 МПа (4,5—4,8
кгс/см2) сжатый воздух, подведенный
под поршень 3, перемещает вверх шток
/3 до тех пор, пока поршень не упрется в
корпус. Преодолевая действие пружи-
ны 9, шток /3 поворачивает рычаг 17,
который с помощью рычага 16 замыкает
контакты цепи управления.
Стеклоочистители СЛ-440Б и СЛ-21Б.
На э. п. с. их применяют для очистки сте-
кол лобового окна кабины машиниста от
Рис. 76. Пневматический выключатель ПВУ-2:
1 — корпус, 2— крышка, 3 — поршень; 4 и 10 — гайки, 5 — стакан, 6 — толкатель, 7 и 9 — пружины,
8 — пробка, 11 — поршенек, 12—шарик, 13—шток, 14 — втулка, 15 — зажим цепи управления, 16
я 17 — рычаги
114
Рис 77 Пневматический стеклоочиститель СЛ-440Б (а) и СЛ-21Б (б).
1 — цилиндр, 2 и 6 — поршии, 3—шарик, 4— зубчатый сектор, 5 — ось, 7 — задняя крышка; 8 —
зубчатая рейка, 9 — пружина; 10 — распределитель; 11—золотник, 12 — пробка; 13 — корпус крана
КР-30, 14 — трубопровод, 15 — передняя крышка
снега, дождевых капель, пыли. Под дей-
ствием поступающего в цилиндры 1 (рис.
77, а и б) сжатого воздуха поршни 2 и
6 с зубчатой рейкой 8 перемещаются в
крайние положения и с помощью системы
рычагов и клапанов подают воздух то в
левую (полость А), то в правую
(полость Б) часть цилиндра. Стеклоочис-
титель СЛ-440Б снабжен краном КР-30,
а СЛ-21Б — краном КП-11. Краны
служат для включения стеклоочистителя,
а также используются для понижения
давления и изменения частоты враще-
ния оси 5.
Глава 7
ТЯГОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
§ 28. Условия и номинальные
режимы работы тяговых двигателей
Условия работы тяговых двигателей и
требования, предъявляемые к ним. Тя-
говые двигатели, служащие для превра-
щения электрической энергии в механи-
ческую, во время работы подвергаются
воздействию динамических сил, возни-
кающих при движении колес по неров-
ностям пути, и вибрациям, которые осо-
бенно велики в зимних условиях, когда
верхнее строение пути обладает повы-
шенной жесткостью. Инерционные дина-
мические ускорения достигают 3g при
рамном и 15g при опорно-осевом под-
вешивании тягового двигателя. При
опорно-осевом подвешивании и жесткой
передаче динамические ускорения на
поверхности якоря достигают 25g
Конструкция тягового двигателя, его
подвешивание и передача должны обес-
печивать наименьшее динамическое воз-
действие подвижного состава на путь и
пути на двигатель, что особенно важно
при высоких скоростях движения. Для
этого в передаче желательно применять
эластичные элементы, а массу самого
двигателя максимально снижать. На пас-
сажирских локомотивах и моторных ваго-
нах, рассчитанных на движение с высо-
кими скоростями, применяют рамное под-
вешивание двигателей.
При трогании электровоза с места ток
тяговых двигателей может достигать
двойного номинального, а при снижении
нагрузки частота вращения — превы-
шать более чем в 2 раза номинальное
значение. Особенно высокая частота
вращения возникает при боксовании ко-
лесных пар.
Механическая прочность якоря должна
соответствовать частоте его вращения,
превышающей наибольшую на 25% при
параллельном и на 35% при последова-
тельном соединении двигателей. В диапа-
зоне нагрузок 75—125% номинальной не-
116
допустимо расхождение частот вращения
отдельных двигателей при полном воз-
буждении более чем на 3%, а в случае
предельно ослабленного — более чем на
4%. Поэтому магнитные материалы дви-
гателей должны иметь стабильные харак-
теристики, а узлы — высокую точность
сборки.
Двигатели подвержены и атмосферным
воздействиям, в них попадает влажный
воздух и пыль. На зажимах двигателей
возникают перенапряжения, вызванные
атмосферными разрядами, а также рез-
кими изменениями тока.
На э.п.с. двигатель расположен в про-
странстве, ограниченном габаритами
приближения подвижного состава к пути,
расстоянием между колесными центра-
ми, зависящим от ширины колеи, между
другими частями экипажа. Поэтому дви-
гатель должен иметь наименьшие, согла-
сующиеся с общей конструкцией экипажа
габаритные размеры и быть доступным
для обслуживания. Резкие изменения
температуры от —50 до +40 °C и
влажности воздуха способствуют отсы-
рению изоляции и конденсации влаги на
коллекторе, щеткодержателях и поверх-
ности изоляции. Иногда это сопровож-
дается обледенением, коллектор покры-
вается инеем, что затем вызывает силь-
ное искрение при работе двигателя.
Пыль, поднимающаяся с пути при дви-
жении, угольная пыль от истирающихся
щеток, влажный воздух и снег приво-
дят к загрязнению изоляции и снижению
ее диэлектрической прочности.
Тяговые двигатели э.п.с. постоянного
тока должны надежно работать при по-
вышении напряжения на токоприемнике
на 21% сверх номинального значения, а
при наличии электрического торможе-
ния — на 27%, двигатели э.п.с. перемен-
ного тока — при повышении напряжения
в контактной сети на 16% или понижении
его на 24%. Необходимо, чтобы двигате-
ли устойчиво работали при ослабленном
возбуждении и нестационарных процес-
сах в их цепях. Поэтому к их изоляции
предъявляют высокие требования в от-
ношении электрической и механической
прочности, теплостойкости и влагостой-
кости. Этим требованиям удовлетворяют
изоляционные материалы классов нагре-
востойкости В, F и Н. Изоляция обмоток
относительно корпуса и между обмотками
должна выдерживать в процессе испыта-
ний при частоте 50 Гц, номинальном нап-
ряжении относительно корпуса свыше
750 В напряжение
Umn = 2,25 t7T + 2000 В,
где UT — номинальное напряжение на
токоприемнике э.п с. постоянного тока,
равное напряжению контактной сети
Uc, или наибольшее напряжение, которое
может быть подано на группу двигателей
э.п.с. переменного тока.
Непрерывный рост грузонапряженно-
сти на электрифицированных железных
дорогах СССР требует повышения мощ-
ности тяговых двигателей. В ближайшей
перспективе будут необходимы для грузо-
вого движения тяговые двигатели с часо-
вой мощностью до 1000 кВт на ось, а для
скоростных электровозов до 1200—
1300 кВт. При этом повышение мощности
тяговых двигателей не должно сопровож-
даться увеличением нагрузки от колесной
пары на рельсы, которая при существую-
щих типах рельсов для грузовых электро-
возов в СССР ограничена значениями
230—250 кН (23—25 тс).
Как известно, мощность коллекторного
тягового двигателя постоянного тока ог-
раничена потенциальными условиями на
коллекторе, диаметром и линейной на-
грузкой якоря. Максимальный диаметр
якоря ограничивается наибольшей часто-
той его вращения, повышение линейной
нагрузки — теплостойкостью изоляцион-
ных материалов. Поэтому коллекторные
тяговые двигатели мощностью свыше
900 кВт на ось не обеспечивают доста-
точно высокой эксплуатационной надеж-
ности. Двигатели со щетками и коллекто-
рами подвержены также износу и ава-
рийным явлениям в виде круговых огней
и перебросов электрической дуги, экс-
плуатационные расходы на такие двига-
тели высокие Статистика показывает,
что на ремонт коллекторных тяговых ма-
шин расходуется до 8 тыс. руб. на
1 млн км пробега. Из них примерно
50% приходится на ремонт коллекторов
и щеточного аппарата.
Номинальные режимы работы тяговых
двигателей. Тяговые двигатели электро-
возов и электропоездов постоянного тока
характеризуют двумя номинальными
напряжениями: на их зажимах (7Д и на
токоприемнике локомотива UT. Стан-
дартом установлены следующие номи-
нальные напряжения на токоприемниках
э.п.с. постоянного тока: 250, 550, 750, 1500
и 3000 В. Для э.п.с. отечественных до-
рог постоянного тока принято номиналь-
ное напряжение на токоприемниках
UT ном = 3000 В, на зажимах тяговых
двигателей U& ном = 1500 и 750 В. По-
строить тяговые двигатели с (7Д „ом =
= 3000 В принципиально возможно, но
это экономически не оправдано, так как
при снижении напряжения на зажимах
двигателя до оптимального значения
уменьшаются его масса, расход изоля-
ционных и конструктивных материалов
Номинальное напряжение на зажимах
двигателей, применяемых на э.п.с. пере-
менного тока, устанавливают для машин
каждого типа на основании технико-эко-
номических расчетов с учетом их мощно-
сти, надежности, технологических особен-
ностей изготовления. Обычно для тяго-
вых двигателей мощностью 800—1000 кВт
устанавливают (7Д иом = 7504-1100 В.
Тяговые двигатели в условиях эксплуа-
тации работают с переменной нагрузкой.
Для сравнительной оценки их работы
установлены два номинальных режима:
продолжительный и часовой.
Продолжительной называют наиболь-
шую развиваемую на валу двигателя
мощность, с которой при нормально
действующей вентиляции, закрытых кол-
лекторных смотровых люках и номиналь-
ном напряжении на зажимах двигатель
может работать длительно, при этом пре-
вышение температуры его частей над
температурой окружающего воздуха не
больше установленного нормами. В этом
режиме превышение температуры частей
двигателя достигает установившегося
значения практически через 3—6 ч, после
чего все выделяющееся тепло отдается
охлаждающему воздуху
Часовой называют наибольшую разви-
ваемую на валу двигателя мощность, при
117
которой работа его в условиях нормально
действующей вентиляции, закрытых кол-
лекторных смотровых люков и нормаль-
ном напряжении на зажимах, начиная
от холодного состояния в течение 1 ч,
не сопровождается превышением темпе-
ратуры его узлов, большим установлен-
ного нормами. Допустимое превышение
температуры частей машины над темпе-
ратурой окружающего воздуха до 40 °C,
например, с изоляцией класса Н как в
продолжительном, так и в часовом режи-
ме соответствует для обмотки якоря 160,
обмотки возбуждения 180, коллектора
105 °C. Для изоляции класса F оно
равно соответственно 140, 155 и 95 °C.
Двигатель считается холодным, если
температура его частей отличается от
температуры окружающего воздуха не
более чем на ± 3 °C.
Соотношение продолжительной и часо-
вой мощностей определяет эффектив-
ность вентиляции тягового двигателя.
Часовой режим характеризует теплоем-
кость двигателей и используется для их
сравнительной оценки и проведения кон-
трольных испытаний.
Для большинства современных тяго-
вых двигателей удельный расход воздуха
(отношение полного расхода воздуха к
потерям мощности в двигателе) равен
2,1—2,7 м3/мин на 1 кВт.
Повышение теплопроводности изоля-
ционных материалов, совершенствова-
ние конструкции и технологии изготовле-
ния обмоток, рациональное конструктив-
ное выполнение воздухопроводов и
распределение воздушных потоков в дви-
гателе позволяют уменьшить размеры
двигателя, что уменьшает разницу меж-
ду значениями часового и продолжитель-
ного тока.
На отечественных электровозах дорог
постоянного тока тяговые двигатели име-
ют мощность 400—750 кВт на одну ко-
лесную пару. У тяговых двигателей
электровозов переменного тока мощ-
ность на одну колесную пару сос-
тавляет 700—835 кВт; планируется ее
увеличение до 900—1100 кВт. Увеличить
мощность на ось на электровозах пере-
менного тока возможно, потому что их
тяговые двигатели соединены, как прави-
ло, параллельно, а это позволяет реали-
зовать более высокий коэффициент сцеп-
118
ления и снижает опасность разносного
боксования. Для пассажирских электро-
возов применяют тяговые двигатели
мощностью 400—850 кВт.
Моторные вагоны электропоездов име-
ют тяговые двигатели мощностью 165—
240 кВт.
§ 29. Общие сведения
об устройстве тяговых двигателей
постоянного и пульсирующего тока
| Принцип работы тягового двигателя
постоянного тока основан на использо-
вании явления электромагнитной индук-
ции. Его конструкция в отличие от
большинства промышленных машин по-
стоянного тока обусловлена тяжелыми и
своеобразными условиями работы и ти-
пом тяговой передачи. Однако все тяго-
вые двигатели постоянного и пульсирую-
щего тока имеют много общего в части
возбуждения и конструктивного исполне-
ния. Большинство тяговых двигателей
выполнено с последовательным возбуж-
дением, которое, как известно, позволяет
получать мягкие характеристики. У дви-
гателей с последовательным возбуждени-
ем при возрастании нагрузки, например
вдвое, частота вращения их якорей умень-
шается до 70% первоначальной, а пот-
ребляемая ими мощность возрастает
лишь на 0,25%. Скоростные характери-
стики таких двигателей называют мягки-
ми. В двигателях с параллельным воз-
буждением с увеличением нагрузки на их
валах вдвое ток и мощность также возра-
стают вдвое Поэтому их скоростные ха-
рактеристики называют жесткими.
У двигателей последовательного воз-
буждения вследствие квадратичной (до
насыщения) зависимости вращающего
момента от нагрузки довольно просто
регулировать режимы работы и мощ-
ность При увеличении нагрузки значи-
тельно увеличивается вращающий мо-
мент и уменьшается частота вращения,
а при снижении ее уменьшается враща-
ющий момент, но увеличивается часто-
та, т е. автоматически регулируется мощ-
ность двигателя, в то время как у двига-
теля с параллельным возбуждением тре-
буется регулировать ток возбуждения
для изменения частоты вращения На же-
лезных дорогах Советского Союза и за-
рубежных имеются опытные электровозы
с независимым и смешанным возбужде-
нием тяговых двигателей.
Колебания напряжения в контактной
сети, неизбежные в условиях эксплуата-
ции, значительно меньше отражаются на
работе двигателей с последователь-
ным возбуждением, чем с параллельным.
У двигателя с последовательным воз-
буждением габаритные размеры катушек
значительно меньше, чем у двигателя с
параллельным возбуждением. Напряже-
ние на зажимах последовательной об-
мотки составляет всего несколько про-
центов от напряжения на коллекторе, в
то время как на зажимах параллельной
обмотки оно равно полному напряже-
нию, приходящемуся на двигатель. Поэ-
тому для параллельной обмотки требует-
ся изоляция, выдерживающая большее
напряжение, а следовательно, и более
дорогая.
Магнитный поток двигателя с парал-
лельным возбуждением возрастает мед-
ленно; при включении двигатель хуже пе-
реносит различные переходные процессы.
При одном и том же токе в зоне больших
нагрузок (что соответствует режиму пус-
ка) двигатель с последовательным воз-
буждением имеет больший вращающий
момент, чем двигатель с параллельным
возбуждением при той же мощности.
Габаритные размеры двигателя с парал-
лельным возбуждением будут больше,
так как при максимальной силе тяги он
потребляет значительно больший ток, чем
двигатель с последовательным возбужде-
нием, и, следовательно, значительно
больше нагреваются его узлы. При па-
раллельной работе нескольких таких дви-
гателей расхождение в нагрузках,
вызванное неизбежной разницей свойств
материалов, применяемых при изготов-
лении двигателей, допусков на обработку
и сборку отдельных деталей и узлов, раз-
ницей в диаметрах бандажей колесных
пар и т. д., может оказаться недопустимо
большим. При двигателях с последова-
тельным возбуждением эта разница бу-
дет незначительной.
Однако тяговые двигатели с последо-
вательным возбуждением склонны к бок-
сованию, а при использовании их на э.п.с.
с рекуперативным и рекуперативно-реос-
татным торможением необходим спе-
циальный возбудитель для независимого
питания обмоток при рекуперации. Все
это приводит к увеличению как эксплуа-
тационных расходов, так и капитальных
вложений на изготовление электровозов с
тяговыми двигателями последовательно-
го возбуждения.
На современных локомотивах мощ-
ность тяговых двигателей и электровоза
регулируют не ступенчато, а плавно, ис-
пользуя тиристоры В этом случае, приме-
няя независимое или смешанное возбуж-
дение тяговых двигателей, можно значи-
тельно расширить пределы регулирова-
ния мощности электровоза по сравнению
с имеющимися при тяговых двигателях
последовательного возбуждения. Прин-
ципиально независимое и смешанное воз-
буждение тяговых двигателей возможно
осуществить на электровозах как посто-
янного, так и переменного тока (подробно
см. § 83).
Все тяговые двигатели выполняют
закрытого типа с независимой вентиля-
цией (на электровозах) либо самовен-
тилирующимися (на моторных вагонах)
Основными узлами каждого тягового
двигателя постоянного и пульсирующего
тока являются: остов, главные и добавоч-
ные (дополнительные) полюса, якорь,
щеткодержатели с кронштейнами, под-
шипниковые щиты. Двигатели с опорно-
осевым подвешиванием имеют еще шапки
моторно-осевых подшипников, а самовен-
тилируюшиеся — вентиляторы.
Размеры каждого тягового двигателя,
его масса, эксплуатационные и экономи-
ческие показатели при заданных мощ-
ности двигателя в часовом режиме, на-
пряжении на зажимах, напряжении на
изоляцию и др. зависят в основном от
диаметра якоря D я и длины его сердеч-
ника I я. Эти размеры определяются меха-
ническими, магнитными и токовыми на-
грузками, которые обусловлены соответ-
ственно частотой вращения якоря, ин-
дукцией в воздушном зазоре В а и линей-
ной нагрузкой якоря А, связанными урав-
нением
Рэ = Е1Я  10-3 = АВцоы>ялОя1я X
х ю-3,
где Р э — электромагнитная мощность
двигателя, кВт; Е — э.д.с., В, 1Я — ток
якоря А; а а — расчетное полюсное пере-
119
крытие; — окружная скорость яко-
ря, м/с
Требуемая номинальная расчетная
мощность (обычно часовая), развивае-
мая одной движущей колесной парой при
индивидуальном приводе, кВт,
Р „о» = F „Оманом •Ю2/(367т] ),
где F ном — номинальная расчетная сила
тяги колесной пары, кН; v „ом — номи-
нальная расчетная скорость, км/ч; т] „ —
к.п.д. тяговой передачи (для одноступен-
чатой зубчатой передачи т] „ = 0,975).
Сила тяги /•'„ом = о зависит от за-
данной нагрузки движущей колесной па-
ры на рельсы Р 0 и коэффициента сцепле-
ния ф, номинальная скорость — от наз-
начения локомотива. К выбору расчетных
значений силы тяги и скорости подходят
очень тщательно. Если сила тяги несколь-
ко занижена, двигатели будут часто ра-
ботать с перегрузкой. При завышении
расчетной скорости увеличивается необ-
ходимая мощность двигателя и коммута-
ционной аппаратуры, что повышает их
массу и размеры.
§ 30. Остовы
Конструкция остовов. На остове крепят
главные и добавочные полюса, подшип-
никовые щиты, моторно-осевые подшип-
ники (при опорно-осевом подвешивании
двигателя). Остов является и магнито-
проводом машины. У современных двига-
телей постоянного тока остовы отливают
неразъемными из специальной стали,
например остовы отечественных дви-
гателей из стали марки 25Л-П. На двига-
телях НБ-507 (электровоз ВЛ84) приме-
нены сварные остовы. Материал остова
должен обладать высокими магнитными
свойствами, зависящими от качества
стали и отжига, иметь хорошую внутрен-
нюю структуру после литья: без раковин,
трещин, окалины и других дефектов.
Предъявляют также высокие требования
к качеству формовки при отливке остова.
Форма сечения остова во многом зависит
от числа полюсов. В двигателе постоян-
ного и пульсирующего тока при индиви-
дуальном приводе число главных полю-
сов равно четырем или шести, а при груп-
120
повом — восьми и более. Для четырехпо-
люсиых машин сечение остова имеет
обычно восьмигранную, близкую к квад-
рату форму (рис. 78, а), или цилиндри-
ческую, а для шестиполюсных и более —
цилиндрическую (рис 78, б).
В машинах с числом пар полюсов р = 3
полюсное деление т и магнитный поток
полюса в 1,5 раза меньше, чем в четырех-
полюсных двигателях, благодаря чему во
столько же раз уменьшаются толщина
остова, а следовательно, и его масса. С
уменьшением полюсного деления т умень-
шаются ширина шины обмотки якоря,
вылеты проводников и ток, приходящийся
на щеткодержатель. Это позволяет иметь
меньшую рабочую длину коллектора, в
результате чего удается увеличить длину
сердечника якоря на 10—20 мм и выпол-
нить при данных габаритных размерах
двигатель большей мощности. При умень-
шении в 1,5 раза полюсного деления во
столько же раз уменьшается магнитодви-
жущая сила (м.д.с.) якоря по попереч-
ной оси, а следовательно, и воздушный
зазор под главными и добавочными полю-
сами. Это приводит к снижению массы ка-
тушек приблизительно на 10 %. При
2р = 6 толщина корпусной изоляции
меньше, чем при 2р = 4, отводится тепло-
та лучше, а значит, можно допустить
больший ток и увеличить мощность тяго-
вого двигателя.
Различают четырехполюсные двигате-
ли с вертикально-горизонтальным и диа-
гональным расположением главных по-
люсов. В первом случае обеспечивается
наиболее полное использование про-
странства (до 91—94%), но масса остова
больше, во втором это пространство ис-
пользуется несколько хуже (до 83—
87 %), но заметно меньше масса. Осто-
вы цилиндрической формы при низком
использовании габаритного пространства
(до 79%), но при равных условиях
имеют минимальную массу. Цилиндри-
ческая форма остова и диагональное рас-
положение полюсов обеспечивают почти
одинаковую высоту главных и добавоч-
ных полюсов. При остове восьмигранной
формы и горизонтально-вертикальном
расположении главных полюсов увеличи-
вается высота добавочных полюсов и
снижается высота главных. Для двигате-
лей, у которых 2р = 6 и более, остов мно-
Рис 78 Остовы тяговых двигателей НБ-406А (а) и НБ-412К (б) с опорно-осевым подвешива-
нием
1 — остов, 2— главный полюс, 3 — добавочный полюс, 4 и 7— приливы опорно-осевого подшипника,
5 — проушины, 6 — люк коллекторный
гогранной формы уже не обеспечивает
практически выигрыша в пространстве,
поэтому такие машины строят с остовами
цилиндрической формы как более техно-
логичные по сравнению с многогран-
ными. Для двигателей большой мощности
все чаще принимают остовы цилиндри-
ческой формы.
Внутренний диаметр D s остова зависит
от диаметра якоря D й, класса изоляции,
числа полюсов. Обычно у четырехполюс-
иых двигателей с опорно-осевым подве-
шиванием, изоляцией катушек полюсов
классов В и Н, изоляцией якоря класса В
отношение £>„/£) с принимают равным
0,65—0,75, а у шестиполюсных — 0,7—
0,8. По отношению De/Dc определяют и
минимальное межцентровое расстоя-
ние Ц.
Длина двигателя L я8 по наружным по-
верхностям подшипниковых щитов при ши-
рине колеи 1520 мм равна 1020—1085 мм
в случае двусторонней передачи и 1135—
1185 мм в случае односторонней.
Определяя размеры йнутренней полос-
ти остова, находят прежде всего сечение
ярма из условия магнитного насыщения:
S = оФч/(2Вб),
где а — коэффициент магнитного рас-
сеяния, равный 1,1 —1,2; Фч — расчет-
ный магнитный поток двигателя при ча-
совом режиме; В$ — индукция в воздуш-
ном зазоре.
Толщину остова под главным /ггп и до-
бавочным h дп полюсами определяют как
hrn ~ 1,13// 0 и /гяп = S/10.
Здесь I о — ширина ярма в осевом на-
правлении:
/ 0 = /я + 0,8т « 2,3/ я.
Полюсное деление т = rcD я/(2р).
Вие пространства ярма площадь сече-
ния остова значительно меньше; толщину
стенок (обычно 15—20 мм) устанавли-
вают исходя из технологии литья и меха-
нической прочности.
Шихтованные вставки остовов двига-
телей пульсирующего тока обычно при
D с < 1100 4- 1200 мм выполняют из це-
лых листов электротехнической стали.
При больших диаметрах шихтованную
вставку (статор) набирают из отдель-
ных штампованных сегментов. Для более
точной фиксации сердечники главных по-
люсов крепят в этом случае по двум на-
клонным плоскостям с углом наклона
150°. Сердечники добавочных полюсов
выполняют штамповкой вместе со стато-
ром, отъемных частей они не имеют
Изолированные лаком листы статора
закрепляют в остове прессовым давле-
нием (или горячей посадкой) по всей на-
ружной поверхности и фиксируют, при-
варивая стопорные кольца.
В торцовых стенках остова (рис 79)
сделаны горловины, в которые вставляют
подшипниковые щиты. Отверстие горло-
121
Рис 79 Остовы тяговых двигателей УРТ-НОА (а) и 2AL-4846eT (б) с полюсами для рамно-
го подвешивания’
/ — остов, 2 — главный полюс. 3 — добавочный полюс; 4 и 6 — кронштейны для подвешивания на раме
тележки, 5 — прилив для крепления вентиляционной коробки, 7 — выступ для установки двигателя на
полу
вины со стороны, противоположной кол-
лектору, выполняют таких размеров, что-
бы через него можно было вынуть из
остова якорь. Диаметр отверстия со сто-
роны коллектора определяется размера-
ми подшипникового щита и местом креп-
ления щеткодержателей. Посадочные по-
верхности в горловинах делают достаточ-
но широкими.
В торцовых стенках остова имеются
отверстия со стороны, противоположной
коллектору,— для выхода охлаждающе-
го воздуха, со стороны коллектора — для
крепления щеткодержателей. Охлаж-
дающий воздух в остов подается через
специальные отверстия чаще всего со
стороны коллектора, а иногда с противо-
положной стороны.
Для осмотра щеток и коллектора в
остове со стороны коллектора предусмат-
ривают два коллекторных люка, закрыва-
емых крышками. Крышки коллекторных
люков у большинства тяговых двигателей
выгнуты по дуге, что позволяет увеличить
объем надколлекторного пространства.
Крышки штампуют из стали Ст2 или от-
ливают из легких сплавов. Крышки верх-
них коллекторных люков имеют уплот-
няющие войлочные прокладки, пред-
отвращающие попадание через них в дви-
гатель влаги, пыли и снега, и укреплены
на остове специальными пружинными
замками, а крышки нижних люков — спе-
циальными болтами с цилиндрическими
пружинами.
Остовы тяговых двигателей имеют спе-
циальные кронштейны (см. рис. 79) или
122
другие устройства для упругого или жест-
кого крепления к раме тележки в зави-
симости от системы подвешивания.
Иногда жесткость остова, как, напри-
мер, у тяговых двигателей НБ-412С,
НБ-414 и ТЛ-2К1, усиливают, выполняя
снаружи два ряда концентрически распо-
ложенных ребер. Для подъема и пере-
носки остова или собранного тягового
двигателя в верхней части остова пре-
дусмотрены проушины.
Внутри остова имеются обработанные
приливы под сердечники полюсов, обеспе-
чивающие правильную их установку Для
крепления сердечников главных и доба-
вочных полюсов и вывода кабелей в осто-
ве просверлены отверстия. Чтобы пре-
дохранить кабели от повреждений и пре-
дотвратить попадание воды в остов, в
отверстие вставляют резиновые втулки,
плотно обхватывающие кабели Кабели
укрепляют в выводных коробках, привер-
тываемых к остову. В выводной коробке
предусмотрен зажим в виде отъемной
накладки с внутренней дорожкой для
захватывания брезентового рукава, на-
деваемого поверх кабеля. У отверстий
выводных концов на остове сделаны
пометки соответственно выводам.
Монтаж полюсов и соединений кату-
шек в остовах. При монтаже двигателей
(кроме НБ-514) сначала устанавливают
в остове сердечники главных полюсов с
катушками и компенсационной обмоткой
(если она имеется), а затем — сердечни-
ки добавочных полюсов с катушками.
Катушки главных и добавочных полю-
сов и компенсационной обмотки в остове
соединяют последовательно; компенса-
ционную обмотку и обмотку якоря соеди-
няют таким образом, чтобы их м.д.с.
были направлены встречно.
Как правило, при отсутствии компен-
сационной обмотки выводы катушек
главных полюсов располагают со сторо-
ны, противоположной коллектору, доба-
вочных полюсов — со стороны коллекто-
ра, а при наличии этой обмотки обычно
все соединения выполняют со стороны
коллектора. Исключением является тяго-
вый двигатель НБ-412К, в котором соеди-
нения главных полюсов расположены со
стороны, противоположной коллектору.
Выводы катушек подсоединяют к
электрической цепи, используя кабельные
наконечники, болты и планки с резьбой.
Каждое меж катушечное соединение
скрепляют болтами через планки и изоли-
руют стекломнкалентой или стеклоэска-
поном и стеклолентой Для электричес-
кого соединения полюсных катушек в ос-
тове часто применяют изолированные
медные шины, которые изолируют стек-
лоэскапоном н стеклолентой и покрывают
красной дугостойкой эмалью.
При плохом состоянии кантактных по-
верхностей наконечников и недостаточ-
ной затяжке болтов контактного соеди-
нения температура нагрева контактных
соединений может превысить допусти-
мую. Предпочтительным по сравнению с
болтовым контактным соединением яв-
ляется соединение наконечников гибких
проводов пайкой тугоплавкими припоя-
ми В этом случае исключаются недостат-
ки болтового соединения и на 60—70 %
снижается масса соединения. В каждом
двигателе межкатушечные соединения
крепят к стенкам остова скобами и
болтами Вне остова выводы обмоток
двигателей обычно закрепляют в коробке
выводов.
§ 31. Главные полюса
Назначение и число полюсов. Главные
полюса служат для создания основного
магнитного потока. У тяговых двигателей
с напряжением на зажимах U ном =
= 1500 В число полюсов определяется не-
обходимостью соблюдать некоторое мак-
симальное допустимое напряжение екср
между двумя соседними коллекторными
пластинами. При петлевой обмотке, ли-
нейной нагрузке А = 400 -?600 А/см,
коллекторном делении, приведенном к по-
верхности якоря, 0,55—0,7 см и среднем
к.п.д. двигателя 0,93 число пар полю-
сов
2р = (0,5 - 0,78) P„0M/t/H0M
Меньшие значения принимают при
больших, напряжениях Ua0M, большие —
при меньших. При одинаковых значени-
ях U ном и Р ном двигатель с меньшим
числом полюсов имеет более простую
конструкцию и менее трудоемок в изго-
товлении. Поэтому целесообразно при-
нимать возможно меньшее число полю-
сов. Для мощных двигателей уменьшение
числа полюсов ограничивается необ-
ходимостью удлинения коллектора из-за
увеличения тока иа один палец щетко-
держателя, реактивной э.д с., а также
затруднениями, связанными с размеще-
нием компенсационной обмотки. Из фор-
мулы для определения числа полюсов
видно, что для заданной мощности число
полюсов будет меньше при более высоком
напряжении на зажимах двигателя.
Каждый главный полюс тягового дви-
гателя состоит из сердечника, обмотки и
выводных кабелей.
Сердечники главных полюсов. Сердеч-
ники выполняют шихтованными перпен-
дикулярно оси якоря; их набирают из
неизолированных листов стали толщиной
1,5—2 мм. По краям сердечника ставят
утолщенные боковины, углы которых, а
иногда и сердечника полюса скругляют
или срезают по плоскостям в виде фа-
сок для облегчения изготовления ка-
тушки.
Средние листы сердечника у двигате-
лей некоторых типов (ДПЭ-400 и др.) не-
симметричные; часть одной стороны кон-
ца полюсной дуги срезана. При сборке
сердечника листы чередуют, устанавли-
вая попеременно то стороной со срезан-
ным, то с несрезанным концом. Такое
уменьшение сечения сердечника вызы-
вает ослабление магнитного потока, что
повышает устойчивость машины к воз-
никновению кругового огня. Выбор ра-
циональной длины полюсной дуги и очер-
тания полюсных наконечников позволяют
123
Рис. 80. Общий вид сердечников главных полюсов тяговых двигателей НБ-406 (а) и НБ-412К (б)
получить желаемое распределение индук-
ции в воздушном зазоре, что является
одним из основных мероприятий по уст-
ранению искрения и вспышек на коллек-
торе. Поэтому в двигателях полюсные на-
конечники имеют сложную форму.
Изготовление сердечника главного по-
люса из отдельных листов значительно
уменьшает потери энергии в его поверх-
ностном слое, обращенном к якорю, воз-
никающие от колебания магнитного по-
тока вследствие зубчатой формы сер-
дечника якоря.
Собранные листы 2 сердечника (рис.
80) спрессовывают усилием около 100 кН
и скрепляют четырьмя — шестью за-
клепками 5, для которых в листах выш-
тампованы соответствующие отверстия.
Общая площадь сечения заклепок для
обеспечения монолитности полюса долж-
на быть не менее 1/50 площади листа
сердечника. По краям сердечника ставят
утолщенные боковины 1. Для крепления
сердечника к остову в середине листов
у большинства двигателей отечественно-
го производства выштампованы отвер-
стия, в которые пропускают один-два
стальных стержня 4 и 6. Площадь се-
чения стержня должна быть такой, чтобы
в стержни можно было ввернуть крепя-
щие болты на глубину, не меньшую 1,25
их диаметра.
На главные полюса действуют следую-
щие силы: касательные, вызванные вра-
щающим моментом двигателя и прило-
женные к поверхностям полюсов, обра-
щенным к якорю; собственный вес; маг-
нитного притяжения сердечников к осто-
ву (с одной стороны) и якорю (с другой).
124
Болты 7, крепящие полюс к остову, рас-
считывают так, чтобы после их затяжки
образовались силы трения, не допускаю-
щие сдвига полюса с места посадки.
Болты через отверстия 3 ввинчивают в
сплошное тело стержня, давление от ко-
торого равномерно передается на отдель-
ные листы сердечника. Это позволяет
осуществить надежную затяжку полюса;
кроме того, резьба в стержне значитель-
но прочнее, чем в пластинчатом теле.
Болты выполняют из высококачествен-
ной стали бычно с четырехкратным за-
пасом по отношению к пределу текучести;
они имеют недежное устройство, пред-
отвращающее их самопроизвольное от-
вертывание.
Общее число болтов на полюс и их
диаметр (по внутреннему диаметру резь-
бы) выбирают так, чтобы напряжение в
осях не превосходило допускаемого зна-
чения. На тяговых двигателях отечест-
венного производства устанавливают не
менее трех болтов, на зарубежных двига-
телях — не менее двух.
У относительно маломощных двигате-
лей главный полюс к остову тягового
двигателя иногда крепят тремя шпилька-
ми, ввертывая их в тело сердечника (дви-
гатели ДК-Ю4, ДК-Ю2 и др.).
Обмотка главных полюсов. Эта обмот-
ка состоит из катушек, которые созда-
ют основную м.д.с. возбуждения, или из
катушек возбуждения и катушек компен-
сационной обмотки. Компенсационная
обмотка необходима, когда конструк-
ционная скорость локомотива вдвое выше
номинальной, а также в том случае, когда
необходимо при наибольшей скорости
реализовать мощность 0,5РНОМ. Обычно
эту обмотку устанавливают на двигате-
лях большой мощности (более 700 кВт),
работающих при глубоком ослаблении
возбуждения. Считают также, что ком-
пенсационная обмотка нужна, если
^ном«ном>350 ООО кВт • об/мин (гдепном —
частота вращения якоря при часовом ре-
жиме). Применение компенсациоииой
обмотки снижает потенциальную на-
пряженность тяговых двигателей, повы-
шает устойчивость возбуждения доба-
вочных полюсов. Из-за уменьшения воз-
душного зазора под главными полюсами
и размагничивающего действия реакции
якоря при компенсациоииой обмотке
снижается расход меди в катушках полю-
сов иа 25—30% и повышается на 8—10%
мощность машины. В двигателях пульси-
рующего тока применение компенса-
ционной обмотки позволяет также умень-
шить индуктивность сглаживающих
реакторов и индуктивных шунтов.
Насыщение магнитной цепи главных
полюсов обычно значительно. Поэтому
число витков катушки полюса определя-
ют по м.д.с. главного полюса Авн при
номинальном режиме; производят под-
счет магнитного напряжения для всех
остальных участков магнитной цепи и
размагничивающей составляющей реак-
ции якоря, т. е w„ = ЬОг/^ЖоЛ)
(здесь Рном — коэффициент возбужде-
ния при номинальном режиме; 1,02 —
коэффициент запаса на неточности при
изготовлении).
Площадь сечения меди выбирают по
сортаменту таким образом, чтобы катуш-
ки наиболее рационально размещались
во внутренней полости двигателя, обеспе-
чивая его компактность.
Катушки главных полюсов
наматывают из шинной меди иа спе-
циальных намоточных станках, применяя
соответствующую оправку-шаблон. При
числе витков 30—40 катушку наматыва-
ют плашмя в два слоя; при числе витков
18—25 возможна намотка в один слой;
при числе витков 8—15, особенно при
круглом остове, катушку наматывают на
ребро в один слой (иа двигателях
НБ-414В, НБ-418К6 и др.),
Двухслойные катушки наматывают от
середины, для чего полоски меди предва-
рительно перегибают на узкое ребро в
месте, соответствующем будущему пере-
ходу из одного слоя в другой. Вследствие
этого оба конца обмотки выходят наружу
катушки, что удобно для устройства вы-
водов. В многослойных катушках перехо-
ды выполняют накладками, приваренны-
ми или приклепанными к виткам. Одно-
слойные и двухслойные катушки получа-
ются наиболее жесткими, а следователь-
но, менее вероятно ослабление их посадки
на сердечнике. К крайним виткам катуш-
ки приваривают припоем (например,
ПМФ) специальные скобы, к которым
болтами крепят выводные шины.
Изоляция катушек главных полюсов
состоит из межвитковой и корпусной. У
катушек по классу нагревостойкости В
изоляцию витков выполняют асбестовой
бумагой, а между слоями у двухслойных
катушек (двигателей НБ-406, ДК-106,
УРТ-ПОА и др.) устанавливают изоля-
ционные прокладки из миканита. Корпус-
ную изоляцию класса В изготовляют
из асбестовой или кипериой ленты, а
класса Н — из стеклослюдинитовой.
Изоляцию катушек по классу нагрево-
стойкости F выполняют по типу «Моно-
лит-2». В этом случае для корпусной
изоляции применяют стеклослюдинито-
вую ленту ЛСКН толщиной 0,13 мм, для
покровной — стеклоленту толщиной
0,13 мм — один слой в половину ширины
ленты, для витковой — асбест толщиной
0,6 мм. При моноблочном исполнении ка-
тушки ее пропитывают совместно с встав-
ленным в нее сердечником.
Толщина корпусной изоляции опреде-
ляется напряжением на коллекторе (иа
э.п.с. постоянного тока — напряжением
на токоприемнике) и электрической проч-
ностью примененного изоляционного ма-
териала. Изоляция катушек главных по-
люсов, как и остальных обмоток, должна
обладать высокими монолитностью, вла-
го- и маслостойкостью, механической, а
также электрической прочностью. Мощ-
ность тяговых двигателей без увеличения
их размеров и массы можно повысить,
улучшив условия теплоотдачи корпусной
изоляции обмоток.
Теплопроводность монолитной изоля-
ции на 25—30% выше. По нагревостой-
кости такая изоляция позволяет коэф-
фициент теплоотдачи для поверхностей
катушки, прилегающих к сердечнику и
125
остову, повысить с 0,2 до 1 по сравнению
с микалентной. Коэффициент линейного
расширения в среднем равен коэффи-
циенту линейного расширения меди
Пробивное напряжение монолитной изо-
ляции почти в 2 раза выше, чем изде-
лий со стекломикалентной изоляцией, и
составляет в среднем 16,1 против 8,3 кВ.
Основными операциями при изготовле-
нии катушек как с серийной стекломи-
калентной, так и с монолитной изоляцией
являются: намотка медных шин на станке
по шаблону, отжиг, приварка выводных
шин или кабелей медно-фосфористым
припоем ПМФ, опрессовка катушки, на-
бор витковой изоляции и выпечка, уклад-
ка корпусной изоляции и выпечка. После-
дующие операции зависят от вида изоля-
ционных материалов.
При корпусной монолитной изоляции
после набора витковой изоляции из сухих
асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм
и формовки катушки в специальном при-
способлении производят намотку корпус-
ной изоляции лентой из стеклослюдини-
тового полотна в 8—12 слоев в зависимо-
сти от напряжения на зажимах двигате-
ля. Затем корпусную изоляцию сушат 24 ч
при температуре 180 °C, чтобы уда-
лить летучие вещества, находящиеся в
ленте. После этого на катушки с некото-
рым натягом накладывают ленту из фто-
ропластовой пленки. Для фиксации раз-
меров во время пропитки в окно обмотки
закладывают силуминовый макет сердеч-
ника, а катушку укладывают в кассету.
Затем в специальной установке осущест-
вляют ее пропитку композицией, состоя-
щей из эпоксидной смолы и отвердителя.
Из автоклава кассету с пропитанной ка-
тушкой перемещают в индукционную
печь для выпечки и отвердения пропи-
точной композиции при температуре
150 °C. После этого кассету охлаждают
и разбирают. Снимают пленку, зачищают
и лудят выводные шины, проверяют
электрическую прочность корпусной изо-
ляции, убеждаются в отсутствии межвит-
ковых замыканий. Наличие на катушке
ленты из фторопластовой пленки предот-
вращает вытекание пропиточной компо-
зиции в процессе отвердения и обеспе-
чивает получение (после пропитки) ка-
либрованного по толщине и гладкого
(без наплывов) слоя янтарного цвета ли-
той монолитной изоляции, что резко по-
вышает ее влагостойкость.
Катушки главных полюсов со стекло-
микалентной изоляцией (рис. 81) закреп-
ляют полюсными сердечниками, которые
имеют Т-образную форму. В эксплуата-
ции стекломикалентная изоляция усы-
хает, а следовательно, нарушается плот-
ность крепления. Поэтому между катуш-
кой 5 и приливом остова 1 ставят сталь-
ную пружинную рамку 8, упруго компен-
сирующую нарушение плотности крепле-
ния катушки.
Ограниченное пространство для раз-
мещения пружинных рамок не позволяет
добиться достаточной эластичности тако-
го крепления, поэтому между плоскостью
катушек и выступами полюсных сердеч-
ников 4 дополнительно ставят еще раз-
резные пружинные фланцы 9 (из стали
60С2А толщиной 3 мм). Пружинные рам-
ка и фланец также предохраняют корпус-
ную изоляцию от разрушения при вибра-
циях, однако создают двойной воздуш-
ный зазор, затрудняющий теплоотдачу
от меди катушки к сердечнику полюса
через слой корпусной изоляции. Во время
ремонта тяговых двигателей усадку
изоляции катушек полюсов и возникшие
Рис 81 Устройство крепления главного полюса к остову тягового двигателя НБ-418К6:
1 — остов, 2 — болт, 3 — стальной стержень; 4 — сердечник: 5 — катушка полюса; 6 — компенсацион-
ная обмотка, 7 — заклепка; 8 — стальная пружинная рамка; 9 — пружинный фланец
126
Рис 82 Устройство крепления моноблока главного полюса к остову (а) и компенсационная
обмотка (б) тягового двигателя НБ-418К6
/ — паз для катушки компенсационной обмотки, 2— сердечник полюса, 3 — обмотка возбуждения;
4 — силуминовая прокладка; 5 — остов, 6 — катушка компенсационной обмотки, 7 — вывод этой об-
мотки
в результате этого неплотности компенси-
руют, устанавливая дополнительные
прессшпановые прокладки между катуш-
кой и остовом. Стекломикалеитиая изоля-
ция на битумных связующих и микалент-
ной бумаге имеет недостаточную влаго-
стойкость и не обеспечивает необходимую
надежность тяговых двигателей при воз-
росшей интенсивности эксплуатации
э.п.с. Монолитная изоляция повышает
срок службы тяговых двигателей, позво-
ляет снизить нагрев меди (двигатели
НБ-418К6, ТЛ-2К1, РТ-51м и др.)
и изготовлять изолированную катушку
вместе с сердечником без разрезного
фланца и пружинной рамки (т. е. без
двойного воздушного зазора). Для улуч-
шения теплоотдачи в пространство меж-
ду катушкой и остовом ставят силумино-
вую прокладку 4 (рис. 82). При моно-
блочных полюсах упрощается монтаж ка-
тушек в остове, повышается надежность
работы тяговых двигателей.
Катушки компенсационной
обмотки располагают в пазах 1 сер-
дечников главных полюсов. Компенса-
ционную обмотку применяют для подав-
ления поперечной реакции якоря. Кроме
того, применение ее позволяет уменьшить
массу меди обмоток остова. Последнее
объясняется существенным уменьшением
числа витков обмоток как главных, так
и добавочных полюсов. У главных полю-
сов оно уменьшается вследствие того, что
можно делать относительно небольшим
воздушный зазор под ними, а у добавоч-
ных — потому, что существенно умень-
шается доля их м.д.с , необходимая для
компенсации м.д.с. якоря. Однако ком-
пенсационная обмотка несколько услож-
няет двигатель, увеличивается число воз-
можных очагов аварий, в некоторой мере
снижается ремонтопригодность двигате-
ля. Наиболее часто у компенсационных
обмоток повреждаются лобовые соедине-
ния и переходы между катушками. Ком-
пенсационную обмотку применяют, лишь
убедившись (для чего проводят ряд срав-
нительных расчетов) в ее безусловной
необходимости. Обычно применение ее
считают оправданным, когда соотноше-
ние частот вращения «тах/пном > 2, тре-
буется при максимальной скорости дви-
жения реализовать мощность более
0,5РНО„, среднее межламельное напряже-
ние еср > 174-18 В, среднее напряжение
на 1 см длины окружности коллектора
еср > 354-40 В/см, толщина изоляции
Диз = 1,2 мм. Масса двигателя на еди-
ницу мощности должна быть возможно
меньшей. Применение компенсационной
обмотки всегда оправдано для двигате-
лей мощностью Рном > 700 кВт, предназ-
наченных работать при малых степенях
возбуждения.
Напомним, что во избежание возникнове-
ния вибраций машины вследствие колебания
магнитного потока в воздушном зазоре зуб-
цовый шаг по полюсному наконечнику /г ко
должен отличаться от зубцового шага по
якорю /, не менее чем на 10%. Тогда
общее число пазов на полюс
ZK0 = (0,9 4- 0,1 l)Za8/(2P) = 6 4-12,
где a8 — расчетное полюсное перекрытие; Z —
число пазов сердечника якоря
127
Пазы компенсационной обмотки распо-
лагают так, чтобы их осевые линии были
параллельны оси добавочных полюсов.
Это упрощает и облегчает монтаж двига-
теля, позволяет катушки компенсацион-
ной обмотки изготовлять отдельно, а за-
тем закладывать в пазы, не нарушая
их формы. Число витков компенсацион-
ной обмотки на полюс
^ко = ^*ко/^а»
где Fkq « aeFp я (здесь Fp я — м.д с. якоря
на полюс); /а — ток в цепи якоря.
Компенсационную обмотку выполняют
в виде отдельных катушек из прямоуголь-
ной меди. Число катушек равно числу
пазов. Изоляция компенсационной об-
мотки аналогична изоляции обмотки
главных полюсов. Катушки крепят в па-
зах текстолитовыми клиньями. Компенса-
ционную обмотку включают последова-
тельно с обмоткой якоря.
§ 32. Добавочные полюса
Назначение. Добавочные полюса при-
меняют для создания магнитного потока
в зоне коммутации. Под влиянием этого
потока в коммутирующих витках наво-
дится э д.с , направленная против реак-
тивной э.д.с. Включение обмоток доба-
вочных полюсов последовательно с об-
моткой якоря способствует автоматиче-
ской компенсации реактивной э.д.с. при
изменении режимов работы двигателя.
Число добавочных полюсов всегда равно
числу главных. В тяговом режиме поляр-
ность добавочных полюсов должна быть
обратна полярности соседних (по направ-
лению вращения якоря) главных полю-
сов, а в генераторном — той же самой.
Чтобы магнитный поток возрастал
пропорционально току якоря, необхо-
димо иметь слабое насыщение добавоч-
ных полюсов Добавочный полюс сос-
тоит из сердечника и катушки.
Сердечники. Они имеют более простую
форму, чем сердечники главных полюсов.
У тяговых двигателей отечественных
электровозов постоянного тока сердечни-
ки добавочных полюсов сделаны сплош-
ными из стали в виде отливок или обра-
ботанных поковок, так как индукция в
них невелика и вследствие этого потери
128
от пульсации магнитного потока ничтож-
ны. В машинах с тяжелыми условиями
коммутации, а также в двигателях пуль-
сирующего тока для уменьшения вихре-
вых токов сердечники выполняют шихто-
ванными (отечественные двигатели
НБ-414Б, НБ-412М, НБ-412К, НБ-418К,
РТ-51Д; двигатели SW 4336 и Т01368
соответственно французских электрово-
зов ВВ9004 и ВВ16000). Сердечники до-
бавочных полюсов в основном шихтуют
перпендикулярно, а реже — параллельно
оси якоря (двигатели РТ-51Д и др.). В
последнем случае листы сердечника вы-
полняют роль экранов для пульсирующей
составляющей потоков рассеяния. В ре-
зультате этого снижаются вихревые токи
в сердечнике, уменьшается отставание
пульсирующей составляющей потока по-
люса и наводимой им коммутирующей
э.д.с. от тока в цепи обмотки якоря, т. е.
лучше компенсируется реактивная э.д.с.
Длину сердечника полюса для умень-
шения индукции в его теле принимают
обычно максимальной возможной. Прак-
тически она ограничивается осевым раз-
мером полюсных катушек. Так как шири-
на меди катушек добавочных полюсов
обычно меньше, чем главных полюсов,
то сердечник добавочного полюса выпол-
няют на 2—6 см длиннее сердечника
якоря. Ширину сердечника выбирают та-
кой, чтобы индукция Вдп при номиналь-
ном режиме в полюсе была не выше
0,6—0,7 Тл. У шихтованных полюсов из
стали Э310 индукция выше на 15%.
Чтобы добавочные полюса работали на
прямолинейной части кривой намагничи-
вания, необходимо иметь большой воз-
душный зазор ддп между их сердечниками
и якорем. Однако увеличение воздушного
зазора у полюса, имеющего высокий
сердечник, вызывает повышение потока
рассеяния. При этом значительная часть
магнитного потока замыкается не через
сердечник якоря, а через сердечник глав-
ного полюса и остов (рис. 83, а).
При разделении зазора добавочного
полюса на две части и установке между
сердечником и остовом диамагнитной
прокладки (латунной, алюминиевой или
текстолитовой) рассеяние магнитного по-
тока уменьшается (рис. 83,6), так как на-
конечник сердечника приближается к
якорю и увеличивается магнитное сопро-
тивлеиие в цепи потоков рассеяния Фв.
Это снижает степень насыщения цепи до-
бавочных полюсов, т. е. делает их магнит-
ную характеристику более прямолиней-
ной, а следовательно, в еще более широ-
ком диапазоне изменения нагрузок ком-
мутирующая э.д.с. компенсирует реактив-
ную. В результате значительно улучшает-
ся коммутация двигателя (см. § 36).
Однако из-за введения второго зазора
бщТребуется увеличить м.д.с. дополни-
тельных полюсов. Некоторое увеличение
массы меди катушек добавочных полю-
сов окупается повышением коммутацион-
ной устойчивости тягового двигателя,
особенно при больших нагрузках в режи-
ме ослабленного возбуждения. Поэтому
почти у всех тяговых двигателей между
сердечником добавочного полюса и
остовом устанавливают диамагнитные
прокладки 6 (рис. 84).
Воздушный зазор между якорем и до-
бавочным полюсом принимают обычно
равным (0,5 Ч- !)/>„, где Ь„ — ширина
паза. Большие значения зазора соответ-
ствуют меньшим зубцовым делениям и от-
сутствию зазора между добавочным по-
люсом и остовом Для снижения насыще-
ния магнитной цепи добавочного полюса
со стороны остова предусматривают
зазор в пределах от 1 мм до размера,
равного зазору между сердечниками
главного полюса и якоря. Если магнит-
Рис. 83 Схемы потоков рассеяния добавоч-
ных полюсов при отсутствии (а) и наличии
(б) диамагнитной прокладки
ная система остова шихтованная, то за-
зор между остовом и добавочным полю-
сом не предусматривают, когда это не
требуется для спрямления магнитной ха-
рактеристики.
Расчетные значения индукции под по-
люсом можно получить, лишь выдержи-
Рис 84 Крепление добавочных полюсов с
шихтованным сердечником к остову двигате-
лей НБ 418К (а) и НБ-514 (б)
1 — остов, 2 — болт из немагнитной стали; 3 —
шихтованный сердечник (тяговые двигатели
НБ 418К и др ), 4 — стержень, 5 — заклепка, 6 —
текстолитовая (илн латунная) прокладка, 7 — об-
мотка полюса
5 Зак 955
129
Рис. 85. Крепление добавочного полюса со сплошным сердечником к остову
/ — остов, 2 — болт из немагнитной стали, 3 — литой или кованый сердечник, 4 — текстолитовая или
латунная прокладка, 5 — обмотка, 6 — пружинный фланец
вая с высокой точностью расчетные воз-
душные зазоры. Чтобы не перекрывать
зазор между остовом и сердечником фер-
ромагнитными элементами, болты (или
шпильки) добавочных полюсов иногда
выполняют из немагнитных материалов.
Катушки добавочных полюсов. Их на-
матывают из меди прямоугольного сече-
ния на специальном станке по шаблону,
обычно на ребро (рис. 84 и 85). При на-
мотке катушек плашмя шины меди, рас-
полагаясь параллельно боковым стенкам
сердечника, частично выполняют роль
экранов для пульсирующей составляю-
щей потока рассеяния. Однако такие ка-
тушки не получили практического приме-
нения из-за конструктивных затруднений
по вписыванию в габарит двигателя. Вит-
ки располагают вдоль всего сердечника
или вблизи полюсных наконечников; изо-
ляция катушек не отличается от изоляции
катушек главных полюсов. Число витков
добавочного полюса шдп = FA//4, где
Гд — м.д.с. добавочного полюса.
Катушка добавочного полюса (за
исключением катушки двигателя НБ-514),
удерживается на сердечнике бронзовой
рамкой или угольниками из диамагнит-
ного материала. Чтобы не допустить ос-
лабления плотности крепления, возни-
кающей при усыхании стекломикалент-
ной изоляции, применяют пружинный
фланец, состоящий из двух половин.
§. 33. Якоря тяговых двигателей
Якорь тягового двигателя преобразует
энергию одного вида в энергию другого
вида. Основными частями его являются
130
вал, сердечник, нажимные шайбы, обмот-
ка, коллектор и втулка (коробка). У не-
которых тяговых дигателей сердечник
якоря насажен непосредственно на вал.
Валы. Вал тягового двигателя под-
вержен действию значительных вращаю-
щих моментов, которые вызывают боль-
шие косательные силы в местах их при-
ложения, а также действию сил магнит-
ного притяжения и сил реакции зубчатой
передачи; вал воспринимает, кроме того,
вес деталей якоря. Часто меняющаяся
нагрузка с мгновенными толчками в пе-
риод пуска и торможения, ударная на-
грузка при выходе движущей колесной
пары из состояния боксования, динами-
ческие воздействия от неровностей пути,
значительные перегрузки в период выхо-
да из строя одного из тяговых двигателей
создают особенно тяжелые условия для
работы валов.
Форма вала (рис. 86) должна по воз-
можности исключать условия местной
концентрации напряжений при работе его
как на изгиб, так и на кручение. Это до-
стигается максимально возможным со-
кращением различных переходов по диа-
метрам сечения. Там, где переходы неиз-
бежны по конструктивным соображени-
ям, их выполняют с плавными перехода-
ми, без резких кромок и уступов. Чтобы
не возникали местные напряжения, ста-
раются не допускать на валу подрезов
в местах выхода резца или шлифоваль-
ного круга, не делать резьбу на валу там,
где происходит изгиб или кручение, по
возможности не делать шпоночные ка-
навки с острыми кромками. Канавки для
шпонок, используемых в качестве на-
правляющих, делают минимальной глу-
бины и протяженности. У всех тяговых
двигателей, имеющих втулки якоря, в
средней части вала нет шпоночных кана-
вок: они выполнены лишь по концам под
шестернями, имеют незначительную глу-
бину.
При посадке деталей на вал не до-
пускают смятия его более твердыми дета-
лями. Кромки насаживаемых деталей вы-
полняют с плавными выкружками боль-
ших радиусов. По возможности сокра-
щают число деталей, насаживаемых не-
посредственно на вал.
Обработку валов производят по второ-
му классу точности и завершают шли-
фовкой, не допуская возникновения ка-
ких-либо поперечных рисок или задиров,
нарушающих целость поверхностного
слоя вала. Особое внимание уделяют об-
работке переходных галтелей; хорошие
результаты дает полировка галтелей до
зеркального блеска.
Чтобы при прессовой посадке втулка
якоря прилегала к валу по всей поверх-
ности, стараются уменьшить смятие по-
верхностей вала и втулки, для чего длин-
ные посадочные поверхности вала делают
с уступами по диаметру. При различных
диаметрах соответствующие поверхно-
сти втулки якоря во время напрессовки
приходят в соприкосновение с валом
только на длине одного участка, прохо-
дя остальные с зазором. Если бы диаметр
вала под втулкой якоря был одинаков
по всей длине, то при напрессовке перед-
няя часть втулки должна была бы прой-
ти весь вал под прессом и смять его, что
вызвало бы ослабление посадки второго
конца втулки. С другой стороны, первый
конец втулки, пройдя весь вал, также
имел бы смятую поверхность, что привело
бы к ослаблению посадки. Иногда (на-
пример, у двигателей НБ-406А, НБ-418К
и др.) выполняют посадку по двум диа-
метрам с зазором в средней части между
посадочными поверхностями (см. рис. 86).
Для изготовления валов тяговых дви-
гателей применяют поковки из стали с
высокой механической прочностью и вы-
сокой сопротивляемостью ударным и ус-
талостным нагрузкам. Вместе с тем ма-
териал вала не должен быть чувстви-
телен к местным поверхностным перена-
пряжениям. Наилучшим образом этим
требованиям удовлетворяют хромонике-
левые, никелевые и хромомолибденовые
стали. В Советском Союзе для изготовле-
ния валов широко применяют сталь мар-
ки 20ХНЗА, для которой допустимое на-
пряжение 200 кПа.
Вал рассчитывают аналитическим ме-
тодом на жесткость, критическую часто-
ту вращения и прочность. Основные раз-
меры и форма вала определяются значе-
нием вращающего момента, способом на-
садки деталей якоря на вал, системой
привода. При насадке деталей якоря на
втулку (см. рис. 86) заплечики для упора
не нужны. В этом случае жесткость вала
увеличивается и уменьшается его прогиб,
диаметр вала меньше, чем при непосред-
ственной иасадке деталей. При непосред-
ственной насадке деталей диаметр заго-
товки зависит еще и от размеров запле-
чиков.
При системе привода типа «Шкода»
(рис. 87) или «Сешерон», а также в дви-
гателях ТАО-646 электровозов 16500 и
10002 французских железных дорог ва-
лом являются концевые части коробки
якоря. Стремление обеспечить коммута-
ционную устойчивость двигателя элект-
ровоза ЧС2 привело к необходимости
увеличить диаметр коллектора до 830 мм.
Диаметр якоря при этом возрос до
900 мм, вследствие чего увеличился диа-
метр его коробки до 500 мм.
Втулки (коробки) якорей. Для того
чтобы иметь возможность сменить вал
без полной разборки якоря, почти во всех
тяговых двигателях отечественного про-
изводства детали якорей монтируют на
втулках (см. рис. 86). Втулка якоря несет
на себе сердечник с нажимными шайбами
Рис 86 Вал с втулкой якоря тягового двигателя НБ-418К электровозов ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80р,
В Л 80е:
1 — вал; 2 — втулка; 3 — шпоика для сердечника и иажимиых шайб якоря
5*
131
Рис 87. Коробка якоря, используемая в качестве вала двигателей 2AL-4846eT, АЬ4846дТ,
AL4442nP электровозов ЧС2, ЧС2Т, ЧС4, ЧС4Т:
1 и 5 — фланцы с полыми цапфами для роликовых подшипников, 2 — цилиндр; 3 — шпонка, 4 — зубья,
равномерно приваренные по окружности
и коллектор, а в самовентилирующихсья
двигателях — еще и вентилятор. При за-
мене вала двигателя все насаженные на
втулку детали не снимают.
Втулки обычно отливают из стали мар-
ки 25Л-1, напрессовывают на вал без
шпонки с натягом 0,13—0,16 мм.
Силу, с которой необходимо напрес-
совывать втулку на вал, определяют как
по максимальному натягу и давлению,
так и по минимальному значению этих
величин. Для отечественных тяговых дви-
гателей сила запрессовки составляет
680—1540 кН.
Внутри поверхность втулки обрабаты-
вают с двумя или тремя посадочными
диаметрами, отличающимися на 1—2 мм.
Наружные поверхности обрабатывают
под прессовую посадку задней нажим-
ной шайбы якоря, сердечника и передней
нажимной шайбы. После того как втулка
напрессована на вал, ее наружные по-
верхности обрабатывают до размеров,
указанных в чертеже. Небольшие иска-
жения наружной поверхности втулки,
возникающие в результате ее деформа-
ции при запрессовке, устраняются окон-
чательной обработкой.
Нажимные шайбы. Они служат для
удержания спрессованных листов сердеч-
ника и поддержания лобовых частей об-
мотки якоря.
Задние нажимные шайбы (со
стороны, противоположной коллектору)
отливают обычно из стали марки 25Л-1,
делают со специальными фланцами или
без них. Фланцы служат для направления
охлаждающего воздуха, поступающего
из каналов сердечника якоря, защиты го-
ловок обмотки от механических повреж-
132
дений и попадания масла из подшипни-
кового щита. При отсутствии фланцев
улучшается теплоотдача задней лобовой
части обмотки. Поэтому предпочтение от-
дается открытым нажимным шайбам.
Передняя нажимная шайба
отличается от задней большей посадоч-
ной поверхностью. Кроме того, у некото-
рых тяговых двигателей наружная поверх-
ность передней шайбы приспособлена для
напрессовки на нее коллектора. В этом
случае в ней делают канавку для шпонки,
с помощью которой фиксируют положе-
ние коллектора относительно сердечника
якоря. Нажимные шайбы при отсутствии
втулки якоря насаживают непосредствен-
но на вал двигателя.
Сердечники. Серийные тяговые двига-
тели имеют зубчатые сердечники, а дви-
гатели НБ-504А (на базе НБ-418К)
электровозов ВЛ80т-806 и ВЛ80т-810 —
гладкие якоря, обмотки которых уложены
на гладкие изолированные поверхности
сердечников. Последнее обусловливает
значительное уменьшение потока рас-
сеяния коммутируемых секций и нх ин-
дуктивности, что снижает реактивную
э.д.с. в двигателе в 2—2,5 раза.
Кроме того, при этом увеличивается воз-
душный зазор, что приводит к ослабле-
нию действия реакции якоря, т. е. к улуч-
шению потенциальных условий на кол-
лекторе. Надежность гладкого якоря в
большей мере, чем зубчатого, зависит от
качества примененных изоляционных ма-
териалов и технологии его изготовления.
Сердечник якоря является вращаю-
щейся частью магнитной системы двига-
теля. Вращающий момент якоря обуслов-
лен касательными силами, возникающи-
ми в зубцах или в случае беспазового
якоря по наружной поверхности его
сердечника. Объем сердечника якоря оп-
ределяет как его массу, так и массу
двигателя в целом, он прямо пропорцио-
нален вращающему моменту Л4НОМ.
Для получения минимальных размеров
и массы машины заданной мощности
необходимо снижать значение Л4НОМ,
увеличивая частоту вращения п.
При проектировании частоту вращения
выбирают наибольшей возможной с учетом
ограничений по зубчатой передаче, окружной
скорости коллектора и т д Так как для элек-
тровозов и электропоездов к» = nmaJnKOU =
= 1,8 4- 2,5, то номинальная частота вра-
щения пнои двигателя не может быть зна-
чительной. Тогда
где СА—постоянная Арнольда (машинная
постоянная), зависящая от отношения PJn\
при PJn, равном 0,25, 0,45, 0,9 и 1,6 постоян-
ная Сд соответственно равна 22,5 • 104,
21 • 104; 20 • 10* и 19,5 • Ю4 См3роб^м- .
кВт • ч
Наибольшая частота вращения nmax
ограничена наибольшей окружностью
коллектора, принимаемой обычно равной
50—60 м/с. Диаметр коллектора связан
с диаметром якоря £>я соотношением
DJD* = 0,75 ~ 0,85.
С учетом линейной нагрузки А и среднего
межламельиого напряжения еср
D = Ю3 • 2РНОМ ра>с
я лесрАт]д а
где еср = 19 4- 20 В для двигателей с компен-
сационной обмоткой и еср = 16 4- 18 В для ма-
шин без компенсационной обмотки; г|л —
к. п. д. двигателя, равный 0,93—0,945; а —
число пар параллельных ветвей обмотки яко-
ря, wc —число витков секций обмотки якоря.
Как известно, реактивная э. д с. снижает-
ся с увеличением диаметра якоря, а при од-
ной и той же реактивной э. д. с. интенсивность
искрения уменьшается с понижением частоты
вращения Поэтому диаметр якоря выбирают
наибольшим при наименьшей частоте враще-
ния. Диаметр якоря обычно округляют
в большую сторону до ближайшего зна-
чения нормализованного ряда диаметров:
493, 590, 660, 740, 850, 990 мм. Выбрав диа-
метр, проверяют при полученной частоте вра-
щения, выполняется ли передаточное отноше-
ние зубчатой передачи с возможным расстоя-
нием централи двигателя:
И = DJ2 + b = 0,5m„(Z1K/|x + Z3K) 4- 0,5mn,
где b — расстояние от центра колесной пары
до поверхности якоря, равное обычно 24—
25 см; тп — модуль передачи для односторон-
ней та > 12, для двусторонней тп > 10, Z3K —
число зубьев зубчатого колеса, принимается
максимально возможным по условиям соблю-
дения габаритных ограничений, ц — переда-
точное отношение.
При выборе передаточного отношения
число зубьев шестерни = Z3K/^ > 164-18
Для колеи 1520 мм при двусторонней пере-
даче удается выполнить сердечник якоря дли-
ной Z, <1 3704-440 мм и при односторонней —
/я 4504-480 мм. Обычно /я = Ln—(/„+
+ 2/л), где La — полная длина якоря (не
более 850—900 мм); 1К—длина коллектора,
/л — длина лобовых вылетов катушек якоря,
которую выбирают возможно меиьшей по
условиям выполнения обмотки и в зависи-
мости от напряжения С/Ди.
Окончательно длину 1я уточняют подробны-
ми расчетами в процессе разработки отдель-
ных узлов двигателя При выборе длины сер-
дечника якоря учитывают как условия разме-
щения его, так и электромагнитные факторы
(значения индукции в сердечнике якоря, реак-
тивную э. д. с. и др.).
Непрерывное перемагничивание при
вращении в магнитном поле с высокой
частотой вызывает в сердечнике потери
на гистерезис. Кроме того, от наводимых
в нем э. д. с. появляются вихревые токи,
которые также приводят к потере энер-
гии, т. е. к уменьшению к. п. д. тягового
двигателя. Чтобы снизить все эти потери,
сердечники якорей набирают из отдель-
ных листов электротехнической стали с
удельными потерями 1,6—2,8 Вт/кг. Для
сердечников якорей с частотой намагни-
чивания f„ < 40 Гц обычно применяют
сталь Э13, Э21 или Э22. При более вы-
соких значениях fa применяют сталь с
более низкими потерями (Э1300, Э3100,
Э31). Наличие кремния улучшает элект-
ромагнитные свойства стали, но делает ее
более хрупкой. Поэтому электротехни-
ческая сталь, применяемая для сердеч-
ников якорей, является слаболегиро-
ванной. Толщина листа обычно не
превышает 0,5 мм. Для снижения маг-
нитных потерь иногда (например, у тяго-
вых двигателей НБ-420 и др.) пазы от-
носительно продольной оси выполняют
скошенными на величину шага зубцов,
а сердечник (например, у двигателей
РТ-51Д и др.) делят на равные части
(через каждые 50—80 мм по длине) про-
кладками из электрокартона толщиной
0,5—1 мм.
133
Листы покрывают с обеих сторон плен-
кой бакелитового лака печной сушки
толщиной 0,012—0,014 мм или жидким
стеклом. Для того чтобы не происходило
распушения листов сердечника, крайние
7—8 листов делают толще (1 мм) с
постепенно уменьшающимся диаметром.
Листы эти в головках зубцов сва-
ривают попарно точечной сваркой, а у тя-
говых двигателей последних выпусков
еще и склеивают. Листы сердечника
штампуют в виде неразрезных дисков,
форма которых соответствует форме по-
перечного сечения сердечника якоря. На
наружной поверхности листов имеют-
ся штампованные пазы для размеще-
ния обмотки. Для охлаждения якоря
внутри листов сердечника делают венти-
ляционные каналы (обычно круглые
диаметром 20 — 30 мм), размещенные по
окружности в 2 или 3 ряда в шахматном
порядке. В средней части листов выштам-
повано центральное отверстие со шпоноч-
ной канавкой для посадки сердечника на
втулку якоря или вал двигателя.
Число пазов якоря выбирают путем
сравнительных расчетов. Чем меньше
число пазов Z, тем меньше суммарная
толщина изоляции катушек по окружнос-
ти якоря и при принятом значении индук-
ции в зубцах меньше длина сердечника
якоря /я. Это имеет особое значение для
двигателей с высоким напряжением, на-
пример для двигателей электровозов пос-
тоянного тока. При снижении числа
пазов расширяется зона коммутации,
ухудшается отдача тепла катушками,
повышаются пульсации магнитного
потока под полюсами и др.
Зубцовое деление по окружности яко-
ря /| = nDJZ\ его обычно принимают
равным 20—35 мм. Большие значения Л,
как правило, соответствуют двигателям,
рассчитанным на значительные напря-
жения и имеющим малое число полюсов.
Число пазов иа полюс Zp = Z/2p
обычно выбирают в пределах 12—16,
хотя возможны отклонения и в мень-
шую, и в большую сторону. Для тя-
говых двигателей с петлевыми обмотками
наиболее часто число пазов на полюс
равно 12,5; 13,5 и 14,5. От числа пазов
якоря зависит число коллекторных плас-
тин на паз Кп= К/Z (здесь К —число
коллекторных пластин двигателя). Этот
134
показатель определяет конструкцию ка-
тушек якоря, форму и расположение про-
водников в пазу, коэффициент заполне-
ния паза медью, условия коммутации и
теплоотдачи катушек. В тяговых двига-
телях обычно К„ = 3 н- 7.
Перед сборкой сердечника вначале
напрессовывают заднюю нажимную
шайбу; по окончании сборки сердечник
допрессовывают при установке коллекто-
ра. В собранном сердечнике пазы калиб-
руют специальной протяжкой. Сердечник
должен быть монолитным; недопустимо
распушение отдельных крайних листов
стали.
Коллекторы. Коллектор двигателя слу-
жит для изменения направления тока в
проводниках якоря при переходе их под
главный полюс другой полярности Кол-
лекторы современных мощных тяговых
двигателей находятся на пределе исполь-
зования материалов и технологических
возможностей. Они подвержены большим
механическим и электрическим нагруз-
кам, в результате чего на их поверхности
происходит интенсивное выделение теп-
ла, вызванное потерями при коммута-
ции и механическим трением щеток.
Интенсивное выделение тепла, наличие
деталей, находящихся под высоким на-
пряжением (коллекторные пластины,
щетки, щеткодержатели), возможное ис-
крение под щетками создают условия,
способствующие ионизации воздуха,
окружающего коллектор. Поэтому все
изоляционные детали коллектора выби-
рают исходя из условия повышенной ин-
тенсивности ионизации воздуха в коллек-
торном пространстве и принимают меры
по обеспечению надежной работы коллек-
торов при более высокой степени их ис-
пользования в двигателях. Это дости-
гается как созданием принципиально
новых конструкций коллекторов, так и
применением материалов с более высо-
кими механическими характеристиками.
Система вентиляции тягового двигате-
ля должна обеспечивать интенсивный
воздухообмен в зоне коллекторного про-
странства и хорошее охлаждение как
самого коллектора, так и всех связан-
ных с ним деталей
Размеры коллектора зависят от диа-
метра якоря, наибольшей частоты вра-
щения, тока якоря, напряжения на зажи-
мах машины, напряжения между сосед-
ними коллекторными пластинами, а так-
же от устройства щеткодержателей.
Поэтому конструкция тяговых двигате-
лей в значительной степени определяет-
ся конструкцией коллекторов.
Если тяговый двигатель имеет сравни-
тельно малый диаметр сердечника якоря,
то диаметр коллектора по рабочей час-
ти выбирают исходя из удобства разме-
щения концов проводников секции в пе-
тушках коллектора. При обычной глу-
бине паза якоря 4,0—5,5 см диаметр
коллектора DK = D„ — 2(4,0 4-5,5) см.
У двигателя с якорем сравнительно
большого диаметра и относительно низ-
ким напряжением диаметр коллектора
может быть несколько меньше и не огра-
ничивается условиями размещения про-
водников в петушках. Для уменьшения
диаметра коллектора в этом случае час-
то применяют приварные петушки.
Выбранный диаметр проверяют на макси-
мальную окружную скорость, которая
при предварительном расчете не должна
быть выше 50—55 м/с.
Длина коллектора ZK (рис. 88) зависит
от ширины пылевой канавки Zi, ширины пе-
тушка 1г и длины его рабочей части ZKp, кото-
рая определяется размерами щеток:
I = ( Л 4- д/
где Ьш — ширина щетки, обычно принимается
в пределах 1,6—2,5 см, /щ — плотность тока
под щеткой в часовом режиме, принимаемая
равной 10—15 А/см2 (меньшими значениями
обычно задаются при малом отношении номи-
нальной силы тяги Fml) к нагрузке П на ко-
лесную пару); г) — к. п. д. тягового двигателя,
AZKp — припуск для компенсации разбега яко-
ря, наличия фасок на концах пластин, смеще-
ния щеткодержателей и т. д. При двусторон-
ней передаче и отсутствии перегородок меж-
ду щетками в щеткодержателе принимают
AZ = 1,5 см.
Ширина пылевой канавки Z, обычно равна
0,8—1 см; шириной петушка Zj задаются
исходя из допустимой плотности тока в его
контакте с секцией. Обычно 1г = 1,8 4- 2 см.
Для напряжений в пределах 800—1200 и
1200—2000 В вылет изоляционного конуса
соответственно принимается равным 3,2 и
4,5 см.
Число коллекторных пластин
= 2pUUM/ecf = лОк/₽к,
где (7Н0М — номинальное напряжение, В; еср —
среднее межламельное напряжение В (для
Рис. 88. Размеры коллекторов
некомпенсированных машин мощностью 670—
800 кВт равно 16,4—18,3 В); |3К— коллектор-
ное деление, мм.
Механическая нагрузка деталей кол-
лектора зависит от окружной скорости и
темпа изменения температуры коллек-
тора. К конструкции крепления коллек-
торных пластин, которая в основном
определяет конструкцию коллектора,
предъявляют высокие требования по
прочности. Оправдала себя форма кол-
лекторных пластин в виде ласточкина
хвоста.
В тяговых двигателях чаще всего при-
меняют коллектор арочного типа. Ос-
новными деталями такого коллектора
(рис. 89, а и б) являются: коллекторные
пластины 1, которые осуществляют
скользящий контакт между вращающи-
мися вместе с якорем секциями обмот-
ки и неподвижными щетками; межла-
мельная изоляция, т. е. изоляционные
пластины, с помощью которых коллек-
торные пластины изолируют друг от дру-
га; изоляционные манжеты 2 и цилиндр 3
для изоляции пластин от корпуса 4, на
котором производится сборка коллекто-
ра; нажимного конуса 5, служащего
вместе с корпусом коллектора для креп-
ления коллекторных пластин; болты 6,
крепящие нажимной конус на корпусе
коллектора.
Коллекторные пластины имеют клино-
образное сечение, изготовляют их из хо-
лоднотянутой меди Ml твердостью до 85
НВ. Предел ее прочности достигает при
растяжении 280 Н/мм2, Иногда приме-
няют медь с присадкой кадмия 0,9—1,2%
(тяговые двигатели НБ-414Б и др.) или
серебра 0,07—0,14% (тяговые двигатели
НБ-414М, НБ-418К, ТАО-649 и др.). Кол-
лекторные пластины из меди, легирован-
ной серебром и кадмиевой бронзой,
имеют высокую механическую прочность
135
Рис 89. Коллекторы двигателей НБ-418К (а) и AL-4442nP (6)
/ — коллекторная пластина; 2 — изоляционная манжета, 3 — изоляционный цилиндр, 4, 8 — корпус,
5 — конус нажимной; 6 — болт; 7 — балансировочный груз; 9 — фланец, прикрепленный к втулке якоря
при больших температурах, чем пластины
из меди Ml (примерно в 2 раза при тем-
пературе 400° С).
Пластины коллектора должны иметь
одинаковую твердость. Различная твер-
дость их способствует неравномерному
износу рабочей поверхности коллектора
и отрицательно сказывается на комму-
тации. Для уменьшения массы пластин
и нажатия на манжеты, вызываемого
центробежными силами, в медных пла-
стинах коллекторов тяговых двигателей
НБ-414М, ТЛ2, ТАО-649 и др. вырубают
одно или два круглых отверстия.
Межламельную изоляцию изготовляют
из специального миканита марок КФГ и
КФШ-1. Эта изоляция не должна давать
усадку при давлении 80 кПа. Толщина
ее колеблется от 0,8 до 1,5 мм, ее выби-
рают в зависимости от межламельного
напряжения. Миканит тверже, чем кол-
лекторные пластины, и изнашивается
медленнее. Если бы коллекторные и изо-
ляционные пластины имели одинаковый
уровень рабочей поверхности, то при ра-
боте на поверхности коллектора образо-
вались бы выступы изоляции, препят-
ствующие нормальному контакту ще-
ток с пластинами Поэтому у всех тяго-
вых двигателей высота изолирующих
пластин меньше, чем коллекторных, на
0,8—1,2 мм: на такую глубину делают
продорожку коллектора специальной
фрезой.
Изоляционные манжеты изготовляют
из миканита марок ФФ2А, ТФП18,
136
ФМПА, ФФПА на термореактивных ла-
ках. Манжеты подвергают многократным
формовкам. Основные показатели ка-
чества манжеты — малая усадка, моно-
литность, а также высокая точность раз-
меров, особенно толщины. Изоляцион-
ные цилиндры коллектора изготовляют
также из высококачественного миканита.
Толщина их колеблется от 1 до 2 мм в
зависимости от номинального напря-
жения.
Корпус коллектора и нажимной конус
отливают из стали с повышенным преде-
лом текучести, придавая им форму, обес-
печивающую беспрепятственное поступ-
ление вентилирующего воздуха во внут-
ренние каналы. Эта форма позволяет
подшипнику вала двигателя глубоко
вдаваться внутрь якоря, что уменьшает
общую длину двигателя. Для координа-
ции пластин коллектора с пазами сер-
дечника в корпусе коллектора предусмот-
рена направляющая шпонка. Нажимные
конусы у тяговых двигателей распола-
гают с внутренней стороны коллектора
или с внешней. При нажимных конусах,
расположенных с внешней стороны кол-
лектора, в отдельных случаях можно
менять изоляционные детали (внешнюю
изоляционную манжету и изоляционный
цилиндр), не снимая обмотку якоря. Если
нажимные конусы расположены с внут-
ренней стороны, такая возможность ис-
ключается.
На тяговых двигателях НБ-406А,
НБ-412М, ТЛ-К1 и др. корпус коллек-
тора совмещен с передней нажимной
шайбой сердечника якоря. Это позво-
ляет значительно увеличить длину поса-
дочной поверхности передней нажимной
шайбы, повысить надежность крепле-
ния сердечника якоря, исключить воз-
можность излома концов якорной обмот-
ки (вследствие перемещения коллек-
торных пластин при подтяжке коллек-
тора и его нагревания).
Процесс изготовления коллектора со-
стоит из следующих основных опера-
ций: изготовления механической части
(корпуса, нажимного конуса, болтов),
изготовления электрической части (пла-
стин, изоляции), сборки, статической
балансировки грузом 7 (см. рис. 89),
испытания и запрессовки коллектора на
переднюю нажимную шайбу или на втул-
ку якоря или непосредственно на вал
двигателя, динамической формовки кол-
лектора.
Динамическую формовку произво-
дят для повышения механической проч-
ности и монолитности коллектора. Ее про-
водят до тех пор, пока не будет достиг-
нута стабильность цилиндрической фор-
мовки коллектора. Качество формовки
оценивают по разнице радиальных бие-
ний коллектора до и после формов-
ки при температуре 160—170° С. Часто-
ту вращения коллектора, укрепленного
на шпинделе станка, при этом доводят
до величины, превышающей на 30—35%
наибольшую. После каждой формовки,
не снимая коллектора со шпинделя стан-
ка, подтягивают коллекторные болты
электромеханическим гайковертом с
заданным моментом затяжки Коллектор
считают отформованным и пригодным
для напрессовки на втулку якоря, если
разность в биении проточенного коллек-
тора в холодном состоянии и после его
вращения в течение 20 мин не будет пре-
вышать 0,02 мм.
Изоляционные миканитовые манжеты
в коллекторах двигателей плотно приле-
гают к медным и стальным деталям лишь
на участке а — Ь(см. рис. 89, а). В
остальных местах миканитовые манжеты
расположены свободно. Это способст-
вует проникновению в коллектор пыли
и влаги, снижению электрической проч-
ности и, как следствие, уменьшению их
надежности в эксплуатации. Чтобы
устранить указанные недостатки и повы-
сить надежность работы коллекторов,
ВЭлНИИ и НЭВЗ выпустили опытную
партию тяговых двигателей с коллек-
торами, у которых миканитовые манже-
ты и изоляционные цилиндры заменены
литой монолитной изоляцией, а крепление
коллекторных пластин выполнено изоли-
рованными бандажными кольцами.
Обмотки якорей. Проводники, уложен-
ные на сердечнике и нажимных шайбах
и соединенные определенным образом,
представляют собой обмотку якоря. При
участии ее происходит процесс преобра-
зования энергии. Обмотку выполняют
с наилучшим использованием материа-
лов и с одновременным обеспечением не-
обходимой надежности двигателя. На тя-
говых двигателях постоянного и пуль-
сирующего тока обычно применяют про-
стые волновые и петлевые обмотки. Пер-
вые наиболее просты в изготвлении; при
них масса двигателя меньше (на 600 кг
при номинальной мощности 500 кВт
и напряжении на зажимах 1500 В). Од-
нако простую волновую обмотку можно
применить в двигателях, у которых ток
якоря не превышает 350—400 А, так
как с повышением тока при такой обмот-
ке ухудшаются потенциальные условия
и из-за роста реактивной э. д. с. стано-
вится напряженной коммутация.
При волновой обмотке магнитная
асимметрия машины сказывается оди-
наково на э. д с. всех параллельных це-
пей обмотки, так как они размещают-
ся под всеми полюсами. Поэтому в обмот-
ке не возникает уравнительных токов,
как, например, в петлевой, а следова-
тельно, нет необходимости в специаль-
ных уравнительных соединениях. При
простой петлевой обмотке значительно
снижаются максимальные межламель-
ные напряжения (на 12 В, или 45%) и
реактивная э. д. с. (на 0,5 В, или 18%),
облегчаются условия коммутации на
пульсирующем токе. Поэтому при часо-
вом токе якоря /ч < 300 ч- 350 А обычно
применяют простую волновую обмотку, а
при /„ > 300 4- 350 А — простую петле-
вую с уравнительными соединениями.
Обмотку выполняют из отдельных од-
новитковых катушек, изготовленных из
шинной меди прямоугольного сечения.
Две стороны — верхняя и нижняя —
137
каждой катушки составляют соответ-
ствующие слои пазовой части обмотки.
Катушки бывают неразрезные (рис. 90,
а,б) и разрезные (рис. 90, в). Головки
неразрезиых катушек формируют при из-
готовлении, а разрезных сваривают после
укладки полукатушек в пазы сердечни-
ка якоря. Разрезные катушки занимают
меньше места, поскольку не имеют го-
ловок и позволяют сократить вылет об-
мотки как со стороны коллектора, так
и с противоположной стороны. Они так-
же облегчают выполнение ступенчатой
обмотки.
Конструкция и технология изго-
товления обмотки зависят от выбранной
площади сечения проводников и их рас-
положения в пазах якоря. Большое влия-
ние на степень использования активно-
го слоя якоря и двигателя в целом ока-
зывают размеры паза. Чем больше его
глубина ht, тем при заданном объеме
меди обмотки меньше ширина паза. Это
позволяет увеличить площадь сечения
зубцов и снизить индукцию в них или
при заданной индукции уменьшить ши-
рину зубцов, а значит, диаметр якоря.
В то же время увеличение глубины паза
приводит к возрастанию пазовой про-
водимости, реактивной э. д. с. и ухудше-
нию коммутации. Однако для мощных
предельно используемых электровозных
двигателей принимают большие значения
Нг, так как приходится закладывать в
пазы больше меди. Это допустимо, по-
тому что при больших диаметрах якоря
глубокие пазы не так сильно уменьшают
ширину ножки зуба.
Ширина паза может быть определена
как
Ь„ = (t3 + 2биз)/3,
где t3—отношение, равное л(Оя—
—2/iz)Z; Ьиз—толщина изоляции, зави-
сящая от напряжения по отношению к
корпусу.
Обычно h2/b„ = З-т-6. Большие зна-
чения соответствуют двигателям боль-
шей мощности. Окончательные размеры
паза принимают, определив, как будут
размещены проводники в пазу, установив
их размеры и изоляцию.
Наиболее часто проводники 1 распо-
лагают вертикально (рис. 91, а): При
большем числе проводников, располо-
женных в пазу рядом, большую часть
ширины паза занимает изоляция, что
ухудшает теплоотдачу от меди боковым
стенкам зубцов. Если при таком распо-
ложении высота проводников превосхо-
дит 10,8—14,5 мм, то во избежание боль-
ших добавочных потерь их делят по высо-
те на две чйсти (рис. 91, б), а иногда
и на три. Каждую часть проводника изо-
лируют отдельно, для того чтобы вихре-
вой ток замыкался в ее пределах. До-
бавочные потери в обмотке якоря такой
конструкции составляют около 35% до-
бавочных потерь в обмотке, в которой
проводники не разделены по высоте.
При расположении проводов плаш-
мя — у тяговых двигателей НБ-414В,
НБ-418К и др. (рис. 91, в) —экономит-
ся место по ширине паза на изоляции
и улучшается теплоотдача от меди бо-
ковым стенкам паза. Это позволяет уве-
Рис. 90. Секции катушки якорной обмотки — неразрезная волновая (а), неразрезная петлевая
(б) и разрезная петлевая (в):
1 — передняя лобовая часть; 2 — верхняя пазовая сторона; 3 — задняя лобовая часть; 4 — иеразрез-
иая задняя головка, 5 — нижняя пазовая сторона; 6 — концы секций; 7 — соединительная скоба
138
1 — проводник, 2 — витковая изоляция; 3, 6 и 9 — прокладки; 4 — клии; 5 — корпусная изоляция;
7 — покровная изоляция, 8 — общая покровная изоляция, 10— монолитная изоляция
личить допустимую температуру нагрева,
а следовательно, уменьшить радиальные
размеры сердечника, т. е. вписать в за-
данный габарит двигатель большей мощ-
ности: примерно на 15% по сравнению
с вертикальным расположением провод-
ников при той же температуре нагрева.
Кроме того, значительно уменьшаются
потери в меди. Однако при расположении
проводников плашмя необходимо раз-
вальцевать или вывернуть на 90° концы
катушек, чтобы завести проводники в
шлицы петушков коллекторных пластин,
а это существенно усложняет работу по
монтажу обмотки якоря.
Располагают проводники в пазу и по
схеме рис. 91, г (например, у тяговых
двигателей ТО-136/8, GW-435 француз-
ских электровозов переменного тока про-
мышленной частоты). Нижняя часть па-
за при этом уже, т. е. увеличивается се-
чение зубцов, что благоприятно для яко-
рей с относительно небольшим диамет-
ром. Уменьшаются также потери в ме-
ди обмотки. Однако в этом случае при
изготовлении необходимо выкручивать
проводники в их лобовых частях. У тя-
говых двигателей с гладкими якорями
проводники обмотки делят как по высо-
те, так и по ширине.
Число проводников обмотки зависит от
числа коллекторных пластин и от сред-
него межламельного напряжения; пло-
щадь их сечения выбирают исходя из
допустимых превышения температуры и
плотности тока в них.
Витковую изоляцию проводников об-
мотки якорей выполняют из микаленты
ЛФЧ-Б толщиной 0,075 мм при верти-
кальном расположении проводников в
пазу и 0,1 мм при горизонтальном, кор-
пусную изоляцию катушки — из мика-
ленты ЛФЧ-ББ толщиной 0,1 мм. Чис-
ло слоев, наматываемых вполуперекры-
шу, берется в зависимости от напряже-
ния на коллекторе. В качестве защит-
ной изоляции применяют либо стекло-
ленту, уложенную на катушку, либо гиль-
зы, размешенные в пазул Однако такая
изоляция обладает низкой теплопровод-
ностью и влагостойкостью. Улучшение
электрических и тепловых характеристик
обеспечивается применением изоляции
«Монолит», представляющей собой слои
стеклослюдинитового полотна Л2С25КС
толщиной 0,1—0,11 мм, пропитанные
эпоксидным компаундом с введенным в
него отвердителем.
Такая изоляция по нагревостойкости
относится к классу F, электрическая
прочность ее достигает 41,5 кВ/мм, а
коэффициент теплопроводности в 1,5 ра-
за выше, чем у изоляции из стекломика-
леиты. Она имеет также высокие меха-
нические характеристики и адгезионную
способность. Широкое применение полу-
чила также монолитная изоляция класса
В, состоящая из слоев стеклослюдинито-
вой ленты 0,11X20 марки ЛСК-И0ТС,
пропитанной компаундом НО. Эта изоля-
ция также обладает сравнительно высо-
кими монолитностью и влагостойкостью.
Применяют также полиамидную изо-
ляцию для всех обмоток по классу на-
гревостойкости Н (двигатели НБ-507
и др.).
139
Применяют различные способы герме-
тизации обмоток якорей для предохра-
нения от воздействия окружающей сре-
ды, попадания внутрь обмотки влаги,
масла, грязи, угольной пыли и т. д. Так,
впадины между припаянными провод-
никами и петушками коллектора, а также
угловые впадины заполняют электроизо-
ляционными пастами, замазками, поли-
мерными материалами (у тяговых дви-
гателей электровозов ЧС2, ЧС2Т, ЧС4,
ЧС4Т) или кремнийорганическим герме-
тиком.
Обмотку якоря в пазах сердечника с
миканитовой изоляцией закрепляют тек-
столитовыми клиньями 4 (см. рис. 91),
а лобовые части крепят проволочными
бандажами или стеклобандажами Про-
волочные бандажи изготовляют из сталь-
ной луженой магнитной или немагнит-
ной проволоки, которую наматывают
обычно в два слоя с натяжением 2,15—
2,50 кН. Витки друг с другом скрепляют
вспомогательными жестяными скобами и
пропаивают в общий пояс оловянисто-
свинцовым припоем ПОС-40. Бандажи из
стеклоленты обладают более высокой ме-
ханической прочностью, чем стальные
паяные.
В случае применения стеклобандажей
процесс их укладки сводится к одной
операции — намотке ленты на якорь, ис-
ключается укладка подбандажной изо-
ляции, установка скоб, устройство раз-
личного рода замков, пайка проволочных
бандажей и т. д. Стеклобандажи, как по-
казал опыт работы, практически не раз-
рушаются в эксплуатации. Поэтому их
широко применяют в тяговом машино-
строении и при ремонте. Для намотки
бандажей используют нетканую ленту из
стекловолокна марки ЛСБ-F шириной
15—20 мм и толщиной 0,1 и 0,2 мм.
Стеклоленту изготовляют из параллельно
расположенных непрерывных стеклян-
ных нитей, скрепленных электроизоля-
ционным клеящим лаком.
После укладки обмотки, пайки, нало-
жения бандажей, проверки электриче-
ской прочности изоляции производят по
установленной технологии пропитку и
сушку якоря. Пропитка изоляции лаком
делает ее менее гигроскопичной, более
тепло- и влагостойкой, повышает элек-
трическую и механическую прочность,
140
а следовательно, надежность и долго-
вечность обмотки. Затем выполняют ме-
ханическую и электрическую отделку
якоря (проточку и шлифовку коллек-
тора и вала якоря, продорожку межла-
мельной изоляции, монтаж лабиринтных
втулок, снятие заусенцев на торцовых
поверхностях и фасок 0,25 мм с коллек-
торных пластин, чтобы исключить пере-
бросы и образование круговых огней,
окраску миканитового конуса и др.).
В случае применения для якорей моно-
литной литой изоляции обеспечивается
высокая прочность крепления обмотки в
пазовой части сердечника без клинового
крепления (см. рис. 91, д). Уменьшение
толщины корпусной изоляции без сниже-
ния ее электрической прочности позво-
ляет снизить расход изоляционных ма-
териалов и упростить технологию изго-
товления якоря. После осадки катушек в
пазах все пустоты в обмотке заполняют
обрезками из стеклослюдинитового по-
лотна. Остальные операции изготовления
якоря с монолитной изоляцией во многом
подобны операциям по изготовлению
якорей с микалентиой изоляцией иа би-
тумно-масляных связующих.
У якоря с микалентиой изоляцией го-
ловки катушек закрыты стальной нажим-
ной шайбой 13 (рис 92, а) и изоли-
рованы прокладкой 12 из гибкого мика-
нита ГФС-2 и заполнителем 11 (обыч-
но крученый льно-пеньковый шнур ПД).
Обмотка якоря с монолитной изоляцией
имеет со стороны, противоволожной кол-
лектору, открытую лобовую часть (рис.
92, б).
Уравнительные соединения. Эти соеди-
нения устанавливают чаще всего со сто-
роны коллектора или с противоположной
стороны. Они выравнивают токи парал-
лельных ветвей петлевой обмотки, нерав-
номерность которых может быть вызвана
разностью сопротивлений щеток или раз-
ницей э. д. с., обусловленной асимметри-
ей магнитной системы машины.
Если уравнительные соединения рас-
положены со стороны коллектора, то
их подсоединяют к пластинам, впаивая
концы в те же шлицы петушков, в ко-
торые вводятся и концы проводников
обмотки якоря. В этом случае они распо-
ложены под передней лобовой частью
обмотки (см. рис 92. а). Если уравни-
Рис. 92. Якоря с микалентиой (а) и монолитной (б) изоляцией тяговых двигателей НБ-418К:
1— вал, 2—внутреннее кольцо роликового подшипника, 3— нажимной конус коллектора, 4 — ман-
жета, 5 — коллекторная пластина, 6 и 10 — стеклобандажи, 7 — уравнительное соединение, 8 — про-
водник обмотки якоря, 9 — сердечник якоря, 11 — заполнитель, 12 — прокладка нз гибкого миканита,
13—.задняя нажимная шайба, 14 — втулка якоря, 15 — стеклополотно, 16 — балансировочный груз
тельные соединения находятся с противо-
положной стороны, то их располагают
под задней нажимной шайбой и подклю-
чают скобами к головкам катушек.
Для двигателей с симметричной маг-
нитной системой при использовании ще-
ток с небольшими отклонениями сопро-
тивлений площадь сечения провода урав-
нительного соединения составляет 0,2—
0,5 площади сечения меди в пазе. Вы-
полняют одно-два соединения на паз;
шаг уравнительных соединений по кол-
лектору уур = К/р.
В целях снижения трудоемкости изго-
товления, а также повышения качества
и надежности обмотки якоря в ВЭлНИИ
и Всесоюзным научно-исследователь-
ским институтом кабельной промышлен-
ности (ВНИИКП) проводятся работы
по применению для катушек проводов,
изолированных нагревостойкой эмалью и
стекловолокнистой оплеткой (ПЭТВСД).
Изоляция таких проводов соответствует
по нагревостойкости классу F. При про-
питке якорей стекловолокиистая оплетка
провода ПЭТВСД полностью пропиты-
вается эпоксидной композицией, что
намного повышает цементацию и элек-
трическую прочность отдельных витков
якорных катушек и обмотки в целом.
§ 34.	Подшипниковые узлы
и моторно-осевые подшипники
тяговых двигателей
Подшипниковые узлы. Через подшип-
никовые узлы на остов передаются вес
якоря и силы, возникающие во время
работы тягового двигателя. Эти узлы
обеспечивают строгую концентричность
якоря относительно полюсов при его
вращении В подшипниковые узлы тяго-
вых двигателей входят подшипники ка-
чения, подшипниковые щиты, упорные
втулки, внутренние и наружные крышки
и лабиринтные кольца Щиты, закры-
вающие торцовые горловины остова тя-
гового двигателя, отливают из стали
25Л1. При обработке их следят, чтобы
была обеспечена соосность якоря с внут-
ренним отверстием остова под установ-
ку главных и добавочных полюсов, а
торцовые и радиальные биения поверх-
ности бурта, служашего для соедине-
ния с остовом, относительно отверстия
под подшипник были бы минимальными,
что достигается обработкой этих поверх-
ностей с одной установки.
Подшипниковые щиты (рис. 93) плотно
пригоняют к выточкам в остове и кре-
пят к нему болтами с шайбами, предо-
храняющими их от самоотвертывания,
равномерно затягивая все крепящие
болты. В щитах выполнены специальные
отверстия с резьбой, в которые вверты-
вают отжимные болты при снятии ши-
тов.
В щитах с подшипниками качения
имеются камеры для смазки, крышки,
закрывающие эти камеры, и уплотняю-
щие лабиринтные устройства.
Якорные подшипники качения для тя-
говых двигателей подбирают по катало-
гу исходя из необходимого коэффициента
работоспособности, определяемого ча-
стотой вращения якоря, гарантируемым
числом часов работы (для тяговых ма-
шин не мейее 10 000 ч), условной или
141
Рис 93 Подшипниковые щиты с роликовыми подшипниками тягового двигателя НБ-418К
со стороны коллектора (а) и с противоположной стороны (б):
1 — остов, 2 и 11 — подшипниковые щиты; 3 и 12 — подшипники роликовые; 4 — вал якоря; 5 и 14 —
кольца уплотнительные, 6, 7, 10, 13 — крышки подшипника, 8 — фланец, 9 — втулка; 15 — вертикаль-
ное лабиринтное уплотнение, 16 — горизонтальное лабиринтное уплотнение
приведенной радиальной нагрузкой, дей-
ствующей на подшипники.
Для тяговых двигателей отечествен-
ного производства применяют в основ-
ном однорядные роликовые подшипники,
а для зарубежных — однорядные и двух-
рядные. В однорядных подшипниках
можно использовать сферические ролики
бочкообразной формы, допускающие не-
большие перекосы наружного кольца
подшипника относительно внутреннего.
Это предотвращает защемление вала при
изгибе и облегчает условия работы
при неточностях установки обоих под-
шипников вала.
Наружные кольца роликовых подшип-
ников запрессовывают в гнезда подшип-
никовых щитов (см. рис. 93) в холод-
ном состоянии, внутренние сажают на
вал, предварительно нагрев их в печах
или в индукционных нагревателях до
100— 110°С.
Срок службы якорных роликовых под-
шипников зависит от смазки, качества
142
самих подшипников и перекоса колец в
двигателе. Перекос колец возникает
вследствие дефектов изготовления дета-
лей и их монтажа, несоосности расточки
горловин остова, неперпендикулярности
их привалочных поверхностей, несоосио-
сти посадочных мест щитов в остов и под
подшипники, непараллельности прива-
ленной поверхности фланца щита и борта
посадочного места под подшипник, а
также осей его посадочных поверхностей
в остов и под подшипник, разности ра-
диальных зазоров подшипников в собран-
ном двигателе. Перекосы колец приводят
к уменьшению радиальных зазоров, по-
вышению контактных напряжений на
краю дорожки качения, к радиальному
защемлению роликов. Поэтому монтаж
подшипников производят тщательно,
обоснованно выбирают наименьший до-
пустимый радиальный зазор; уход за ни-
ми в эксплуатации осуществляют в соот-
ветствии с Инструкцией по формирова-
нию и содержанию колесных пар тяго-
вого подвижного состава железных до-
рог колеи 1520 мм.
Для роликовых подшипников приме-
няют пластичную смазку ЖРО (1-ЛЗ
и др-)- Отсутствие или недостаточное
количество смазки в подшипнике при-
водит к чрезмерному нагреву его в про-
цессе работы и, следовательно,к резкому
понижению твердости его деталей, иска-
жению конфигурации роликов и раз-
рушению подшипника. Чрезмерное коли-
чество смазки вызывает недопустимый
нагрев подшипника вследствие увели-
чения сопротивления вращению. Кроме
того, при этом смазка выдавливается
через лабиринтное уплотнение, попадает
на щетки, коллектор и обмотки двига-
теля, что может вызвать образование
кругового огня на коллекторе Подшип-
никовые камеры заполняют смазкой не
более чем на 2/3 их объема через спе-
циальные трубки, проходящие через от-
верстия в наружной крышке.
В тяговых двигателях применяют ла-
биринтные уплотнения горизонтальные
16 и вертикальные 15. Лабиринтные уп-
лотнения удовлетворительно удержива-
ют смазку и выгодно отличаются от саль-
никовых отсутствием изнашиваемых ча-
стей.
Моторно-осевые подшипники. При
опорно-осевом подвешивании двигатель
моторно-осевыми подшипниками опира-
ется на ось колесной пары. В двигате-
лях с рамной подвеской такие подшип-
ники применяют для закрепления полого
вала независимо от оси колесной пары.
Мотор ио-осевые подшипники выполняют
с подшипниками скольжения и с под-
шипниками качения.
М о т о р и о-о севой подшипник
скольжения имеет разъемный вкла-
дыш 4 (рис. 94, а) из бронзового литья,
латуни или стального литья, который по
внутренней поверхности залит баббитом
5 (обычно марки Б-16, слоем толщиной
около 3—3,5 мм). Иногда вкладыши вы-
полняют из свинцовистой бронзы без за-
ливки.
Половина вкладыша, покоящаяся
в шапке, имеет прямоугольное окно для
подачи масла. Вкладыш в горловину
остова двигателя ставят с натягом и фик-
сируют шпонкой 3.
Размеры вкладышей предварительно
выбирают по конструктивным сообра-
жениям, а затем проверяют давление
и работу сил трения. На моторно-осе-
вые подшипники действуют статическая
нагрузка и составляющая от вращаю-
щего момента двигателя. Обычно при-
нимают давление на площади сечения оси
колесной пары под вкладышем не бо-
лее 1 —1,1 МПа, а удельную работу
сил трения 2,3—2,5 МПа • с.
Существуют различные системы смаз-
ки моторно-осевых подшипников сколь-
жения: с постоянным уровнем, с поль-
стером, с польстером и циркуляцией смаз-
ки, осуществляемой шестеренчатым на-
сосом. На отечественных двигателях на-
ибольшее распространение получили мо-
Рис. 94 Моторно-осевые подшипники скольжения (а) и качения (б) тяговых двигателей:
1 — шапка подшипника; 2 — остов двигателя, 3 — шпонка, 4 — вкладыш, 5 — заливка баббитовая, 6 —
ось колесной пары, 7 — шерстяная подбивка, 8 — ниппель, 9 — ступица колесной пары, 10 — центр
зубчатого колеса, 11 — плаика; 12— крышка; 13— фиксированный роликовый подшипник со стороны
коллектора, 14 — горизонтальное лабиринтное уплотнение, 15 — свободный роликовый подшипник
143
торно-осевые подшипники с постоянным
уровнем смазки.
Масло из камеры А подается по шер-
стяной подбивке 7 к оси 6 колесной пары
через вырез во вкладыше 4. При вра-
щении оси оно захватывается из про-
масленной подбивки 7 и покрывает всю
рабочую поверхность баббитовой залив-
ки 5. Высота уровня масла в камере А
зависит от высоты ниппеля 8, соединя-
ющего ее с камерой Б — запасным ре-
зервуаром для масла. При работе локо-
мотива уровень масла в камере А будет
понижаться вследствие расхода его на
смазывание рабочей поверхности залив-
ки вкладыша. Как только уровень масла
в камере А станет ниже конца ниппеля,
воздух, находящийся в этой камере,
начнет проходить через ниппель в каме-
ру Б и масло из этой камеры будет
поступать через отверстие В в камеру
А до тех пор, пока не закроет конец
ниппеля и не прекратится поступление
воздуха в камеру Б. Заполняют камеру
Б маслом при давлении 350 кПа через
шлаиг с наконечником, который вставля-
ют в коническое отверстие.
Моторно-осевые подшипники с поль-
стерной системой смазки не получили
широкого распространения, особенно в
условиях работы при низких темпера-
турах. Недостаточная капиллярность фи-
тилей и малая площадь прилегания к
поверхности оси являются главной при-
чиной недостаточной подачи смазки к
шейке, приводящей к повышенному из-
носу подшипников и частым недопусти-
мым нагревам их в эксплуатации В зим-
них условиях положение осложняется
образованием льда в масляной ванне и
обмерзанием фитилей.
М о т о р н о-о севые подшипники
качения работают в 2—3 раза доль-
ше, чем подшипники скольжения. По-
этому их широко применяют для под-
вески тяговых двигателей на дорогах
ФРГ, Франции и в СССР. На отечест-
венных тяговых двигателях обычно со
стороны коллектора ставят фиксирован-
ный роликовый сферический подшип-
ник, а с противоположной — свободный
(рис. 94, б) Однако монтаж и демонтаж
двигателей с этими подшипниками трудо-
емки, чем при подшипниках скольжения,
имеющих разъемные вкладыши
144
§ 35.	Щетки, щеткодержатели,
кронштейны и траверсы
тяговых двигателей
Особенности работы щеток и коллек-
тора. Работа щеток и коллектора во мно-
гом определяет надежность эксплуата-
ции тяговых двигателей постоянного и
пульсирующего тока. Нарушение сколь-
зящего контакта приводит не только к
усилению искрения под щетками, но и
вызывает повышенный износ как их, так
и коллектора. Профиль коллектора, износ
его рабочей поверхности, износ щеток,
интенсивность искрения и перебросы ду-
ги по коллектору взаимозависимы. Так,
искажение рабочей поверхности коллек-
тора приводит к отрыву щетки от плас-
тин, что сопровождается интенсивным
искрением под щеткой и быстрым изно-
сом щеток и щеткодержателей по их
направляющим поверхностям.
Отсутствие на щетках сколов и других
повреждений, зеркальное состояние их
контактной поверхности, наличие на ра-
бочей поверхности коллектора оксидной
пленки темно-коричневого цвета, назы-
ваемой «политурой»,— признаки нор-
мальной работы щеток и коллектора. По-
вышенный износ щеток, сколы и плохая
притирка их к коллектору, отсутствие
«политуры», неравномерная выработка
рабочей поверхности коллектора свиде-
тельствуют о неудовлетворительной ра-
боте скользящего контакта.
В эксплуатации иногда наблюдаются
такие неисправности щеткодержателей,
как разработка их гнезд, изломы на-
жимных пальцев и пружин, изломы меха-
низма регулировки нажатия на щетку.
На работу щеток влияет также окру-
жающая температура. Так, в зимнее вре-
мя нажатие на щетки необходимо повы-
шать, а для того чтобы щетки не при-
мерзали к щеткодержателю, хорошо их
просушивать.
Мощные тяговые двигатели с номи-
нальным напряжением до 950 В чаще
всего имеют наименьшую рабочую по-
верхность коллектора и наибольшие теп-
ловые потери, приходящиеся на единицу
площади. В таких двигателях выделение
тепла в контактном слое возрастает не
только из-за повышения тока якоря, но
и вследствие повышения потерь от тре-
ния, обусловленного увеличением общей
площади прилегания щеток к коллекто-
ру. Так, в тяговых двигателях ДПЭ-400
и НБ-418К площадь прилегания щеток
к коллектору соответственно составляет
64 и 144 см2, удельные потери на кол-
лекторе в часовом режиме равны 1,31
и 3,14 Вт/см2.
Удельные потери становятся особенно
большими при высоких скоростях дви-
жения. Щетки и коллекторные пластины
начинают быстро и неравномерно нагре-
ваться. Сильнее нагреваются выступа-
ющие коллекторные пластины, поскольку
при соударении с ними щеток часть ме-
ханической энергии переходит в тепло-
вую. Так как температура верхней части
выступающих пластин растет быстрее,
чем пластин, расположенных рядом с
ними, то еще больше увеличивается не-
равномерность нагрева, что приводит
к дополнительному выделению энергии
от удара щеток о выступы коллектор-
ных пластин и дальнейшему повышению
температуры и деформации коллектора.
Рабочая поверхность коллектора за ко-
роткое время приобретает вид зубчатой
рейки, которая с большой скоростью
трется о щетки. Это вызывает быстрое
истирание щеток по высоте, образование
обильной графитовой пыли. Если неров-
ности достигают 40 мк и более, то воз-
можны даже сколы кромок щеток. Тогда
щетки начинают вибрировать с ампли-
тудой 0,45—0,5 мм. При этом возникают
нарушение контакта и искрение, если
двигатель работает под нагрузкой, что
при неблагоприятных потенциальных ус-
ловиях на коллекторе приводит к пере-
бросам или круговому огню. По этим
причинам износ щеток и коллекторных
пластин происходит в десятки раз быст-
рее, чем вследствие механических по-
вреждений. Следовательно, для нормаль-
ной работы щеточно-коллекторного узла
при минимальном износе щеток и коллек-
торных пластин необходимо прежде все-
го обеспечить стабильный контакт и спо-
койную работу щеток.
Неизменная форма и необходимый
рельеф рабочей поверхности коллектора
зависят от монолитности и механической
прочности коллектора, класса точности
и чистоты обработки этой поверхности,
а также от удельных потерь в контакт-
ном слое.
Заметно улучшается работа щеточно-
коллекторного узла при чистоте обра-
ботки рабочей поверхности коллектора
Д8 и наибольшей разнице высот не более
2 мк. Снизить удельные потери в кон-
тактном слое можно уменьшением дав-
ления на щетку (при моторно-осевом
подвешивании до 30—35 кПа) без уси-
ления и ухудшения контакта, площади
прилегания щеток, коэффициента трения
и частоты вращения якоря.
Щетки. Одной из главных характерис-
тик щетки является зависимость паде-
ния напряжения Д(7Щ под щеткой от плот-
ности тока /ш. Такие зависимости раз-
личны для щеток различных марок (рис.
95, а). Щетки, имеющие большее паде-
ние напряжения, обеспечивают больший
запас по коммутации. Качество щеток
зависит от твердости, удельного сопро-
Рис. 95. Вольт-амперные характеристики щеток (а) и армированная разрезная щетка (б) тя-
говых двигателей отечественного производства:
/ и 2 — элементы щетки, 3 — заклепка; 4 — латунная пластина, на которую давнт палец щеткодержа-
теля, 5 и 6 — кабели гибкие
145
тивления, коэффициента трения, износо-
стойкости и др. Наилучшими свойствами
обладают электрографитированные щет-
ки ЭГ-2А, ЭГ-74А и ЭГ-61 из мате-
риала на сажевой основе с развитой
и равномерно распределенной пористо-
стью и высокой теплопроводностью. Ма-
териал щеток должен иметь износостой-
кость, соответствующую пробегу электро-
воза не менее 150 тыс. км. Коэффициент
трения щеток ЭГ-2А и ЭГ-74А равен
0,22—0,23. Щетки марки ЭГ-61 имеют
коэффициент трения 0,17.
Щетки должны иметь минимально до-
пустимые размеры и массу, равномер-
ную плотность, однородную структуру и
хорошо притираться к коллектору. Кон-
тактная поверхность щеток одного щет-
кодержателя
где пш— число щеткодержателей (обычно
ищ = 2р); /щ — плотность тока под щет-
кой, А/см2 (обычно /щ = 84-18 А/см2).
Общую длину щеток Lal= зш/Ьш
(здесь 4>щ—ширина щетки, которую
выбирают из условий допустимой плот-
ности тока и обеспечения необходимой
ширины зоны коммутации) для одного
щеткодержателя выбирают исходя из
того, что необходимо обеспечить рабо-
ту двигателя со степенью искрения не
более чем 1 ‘/4 и I'/s-
Обычно число щеток в одном щетко-
держателе тш = 24-3. Длина одной щет-
ки /щ = Ьш/пгт. Ограничение длины от-
дельных щеток продиктовано желанием
иметь небольшую массу каждой из них
и обеспечить большую площадь их кон-
такта с коллектором. Однако значи-
тельное число щеток в щеткодержателе
усложняет конструкцию последнего и за-
трудняет обслуживание и смену щеток.
С целью увеличения сопротивления
токам в короткозамкнутой секции об-
мотки якоря щетки шириной более 16 мм
выполняют разрезными, т. е. состоящими
из двух (рис 95, б) или трех частей.
В разрезных щетках каждая часть ра-
ботает как бы самостоятельно. При этом
ширина ее в 2 или 3 раза меньше,
уменьшается возможное отклонение по-
верхности контакта от осевой линии, что
улучшает условия работы контакта, а
следовательно, коммутацию двигателя.
146
Однако разрезные щетки по конструк-
ции сложнее цельных, сильнее изнаши-
ваются вследствие увеличения числа
трущихся поверхностей.
При выборе размеров щеток руковод-
ствуются стандартами. Обычно длина
щеток составляет 32, 40, 50 мм, шири-
на— для цельных 16, 20, 25, 32 мм и
составных 2-8, 2-10, 2-12,5, 2-16 мм.
Щеткодержатели и их кронштейны.
Эти узлы должны обеспечить высокую
электрическую прочность изоляционных
деталей и устойчивое положение щеток,
необходимое для удовлетворительного
токосъема. Последнее требование выпол-
нить трудно, так как из-за имеющегося
зазора между окном щеткодержателя и
щеткой последняя перекашивается и по-
является касательная составляющая
силы нажатия, которая поворачивает
щетку и прижимает нижнюю ее часть
к кромке окна щеткодержателя. Сила
прижатия зависит от зазора, размеров
щетки и высоты гнезда окна под щетку,
массы корпуса щеткодержателя, а также
от способа передачи усилия от нажим-
ного пальца на щетку. При вращении
коллектора появляется сила трения, зна-
чение которой зависит от температуры
в месте контакта, свойства щеток, часто-
ты вращения, состояния поверхности
коллектора, влажности окружающего
воздуха и т. д. Под воздействием не-
постоянной силы трения при вращении
коллектора щетка начинает вибрировать
с частотой, зависящей от размеров щет-
ки, условий нажатия и других факто-
ров Снизить вибрации можно путем
уменьшения зазоров между щеткой и кор-
пусом, увеличения высоты окна под щет-
ку, применения разрезных щеток с ре-
зиновыми амортизаторами, уменьшения
коэффициента трения щеток, повышения
чистоты обработки рабочей поверхности
коллектора.
Щеткодержатель состоит из корпуса
и нажимных устройств. Его крепят на
изолированном от корпуса кронштейне
(рис. 96). Корпуса щеткодержателей
отливают из латуни ЛС-59-1Л или ЛК-
80-ЗЛ. Корпус имеет два или три гнезда
для направления щеток.
Нажимные устройства выполняют с ци-
линдрическими или спиральными (рис.
96, а) пружинами. Кронштейны с пру-
Рис. 96. Кронштейны с пальцами и щеткодержателями тяговых двигателей ТЛ-2К, НБ-412К (а)
и ДК-Ю6Б; УРТ-ПОА, РТ-51Д (б):
1 и 2— верхняя и нижняя половины кронштейна; 3 и 4 — пальцы кронштейна, 5 — гайка; 6 — нажим-
ной палец; 7— гибкий шунт, 8 — цилиндрическая пружина; 9—щетка, 10—коллекторные пластины;
// — латунный корпус щеткодержателя, 12—кронштейн из стеклопластика, 13— стальные пальцы
с резьбовыми отверстиями для крепления кронштейна к остову, 14 — болт
жинами рессорного типа широко при-
меняют на отечественных тяговых дви-
гателях. В такой конструкции обеспе-
чивается раздельное практически посто-
янное нажатие на щетки пальцев (сталь-
ных или из бериллиевой бронзы). Чтобы
ток не проходил по стальным пружинам
щеткодержателя и не нагревал их, щет-
ки, расположенные в окне, соединяют
с корпусом щеткодержателя медными
гибкими проводами.
Кронштейн выполнен из стали и со-
стоит из двух половин 1 и 2, скрепленных
болтом. К половине 2 крепят болтом
наконечник с кабелями, подводящий ток
к коллектору, и перемычки для щетко-
держателей одной полярности. Каждая
половина кронштейна имеет две выточки
для охвата пальцев 3 и 4. Пальцы пред-
ставляют собой стальные стержни пере-
менного сечения или шпильки, опрессо-
ванные пресс-массой АГ-4. Стальные
стержни имеют изоляцию из компаунда
на основе эпоксидных смол. Для предо-
хранения ее от повреждения разъемным
кронштейном на пальцы надеты стальные
трубки. Пальцы имеют фарфоровые изо-
ляторы с глянцевой поверхностью, что
уменьшает скопление пыли и предотвра-
щает электрическое перекрытие с корпу-
са кронштейна на остов. Наличие двух
пальцев исключает возможность пово-
рота кронштейна относительно остова.
Применяют также пальцы, изготовлен-
ные из пресс-массы АГ-4В (рис. 96, б).
Для соединения с траверсой или остовом
двигателя такие пальцы армированы ме-
таллическими шпильками с резьбой.
Корпус щеткодержателя крепят к крон-
штейну на шпильке гайкой 5 или бол-
том 14. Поверхности соприкосновения
корпуса и кронштейна сделаны рифле-
ными, что позволяет правильно (по высо-
те) устанавливать щеткодержатель. Что-
бы можно было передвинуть корпус вниз
или вверх, т. е. менять расстояние от
корпуса щеткодержателя до рабочей по-
верхности коллектора,отверстие под болт
или шпильку выполняют продолговатой
формы. Щеткодержатель в осевом на-
правлении относительно петушков кол-
лектора фиксируют специальной шайбой,
помещенной на шпильке или болте крон-
штейна.
Давление пальцев регулируют, изме-
няя натяжение пружин. При максималь-
ном допустимом износе щетки нажатие
пальца на нее автоматически прекра-
щается. Это позволяет предотвратить
повреждение рабочей поверхности кол-
лектора гибкими проводами сработан-
ных щеток. Нажимное устройство может
фиксировать в оттянутом состоянии
пальцы, что обеспечивает смену щеток.
На ряде двигателей электропоездов
применяют кронштейны и щеткодержате-
ли, изготовленные из стеклопластика
(рис. 97). Такие щеткодержатели крон-
штейнов не имеют, крепят их к остову
болтами.
Траверсы. Число щеткодержателей
всегда равно числу главных полюсов.
147
Рис 97 Щеткодержатель тягового двигателя
электропоезда с корпусом из стеклопластика
1 — цилиндрическая пружина, 2 — нажимные
пальцы, 3 — корпус, 4 — гибкий шунт, 5 — щетки
При четырех щеткодержателях крон-
штейны обычно крепят жестко на торцо-
вой стенке остова со стороны коллек-
тора, осматривают их через два коллек-
торных люка. У тяговых двигателей с
числом полюсов шесть и более кронштей-
ны со щеткодержателями обычно крепят
на траверсе. Траверсу (рис. 98) пово-
рачивают зубчатым колесом, укреплен-
ным на оси в остове двигателя. С по-
мощью траверсы можно подвести любой
щеткодержатель под коллекторный люк.
После осмотра щеток траверсу устанав-
ливают в нужное положение и закреп-
ляют фиксаторным болтом.
Рис 98 Траверса тяговых двигателей НБ-418К
и ТЛ-2К1:
/ — венец, 2 — кронштейн; 3 — щетка, 4 — щет-
кодержатель; 5 — палец кронштейна; 6 — кабель
§ 36.	Улучшение коммутации
тяговых двигателей
При вращении якоря секции его обмот-
ки проходят под полюсами то одной, то
другой полярности. Чтобы направление
вращающего момента двигателя при
этом оставалось постоянным, направле-
ние тока в каждой секции в момент про-
хождения ее через физическую нейтраль
(линию, разделяющую зоны соседних
главных полюсов) должно изменяться.
Процесс перехода секций из одной парал-
лельной цепи обмотки в другую, сопро-
вождающийся изменением направления
в ней тока и замыканием щеткой этой
секции накоротко, называют коммута-
цией, а замыкаемые секции, участвую-
щие в процессе коммутации,— коммути-
руемыми. Время Тк, в течение которого
коммутируемая секция замкнута щеткой,
называют периодом коммутации. Для тя-
говых двигателей Тк = 10~4 4- 10— 5 с.
На процесс коммутации оказывает вли-
яние ряд факторов: в первую очередь
возникающие в коммутируемой секции,
э. д. с. самоиндукции es и взаимной ин-
дукций ем, состояние контакта щетки с
коллектором, правильность установки
щеткодержателей, симметричность маг-
нитного потока и др. В эксплуатации
процесс коммутации осложняется рядом
дополнительных явлений. К ним, как уже
указывалось, относятся нестабильность
щеточного контакта, нестационарные ди-
намические процессы (толчкообразное
изменение напряжения) и др.
Чтобы улучшить коммутацию, в тяго-
вых двигателях, как уже указывалось,
стремятся рационально выполнить ще-
точный узел, систему добавочных полю-
сов, применять твердые щетки, обосно-
ванно выбирать длину полюсной дуги,
а также параметры якорной обмотки и
воздушный зазор под главными полю-
сами.
При твердых, а также разрезных щет-
ках, имеющих повышенное сопротивле-
ние в момент перехода тока со щетки
на коллектор и обратно, падение напря-
жения под двумя разнополярными щет-
ками составляет примерно 2,5—3 В при
плотности тока около 8 А/см2, что в до-
статочной мере ограничивает ток комму-
тации.
148
Добавочные полюса обеспечивают
удовлетворительную работу двигателя
постоянного тока при нормальной нагруз-
ке. В случае перегрузки нарушается
компенсация реактивной э д. с. ер, так
как начинает сказываться насыщение
магнитной цепи добавочных полюсов
При этом э. д с ер возрастает пропор-
ционально току, а э д с. ек из-за насы-
щения добавочных полюсов растет мед-
леннее, вследствие чего в короткозамк-
нутых секциях появится некоторая не-
сбалансированная э. д. с. ер—ек, вызы-
вающая искрение под щетками. Поэтому
в двигателях большой мощности для по-
лучения достаточной перегрузочной спо-
собности стремятся снизить насыщение
магнитной цепи добавочных полюсов.
Для этого создают второй зазор у этих
полюсов, устанавливая пластины из не-
магнитного материала между сердечни-
ком и остовом двигателя Изменяя тол-
щину или число немагнитных прокладок,
можно регулировать зазор под добавоч-
ным полюсом, т. е его поток Фдп, а сле-
довательно, и э. д. с. ек = Фдпп Допус-
тима несбалансированная э. д. с., равная
0,8—1 В для машин, собранных недо-
статочно точно, и около 1,5 В для машин,
собранных очень тщательно.
В тяговых двигателях локомотивов со
статическими преобразователями ток,
как и напряжение, пульсирует и пред-
ставляет собой сумму постоянной состав-
ляющей /ср и переменной in, имеющей
максимальное значение 1птах. Перемен-
ная составляющая изменяется с часто-
той 100 Гц. Реактивная э. д. с. при пуль-
сирующем токе также имеет постоянную
и переменную составляющие; последняя
меняется с частотой тока. Поэтому для
компенсации переменной реактивной э. д. с.
необходимо, чтобы поток добавочных по-
люсов имел постоянную и переменную
составляющие и точно следовал за из-
менением ер как по значению, так и по
времени. Однако полностью компенси-
ровать переменную составляющую реак-
тивной э. д с. нельзя, так как перемен-
ная составляющая потока замыкается
по стальным Массивным участкам, что
вызывает отставание потока от тока и
изменение его возникающими токами.
При массивном магнитопроводе тягового
двигателя угол отставания составляет
около 45°, а при шихтованном статоре
— 15° Поэтому для улучшения ком-
мутации при пульсирующем токе в не-
которых мощных двигателях статоры и
сердечники добавочных полюсов, как от-
мечалось, изготовляют шихтованными
(применение шихтованных сердечников
добавочных полюсов уменьшает угол
отставания до 30°)
Несбалансированная э. д. с. в коротко-
замкнутой секции возникает также вслед-
ствие пульсации потока главных полю-
сов. Эта э. д. с. называется трансфор-
маторной, так как обмотка главных по-
люсов через общий магнитный поток име-
ет трансформаторную связь с коммути-
руемой секцией обмотки якоря При от-
сутствии шунта обмотки главных полю-
сов она достигает 1 —1,5 В, а при на-
личии шунта (активного сопротивления)
резко уменьшается.
Постоянно включенный параллельно
обмотке главных полюсов резистор (см.
рис 265) вызывает отставание перемен-
ной составляющей тока в обмотке глав-
ных полюсов от переменной составляю-
щей тока в обмотке якоря. В этом слу-
чае трансформаторная э. д.с. находится
в противофазе с током, а следователь-
но, и с переменной составляющей не-
сбалансированной э. д. с., практически
совпадающей по направлению с током.
Переменная составляющая тока прохо-
дит по резистору, постоянная — по об-
мотке возбуждения главных полюсов. В
результате создается практически посто-
янный магнитный поток. Сопротивление
резистора обычно выбирают таким, чтобы
через него замыкалось 3—6% постоян-
ной составляющей тока двигателя Для
того чтобы несбалансированная э. д. с.
находилась в требуемых пределах в тяго-
вых двигателях пульсирующего тока,
необходимо более точно устанавливать
щетки на нейтрали, применять разрезные
щетки и компенсационную обмотку.
Резкие изменения режима работы тяго-
вых двигателей, значительные колебания
напряжения в контактной сети, удары и
вибрации, наличие взвешенных частиц
угольной пыли в зоне коллектора спо-
собствуют возникновению искрения под
щетками. При некоторых условиях оно
сопровождается вспышкой электричес-
кой дуги, круговым огнем, что приводит
149
к повреждению коллектора и отдельных
частей двигателя. Следовательно, чрез-
вычайно важно обеспечить нормальную
коммутацию тяговых двигателей.
Для оценки качества коммутации уста-
новлено пять (1, 1‘/4, 1'/2> 2> 3) сте-
пеней искрения. Искрение степеней 1,
1'/4 и \'/2 даже в течение длитель-
ного времени не вызывает необходимости
чистить коллектор и улучшать щеточный
контакт. При этом коммутация считается
«практически без искрения» и допуска-
ется для всех номинальных режимов ра-
боты двигателя. В случае искрения сте-
пени 2 при длительной работе иа кол-
лекторе остаются следы — почернение, а
на щетках — иагар. Такое искрение до-
пустимо лишь при кратковременных пе-
регрузках. Работа с искрением степени
3 недопустима.
Искрение на коллекторе по характеру
вызывающих его причин разделяют на
три категории: вызванное механическими
повреждениями, коммутационное и по-
тенциальное.
К механическим повреждениям и не-
точностям изготовления, приводящим к
возникновению искрения, относят: бие-
ние коллектора; выступание изоляции
между коллекторными пластинами; цара-
пины; заусенцы; задиры и неровности
на поверхности коллектора; недостаточ-
ное нажатие на щетки, что может вы-
звать отскакивание их от поверхности
коллектора при толчках; ослабление ще-
ток в гнездах (изношенные гнезда, на-
личие значительных зазоров); неодина-
ковое расстояние между щетками по кол-
лектору и их сдвиг с нейтрали, неточ-
ную установку зазоров между полю-
сами и якорем; неодинаковые расстоя-
ния между осями полюсов; неодинаковую
по толщине изоляцию между коллектор-
ными пластинами; повышенный износ
зубьев передачи; наличие выбоин на бан-
дажах и их овальность; единичные
вспышки вследствие наличия проводя-
щих мостиков и др. При правильно вы-
полненном коллекторе, тщательной сбор-
ке машины и надлежащем уходе за ней
искрения вследствие механических по-
вреждений не возникает
Коммутационное искрение возникает,
если неправильно выбраны зазоры в
цепи добавочных полюсов, ширина щет-
150
ки, форма наконечников добавочного и
главного полюсов, применены щетки
марки, не соответствующей данному
двигателю.
Возникновение потенциального искре-
ния и кругового огня прежде всего свя-
зано с недопустимым повышением меж-
ламельного напряжения. Искры, появив-
шиеся под щеткой, образуют электри-
ческую дугу (рис. 99, а), которая при
вращении коллектора вытягивается и го-
рит между неподвижными щетками и
уходящими от иих коллекторными пла-
стинами. Опытным путем установлено,
что для горения дуги в тяговых машинах
достаточно 22—25 В. Следовательно, ес-
ли дуга, возникшая под щетками, рас-
тянется до точки А, то она не погас-
нет, а будет гореть между коллектор-
ными пластинами, так как иапряжейие
относительно точки 0 по кривой и меж-
сегментного напряжения равно 25 В.
При вращении якоря пластины коллек-
тора непрерывно перемещаются. На ме-
сто ушедшей пары пластин в точку А
попадает новая пара и т. д. И в каж-
дом случае будет гореть дуга. Из этих
небольших дуг иад частью коллектора
образуется круговой огонь.
Существует и второе объяснение по-
явления кругового огня: он возникает
между разноименными щетками в тех
местах коллектора, где имеются повы-
шенные межсегментные напряжения. Ис-
крение под щетками в этом случае рас-
сматривается как фактор, облегчающий
процесс образования кругового огня.
Основную роль в возникновении кру-
гового огня играет напряжение между
соседними коллекторными пластинами,
которое зависит от индукции магнитного
потока полюсов в том месте, где нахо-
дятся стороны данной секции, длины ра-
бочей части секции, скорости ее движе-
ния и числа витков. Для двигателя оп-
ределенного типа в каком-либо режиме
работы длина, число витков и скорость
движения секции — величины постоян-
ные, а межсегментные напряжения из-
меняются прямо пропорционально маг-
нитной индукции полюсов. Когда ток в
обмотке якоря небольшой (примерно рав-
ный 0,2/ч), то магнитная индукция рас-
пределяется под полюсами сравнительно
равномерно (кривая ДВо на рис. 99, б),
Рис 99 Схема, поясняющая появление кругового огня (а), и кривые распределения индукции в
воздушном зазоре (б)
чем обеспечивается равномерное распре-
деление напряжения между соседними
коллекторными пластинами. При нагруз-
ке двигателя, близкой к номинальной,
магнитные потоки якоря и полюсов под
одной половиной каждого из полюсов
складываются, а под другой вычитают-
ся. В результате равномерное распре-
деление индукции под полюсами нару-
шается (кривая Вв на рис. 99, б).
Если полностью компенсируется поток
реакции якоря в зоне коммутации маг-
нитным потоком добавочных полюсов, то
результирующая индукция Вв = ВВ/) -|-
+ Вря, где Вря — индукция реакции
якоря.
Следовательно, чем сильней реакция
якоря, тем больше нарушается распре-
деление индукции под полюсами, что
приводит к росту в отдельных точках
коллектора межсегментных напряжений.
Немалую опасность представляет также
возникновение отрицательной индукции
(площадь Б), при достаточном значе-
нии которой может произойти быстро
развивающееся перемагничивание ма-
шины реакцией якоря. Для преодоления
вредного влияния реакции якоря, как
указывалось выше, применяют компен-
сационную обмотку или же увеличива-
ют воздушный зазор между главным
полюсом и якорем. При малых насыще-
ниях магнитной системы двигателя без
компенсационной обмотки значительно
улучшить распределение потенциала на
коллекторе можно, выполнив воздушный
зазор под главным полюсом переменным
и применив полюсные рога специальной
формы, устанавливаемой детальным рас-
четом магнитной системы машины.
При ослаблении возбуждения сни-
жается поток главного полюса в случае
увеличения тока якоря, что вызывает
еще большую неравномерность в распре-
делении индукции в воздушном зазоре и
напряжения по окружности коллектора.
Поэтому обеспечение необходимой по-
тенциальной и магнитной устойчивости
ограничивает глубину регулирования
возбуждения.
В эксплуатации для предотвращения
искрения необходимо содержать в чисто-
те поверхности коллектора, миканитовых
манжет, канавок между пластинами и
щеткодержателей, своевременно удалять
с рабочей поверхности коллектора все
шероховатости (поджоги, заусенцы, ца-
рапины), своевременно заменять изно-
шенные и сколотые щетки, устранять
разработку гнезд, притирать щетки, под-
держивать нормальное нажатие паль-
цев).
$ 37. Вентиляция
тяговых двигателей
Нагревание электрических машин —
основной фактор, определяющий их но-
минальные мощности и токи. Температу-
ра, которой достигает части машины,
зависит не только от количества тепла,
выделяющегося в ней ежесекундно, но
и от условий отвода его. Поэтому ин-
тенсивность охлаждения современных
тяговых двигателей существенно влияет
на их габаритные размеры при задан-
151
ной мощности, или, что то же самое,
на значение мощности при заданных
габаритных размерах. В качестве охлаж-
дающей среды для тяговых машин всегда
используют воздух. Интенсивность вен-
тиляции оценивается коэффициентом
вентиляции в процентах — отношением
мощности продолжительного режима
двигателя к его часовой мощности Ко-
эффициент вентиляции электровозных
тяговых двигателей с независимой вен-
тиляцией равен 85—88%, а двигателей
электропоездов с самовеитиляцией —
70—74%.
При независимой вентиляции воздух
для охлаждения внутреннего простран-
ства двигателя поступает от специаль-
ного вентилятора, приводимого во вра-
щение отдельным электродвигателем,
независимо от скорости движения элек-
тровоза. При самовеитиляции вентиля-
тор представляет собой неотъемлемую
часть тягового двигателя, который явля-
ется приводом вентилятора.
В случае независимой вентиляции ко-
личество продуваемого воздуха, его на-
пор, периодичность подачи не зависят
от режима работы тягового двигателя,
и их можно регулировать произвольно
Это наиболее совершенная система вен-
тиляции При самовеитиляции работа
вентилятора зависит от режима работы
двигателя, т. е. практически регулировке
не поддается. Объем прогоняемого че-
рез двигатель воздуха в этом случае
определяется конструкцией вентилятора
и его аэродинамической характерис-
тикой при различной частоте вращения
якоря
При независимой вентиляции тяговых
двигателей применяют исключительно
нагнетательные вентиляторы, так как в
этом случае воздух во внутреннем прост-
ранстве двигателя находится под избы-
точным давлением, что уменьшает опас-
ность проникновения пыли и снега через
выходные отверстия. Центробежный вен-
тилятор 2 (рис. 100, а и б) забирает
воздух через сетку / и лабиринтные жа-
люзи 6 в боковых стенках кузова. Про-
ходя через жалюзи, воздух очищается
от капельной атмосферной влаги и круп-
ных частиц пыли, затем он направля-
ется вверх через окно 7 в потолке фор-
камеры, а после этого — вниз в камеру
152
индуктивных шунтов 8 и вентиляторами
по воздуховодам 3, 4 и 5 нагнетается
в тяговые двигатели, через отверстия
в их остовах воздух выбрасывается в
атмосферу.
На секциях электровозов ВЛ 10, ВЛ10у,
ВЛ11 независимая вентиляция тяговых
двигателей осуществляется одним цен-
тробежным вентилятором с электродви-
гателем 9 (рис. 100, е) При поворо-
тах потока воздуха после прохода через
жалюзи происходит дополнительная инер-
ционная очистка воздуха от влаги, снега
и пыли, которые осаждаются на пол фор-
камеры. На электровозах ЧС2 и ЧС4
воздух забирается вентиляторами через
фильтры, установленные в средней
части кузова, которые образуют как бы
фонарь, покрытый сверху крышей. Через
боковые проемы фонаря проходит воздух.
Чтобы влага не попадала в кузов, на
стоянках фильтры прикрывают заслон-
ками, для чего поворачивают рукоятку
ручного привода.
В тяговых двигателях постоянного и
пульсирующего тока с независимой вен-
тиляцией воздух поступает в машины
обычно со стороны коллектора. Это по-
зволяет использовать коллекторную ка-
меру для более равномерного распреде-
ления параллельных воздушных потоков
внутри двигателя. Однако иногда пре-
дусматривают поступление воздуха и
со стороны, противоположной коллекто-
ру (тяговые двигатели типа AL4846ZT
и др.). Внутри двигателя воздух чаще
всего движется двумя струями. Одна из
них, омывая коллектор и проходя между
катушками главных и добавочных полю-
сов, выходит наружу через отверстия в
противоположной стороне остова. Дру-
гая направляясь через внутренние кана-
лы якоря, охлаждает сердечник якоря
и выходит наружу через отверстия, рас-
положенные иа стороне, противопо-
ложной коллектору. Такая вентиляция
двигателя наиболее эффективна и прос-
та. На электровозах ВЛ80р, ВЛ81, ВЛ84
и др. выполняется частичная рецирку-
ляция охлаждающего воздуха в зимний
период и сезонная регулировка его рас-
хода в летний. Это позволило снизить
почти в 2 раза количество забираемого
наружного воздуха, повысить эффектив-
ность его очистки и уменьшить расход
Рис. 100 Схемы вентиляции тяговых двигателей иа электровозах ВЛ8 (а), ВЛ23 (б),
ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80с (в)
электроэнергии на вентиляцию. В летнем
режиме эксплуатации система вентиля-
ции обеспечивает полный номинальный
расход воздуха на охлаждение и выброс
воздуха в кузов, необходимый для созда-
ния противодавления в нем.
Независимая вентиляция может быть
выполнена как групповой, так и инди-
видуальной. Первая система более рас-
пространена на электровозах с двига-
телями опорио-осевого подвешивания.
Ее преимущество в сравнении с инди-
видуальной — меньшее число вентиля-
торов (один на два — четыре тяговых
двигателя), а недостаток — большие по-
тери напора воздуха в воздуховодах
и трудности с его равномерным распре-
делением по отдельным машинам. Ин-
дивидуальную независимую вентиляцию
чаще всего применяют при рамной под-
веске двигателей, когда весь блок вен-
тилятора может быть установлен непо-
средственно на остове тягового двига-
теля без соединительных патрубков.
Тяговые двигатели с самовентиляцией
имеют параллельную вытяжную венти-
ляцию, поток воздуха направлен от кол-
лектора к противоположной стороне
(кроме двигателя ДК-100А, где приме-
нена последовательная вентиляция). Вен-
тилятор на всех двигателях моторвагон-
ного подвижного состава располагают
на стороне, противоположной коллек-
тору, так как при этом существенно
упрощается конструкция двигателя, об-
легчается его ремонт.
Самовентиляция по направлению воз-
душного потока в двигателе мало от-
личается от принудительной при неза-
висимой подаче воздуха. Отличие состо-
ит лишь в том, что в двигателе созда-
ется разрежение: это способствует про-
никанию в него пыли и снега. Поэтому
на электропоездах воздух обычно заби-
рается через жалюзи, находящиеся над
входными дверями в крыше моторного
вагона, в фильтровые отстойные каме-
ры. Из этих камер по вертикальным
каналам, расположенным в пассажир-
ском помещении вдоль наружных стен
тамбурных шкафов, по подвагонным ка-
налам через гибкие соединения (брезен-
товые рукава) воздух направляется к
тяговым двигателям. Объем отстойных
камер велик, и скорость воздушного по-
тока в них резко падает, вследствие че-
го из воздуха выпадают все взвешенные
в нем примеси. Этому способствуют так-
же специальные перегородки — барьеры,
установленные при входе в вертикаль-
ные вентиляционные желоба и соеди-
нительные гибкие патрубки.
Расход воздуха Q, продуваемого че-
рез машину с независимой вентиляцией,
при продолжительном режиме ее работы
должен быть таким, чтобы отводилось
тепло, возникающее в ней от потерь на
нагрев, и она работала бы с установив-
шимся превышением температуры, соот-
ветствующим нормам (государственным
стандартам). При этом расход воздуха,
м3/мин,
Q = 2P^/(cB?BA0B) =2Р^/(11ООД0В),
где 2Р^, — потери, Вт; св — плотность
воздуха при давлении 75,3 МПа и тем-
153
пературе 50 °C, равная 1,1 кг/м3; ув—
удельная теплоемкость воздуха, равная
1000 Вт>с/кг°С; Д0В— температура по-
догрева воздуха при прохождении через
машину, °C.
Температура Д0В зависит от эф-
фективности вентиляции. Расход охлаж-
дающего воздуха также можно оценить
количеством охлаждающего воздуха на
1 кВт потерь мощности машины (без
потерь в подшипниках), т. е. величиной,
м3/(мии-кВт),
кв= <2/(2Р'0О).
Правильный выбор эффективности вен-
тиляции имеет существенное значение.
При недостаточной вентиляции повыша-
ется нагрев обмоток двигателя, т. е. ог-
раничивается его мощность; усиленная
вентиляция приводит к излишней за-
трате энергии и снижению к. п. д. маши-
ны. Например, увеличение количества
воздуха для вентиляции одной и той же
машины на 20, 50 и 100% снижает тем-
пературу ее нагрева приблизительно на
4, 7 и 15% при увеличении напора соот-
ветственно на 45, 135 и 300%. Опытом
эксплуатации тяговых двигателей уста-
новлено, что наиболее рациональная
эффективность вентиляции для машин
с независимой вентиляцией получается
при кв=2,1 4- 2,7 м3/(мин-кВт). Это-
му соответствует превышение темпе-
ратуры нагрева воздуха, равное 224-
4- 25 °C.
Для машин с самовентиляцией коли-
чество охлаждающего воздуха опреде-
ляют аэродинамическим расчетом. Из-за
ограниченности размеров встроенного
вентилятора эффективность вентиляции
в этих машинах существенно ниже:
кв = 1,3 4- 1,6 м3/(мин-кВт). В этих ма-
шинах Д0В = 30 4- 35 °C.
$ 38. Основные технические
данные и примеры конструктивного
выполнения тяговых двигателей
На железных дорогах СССР находятся
в эксплуатации электровозы и электро-
поезда различных серий с тяговыми дви-
гателями постоянного и пульсирующего
тока Все эти тяговые двигатели, несмот-
ря на различие параметров, имеют много
154
однотипных по конструктивному реше-
нию узлов. Поэтому в табл. 3 с целью по-
казать тенденцию развития тягового ма-
шиностроения приведены данные только
некоторых тяговых двигателей. Для
главного и добавочного полюсов даны
воздушные зазоры 6 гпц и 6 дп между
центром сердечника и якоря; для доба-
вочного полюса цифра после знака
показывает зазор между остовом и сер-
дечником полюса.
Тяговый двигатель НБ-418К6. Двига-
тель НБ-418К6 (рис. 101) электровозов
ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80с, ВЛ80 ₽ выполнен
шестиполюсиым с опорно-осевым подве-
шиванием и независимой принудительной
вентиляцией. Остов его имеет цилиндри-
ческую форму и отлит из стали 25Л-П.
С наружной стороны остова / (см. рис.
101) предусмотрены приливы 3, 11 и 12
соответственно для опоры на траверсу
подвешивания, крепления букс 9 мотор-
но-осевых подшипников с постоянным
уровнем смазки и кожухов зубчатой пере-
дачи. Буксы отлиты из стали 25Л-1, а
вкладыши — из латуни ЛК80-3-3. Внут-
ренняя поверхность вкладышей залита
слоем баббита Б-16 толщиной 3 мм. Зазор
между осью 10 колесной пары и слоем
баббита составляет 0,25—0,65 мм. Со
стороны коллектора 17 имеется раструб
19 для входа охлаждающего воздуха и
два смотровых люка, закрытых крышка-
ми. Торцовые стенки остова закрыты под-
шипниковыми щитами 14 и 27 с подшип-
никами /5 и 25 тяжелой серии и цилинд-
рическими роликами 80-42428М. На-
ружные кольца подшипников запрессо-
ваны в подшипниковые щиты, а внутрен-
ние напрессованы на вал 16.
В роликовых подшипниках установле-
ны уплотнения 24, предотвращающие
утечку смазки из подшипниковых камер.
С внутренней стороны остова подшипни-
ки имеют комбинированные лабиринтио-
канавочные уплотнения, которые через
дренажные отверстия сообщаются с ат-
мосферой, что способствует выравнива-
нию давления в подшипниковых камерах
до атмосферного и предотвращает выдав-
ливание смазки разностью давлений,
возникающей в работающей машине при
продувке через нее вентилирующего воз-
духа. На подшипниковом щите 27 и осто-
ве / укреплен специальный кожух 26 для
Рис 101 Поперечный (а) и продольный (б) разрезы тягового двигателя НБ-418К6
электровозов ВЛ80к, ВЛ80\ ВЛ80с, ВЛ80₽, ВЛ85
155
Показатель	Основные характеристики					
	НБ-406	ТЛ-2К1	ТЛ-3*'	РТ-51М	НБ-607	1ДТ-0031
Серия э. п. с. Напряжение на зажимах	ВЛ8, ВЛ23	ВЛ 10, влп	ВЛ15	ЭР9М, ЭР9Е	ВЛ86*	ЭР22В, ЭР2Р
двигателя, В Класс нагревостойкости изо-	1500	1500	1500	825	1300	750
ляции обмотки якоря	В	в	F	F	—	F
То же полюсов	В	F	F	F	F	F
Число главных полюсов	4	6	6	4	6	4
Масса двигателя, кг Часовой режим	5400	5000	5000	2000	—	2250
Мощность Рч, кВт	525	670	750	182			240
Ток /ч, А Частота вращения пч,	380	480	—	240	—	350
об/мин Вращающий момент иа ва-	735	790	790	1200	—	1340
лу Л4„, кН-м	6,960	—	9,027	—	9,66	—
К- п. Д. Г|ч, % Продолжительный режим	92	93,1	—	92	—	92
Мощность Р„, кВт	470	575	700	—	900*4	215
Ток /„, А Частота вращения п«,,	340	410	—	—	—	—
об/мин	765	830	810	—	890*s	1225
К п. д. ти, % Диаметр якоря (ротора),	92,1	93,5	93,5	—	94,0	—
ММ Длина сердечника (рото-	660	740	740	520	646*°	520
ра), мм	400	440	430	230	455	200
Число пазов сердечника Наибольшая окружная ско-	58	75	105	47	80	—
рость вращения якоря, м/с	53,5	62,9	31,4	—	—	—
Диаметр коллектора, мм	565	660	660	—	—	355
Длина коллектора, мм	113	113	117	—	—	100
Число коллекторных пластин	406	525	525	235	—	—
Коллекторное деление, мм Воздушный зазор мм:	4,38	3,95	—	6,14	—	—
под главными полюсами	7,7	9,3	—	6,5	2	25
под добавочными *г Сопротивление при 20° С, Ом:	8 + 6	9	—	6 + 3,5	—	6 + 4,5
обмоток якоря	—	0,317	—	—	—	—
главных полюсов	—	0,025	0,0192	—	—	—
добавочных Отношение коэффициентов	—	0,0356	0,002	—	—	—
возбуждения	1 /0,36	1/0,46	1/0,36	1/0,32	—	1/0,18
*' Установлен на электровозах с № 3. Количество вентилирующего воздуха 95 м3/мин. *г Вра-
щающий момент на валу двигателя в продолжительном режиме 7,73 кН- м. *3 Вращающий момент на
валу двигателя в продолжительном режиме 8,06 кН • м *4 Количество вентилирующего воздуха
156
Таблица 3
тягового двигателя типов						
1ДТ-12У1	1ДТ-005	1ДТ-001 33»	НБ-418К6	НБ-514	AL-4846eT AL-4846dT	А-4442пР
ЭР29	ЭР2Т	ЭР200	ВЛ 80“ ВЛ801, ВЛ80р, ВЛ 80е	ВЛ85	ЧС2/ЧС21	ЧС4, ЧС4Т
825	825	750	950	980	1500	800
F	F	F	F	F	В	Н
F	F	F	Н	F	F	Н
4	4	4	6	6	6	6
1800	1800	1800	4350	4300	5250	2950
260	240	240	790	835	700/770	850
265	350	350	880	905	495 545	1140
1300	1300	1300	890	905	680 w	1200
—	—	—	8,485*2	8,82*3		—
92	92	92	94,06	94,12	94,3	93,6
—	215	215	740	780	618 ’680’	820
—	—	—	820	843	435 480	1100
1225	1225	1225	915	925	720 ’705’	1215
—	—	—	94,25	94,45	94,8	93,7
520	460	460	660	660	900	710
200	200	200	385	385	360	350
—	—	—	87	87	87	87
—	—	—	67,5	—	—	—
355	355	355	520	520	830	570
100	100	100	121	121	126	142
—	—	—	348	348	522	261
—	—	—	4.7	4,7	—	—
5	5			5,0	4	8	5,0
6+4,5	6+4,5	—	10+7	4,5+5,5	13	67,5
—	—	__	0,11	—	0,0362 0,032	0,0068
—	—	—	0,0079	0,0076	0,0269 0,0232	0,0053
—	—	—	0,0119	0,0132	0,0139 0,0127	0,0040
1/0,18	1/0,18	—	0,96/0,43	0,96/0,43	1/0,4	0,95/0,4
100 м3/мин.	*6 Частота	тока статора	45 Гц. *• Диаметр сердечника		статора 930 мм,	активная длина
465 мм, число пазов статора 108. * В сумме зазоров первая цифра обозначает зазор между остовом и сердечником, вторая — между сердечником полюса и якорем.						
157
выхода вентилирующего воздуха, а на
подшипниковом щите 14 смонтирована
траверса 18 со щеткодержателями 20.
Крышка 8 укреплена на остове специаль-
ным пружинным замком. Остов имеет на-
ружный диаметр 1050 мм и длину по
торцам горловин подшипниковых щитов
955 мм. Внутренняя поверхность остова
под установку полюсов расточена по диа-
метру до 910 мм.
Сердечники 4 главных полюсов выпол-
нены шихтованными из листовой неизо-
лированной электротехнической стали
Э22 толщиной 0,5 мм. Листы в каждом
сердечнике скреплены заклепками диа-
метром 16 мм. В башмаке сердечника
имеется шесть открытых пазов (13,5 X
X 44,5 мм), расположенных параллельно
продольным осям добавочных полюсов.
Для крепления полюса к остову в сер-
дечник запрессован стальной стержень
размером 45 X 45 мм с тремя отверстия-
ми под болты МЗО. Катушка 2 главного
полюса изогнута по радиусу для лучшего
прилегания к внутренней поверхности ос-
това и имеет 11 витков, намотанных на
узкое ребро из мягкой шинной меди МГМ
сечением 4 X 65 мм.
Компенсационная обмотка 5 выполне-
на в виде шести отдельных катушек,
которые закреплены в пазах текстоли-
товыми клиньями. Катушки намотаны из
меди МГМ сечением 4,4 X 35 мм и имеют
по шесть витков.
Сердечники добавочных полюсов наб-
раны из штампованных листов электро-
технической стали Э13 толщиной 0,5 мм,
изолированных лаковой пленкой. Листы
сердечника 6 помещены между бокови-
нами толщиной 24 мм, скреплены одной
заклепкой диаметром 12 мм (усилие за-
прессовки 260—340 кН). Сердечник
имеет стержень размером 28 X 40 мм с
тремя отверстиями для крепления полюса
к остову и опорные кронштейны из латуни
для катушек, закрепленные в специаль-
ных пазах Между остовом и сердечником
установлена текстолитовая прокладка
толщиной 7 мм. Катушка 7 намотана из
полос меди ПММ (12,5 X 12,5 мм) и
имеет восемь витков.
Расстояние между главными полюсами
по диаметру составляет 670 мм, а между
добавочными — 680 мм. Электрическое
соединение катушек полюсов внутри ос-
158
това выполнено изолированными медиы-
мн шинами 13 (катушки добавочных по-
люсов) и гибким проводом ПЩ, монтаж в
коробке выводов — двойными проводами
ППСТ площадью сечения 95 мм 2.
Вал 16 якоря выполнен из стали
20ХНЗА и термически обработан. Концы
вала обработаны на конус 1:10; в торцах
предусмотрена внутренняя резьба 2М60
для гаек, крепящих шестерни. На конус-
ных поверхностях вала предусмотрены
специальные канавки, предназначенные
для съема шестерен гидравлическим
способом.
Все детали якоря собраны на втулке
коробчатой конструкции, отлитой из ста-
ли 25Л-1. Посадка втулки на вал прессо-
вая, бесшпоночная, усилие напрессовки
700—1000 кН. По наружному диаметру
втулка обработана под посадку нажим-
ных шайб, сердечника 23 и коллектора
17. На выступающем конце втулки имеет-
ся резьба для гайки крепления коллек-
тора.
Сердечник 23 якоря набирают из
штампованных, покрытых лаком листов
электротехнической стали Э22 толщиной
0,5 мм. Листы сердечника имеют 87 пазов
размером 9,8 X 42,1 мм для обмотки и
44 вентиляционных отверстия диаметром
30 мм, расположенных в два ряда. Листы
на втулку якоря набирают по шпонке
и спрессовывают (усилие 1040 кН), окон-
чательно запрессовывают сердечник
(усилие 1350—1500 кН).
Коллектор имеет 348 пластин и скреп-
лен 16 болтами с уплотнительными шай-
бами Комплект медных и миканитовых
пластин запрессован на корпус коллекто-
ра (усилие 1100 кН). Пластины выпол-
нены из меди с присадкой серебра и
имеют приварные петушки со шлицами
шириной 1,8 мм. Изоляционные пластины
изготовлены из коллекторного миканита
КФА толщиной 1,4 мм, изоляционные
манжеты толщиной 2,4 мм и цилиндр
толщиной 1 мм — из формовочного мика-
нита.
Обмотка 22 якоря состоит из 87 кату-
шек и 58 секционных уравнителей, концы
которых впаяны в петушки коллектора.
Обмотка якоря имеет шесть параллель-
ных ветвей. Шаг якорных катушек по
пазам 1 —15. Подсоединение уравнителей
21 к пластинам коллектора выполнено с
шагом 1 —117 при двух уравнителях
на паз. В каждой катушке имеются
четыре отдельных стержня из медной
прямоугольной проволоки ПЭТВСД сече-
нием 3,53 X 6,9 мм, изолированных од-
ним слоем вполуперекрышу микалентой
толщиной 0,1 мм. Корпусная изоляция
катушки в пазовой части имеет четыре
слоя вполуперекрышу (микалента толщи-
ной 0,1 мм). Покровная изоляция состоит
из одного слоя намотанной встык стекло-
ленты толщиной 0,1 мм.
Уравнители изготовлены из медной
прямоугольной проволоки ПЭТВСД сече-
нием 1,71 X 5,0 мм. Каждая секция урав-
нителя имеет три стержня, изолирован-
ных друг от друга одним слоем вполу-
перекрышу микалентой толщиной 0,1 мм
Покровная изоляция секции уравнителей
выполнена одним слоем с перекрытием
в половину ширины стеколенты толщиной
0,1 мм. Пазовая часть обмотки якоря
укреплена текстолитовыми клиньями,
лобовые части — стеклобандажами.
Двигатель имеет шесть щеткодержате-
лей с цилиндрическими пружинами.
В каждом щеткодержателе установлено
по три щетки, армированных медными
шунтами и разрезанных по ширине на
две части: 2(12,5 X 32)58 мм.
Тяговый двигатель НБ-514. Двигатель
(рис. 102) имеет высокую степень уни-
фикации с двигателем НБ-418К6.
Известно, что двигатель НБ-418К6 имеет
недокомпенсацию (0,93) поперечной реакции
якоря F ря на полюсном перекрытии компен-
сационной обмоткой (КО) В двигателе
НБ-514 этот недостаток устранен: Ffst ском-
пенсирована на полюсном перекрытии с неко-
торым превышением (1,08), что благоприятно
отразилось на коммутационной устойчивости
в переходных режимах. Кроме того, она повы-
силась (особенно при значительной пульсации
тока) вследствие расположения витков катуш-
ки 8 добавочного полюса у первого воздуш-
ного зазора. В результате резко уменьшились
потоки рассеяния по высоте катушки н в маг-
нитопроводе остова. Кроме того, выбраны оп-
тимальные воздушные зазоры под добавочны-
ми полюсами, катушка 16 компенсационной
обмотки имеет семь витков. Все это позволило
применить катушку 8 с пятью витками вмес-
то восьми, как у двигателя НБ-418К6, в резуль-
тате чего уменьшилась тепловая напряжен-
ность катушки, оказалось возможным заме-
нить остродефицитную дорогостоящую невла-
гостойкую стекломикалентную изоляцию
ЛМК-ТТ на стеклослюдинитовую из ленты
ЛС-ЭК-5ТЦЛ и закрепить ее в специальной
обойме из немагнитного высокопрочного дюра-
люминиевого сплава
Две обоймы, в которые устанавливают
катушку, выступами вставляют в пазы
сердечника добавочного полюса и при-
клепывают к нему. На наружных сторо-
нах боковых стенок обоймы имеются спе-
циальные упоры, которые не позволяют
ей перемещаться между сердечником ДП
и рогом главного полюса (ГП). Одновре-
менно исключается деформация катушек
ДП электродинамическими силами взаи-
модействия токов короткого замыкания
обмоток ДП и ГП, ДП и КО,
например, при возникновении кругового
огня по коллектору. Исследования на на-
турном макете показали, что конструкция
выдерживает броски тока до 20 кА (пре-
дельно возможное значение на электро-
возе) без каких-либо признаков разру-
шения, в то время как деформирующий
катушку ДП ток для двигателя НБ-418К6
составляет 7—8 кА.
Компенсационная обмотка выполнена
в виде семи отдельных катушек, закреп-
ленных в пазах текстолитовыми клинь-
ями.
Катушки такие же как у двигателя
НБ-418К.
Листы сердечников добавочных полю-
сов скреплены двумя заклепками. Меж-
ду остовом и сердечником установле-
на текстолитовая прокладка толщиной
4,5 мм.
Электрическое соединение катушек по-
люсов внутри остова выполнено изолиро-
ванными медными шинами. Все межка-
тушечные соединения изготовлены из
гибкого провода марки ПЩ и жестко
закреплены стальными скобами. Для
улучшения отвода тепла в среднем зубце
главного полюса вместо заклепки-стерж-
ня установлена заклепка в виде трубы.
Головки обмотки якоря со стороны,
противоположной коллектору, выполнены
открытыми, что существенно улучшает
условия охлаждения, увеличивает срок
службы изоляции. Для защиты головок
секций от пробоя изоляции на корпус
и предотвращения их увлажнения уста-
159
Рис 102. Продольный (а) и поперечный (6) разрезы тягового двигателя НБ-514*
/— остов, 2— вал, 3— подшипник тяжелой серии 80-42428М с радиальными цилиндрическими рб
ликами, 4 — подшипниковый щит, 5 — траверса, 6 — кронштейн щеткодержателя; 7 — коллектор,
8 — катушка добавочного полюса, 9—сердечник добавочного полюса; 10— сердечник якоря, // —
сердечник главного полюса, 12 — катушка главного полюса, 13 — обмотка якоря, 14 — кожух,
15 — втулка якоря; 16— катушка компенсационной обмотки, 17, 18—приливы; 19— букса моторно-
осевого подшипника
160
новлены по всей окружности нажимная
шайба, специальные электроизоляцион-
ные сегменты из пресс-массы АГ-4В;
кроме того, они изолированы стеклослю-
динитовым полотном ЛС-ЭК-5ТПЛ и
произведена цементирующая пропитка
якоря в компаунде ЭМТ-1. В обмотке
якоря применен обмоточный провод
ПЭТВСЛ, что позволило почти пол-
ностью исключить витковые замыкания,
снизить вероятность пробоя изоляции иа
корпус, повысить теплопроводность изо-
ляции паза. Для повышения влагостой-
кости изоляции обмотку якоря 3 раза
пропитывают в лаке ФЛ-98, в том числе
один раз вакуум-нагнетательным спосо-
бом. Наружная поверхность сердечника
до петушков покрыта электроизоляцион-
ной эмалью ЭП-91.
Тяговый двигатель 2AL-4846dT.
Двигатель электровоза ЧС2т выполнен
шестиполюсным, но в отличие от рассмот-
ренного выше двигателя НБ-418К6 имеет
рамное подвешивание с карданным ва-
лом 2 (рис. 103), который передает
вращающий момент от полого вала (ко-
робки) двигателя к шестерне (на рис.
103 шестерня не показана). Остов двига-
теля отлит из стали и имеет выступы
13 и 16 для крепления на раме тележки,
выступы для установки на полу и проуши-
ны для транспортировки краном. В сред-
ней части остова по всей внутренней
поверхности сделан паз, в котором распо-
ложены шихтованные вставки, набран-
ные из листовой стали толщиной 1,0 мм
с распорками из полиамида. В верхней
части остова предусмотрены два люка:
со стороны, противоположной коллекто-
ру,— для подвода охлаждающего возду-
ха и со стороны коллектора — для выхо-
да воздуха и осмотра щеткодержателей
и коллектора. В нижней части остова
предусмотрено два отверстия для выхода
воздуха. Все отверстия защищены сетка-
ми и козырьками от попадания посторон-
них предметов. Однако для защиты их
от попадания снега необходимо прини-
мать дополнительные меры.
Главные и добавочные полюса упрепле-
ны на внутренней цилиндрической по-
верхности остова с прокладками 15 и 17,
служащими опорой для катушек и улуч-
шающими отвод тепла от них. Сердечник
главного полюса набран из листов ста
6 Зак 955
ли толщиной 1,0 мм. Он скреплен под
прессом шестью заклепками и в середине
имеет круглое отверстие для стального
стержня. В стержне сделаны два отвер-
стия с резьбой под болты, крепящие
полюс к остову. Катушка главного полю-
са имеет 24 витка, намотанных в два слоя
плашмя из двух проводов полосовой меди
сечением 2 (2,8 X 28) мм. Витки изоли-
рованы один от другого асбестовой лен-
той толщиной 0,3 мм, пропитанной изоля-
ционным лаком. Между слоями положена
изоляционная прокладка толщиной 1,0 мм.
Корпусная изоляция катушек выпол-
нена из семи слоев шелкослюдяной лен-
ты толщиной 0,12 мм и четырех слоев
ленты из стеклоткани толщиной 0,1 мм,
наложенных вполуперекрышу. Соеди-
нительные кабели впаяны в латунные
патроны, которые припаяны к шине ка-
тушки. Для предотвращения поврежде-
ния изоляции между катушками и рам-
ками, катушками и фланцами в окна
катушек вставлены прокладки из лете-
роида толщиной 1 мм.
Сердечник добавочного полюса 7 наб-
ран из листовой стали толщиной 1,0 мм
и двух стальных прямоугольных стерж-
ней толщиной 40 мм. Двумя шпильками
он прикреплен к остову 8. Катушка доба-
вочного полюса изготовлена из шинной
меди сечением 4,0 X 35 мм, намотанной
плашмя в два слоя по десять и девять
витков. Изоляция катушки такая же, как
и катушки главного полюса.
Якорь собран на коробке, выполняю-
щей роль полого вала. Коробка состоит
из среднего цилиндра с широкими про-
дольными ребрами на поверхности и двух
фланцев с полыми цапфами для якорных
подшипников. Части вала скреплены бол-
тами с пружинными шайбами. Сердечник
якоря 3 набран из листов электротехни-
ческой стали толщиной 1,0 мм, покрытых
тонким слоем изоляционного лака. Он
имеет 87 пазов размером 41,5 X 11,8 мм.
В середине его выштампованы отверстия
диаметром 500 мм и канавка под шпонку
для направления листов на цилиндри-
ческой части втулки. Кроме того, в сер-
дечнике предусмотрено 48 вентиляцион-
ных отверстий треугольной формы пло-
щадью сечения по 6,4 см 2 каждое.
Коллектор имеет 522 пластины из твер-
дотянутой меди с присадкой 0,08—0,11 %
161
Рис 103 Продольный (а) и поперечный (6) разрезы тягового двигателя 2AL-4846dT электро-
воза ЧС2т;
1 — коробка (вал) якоря, 2 — карданный вал привода; 3 — сердечник якоря, 4 и 11 — подшипниковые
щиты, 5 — обмотка якоря, 6 — главный полюс, 7 — добавочный полюс, 8 — остов. 9 — палец кронштей-
на, 10 — траверса, 12 — коллекторная пластина, 13 и /б — выступы для крепления к раме тележки;
14 — крышка коллекторного люка; 15 и 17— прокладки
162
серебра и скреплен 16 шпильками с гай-
ками. Пластины 12 изолированы друг от
друга изоляционными пластинами из кол-
лекторного миканита (амбирита) толщи-
ной 1,0 мм. Изоляционные пластины фре-
зеруют на глубину 1,5 мм. Коллектор
напрессован на переднюю нажимную
шайбу усилием 90—120 кН.
Обмотка якоря 5 простая петлевая, шаг
по коллектору 1—2. Якорь имеет 1044 ра-
бочих проводника, по 12 в пазу, распо-
ложенных в два слоя по шесть штук. Про-
водники, лежащие в одном слое, обра-
зуют полусекцию; всего обмотка якоря
имеет 87 верхних и 87 нижних полусек-
ций.
Изоляция обмотки якоря класса В. В
качестве витковой изоляции применена
шелкослюдяная лента, а корпусной пазо-
вой части — микафолий, опрессованный
в горячем состоянии. Уравнительные
соединения (174 шт.) выполнены из
мягкой электротехнической меди пло-
щадью сечения 1 X 5,5 мм и- располо-
жены со стороны коллектора под лобовы-
ми частями основной обмотки якоря. Шаг
уравнительных соединений по коллекто-
ру 1 — 175; оии припаяны к каждой треть-
ей коллекторной пластине. Пайку полу-
секций со стороны, противоположной кол-
лектору, производят чистым оловом, а
места пайки изолируют микафолиевыми
гильзами. Обмотка в пазах закреплена
клиньями высотой 6,8 мм, лобовые части
ее — стеклобандажами.
Двигатель имеет шесть щеткодержате-
лей, укрепленных на траверсе 10, в
каждом по три щетки размером 50 X
X 38 X 16 мм. Нажатне на щетку спи-
ральной пружины составляет 18—21 Н.
Подшипники двигателя однорядные,
роликовые типов 1040М/СЗ и Н422 М/С4.
Подшипник со стороны коллектора
радиально-упорный (фиксирующий), а со
стороны, противоположной коллектору,
радиальный (свободный). Двигатель
имеет карданный привод для передачи
вращающего момента на ось колесной
пары.
Аналогичную конструкцию имеют тяго-
вые двигатели AL-4846eT, AL-444nP
электровозов ЧС2, ЧС4 и ЧС4Т.
Тяговые двигатели РТ-51Д и РТ-51М.
Двигатели электропоездов ЭР9П и
ЭР9М, ЭР9Е выполнены с рамной под-
6*
веской. К раме тележки его крепят болта-
ми М36 консольно за два П-образных
выступа 18 (рис. 104). Прилив 19 предот-
вращает падение двигателя на рельсы в
случае поломки крепления. Двигатель че-
тырехполюсный, самовентилирующийся.
Остов 1 отлив из стали 25Л-П в форме
восьмигранника. Внутри остова имеются
обработанные площадки для крепления
главных и добавочных полюсов. Для
доступа к щеткодержателям и коллектору
предусмотрены три коллекторных люка.
Забор воздуха производится через венти-
ляционный люк, расположенный со сто-
роны коллектора, а выброс — через от-
верстия в остове с противоположной сто-
роны. Боковые отверстия в осенне-зимний
период закрывают специальными за-
глушками. Горловины остова обработаны
под посадку подшипниковых щитов 2 и
10. В щиты запрессованы наружные коль-
ца роликовых подшипников 4 (радиаль-
но-упорный ЗН.62417К1) и 12 (радиаль-
ный ЗН.32419). Подшипники закрыты
крышками 13. В остове имеются четыре
отверстия для вывода кабелей.
Сердечники полюсов набраны из штам-
пованных листов электротехнической
стали ЭН (или Э12). Сердечники 7 глав-
ных полюсов шихтуют перпендикулярно
оси якоря из листов толщиной 2 мм,
а добавочных 16 — параллельно оси яко-
ря из листов толщиной 0,5 мм Внутри
сердечников, стянутых заклепками, поме-
щают стальные стержни (по одному у
главных полюсов и по три стержня 17
у добавочных), в которых имеются от-
верстия с резьбой для болтов, крепящих
полюса к остову.
Катушки 6 главных полюсов двигате-
лей РТ-51Д двухслойные, каждая состоит
из 68 витков шинной меди МГМ 1,95 X
X 22 мм. В верхнем ряду (у остова)
имеется 39 витков, в нижнем — 29.
Катушки главных полюсов изолированы
от корпуса тремя слоями липкой стекло-
эскапоновой ленты толщиной 0,17 мм, по-
верх которых намотан один слой кипер-
ной ленты. Катушки 15 добавочных полю-
сов намотаны на ребро из шинной меди
МГМ 3,05 X 26,3 мм и имеют по 37 вит-
ков. Эти катушки изолированы от корпу-
са шестью слоями стеклослюдинитовой
ленты толщиной 0,11 мм и двумя слоями
стеклоленты. Все ленты намотаны вполу-
163
Рис 104. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы тягового двигателя РТ-51Д электропоез
да ЭР9П
164
перекрышу. Межвитковая изоляция всех
катушек состоит из асбестовой бумаги
толщиной 0,3 мм. Собранные катушки
пропитывают компаундом № 225Д Для
исключения вибраций между остовом и
катушкой помещают пружинные полу-
фланцы. С другой стороны катушка при-
жимается к полуфланцам полюсными
угольниками и пластмассовыми фланца-
ми, которые увеличивают ее площадь опо-
ры, не вызывая дополнительных потоков
рассеяния. Межкатушечные соединения и
выводы из двигателя выполняют про-
водом ПС-3000 площадью сечения 70 мм2.
В двигателях РТ-51М для главных и
добавочных полюсов применена изоляция
«Монолит-2».
Все основные детали якоря собраны на
втулке 11, изготовленной из стали 35
Вал 14 якоря выполнен из стали 12ХНЗА.
Его выступающий конец обработан на
конус под посадку муфты привода. Сер-
дечник 20 якоря набран из штампован-
ных листов лакированной электротехни-
ческой стали Э12 толщиной 0,5 мм. Для
уменьшения магнитных потерь в собран-
ном сердечнике через 50 мм длины па-
кета поставлены листы из электрокартона
толщиной 1 мм Сердечник в спрессо-
ванном состоянии удерживается нажим-
ными шайбами. Задняя нажимная шайба
является также обмоткодержателем и
отлита из стали 25Л-1 как одно целое с
вентилятором 9.
Листы сердечника якоря имеют 47 па-
зов для обмотки 8 и 48 вентиляционных
каналов диаметром 22 мм, расположен-
ных в три ряда, а в середине — отверстие
в соответствии с внешним диаметром
втулки.
Обмотка якоря простая волновая двух-
слойная. Она имеет 47 секций, каждая из
которых состоит из пяти проводников
1,81 X 14,5 мм. Шаг по пазам 1 —12, шаг
по коллектору 1 —118. Межвитковая изо-
ляция выполнена из микаленты толщиной
0,08 мм, которая наматывается в один
слой вполуперекрышу Корпусная изоля-
ция — липкая стеклоэскапоновая лента
толщиной 0,17 мм, намотанная в три слоя
вполуперекрышу.
От механических повреждений изоля-
цию предохраняет в пазовой части стек-
лолента, а на лобовых частях и голов-
ках — тафтяная. В расширенной верхней
части паза находится U-образная изоля-
ция из миканита и электрокартона. Об-
моткодержатели изолируют формовоч-
ным и листовым миканитом. В пазовой
части обмотка удерживается текстолито-
выми клиньями, а на лобовых частях —г
бандажами из стеклобандажной ленты.
Собранный якорь пропитывают лаком.
Коллектор 3 состоит из 235 медных и
235 миканитовых пластин, удерживаемых
силой трения конусных поверхностей
втулки и нажимной шайбы. Последние
стягивают друг с другом восемью болта-
ми М24 и изолируют от коллекторных
пластин манжетами. Некоторые тяговые
двигатели РТ-51Д имеют коллекторы с
пластмассовыми корпусами. Эти коллек-
торы состоят из коллекторных пластин,
изоляционных прокладок, пластмассово-
го корпуса, армировочных колец и метал-
лической втулки с вентиляционными ка-
налами.
В каждом из четырех щеткодержате-
лей 5 со спиральными пружинами нахо-
дится по две разрезные щетки 2 X 12,5 X
X 32 мм Корпус щеткодержателя крепят
на кронштейне из пластмассы.
Аналогичную конструкцию имеют
двигатели УРТ-НОА и ДК-106Б с той
разницей, что сердечники их добавочных
полюсов выполнены сплошными
§ 39. Особенности конструкции
бесколлекторных тяговых
двигателей переменного тока
Вентильные тяговые двигатели. Попыт-
ки использовать бесколлекторные двига-
тели переменного тока в электрической
тяге делались еще в 30-х годах. Однако
практическая возможность их примене-
ния появилась лишь после освоения
промышленностью серийного выпуска
силовых тиристоров и диодов, а также
полупроводниковых элементов, позво-
ляющих рационально выполнять системы
управления и регулирования частоты пи-
тающего напряжения.
Вентильный тяговый двигатель по
конструкции является синхронной маши-
ной, у которой обмотка якоря располо-
жена на статоре, а обмотка возбуж-
дения — на роторе. Статор вентильного
165
двигателя (рис. 105) состоит из литого
остова 7 и шихтованного из электротехни-
ческой стали Э1300 сердечника. Остов
служит корпусом двигателя и внешне не
отличается от остовов тяговых двига-
телей пульсирующего тока, а сердечник
является магнитопроводом.
Сердечник 9 запрессован в остов меж-
ду массивными кольцевыми боковинами
13. По наружному диаметру он стянут
планками 8, приваренными к остову и к
боковинам. От проворачивания сердеч-
ник удерживается шпонкой и шестью
штифтами, вставленными в отверстия
остова и накладок. Для снижения пото-
ков рассеяния и потерь между бокови-
нами и пакетом установлены немагнит-
ные изоляционные листы 12.
На наружной поверхности сердечника
в 12 точках установлены датчики управ-
ления двигателем по положению магнит-
ного потока. Каждый датчик имеет одну
заданную и две считывающие одновит-
ковые обмотки из провода ПСД диа-
метром 1,16 мм. Общий кабель от них
выходит в коробку выводов, в которой
через штепсельный разъем он соеди-
нен с устройством управления электро-
возом.
Пазы сердечника по его длине имеют
скос на одно пазовое деление В них
расположена двухслойная волновая об-
мотка. Корпусная изоляция ее катушек
выполнена шестью слоями стеклослюди-
нитовой ленты Л2С25КС 0,09 X 20 мм,
наложенной вполуперекрышу. В пазах
обмотка закреплена стеклопластовыми
клиньями. Вывод статорной обмоткн до
коробки выводов выполнен двойной
шиной.
Роторы вентильных двигателей имеют
различные конструктивные исполнения.
На электровозе ВЛ80в-216 были уста-
новлены шестиполюсные вентильные дви-
гатели с явнополюсным ротором.
Такое исполнение ротора техноло-
гически проще, однако в тепловом и
механическом отношении материалы ро-
тора и изоляции полюсных катушек ока-
зались перегруженными. Связано это с
тем, что м.д.с. возбуждения для вентиль-
ного двигателя с учетом реакции якоря и
углов коммутации превышают м.д.с. хо-
лостого хода примерно в 1,8 раза, в то
время, как в машине постоянного тока —
166
всего лишь в 1,2 раза Кроме того, из-за
полюсных распорок ухудшался отвод
тепла от катушек возбуждения.
Поскольку частоты вращения будут,
по-видимому, возрастать по мере совер-
шенствования подшипникового узла и
редуктора, увеличится и теплонапряжен-
ность в результате стремления вписать
большую мощность в заданные габариты.
Поэтому единственно возможной оказа-
лась конструкция ротора с неявно выра-
женными полюсами.
В отличие от обычных синхронных ма-
шин у вентильного двигателя должна
быть надежная демпферная обмотка со
стержнями достаточного сечения для
снижения сверхпереходного реактивного
сопротивления двигателя. Стержни 15
демпферной обмотки медные, расположе-
ны равномерно по всей окружности рото-
ра. Как показывают расчеты, такая кон-
струкция демпферной обмотки позволяет
получить сравнительно невысокие сверх-
переходные индуктивные сопротивления
якорной обмотки при допустимых потерях
в стержнях, обусловленных процессом
коммутации.
Для неявно выраженных полюсов ро-
тора систему демпферных стержней мож-
но расположить либо в верхней части
пазов в виде крепящего обмотку возбуж-
дения металлического клина, либо в
отверстии зубцов. Первый способ техно-
логически неудобен из-за трудности сва-
ривания концов стержней (клиньев) на
соединительных кольцах. Вторая конст-
рукция демпферной клетки предпочти-
тельнее, так как стержни могут быть
приварены прямо к медному крайнему
листу, специально выштампованному для
этой цели. Преимущество такой конст-
рукции еще и в том, что демпферная
клетка может быть изготовлена на роторе
до укладки обмотки возбуждения. Такую
конструкцию ротора имеют вентильные
восьмиполюсные двигатели НБ-601
электровоза ВЛ80в-661
Асинхронные тяговые двигатели. Мак-
симальный вращающий момент двига-
теля
Mmax « CMt/f/(2x2),
где С м — постоянный коэффициент
двигателя; U । — напряжение сети,
х — индуктивное сопротивление.
Рис. 105. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы тягового двигателя НБ-601 электровоза
ВЛ80в-661:
1 — вал, 2 — роликовый подшипник, 3 — втулка якоря, 4 — подшипниковый щит; 5 — кольца; 6 — щет-
кодержатель; 7 — остов; 8—плаики, 9 — сердечник остова; 10— обмотка статора, 11— сердечник
ротора; 12—немагнитные прокладки (листы), 13—боковина сердечника статора, 14—букса, 15—
стержни демпферной обмотки
167
Асинхронный двигатель чувстви-
телен к понижению напряжения. Напри-
мер, при понижении напряжения на 10 %
вращающий момент уменьшается на
19 %. В отличие от асинхронного двига-
теля промышленного исполнения тяговый
асинхронный двигатель имеет ряд осо-
бенностей, вытекающих из условий его
работы на локомотиве (питание от пре-
образователя частоты и фаз, вписывание
значительной мощности в заданные, весь-
ма сжатые габариты, обусловленные
размерами ходовой части локомотива).
На всех тяговых коллекторных двига-
телях электровозов с осевой вентиля-
цией 30 % воздуха проходит через воз-
душный зазор, осуществляя интенсивный
отвод тепла с поверхностей якорей и по-
люсов.
У асинхронного тягового двигате-
ля, чтобы уменьшить намагничиваю-
щий ток и повысить cos <р, стремятся
воздушный зазор между статором и рото-
ром выполнить по возможности мини-
мальным по конструктивным и произ-
водственным условиям. В связи с этим
у асинхронных двигателей при аксиаль-
ной независимой вентиляции не удается
охладить поверхности ротора и статора,
обращенные к воздушному зазору.
Чтобы пропустить между статором и ро-
тором больше охлаждающего воздуха, у
тягового асинхронного двигателя исполь-
зуются надпазовые каналы (рис. 106, а),
a)	S)
Рис. 106 Расположение надпазовых каналов у тягового асинхронного двигателя (а) и кривые
ДР(в) (б):
/ — сердечник ротора, 2 — обмотка ротора, 3—канал, 4 — надпазовый канал, 5 — обмотка статора,
6 — статор, 7 — текстолитовый клин
через которые проходит около 30 % всего
охлаждающего воздуха
Высота надпазового канала составляет
(1,0 4- 1,5) b „с, где b пс — ширина паза
статора. В вентильном двигателе надпа-
зовые каналы в статоре неприемлемы,
так как они примерно на 40 % повышают
индуктивное сопротивление рассеяния
статора, что приводит к уменьшению
вращающего момента. В асинхронном
же двигателе увеличение индуктивного
Сопротивления рассеяния обмотки статора
не столь вредно, так как коммутация
осуществляется принудительно.
В многополюсной машине активные
материалы используются более эффек-
тивно, асинхронный двигатель работает
с меньшими потерями, к.п.д его выше
На параметры двигателя и электровоза
в целом также влияют максимальное
f max и номинальное f ном значения часто-
ты тока обмотки статора. Частота fmax =
= P«max/(60 + h), где f2 = fCK —
частота тока ротора или скольжения,
составляющая обычно 1—2 % от f max, с
достаточной точностью f тах = рп гаах/59.
Номинальная частота fH0M= рптах/(59к„),
где к„ — соотношение скоростей, обыч-
но равный 2. Теоретически оптималь-
ная частота fom= 100-1- 150 Гц,
а пределы регулирования частоты
преобразователя от 1—2 до 200—
300 Гц. Однако существуют ограниче-
ния, связанные с применением подшипни-
квт
168
Рис 107. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы тягового асинхронного двигателя НБ-607:
/ — остов, 2— статор, 3 — сердечник ротора. 4 — обмотка статора; 5 — датчик частоты вращения,
6 — подшипниковый шит
169
Таблица 4
Показатели	Основные параметры часового режима тягового двигателя
типов
	НБ-601	НБ-607	OD64604	BAZ10577/6
Серия электровоза	ВЛ 80s	ВЛ 86*	Е120	182.001
Мощность на входе двигателя, кВт	1025	—	1420	1436
Напряжение линейное, В	1200	1300	2200	710
Ток фазный /ф1, А	780	505	600	1420
Коэффициент мощности	0,84	0,95	—	—
К- п. д	0,945	—	—	—
Частота тока, Гц	93	45*1	—	—
Наибольшая частота вращения.				
об/мин	1200	2035*2	3600	3513
Момент вращения на валу двигате-				
ля, Н- м	8150	9650*3	—	—
Сила тяги на ободе колеса, кН	50,8	65,7	62,5	47,5
Скорость движения электровоза, км/ч	69	48,1	80	80
Класс изоляции	F	F	—	—
Число фаз	3	3	3	3
Число полюсов статора	8	6	4	6
Воздушный зазор, мм	2	2	—	—
Масса двигателя без зубчатой пере-				
дачи, кг	4100	3850*4	2380	2320*5
Расход охлаждающего воздуха,				
м3/мин	120	120	90	2
*' Частота тока статора при продолжительном режиме. *2 В режиме = 890 об/мин *3 Мощ-
ность продолжительного режима = 500 кВт *4 Масса меди двигателя 230 кг (623 кг у НБ-418К6);
удельная масса двигателя 4,28 кг/кВт, удельная масса меди 0,255 кг/кВт, удельная масса стали
1,62 кг/кВт (0,74 у НБ-418К6) Число пазов ротора Zi = 80, а длина 455 мм; число пазов статора
Z, = 108, длина 465 мм. *5 Без редуктора
ков, для которых максимальная частота вра-
щения п тах составляет 3000—4000 об/мин,
и невозможностью выполнения тягового
редуктора с большим передаточным отно-
шением. Отечественные подшипники се-
рийных тяговых двигателей при прием-
лемой долговечности обеспечивают
nmax = 2150 об/мин. При передаточном
отношении i = 4,4 и диаметре среднеиз-
ношенного бандажа D ср = 1200 мм это
соответствует максимальной скорости
движения электровоза НО км/ч. На
серийных электровозах с опорно-осевым
подвешиванием тяговых двигателей
imax = 5,353. При V = 120 км/ч И £)Ср ==
= 1200 мм получим п тах = 2800 об/мин,
но промышленность не выпускает под-
шипники на такую частоту враще-
ния.
От числа полюсов асинхронного тяго-
вого двигателя зависят и потери в преоб-
разователе. Для снижения их коэффи-
циент соотношения скоростей ки должен
быть принят равным 2,5
В основном создание асинхронного
привода большой мощности зависит в
значительной степени от успехов в ряде
областей электроники, машиностроения,
развития технологии и др.
С 1982 г. ВЭлНИИ приступил к новому
этапу создания электровозов с асинхрон-
ными двигателями. Согласно требова-
ниям МПС это 12-осные электровозы (се-
рия ВЛ86Ф). Для них разработаны
и построены двигатели НБ-607 (рис. 107,
а и б); их привод унифицирован с при-
водом электровозов ВЛ80р и ВЛ80с.
Статор 2 и сердечник 3 ротора
выполнены шихтованными. Пакет стато-
ра запрессован в литой остов 1. Обмот-
ка статора 4 петлевая, трехфазная, шес-
типолюсная, закреплена в пазовой части
магнитными клиньями. Обмотка ротора
медная, стержни соединены медными
кольцами и закреплены на пазовой части
магнитными клиньями, а на лобовой
стеклобандажами. На валу ротора смон-
тирован датчик частоты вращения.
Основные технические данные неко-
торых бесколлекторных тяговых двига-
телей. В табл. 4 приведены основные
параметры тяговых двигателей НБ-601
и НБ-607 электровозов ВЛ80в и ВЛ86 *
и для сравнения двигателей OD64604
фирмы ВВС электровоза Е120 (ФРГ)
двигателей BAZ10577/6 фирмы AEG
электровоза 182001.
Глава 8
ТЯГОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
§ 40. Основные параметры и узлы
тяговых трансформаторов
На э. п. с. тяговые трансформаторы
применяют для понижения напряжения
до уровня, необходимого для работы тя-
говых двигателей, двигателей вспомо-
гательных машин и других устройств.
На э. п. с. со статическими преобра-
зователями у тяговых трансформаторов
имеются еще несколько вторичных обмо-
ток (тяговая, собственных нужд). По-
этому для трансформатора э. п с. пе-
ременного тока введено понятие типовая
мощность. Тяговый трансформатор в про-
цессе работы локомотива нагревается
медленнее, чем тяговые двигатели. По-
этому обычно типовую мощность тран-
сформатора определяют по длительной
мощности тяговых двигателей, полагая,
что работа их в кратковременных ре-
жимах не отражается заметно на устано-
вившейся температуре обмоток транс-
форматора. Если пренебречь током хо-
лостого хода трансформатора, а также
потерями в нем и в выпрямителях, то
типовая мощность в режиме тяги
^тт ^доо	Лдоо >
где Рдоо = квРч — мощность тягового
двигателя в продолжительном режиме
(здесь коэффициент вентиляции кв =
= 0,85 4- 0,95 при независимой вентиля-
ции и кв = 0,7 4- 0,85 при самовентиля-
ции); пд — число тяговых двигателей
локомотива; — коэффициент формы
кривой тока нагрузки трансформатора
(Кф = 1,03 4- 1,08); ктм — коэффициент
типовой мощности трансформатора, т. е.
отношение типовой мощности к номи-
нальной выпрямленной («,.„ = 1,11 и
хтм = 1,34 соответственно для схем вы-
прямления мостовой и с нулевым вы-
водом при регулировании напряжения
на стороне низшего напряжения, при ре-
гулировании напряжения на стороне выс-
шего напряжения соответственно =
= 1,66 и Кдм = 1,89); т]доо — к- п. а. дви-
гателя в продолжительном режиме
Типовая мощность при полной на-
грузке трансформатора
Р — Р А- Р + Р
где Рвст — мощность обмотки вспомо-
гательных нужд (обычно при общих под-
счетах Рвст принимают равной 7,5—12%
мощности тяговой обмотки); Рот — мощ-
ность обмотки отопления (на один пас-
сажирский вагон для отопления требует-
ся мощность Рт = 30 4- 40 кВ-А) *.
Трансформаторы э. п. с. характеризу-
ются еще и номинальной мощностью —
это длительная мощность, потребляемая
из сети при номинальных значениях вы-
прямленных тока и напряжения. Отно-
шение мощности Р2, отдаваемой транс-
форматором, к подведенной к нему мощ-
ности Р, есть к. п д., который обычно
равен 97—99%
Тяговые трансфоматоры в отличие от
стационарных имеют широкий диапазон
регулирования выходного напряжения.
Кроме того, они должны надежно ра-
ботать в более тяжелых условиях: при
возможном отклонении напряжения на
токоприемнике от +15 до —25% номи-
нального, воздействии вибраций и толч-
ков с частотой 1,5—3,0 Гц; ускорении
в вертикальном направлении 0,3 g и в
горизонтальном поперечном направле-
нии 0,2 g; значительных динамических
усилиях в обмотках, вызванных глухими
короткими замыканиями; температуре
воздуха, охлаждающего трансформатор
от +40 до —50 °C; воздействии на об-
мотки атмосферных и коммутационных
перенапряжений 10 кВ и более; без до-
полнительных ремонтов в промежутке
между большими периодическими ремон-
тами, при которых производят подъем-
ку магнитопровода с обмотками, прове-
ряют и восстанавливают все крепления.
Конструкция тяговых трансформато-
1 При определении мощности обмотки
отопления число вагонов в пассажирском
поезде принимают равным 16, а число вагонов
в секции электропоезда — равным двум
171
ров в значительной степени зависит от
способа регулирования напряжения на
локомотиве (схема включения обмоток,
число секций и выводов); основными
узлами трансформаторов являются: маг-
нитопровод, обмотки, бак, вводы и систе-
ма охлаждения. На э. п. с. переменного
тока применяют тяговые трансформа-
торы с регулированием напряжения на
стороне низшего напряжения, с регули-
рованием напряжения на стороне выс-
шего напряжения и трансформаторы с
постоянным коэффициентом трансформа-
ции.
Трансформатор со ступенчатым регу-
лированием напряжения на стороне
низшего напряжения (рис. 108, а) имеет
на вторичной стороне регулируемые и
нерегулируемые обмотки, включаемые
встречно или согласно. От каждой пары
обмоток (регулируемой й нерегулируе-
мой) питается через выпрямитель груп-
па тяговых двигателей. Такая схема при-
нята в качестве типовой для электро-
возов ВЛ60к, ВЛ80т, ВЛ80к, ВЛ80с. При-
менение встречного и согласного вклю-
чения обмоток позволяет при неболь-
шом числе секций (например, восьми)
получить большое количество ходовых
ступеней регулирования напряжения.
На электровозах двойного ВЛ82,
ВЛ82" питания регулирование напряже-
ния обычно осуществляется на сторо-
не постоянного тока. Для таких локомо-
тивов тяговые трансформаторы выпол-
няют с постоянным коэффициентом
трансформации (рис. 108, б). Вторичная
(тяговая) обмотка имеет два основных
вывода а, х и точку 0; рассчитана эта
обмотка на суммарную мощность всех
тяговых двигателей электровоза
На электропоездах ЭР9П, ЭР9М, ЭР9Е
напряжение регулируют на стороне низ-
шего напряжения по схеме рис. 108, в.
Число выводов вторичной обмотки опре-
деляют исходя из оптимального напря-
жения ступени. Уменьшение числа выво-
дов приводит к увеличению напряже-
ния ступени, т. е. к упрощению конструк-
ции тягорого трансформатора, но одно-
временно и к сокращению ходовых по-
зиций.
Тяговый трансформатор, собранный по
схеме рис. 108, в и г, также выполнен
с регулированием на стороне низшего
172
напряжения. Вторичная обмотка его раз-
делена на две или три части, к кото-
рым подключают выпрямительные мосты
U1—U3 для бесконтактного плавного ре-
гулирования напряжения Число ступе-
ней в этом случае определяется допусти-
мым снижением коэффициента мощности
электровоза или моторного вагона при
пуске, допустимым искажением формы
потребляемого тока и условиями рабо-
ты тиристоров.
При регулировании напряжения на
стороне низшего напряжения, как видно
из рис. 108, а, б, в, г, тяговые транс-
форматоры имеют только первичные (се-
тевые) А—X и вторичные (тяговые) об-
мотки. Однако при регулировании на сто-
роне высшего напряжения нельзя выпол-
нить тяговый трансформатор с простым
переключением ступеней первичной об-
мотки А—X (рис. 108, д). Пуск локо-
мотива в этом случае должен начинать-
ся со ступени 77/, которой соответст-
вует максимальное число витков пер-
вичной обмотки, так как напряжение
U2	=а U\W2/W\.
По окончании пуска значительная
часть витков обмотки А—X должна быть
выведена из цепи и на конце А этой об-
мотки появится напряжение, в несколь-
ко раз превосходящее напряжение кон-
тактной сети. Использование обмотки
А—X при этом будет неудовлетвори-
тельное. Чтобы избежать столь высокого
повышения напряжения на обмотке А—X
и улучшить ее использование, на локо-
мотивах с регулированием напряжения
на стороне высшего напряжения при-
меняют тяговые трансформаторы с регу-
лировочными автотрансформаторами.
Автотрансформатор может быть вы-
полнен или на отдельном сердечнике,
или в виде дополнительной обмотки на
сердечнике основного трансформатора
(рис. 108, е). Магнитный поток в стерж-
не регулировочной обмотки Е—Т1 на
всех ступенях регулирования остается
постоянным, так как постоянно напря-
жение на ее зажимах. Ко вторичной
(тяговой) обмотке А1 — АЗ через выпря-
мители подключают тяговые двигатели.
Вторичная обмотка также может быть
разделена на равные части, от которых
получают питание отдельные тяговые
двигатели.
Рис 108. Схемы обмоток тяговых трансформаторов с регулированием на стороне низшего
(а, б, в и г) и высшего (д и е) напряжения:
А—X — первичная обмотка; а2—х2, х!—al, а-о-х — основные нерегулируемые обмотки; 5—02, 01—1 —
регулируемые; 111, U2, U3— выпрямительные мосты; Е—Т1 — обмотка автотрансформатора; S—Т2 —
первичная обмотка, А1—Nl. N1—АЗ — вторичные обмотки
Когда обмотка тягового трансформа-
тора подключена к выводу ПО, напря-
жение на обмотке S — Т2 равно нулю;
также равно нулю и напряжение на об-
мотке А1 — N1. При подключении к вы-
воду П1 на обмотке S — Т2 напряже-
ние повышается, соответственно увели-
чивается напряжение и на обмотке А1 —
N1. Таким образом, при регулировании
на обмотке высшего напряжения в транс-
форматор необходимо вводить дополни-
тельную обмотку. В результате услож-
няется его конструкция, увеличивается
по сравнению с трансформатором с ре-
гулированием на стороне низшего напря-
жения типовая мошность, понижается
cos <р на промежуточных позициях.
Такие тяговые трансформаторы тя-
желее примерно на 12%, чем трансфор-
маторы с регулированием напряжения
на стороне низшего напряжения. Ко-
эффициент типовой мощности тягового
трансформатора с регулированием на
стороне высшего напряжения, если об-
мотка Е — Т1_ выполнена из провода
одного сечения, равен 1,6, трансформа-
тора с регулированием на стороне низ-
шего напряжения—1,11. Преимущест-
вом схемы рис. 108, е является мень-
шая масса (на 25—30%) и простота
коммутационной аппаратуры, так как то-
ки в обмотке Е — Т1 при напряжении
на токоприемнике 25 кВ обычно не пре-
восходят 200 А.
На серийном электроподвижном соста-
ве отечественного производства приме-
няют трансформаторы с регулированием
иа стороне низшего напряжения За ру-
бежом многие электровозы имеют транс-
форматоры с регулированием на стороне
высшего напряжения Также осущест-
вляется регулирование напряжения на
электровозах ЧС4, ЧС4Т и ЧС8, эксплуа-
тируемых на дорогах СССР.
По устройству магнитной системы тя-
говые трансформаторы разделяют на
стержневые (рис. 109, а) и броневые
(рис. 109, б и в). У стержневых транс-
форматоров обмотки 2 различного на-
пряжения располагают концентрически
в виде цилиндрических катушек, охва-
тывающих стержни магнитопровода 1.
В броневых трансформаторах стержни
магнитопровода 1 частично охватывают,
как бы бронируя их, обмотки 2, состоя-
щие из дисковых катушек.
Трансформаторы отечественного про-
изводства с регулированием на стороне
низшего напряжения выполняют стер-
жневыми, а тяговые трансформаторы с
регулированием на стороне высшего
напряжения — броневыми.
Магнитопровод и обмотки являются
активными узлами трансформатора. При
работе трансформатора в них выделяет-
ся тепло, а следовательно, их необходи-
мо охлаждать. В связи с ограниче-
нием размеров и массы тяговые транс-
173
Рис. 109. Схемы магнитных систем тяговых трансформаторов:
а — стержневого, б — броневого с одной парой окон; в — броневого с двумя парами окон
6)
форматоры выполняют с повышенными
тепловыми нагрузками, применяя масля-
ное охлаждение с принудительной цирку-
ляцией масла. Такая система охлаждения
наиболее эффективна, так как при ней
значительно увеличивается теплоотдача
по сравнению с теплоотдачей при ес-
тественном охлаждении (трансформато-
ры с принудительным воздушным охлаж-
дением. Интенсивное охлаждение цир-
кулирующим маслом позволяет доводить
плотность тока в обмотках трансформа-
тора до 4,5—5,5 А/мм2.
В трансформаторах применяют масло,
имеющее пробивное напряжение 25—
30 кВ/мм, температуру вспышки не ни-
же 135 °C, температуру застывания не
выше —45 °C и плотность около 900
кг/м3 при отсутствии механических
примесей и воды.
Для трансформаторов отечественного
производства с изоляцией обмоток, вы-
полненной из бумаги, устанавливают
следующие допускаемые превышения
температур над температурой окружаю-
щего воздуха: обмотки трансформато-
ра — на 70 °C; поверхность сердечни-
ков — на 75 °C; трансформаторное мас-
ло в его верхних слоях — на 60 °C. При
температуре окружающего воздуха
35 °C наивысшая температура обмоток
не должна превосходить 105 °C, мас-
ла — 95 °C, а сердечника на поверхнос-
ти — 110 °C.
§ 41. Конструкция основных узлов
тяговых трансформаторов
Магнитопровод. По магнитопроводу
замыкается переменный магнитный по-
ток трансформатора, пронизывающий его
обмотки. Магнитопровод каждого тяго-
174
вого трансформатора состоит из актив-
ной части, по которой замыкается ос-
новная часть магнитного потока, и вспо-
могательных неактивных частей — ба-
лок, стяжных шпилек, изоляционных де-
талей. В активной части магнитопро-
вода имеются стержни, на которых ус-
танавливают и закрепляют обмотки, и
ярма, служащие для образования замк-
нутого магнитного контура, на которых
обычно обмотки не устанавливают.
По способу сборки магнитопроводы
разделяют на шихтованные, собираемые
из отдельных листов впереплет, и ших-
тованные стыковые, собираемые из от-
дельных скрепленных блоков впритык.
Шихтованные магнитопроводы, собран-
ные впереплет, получили широкое рас-
пространение как более надежные в эк-
сплуатации, удобные в производстве, тре-
бующие менее сложного оборудования
и приспособлений для сборки. Кроме
того, большое число стыков приводит к
неточности и нестабильности характе-
ристик.
Тяговые трансформаторы с магнито-
проводом стержневого типа выполняют
с вертикальным и горизонтальным рас-
положением стержней. При горизонталь-
ном расположении стержней значитель-
но снижаются высота центра тяжести
над плоскостью закрепления и моменты,
вызываемые действием горизонтальных
динамических сил. Эти моменты особенно
сильно влияют на конструкцию узлов
стержней магнитопровода и могут нару-
шить плотность скрепления частей маг-
нитной системы. Однако трансформато-
ры с горизонтальным расположением
стержней удается выполнить только срав-
нительно небольших мощностей из-за ог-
раничения по ширине. Обычно двух-
стержневые тяговые трансформаторы
для электровозов выполняют с верти-
кальным (рис. 110), а для моторных ва-
гонов с горизонтальным расположением
стержней.
Активную часть магнитопровода на-
бирают из листов толщиной 0,35—0,5 мм
холоднокатаной электротехнической ста-
ли Э310, Э320 и ЭЗЗО, имеющей сущест-
венные преимущества перед горячеката-
ной. Так, магнитная индукция в сердеч-
нике составляет 1,65—1,7 Тл против 1,4—
1,5 Тл. Удельные потери мощности (на
1 кг массы) также значительно меньше
у холоднокатаной стали. В результате
уменьшается масса активных материа-
лов и снижаются потери энергии. В СССР
и за рубежом магнитопроводы трансфор-
маторов изготовляют только из холодно-
катаной стали. Для уменьшения потерь
на вихревые токи листы трансформа-
торной стали на отечественных тяговых
трансформаторах изолируют лаком Ха 302
и затем запекают в газовой печи при
температуре 400—500 °C. Полученная в
результате запекания лаковая пленка
обладает высокой механической прочно-
стью и влагостойкостью.
За рубежом довольно широко приме-
няют электротехническую сталь с жаро-
стойкой анорганической изоляцией —
карлитом. Такую сталь после механиче-
ской обработки можно отжигать (без
повреждения изоляции) и тем самым вос-
станавливать ее магнитные свойства, ко-
торые ухудшаются при резке и штам-
повке, а также при зачистке заусен-
цев.
Обмотки трансформаторов в целях по-
вышения их надежности выполняют пре-
имущественно круглыми, а стержни для
лучшего использования их сечения —
ступенчатыми (см. разрез Б — Б на рис.
110). Отношение площади сечения стерж-
ня к площади окружности, описанной
вокруг него, называют коэффициентом
использования сечения кИ.
Размеры активной части магнитопровода
выбирают иа основе имеющегося опыта кон-
струирования трансформаторов Ориентиро-
вочно для двухстержневого магнитопровода
_ _1_ , /Рнкм • 109
" ~ 2 У ifcB '
и диаметр стержня при ступенчатой форме, см,
где Р„ — номинальная мощность трансформа-
тора, кВ-А, км — отношение веса стали к ве-
су меди, равное примерно 0,9—1,3, /' — сред-
няя плотность тока в обмотках трансформа-
тора с масляным охлаждением j — 2,54-
4-4,8 А/мм2; fc — частота сети; В — расчетная
индукция в стержне, равная 1,5—1,55 Тл;
ив = 4,44 В — напряжение на один виток об-
мотки стержня; к3 — коэффициент заполнения
Рис НО. Магнитопровод тягового трансфор-
матора ОЦР-5600/25 электровозов ВЛ60“.
1 — стержень, 2 — ярмовая балка, 3 — стяжная
шпилька, 4 — ярмо, 5 — основание; 6 — бакелито-
вая трубка
175
сердечника сталью, равный 0,94—0,98; ки —
коэффициент использования сечения стержня,
равный 0,9—0,93.
Размеры стержней обычно нормализо-
ваны. Собранный магнитопровод опрес-
совывают стальными шпильками и ярмо-
выми балками. Шпильки изолируют от
активной стали бакелитовыми трубками.
Обмотки. По результатам расчета си-
стемы выпрямления и регулирования на-
пряжения определяют напряжение и ток
для отдельных обмоток трансформатора,
необходимое число их витков, рассчиты-
вают параметры обмоток с учетом по-
вышенных требований по электрической
и механической прочности, термической
стойкости. Изоляция обмоток и других
частей трансформатора должна выдер-
живать коммутационные и атмосферные
перенапряжения, возникающие в кон-
тактной сети. Механическую прочность
обмоток устанавливают такой, при кото-
рой не происходит их деформаций и по-
вреждений при токах короткого замыка-
ния, когда возникающие силы превосхо-
дят во много раз номинальные значе-
ния. Высокая температура не должна
приводить к разрушению изоляции обмо-
ток и быстрому старению трансформа-
торного масла. С другой стороны, же-
лательно, чтобы обмотки были просты по
конструкции и технологичны в изго-
товлении.
В тяговом трансформаторе в зави-
симости от схемы электровоза, способа
регулирования напряжения, типа магни-
топровода и других факторов применя-
ют обмотки различных типов. Основным
элементом- всех обмоток является виток.
В зависимости от тока виток может быть
выполнен из одного или нескольких па-
раллельных проводников. Витки груп-
пируют в катушки. Катушкой называют
группу последовательно соединенных
витков обмотки, конструктивно объеди-
ненных и отделенных от других таких
же групп или от других обмоток транс-
форматора. Число витков в катушке мо-
жет быть целым и дробным, но во всех
случаях больше единицы. По форме ка-
тушки могут иметь вид диска или ци-
линдра.
Каждая обмотка может состоять из од-
ного слоя витков или ряда слоев. Число
витков обмотки w = UJu,, где U? —
176
расчетное напряжение обмотки Число
витков основной нерегулируемой ш0 и ре-
гулируемой шрг обмоток (см. рис. 108,
а) выбирают таким, чтобы напряжение
при согласном включении обмоток ветви
было примерно равно заданному напря-
жению холостого хода, т. е. t/xx —
= и, (ш»0 4- wpr). Напряжение каждой
ступени регулируемой обмотки аст =
= u„wpr / тст; число ступеней т„ и напря-
жение первой ступени ист = ив (w0—
—wpr) должны соответствовать задан-
ным значениям.
Площадь сечения проводника опреде-
ляют по заданной плотности тока и то-
ку обмотки, однако для удобства намот-
ки отношение размеров сторон провод-
ников обычно принимают не более чем
1 : 2. Ток в обмотке высшего напряже-
ния /вн = P/UBB. Здесь Р представляет
собой сумму мощности трансформатора,
равной произведению тока / тяговых дви-
гателей на напряжение холостого хода
Uxx одной ветви трансформатора, и мощ-
ности вспомогательных нагрузок S Рс„,
т. е. Р = 1ихх + Ъ Рся При схеме выпрям-
ления с нулевым выводом /рг = /0
~ /2 = //V2; при мостовой схеме вы-
прямления /2 = I.
Реактивное сопротивление трансфор-
матора в основном зависит от расположе-
ния обмоток.
Для концентрических катушек стержневых
трансформаторов вначале определяют реак-
тивное сопротивление (в % для каждой пары)
обмоток по формуле
24,8/г 2 DR  10~4
=---------Тйв-------е’
где F = 27 и; — м. д. с , приходящаяся на стер-
жень; 2£)/? — суммарное потокосцепление
катушек; I — длина пути потока, соответству-
ющая средней высоте обмотки меди, см; q —
коэффициент Роговского, учитывающий откло-
нения реального потока рассеяния от идеаль-
ного, зависит от отношения высоты обмот-
ки к размеру канала рассеяния.
По реактансу и активной составляющей
напряжения короткого замыкания по ступе-
ням еа определяют напряжение короткого
замыкания трансформатора, %:
t/K, =	+ el ,
где е, = Рка(и)рг +	(здесь Ркз—
потери при коротком замыкании, В-А, а,ст—
число витков регулируемой обмотки данной
ступени).
Рис 111 Обмотки отечественных тяговых трансформаторов
Важным эксплуатационным показате-
лем для трансформатора является напря-
жение короткого замыкания, так как от
этой величины зависит ток короткого за-
мыкания: /1КЗ = /ном • 100/(7кз. У тяго-
вых трансформаторов напряжение UK3
различно для каждой ступени. Например,
у трансформатора ОЦР-5000/25В на сту-
пенях 1, 17, 21, 25 и 33-й напряжение
t/K3 соответственно равно 259; 11,1, 9,0,
8,8 и 10,6%.
Для обеспечения требуемой электри-
ческой прочности обмотки между ее вит-
ками, катушками, а также между обмот-
кой и другими частями трансформатора
делают изоляционные промежутки, раз-
меры которых зависят от рабочего напря-
жения
В качестве обмоточного материала для
отечественных трансформаторов приме-
няют медный провод прямоугольного се-
чения, изолированный несколькими слоя-
ми кабельной бумаги и одним слоем не-
сплошной оплетки из хлопчатобумажной
пряжи марки ПББО. Толщина изоляции
0,45—0,55 мм на обе стороны, а у входных
катушек обмотки высшего напряжения ее
доводят до 1,35 мм на две стороны.
Обмотки от сердечника, а также обмот-
ки, расположенные концентрично, друг
от друга изолируют в тяговых трансфор-
маторах бакелитовыми цилиндрами. Ци-
линдры по высоте делают на 35—40 мм
больше обмотки, чтобы удлинить воз-
можный путь электрического разряда по
поверхности между обмотками Для об-
разования в обмотках, а также между
ними и изоляционными цилиндрами осе-
вых каналов (для охлаждения обмоток
маслом) применяют рейки, склеенные ба-
келитовым лаком из полос электротехни-
ческого картона На тяговых трансфор-
маторах применяют непрерывные и вин-
товые обмотки.
Непрерывную обмотку применяют в це-
пях высшего напряжения на всех тяговых
трансформаторах отечественного произ-
водства, а также в регулируемой части
тяговой обмотки трансформаторов
ОЦР-5600/25 и ОЦР-5000/25.
Обмотку высшего напряжения наматы-
вают одним проводом прямоугольного се-
чения на рейках, укрепленных на бумаж-
но-бакелитовом цилиндре 4 (рис 111, а)
Она состоит из дисковых катушек 3, раз-
деленных прокладками 2. Зазоры между
катушками являются каналами системы
масляного охлаждения
Количество реек и прокладок по окруж-
ности цилиндра зависит от его диаметра
177
Обычно расстояние между прокладками
по окружности, называемое полем, равно
150—200 мм. В местах переходов между
катушками провод изгибают на ребро
Место перехода изолируют дополнитель-
но кабельной бумагой и тафтяной лен-
той, наложенной вполуперекрышу. Пере-
ходы, как правило, выполняют в середи-
не поля
Концевые катушки (обычно до четы-
рех) выполняют проводом с усиленной
изоляцией во избежание пробоя межвит-
ковой изоляции при атмосферных пере-
напряжениях. Первую и последнюю ка-
тушки крепят к соседним катушкам бан-
дажами 10 (рис 111, в) из киперной
ленты, а начало и конец обмотки закреп-
ляют на катушке бандажом 11. Снизу и
сверху каждой катушки установлены изо-
ляционные кольца 1 и 6, через которые
при опрессовке усилие передается на об-
мотки.
Регулируемые части тяговых обмоток
выполняют из нескольких параллельных
проводов. Наматывают их так, как в об-
мотке с одним проводом, с той лишь
разницей, что переходы из катушки в ка-
тушку выполняют поочередно в смежных
полюсах на одном уровне.
Винтовой параллельной называют об-
мотку, витки которой следуют один за
другим в осевом направлении по винто-
вой линии; между двумя соседними вит-
ками имеются радиальные каналы. Так
выполняют нерегулируемые части обмот-
ки Каждый виток винтовой обмотки со-
ставлен из нескольких параллельных про-
водников прямоугольного сечения, распо-
ложенных в радиальном направлении
Винтовая обмотка может быть одно-,
двух- или многоходовой в зависимости
от схемы намотки и тока нагрузки. Ча-
ше всего применяют двухходовую обмот-
ку (например, на трансформаторах
ОЦР-5600/25 и ОЦР-5000/25).
Наматывают винтовую обмотку на
жесткий бумажно-бакелитовый цилиндр
4 (рис. 111, б). Радиальные каналы меж-
ду витками образуются витковыми про-
кладками из электроизоляционного кар-
тона, нанизываемыми на рейки 7.
В винтовой обмотке параллельные про-
вода располагают по разным диаметрам,
т. е. положение проводов в магнитном
потоке различно, из-за чего не равны их
178
полные сопротивления Для выравнива-
ния сопротивлений проводов во избежа-
ние неравномерного распределения тока
в винтовой обмотке выполняют транспо-
зицию (смешение) проводов. Обычно в
винтовой обмотке применяют комбина-
цию двух видов транспозиции- групповую
(катушка 8), когда параллельные прово-
да делят на две группы и эти группы
меняют местами, и общую (катушка 9),
когда все провода меняют местами. В
этих случаях обмотку делят по длине
на четыре равных участка, содержащих
по ’/< всех витков (рис 111, г). На гра-
ницах участков выполняют три транспо-
зиции: две групповые / и /// на */< и
3/4 общего числа витков al—аб, считая
от начала обмотки, и одну общую II на
2/4 общего числа витков При группо-
вой транспозиции все параллельные про-
вода делят на две равные группы (обычно
обмотку выполняют из четного числа па-
раллельных проводников). В общей
транспозиции каждый провод перекла-
дывают самостоятельно. В месте каждой
транспозиции увеличивается осевой раз-
мер обмотки на высоту одного витка и
одного радиального канала.
Винтовую обмотку выполняют из обмо-
точного провода прямоугольного сечения
марки ПББО, изолированного нескольки-
ми слоями кабельной или телефонной
бумаги и хлопчатобумажной пряжей, и
провода марки ПБ, изолированного
несколькими слоями телефонной или ка-
бельной бумаги. Все изоляционные дета-
ли обмоток изготовляют из электроизо-
ляционного картона марки ЭМЦ. Листы
картона выпускают толщиной 1; 1,5, 2;
2,5 и 3 мм
Крепированную электроизоляционную
бумагу используют для изоляции концов
5 обмоток (см. рис. 111, б). Благодаря
поперечному крепу (гофрировке) она да-
ет удлинение до 50 % при натяжении.
Толщина бумаги 0,5 мм, в разглажен-
ном состоянии 0,17 мм.
В качестве дополнительной изоляции
при выполнении переходов и наклады-
вании бандажей применяют хлопчатобу-
мажную ленту: тафтяную толщиной
0,25 мм и шириной 10—50 мм или кипер-
ную толщиной 0,45 мм и шириной 10—
60 мм Обмотки пропитывают в лаке
ГФ-95 светло-желтого цвета.
Рис. 112. Схема, поясняющая монтаж обмоток на стержне магнитопровода отечественных
тяговых трансформаторов
Изготовляют обмотки на специальных
станках. На раздвижной металлический
шаблон устанавливают бумажно-бакели-
товый цилиндр с закрепленными рейками
и наматывают провод на вращающийся
цилиндр. Затем, не снимая обмотку со
станка, обжигают ворс пламенем газовой
горелки.
Сушат обмотку в специальных шка-
фах в вакууме (5333 Па) при темпе-
ратуре 100—110° С, после чего прессуют
ее до чертежного осевого размера на гид-
равлическом прессе (давление 3920 кПа
по поверхности дистанционных про-
кладок) и в стянутом виде пропиты-
вают, окуная в резервуар с изоляцион-
ным лаком ГФ-95. Затем обмотку в те-
чение примерно 10 ч держат в шкафах
с приточной вентиляцией при темпера-
туре 100—110° С.
Сборка трансформатора. В этом про-
цессе различают первую, вторую и третью
сборки. При первой сборке устанавли-
вают обмотку на магнитопровод, для че-
го на месте сборки расшихтовывают
верхнее ярмо магнитопровода. Затем на
оба стержня 1 (рис. 112) мостовым кра-
ном насаживают первые концентры 2 и
расклинивают их деревянными клиньями
11. После этого насаживают вторые 7, а
затем третьи 8 концентры. Снизу и сверху
обмоток помещают ярмовую изоляцию —
соответственно 9 и 6; для выравнива-
ния уровней полки ярмовой балки (ли-
нии консоли) с ярмом (линия ярма) уста-
навливают уравнительную изоляцию 10.
Ярмовую и уравнительную изоляцию из-
готовляют из электрокартонной шайбы.
Сверху на изоляцию устанавливают ме-
таллическое кольцо 5 с разрезом, пред-
назначенное для передачи усилия опрес-
совки обмоткам. После этого собирают
ярмо. Прессующее кольцо заземляют
медной лентой 4 на полку 3 ярмовой
балки
Во время второй сборки припаивают
концы обмоток к медным шинам медно-
фосфористым припоем. Токоотводящие
шины закрепляют в определенном поло-
жении изоляционными деталями из дере-
ва. Перед третьей сборкой активную
часть трансформатора подвергают сушке
в вакуум-сушильном шкафу для удаления
влаги из изоляции. Сушку производят
прн температуре 100° С в вакууме
5333 Па При сушке активной части
происходит усадка изоляции, поэтому за-
тем подтягивают все болтовые соедине-
ния, скрепляющие деревянные детали,
и подпрессовывают обмотки стяжными
179
шпильками Затем устанавливают и
закрепляют на активной части крышку
трансформатора.
К вводам, установленным на крышке,
гибкими демпферными соединениями из
медного провода марки ПЩ и медной
фольги подключают активную часть. За-
тем выемную часть опускают в бак, крыш-
ку затягивают болтами и трансформатор
заливают сухим трансформаторным мас-
лом.
Бак трансформатора. В зависимости от
массы и конструкции трансформатора
толщину стен бака, свариваемого из
листовой стали, выбирают от 4 до 10 мм,
а толщину дна — от 8 до 12 мм. Бак
и его крепления рассчитывают на меха-
ническую прочность. При этом для
трансформаторов электровозов прини-
мают ускорения: продольные 10 g, верти-
кальные 0,3 g, горизонтальные и попе-
речные 0,2 g.
На баке иногда (трансформаторы
ОЦР-5600/25, ОЦР-5000/25 и др.) распо-
лагают оборудование системы охлажде-
ния, масляный насос с трубопроводами,
теплообменники, воздуховоды (см рис.
116). Нагретое масло забирается насосом
из верхней части бака, прогоняется через
теплообменник, обдуваемый воздухом от
вентиляторов, и охлажденное возвраща-
ется в нижнюю часть. Теплообменник
собирают из отдельных секций. Каждая
секция состоит из двух корпусов и впаян-
ных в них медных трубок, по которым
протекает масло. Для создания большей
поверхности охлаждения к трубам при-
паивают большое количество пластин из
медной фольги.
Выше уровня крышки устанавливают
расширитель, сваренный из листовой ста-
ли. Масло, заливаемое в бак трансфор-
матора, является не только охлажда-
ющей, но и изолирующей средой С те-
чением времени, соприкасаясь с окру-
жающим воздухом, масло увлажняется,
теряя диэлектрические свойства. Это при-
водит к снижению электрической проч-
ности изоляции трансформатора. Масло
в расширителе более холодное, чем в баке
трансформатора, а поверхность сопри-
косновения его с воздухом мала, что
предохраняет масло от окисления и
увлажнения. Кроме того, при изменении
в процессе работы трансформатора тем-
пературы масла изменяется его объем,
но поскольку бак трансформатора дол-
жен быть весь заполнен маслом, то в рас-
Рис. 113 Вводы отечественных тяговых трансформаторов на стороне 25 кВ (а), тяговой
обмотки (б) и обмотки собственных нужд (виг).
/ — металлический стержень, 2 — бумажно-бакелитовая трубка, 3 — пространство, заполняемое мае
лом, 4 и 13.— металлические колпаки; 5 — фарфоровый изолятор; 6 и 14 — кольца из масло- и морозо-
стойкой резины; 7 — магнезиальный цемент, 8 — чугунный фланец, 9 — прокладка из маслостойкой
резины, 10 — крышка бака; // — контактный зажим, 12 — гайка; 15—алюминиевый фланец, 16 —
латунная обойма; 17 — втулка
180
ширитель поступают излишки масла (при
нагревании) или из расширителя масло
поступает в бак (при охлаждении).
Объем расширителя и уровень масла в
нем рассчитывают так, чтобы при всех
режимах работы трансформатора и ко-
лебаниях температуры окружающей сре-
ды бак был заполнен маслом. Масло
занимает минимальный объем при
выключенном трансформаторе и темпера-
туре воздуха — 50° С, максимальный
объем — при наибольшем допускаемом
превышении температуры верхних
слоев масла над температурой окружаю-
щего воздуха, равной 45° С. Уровень
масла в расширителе контролируется по
маслоуказателю.
Расширитель свободно сообщается с
атмосферой через специальную пробку,
имеющую отверстие для входа и выхода
воздуха при температурном изменении
объема содержащегося в нем масла. По-
падающая в расширитель вместе с возду-
хом влага конденсируется и скопляется
в отстойнике, находящемся в нижней
части расширителя.
На стенке бака имеются кран для на-
полнения его маслом, а также для слива
масла и пробка для отбора пробы масла,
состоящая из корпуса, специального бол-
та и шарика Остатки масла сливают
через пробку в дне бака. Готовый бак
окрашивают нитроэмалью
Вводы. Ввод обмотки на 25 кВ состоит
из токоведушей части (рис. 113, а), вы-
полненной в виде металлического стерж-
ня 1 и изолятора 5, отделяющего то-
коведущую часть от крышки. Один конец
изолятора заходит внутрь бака, а другой
выступает над крышкой 10 Сечение то-
коведущего стержня, устройство зажи-
мов и конструкция крепления к крышке
определяются током, проходящим через
вводы. Вводы тяговых обмоток с больши-
ми токами устанавливают группами на
одной стальной плите (обойме), имеющей
прорези, заваренные немагнитным метал-
лом. Такую обойму приваривают к крыш-
ке, вырезав в ней специальное отверстие
При больших токах в токоведущем
стержне вокруг него создается значи-
тельное магнитное поле, в котором нахо-
дится крышка трансформатора Вследст-
вие этого в ней возникают потери от вих-
ревых токов и перемагничивания стали,
в результате чего крышка нагревает-
ся. Для уменьшения таких потерь стре-
мятся установить в одно отверствие на
обойме не один, а несколько вводов.
При установке в обойме вводов начала и
конца одной обмотки магнитных силовых
линий в крышке, охватывающих оба
ввода, не будет, так как токи во вводах
равны, но противоположны по направле-
нию, и их результирующий магнитный по-
ток практически равен нулю Для тяго-
вых обмоток применяют съемные вводы
(рис. 113, б), у которых можно в эксплуа-
тации заменить поврежденный фар-
форовый изолятор, не поднимая выемную
часть.
Вводы обмоток собственных нужд (рис.
113, в) обычно устанавливают в одной
латунной обмотке и армируют магне-
зиальным цементом В целях облегчения
эксплуатации для обмоток собственных
нужд также применяют и составные
вводы (рис. 113, г), при которых не
требуется поднимать выемную часть для
замены неисправного изолятора Состав-
ные вводы состоят из двух изоляторов,
расположенных с обеих сторон крышки.
§ 42. Основные технические
данные и примеры конструктивного
выполнения тяговых
трансформаторов
Основные технические данные. В
табл. 5 приведены основные данные тяго-
вых трансформаторов электроподвижно-
го состава, эксплуатируемого на желез-
ных дорогах СССР. В обозначении типов
трансформаторов буква О указывает на
число фаз (однофазный), буква U, — на
принудительную циркуляцию масла, Р —
на назначение трансформатора (питание
ртутных выпрямителей), Д — на прину-
дительное воздушное дутье и Э — на
принадлежность к электровозу. Числи-
тель дроби означает типовую мощность
трансформатора в киловольт-амперах (у
трансформатора LTS-7,85/25 в тысячах
киловольт-амперах), знаменатель — но-
минальное напряжение сетевой обмотки
в киловольтах.
Трансформаторы ОЦР-5000/25В,
ОДЦЭ-5000/25А и ОДЦЭ-5000/25Б.
Стенки бака 1 (рис 114, а) сварены
181
Таблица 5
Показатели	Характеристики тягового			трансформатора типов		
	одцэ- 5000/25АМ-02	ОЦР- 5000/25В	ОЦР- 5600/25	LTS 7,85/25	SL68/3848/51	ОЦР-1000/25
Серия электроподвижного состава	ВЛ80р, ВЛ8(У,	ВЛ80“	ВЛ60"	ЧС4	ЧС4Т	ЭР9*1
Номинальная мощность первичной обмотки, кВ- А	ВЛ80г 4777	5180	5862	7850	8058	973
Длительный ток первичной обмотки, А	—	185	209,8	—	—	39
Вторичная тяговая обмотка: номинальная мощность, кВ- А					4944	6850	6850	773
длительный ток, А	1750	—	2700	2Х 3300	2X3300	350
номинальное напряжение, В	1230*2	—	2060	2X1040	2Х Ю40	2208
Обмотка собственных нужд: номинальная мощность, кВ • А			875	300	200/164	275	92
напряжение холостого хода, В	641,410,231	229;396;625	210;399;630	260/213	354/261/221	220;276
длительный ток, А	520					770	778	420
Обмотка отопления: номинальная мощность, кВ- А							800	800	100
номинальное напряжение, В	—	—	—	3030	3100	628
длительный ток, А	—	—	—	264	259	159
При напряжении сети 25 кВ потери холостого хода, кВ • А			5,8	6,1	10	10	3,6
Суммарные потери мощности не более, кВт	84	1Q1.2	106	—	—	30
Напряжение короткого замыкания, %	—	9,82	9,8	—	—	—
Масса масла, кг	—	2050	2900	—	—	1045
Масса трансформатора, кг	7800	9000	12 400	11 600	11 400	3500
Габаритные размеры, мм	2000Х 2600Х	2692Х 2000Х	2692Х 2000Х	2150Х 1450Х	2015Х 1560Х	3080Х 1690Х
	Х2760	Х2889	Х2889	Х2200	Х2800	XI150
Количество воздуха, продуваемого через ра- диаторы не менее, м3/ч	19 800	20 000			9990			4000
К- п д., %	98,3	98,0	—	—	—	—
Всех модификаций, кроме электропоездов ЭР9Е, где установлены тяговые трансформаторы ОДЦЭ-1600/25 Такой трансформатор,
несмотря на то что в его бак дополнительно помещена обмотка сглаживающего реактора, имеет массу на 420 кг меньше, чем трансформатор
ОЦР-ЮОО/25, охладитель масла такой же, как на электропоездах ЭР9П и ЭР9М, работает в режиме самовентиляции Остальные характеристики
трансформаторов одинаковые. *г На электровозах ВЛ80р, ВЛ801 номинальное напряжение обмоток возбуждения 180 В, ток 720 А.
Тяговые обмотки
Рнс 114 Общий вид (а), схема расположения вводов (б) и схема соединения обмоток (в)
трансформатора ОЦР-5000/25В электровоза ВЛ80к
из листовой стали толщиной 6 мм; к ним
приварены жесткие балки-камеры <?, вы-
полняющие роль воздуховодов и пере-
дающие силы, создаваемые весом транс-
форматора, на опорные балки 9. Балки-
камеры имеют конусообразные стаканы
10, которые опираются на конусы рамы
кузова электровоза через резиновые ко-
нусы. Секции 2 теплообменника установ-
лены на стенках бака и соединены трубо-
проводом с масляным насосом 8.
На крышке трансформатора ОЦР-
5000/25В расположены: два ввода А и X
(рис. 114, б и в) сетевой обмотки напря-
жением 25 кВ, четыре ввода al, xl, а2 и
х2 основных (нерегулируемых) частей
и десять вводов 1, 2, 3, 4, 01, 02, 8, 7, 6, 5
регулируемых частей тяговой обмотки,
пять вводов х, аЗ, а4, а5, аб обмотки
собственных нужд. Все вводы разборные
и допускают замену изоляторов без
подъема активной части
Для установки главного контроллера
ЭКГ-8Д (а на трансформаторе ОДЦЭ-
5000/25В электровоза ВЛ80с — ЭКГ-
8Ж) на крышке смонтированы стойки
5 и 7 (см. рис. 114, а). На стойке 7
укреплен заводской щиток 6 с основны-
ми данными трансформатора, а на стой-
ке 5 — расширитель 4.
Трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б имеет
такую же конструкцию, как и трансфор-
матор ОЦР-5000/25В, и отличается лишь
монтажом выводов на крышке. Транс-
форматор ОДЦЭ-5000/25А электровоза
ВЛ80р имеет меньшее число секций и вы-
водов тяговых обмоток. У него пре-
дусмотрена дополнительная обмотка для
питания выпрямительной установки воз-
буждения в режиме рекуперации. Обмот-
ки расположены таким образом, что в
случае повреждения одной из них ее реак-
тивное сопротивление увеличивается и
ток к. з ограничивается. В связи с этим
частично изменена и конструкция транс-
форматора.
Трансформаторы ОЦР-ЮОО/25 и
ОДЦЭР-1600/25. Трансформатор ОЦР-
1000/25 моторного вагона электропоез-
дов ЭР9, ЭР9П и ЭР9М выполнен с ре-
гулированием на стороне низшего напря-
жения. Трансформатор имеет полуоваль-
ный бак / (рис. 115) и подвешен к раме
кузова вагона на балках 6 и 8, приварен-
ных к крышке 5
Вводы 10 расположены на торцовой
стенке бака и защищены герметической
металлической коробкой 11 со съемной
крышкой В верхней части коробки распо-
ложен кожух 9, через который силовые
кабели подводят к вводам 10 На второй
торцовой стенке установлен насос с трех-
фазным асинхронным двигателем 7,
обеспечивающим принудительную цирку-
183
ляцию масла в системе охлаждения На
боковой стенке бака 1 размещены воз-
духоосушитель, коробка 3 термометри-
ческого сигнализатора и защитный кожух
2 термобаллона сигнализатора.
Воздухоосушитель очищает и сушит
входящий в бак 1 воздух, который сопри-
касается с очень большой поверхностью
масла, так как трансформатор не имеет
расширителя. При понижении уровня
масла в баке воздух засасывается через
отверстие в дне 18 (рис. 115, б) осу-
шителя в масляный затвор 16, проходит
через масло, где очищается от грязи и
пыли. Очищенный воздух поднимается
вверх в камеру 4, заполненную силикаге-
лем 15, который осушает воздух. В верх-
ней части корпуса помешен стакан 13 с
индикаторным силикагелем (силикагель,
пропитанный хлористым кальцием и хло-
ристым кобальтом), имеющим голубой
цвет. При увлажнении он становится ро-
зовым. Наблюдают за состоянием сили-
кагеля через смотровое окно 14 в стакане.
Воздухоосушитель соединен с баком
трансформатора патрубком 12. Масло в
затвор наливают через пробку 17.
Выемная часть расположена в баке
трансформатора горизонтально и подве-
шена к крышке 1 (рис. 116, а) за ярмо-
вые балки 8 и 10 четырьмя шпильками
184
2 и 7. Для направления потока масла
внутрь обмоток 11, расположенных на
стержнях магнитопровода 9, поставлены
перегородки 6 из электрокартона. Отводы
из медных шин 3 укреплены деревян-
ными планками 4 на ярмовых балках
магнитопровода. К нижней поверхности
крышки 1 приварена коробка 5, предохра-
няющая масло от плескания во время
ускорения и торможения электропоезда.
Первыми у стержней на бакелитовых
цилиндрах с толщиной стенок 10 мм раз-
мещены соединенные последовательно
катушки сетевой обмотки А—X (рис 116,
б). Среднее положение занимают соеди-
ненные параллельно катушки тяговой об-
мотки с девятью выводами. На наруж-
ных цилиндрах 12 (см. рис. 116, а) разме-
щены на одном стержне обмотка собст-
венных нужд 02—х2, а на другом —
обмотка отопления 01—xl.
Трансформатор ОДЦЭР-1600/25 уста-
новлен на электропоезде ЭР9Е. Принци-
пиальная схема трансформатора ОДЦЭР-
1600/25 и его характеристики такие же,
как у трансформатора ОЦР-1000/25, но в
бак трансформатора ОДЦЭР-1600/25 до-
полнительно помещена обмотка сглажи-
вающего реактора Охладитель масла та-
кой же, как на серийных электропоездах
ЭР9П и ЭР9М, но использован в режиме
Рис 116 Выемная часть (а), схема соединения обмоток (б) трансформатора ОЦР-ЮОО/25
самовентиляции. Вынесенный под встреч-
ный поток воздуха, он огражден спе-
циальным каркасом с металлической сет-
кой, исключающей попадание щебня и
других предметов на его активную часть,
и оборудован направляющим экраном —
диффузором для улучшения условий ох-
лаждения. Принудительная циркуляция
масла через охладитель начинается после
включения насоса, которое происходит
автоматически при нагреве масла до тем-
пературы 4-30° С. В диапазоне скорос-
тей движения 40—100 км/ч поверхность
охладителя масла трансформатора обду-
вается воздухом со средней скоростью
4,5—5 м/с.
Активная выемная часть состоит из
трансформаторного и реакторного бло-
ков Активная часть помещена в
стальной бак с трансформаторным мас-
лом, обеспечивающим необходимую изо-
ляцию и охлаждение обмоток. Магни-
топровод трансформатора стержневого
типа, расположен горизонтально стерж-
ни установлены параллельно рельсовому
пути Расположение обмоток на стержнях
концентрическое: первой размещена се-
тевая обмотка А—X, намотанная плашмя
на бумажно-бакелитовый цилиндр с
клиньями, которые образуют продоль-
ные каналы для масла Циркуляция мас-
Рис. 117 Тяговый трансформатор LTS-7,85/25
электровоза ЧС4
185
QhlL	OZfrl
Рис 118 Тяговый трансформатор SL 68/3848/51 (а), схема соединения обмоток (б), масло-
охладитель 60Е (в) и схема его охлаждения (г)
186
ла осуществляется электронасосом 2ТТ-
16/10-01.
Трансформатор LTS-7,85/25. Этот
трансформатор (рис. 117) установлен на
электровозе ЧС4 и выполнен с регули-
рованием на стороне высшего напряже-
ния. Он имеет бак 1 четырехугольной
формы, к продольным стенкам которого
приварены лапы (фланцы) 2 для уста-
новки трансформатора на опорной плите
6. Между лапами и опорной плитой нахо-
дятся амортизирующие резиновые про-
кладки. Стенки бака имеют толщину
5 мм, дно — 10 мм.
На стенках бака укреплены: переклю-
чатель ступеней 3, отделенный от внут-
реннего пространства бака изоляцион-
ной перегородкой, на которой расположе-
ны штепсельные контакты регулируемой
обмотки; вводы обмоток собственных
нужд и отопления поезда; теплообменник
4 с насосом. На крышке смонтированы
высоковольтные вводы, шинные вводы,
расширитель 5, сваренный из листовой
стали толщиной 3 мм, воздухоосушитель,
реле газовой защиты. К стенке расши-
рителя приварен маслоуказатель На
стенке расширителя около маслоуказате-
ля нанесены контрольные отметки, со-
ответствующие уровню масла при темпе-
ратурах —40, 4-20 и 4-40° С. На расши-
рителе 5 также установлен дистанцион-
ный контактный термометр, контроли-
рующий температуру верхних слоев мас-
ла в баке, с уставкой контактов 60 (но-
минальная температура) и 90° С (макси-
мальная температура). При температуре
масла выше уставки контакты термо-
метра замыкают цепь сигнальной лампы
на пульте управления. Между крышкой
бака и расширителем находится газовое
реле.
Магнитопровод трансформатора бро-
невого типа набран из листов холодно-
катаной трансформаторной стали толщи-
ной 0,35 мм Магнитные потери не пре-
вышают 0,7 Вт/кг при индукции 1000Х
X Ю"'4 Тл Листы покрыты карлитом.
Обмотки выполнены из медного прово-
да прямоугольного сечения, изолирован-
ного несколькими слоями кабельной бу-
маги и одним слоем хлопчатобумажной
пряжи.
Трансформатор SL68/3848/51. Тран-
сформатор (рис. 118), примененный на
электровозе ЧС4Т, в отличие от тран-
сформатора LTS-7,85/25 имеет магни-
топровод, магнитные потери в котором не
превышают 0,6 Вт/кг при индукции
1000 •10"4Тл. Бак 2 соединен с рамой 1
фланцами 13, между которыми проложе-
на резиновая прокладка. На боковой
стенке бака 2, укреплен переключа-
тель ступеней 12. На верхней части бака
2 расположены: шкаф 11, на котором
укреплен расширитель 10 с воздухоосу-
шителем 9; газовое реле 16; проходные
изоляторы с вводами 18 и 19 первичной
обмотки. Рядом с расширителем нахо-
дятся выводы 14 обмотки отопления (С/
и С2 на рис. 118, б) и выводы 15 обмотки
собственных нужд, выводная коробка 17
переключателя напряжения 25/12 кВ. В
отличие от трансформатора LTS-7,85/25,
где переключение питания с 25 на 12 кВ
производится пересоединением высоко-
вольтного ввода на соответствующие
выводы регулировочной обмотки, на
трансформаторе SL-68/3848/51 имеется
переключатель напряжения, к зажимам
которого подключены выводы 3 обмотки
00-7)25
Охладительная система расположена
на баке 2 и включает в себя масляный
насос 4, два мотор-вентилятора, уста-
новленных в отдельных блоках 8, коробку
с зажимами 5, маслоохладители, фильтр
6, охладительную камеру 7 и трубопро-
воды. Маслоохладитель с поверхностью
охлаждения 39 м2 состоит из латунных
трубок 20 (рис. 118, в) с ребрами. В от-
личие от трансформатора LTS-7,85/25 в
трансформаторе SL 68/3848/51 трубки 20
впаяны в корпус охладительных элемен-
тов, которые с обеих сторон закрыты
камерами 21. Каждый из двух масло-
охладителей обдувается воздухом, заса-
сываемым отдельным вентилятором.
Нагретый воздух выбрасывается под ку-
зов электровоза ЧС4Т. Нагретое масло
из бака 2 (рис. 118, г) трансформатора
по трубе поступает в маслоохладитель
23 и затем по трубе через открытый
затвор 22, фильтр 25, масляный насос
4 — снова в бак 2. Для спуска масла
предусмотрен кран 24. Контроль темпе-
ратуры масла осуществляется термо-
метром, который имеет контакты для сиг-
нализации о нормальной (60° С) и наи-
большей (90° С) температуре.
Глава 9
РЕАКТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ФИЛЬТРЫ,
МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ, ДАТЧИКИ ТОКА
§ 43. Реакторы
Назначение и основные характеристи-
ки реакторов. Реакторы электровозов и
электропоездов выполняют со стальными
магнитопроводами и без них. Их приме-
няют для уменьшения пульсаций выпрям-
ленного тока в цепи тяговых двигателей
пульсирующего тока (сглаживающие
реакторы), для ограничения тока в сек-
ции обмотки трансформатора во время
перехода с одной ступени регулирования
напряжения на другую (переходные
реакторы), более равномерного распреде-
ления тока между обмотками возбужде-
ния тяговых двигателей и резисторами
ослабления возбуждения (индуктивные
шунты), стабилизация напряжения (на-
сыщающиеся реакторы, допускающие
изменение параметров с помощью
подмагничивания — трансформаторы
ТРПШ-2 и др.), сглаживания пульса-
ций выпрямленного тока в цепи аккуму-
ляторных батарей, в цепи защиты от за-
мыкания на «землю», снижения уровня
радиопомех, создаваемых при работе
электровоза или электропоезда под кон-
тактным проводом, в качестве датчиков
для ограничения тока к. з. в случае сквоз-
ного пробоя вентилей плеча выпрямите-
ля (токоограничивающие реакторы), вы-
равнивания нагрузки между параллель-
ными цепями тиристоров (индуктивные
делители) и для других цепей.
Основными характеристиками реакто-
ров являются зависимости магнитной ин-
дукции В от суммарной м. д. с. F, индук-
тивности реактора L? и магнитного пото-
ка Ф от тока / в цепи реактора.
Сглаживающие реакторы. На э. п. с. со
статическими преобразователями вы-
прямленное напряжение на зажимах тя-
говых двигателей не является постоян-
ным во времени: оно изменяется, пульси-
рует. Коэффициент пульсаций напря-
жения
= UJU = (£/в — £7)/(t7sin<on),
188
где Um — амплитудное значение перемен-
ной (пульсирующей) составляющей на-
пряжения; U — среднее выпрямленное
напряжение (постоянная составляю-
щая); UB — напряжение на зажимах вы-
прямителя с учетом только основной гар-
моники его пульсаций; = 4nf — угло-
вая частота колебаний переменной сос-
тавляющей, соответствующая удвоенной
промышленной частоте f = 2-50 = 100 Гц
переменного тока.
Коэффициент кп„ зависит от схемы вы-
прямления и угла коммутации диодов и
тиристоров выпрямителя. Пульсации вы-
прямленного напряжения вызывают н
пульсации тока тяговых двигателей, ко-
торые тем больше, чем меньше индук-
тивность в их цепи. Собственной индук-
тивности тяговых двигателей недостаточ-
но для сглаживания тока в необходи-
мых пределах. Поэтому для уменьшения
пульсации тока последовательно в цепь
двигателей включают добавочное индук-
тивное сопротивление — сглаживающий
реактор. В этом случае коэффициент
пульсации тока
кп/ = I т/1	^пи^ном/	*
где 1т — амплитудное значение перемен-
ной составляющей тока, I — постоянная
составляющая тока; 2Z. — полная индук-
тивность цепи выпрямленного тока, отне-
сенная к одному двигателю и состоящая
в основном из индуктивностей двигателя
/.дВ и индуктивности сглаживающего
реактора Lf
В тяговом двигателе пульсирующего
тока момент на валу создается только
постоянной составляющей тока. Пере-
менные составляющие напряжения и осо-
бенно тока затрудняют условия работы
тяговых двигателей, ухудшая их комму-
тацию и увеличивая магнитные и до-
полнительные потери Отсутствие пульса-
ций тока возможно только при SZ. — оо,
коэффициент пульсации тока возрастает
при снижении нагрузки, что соответству-
ет более высоким скоростям движения ло-
комотивов. Обычно сглаживающие реак-
торы обеспечивают уменьшение пульса-
ции тока не более чем на 25—30%. Даль-
нейшее сглаживание не осуществляется,
так как оно сопряжено с чрезмерным
увеличением размеров и массы реактора.
Для поддержания постоянной пульса-
ции тока в широких пределах нагрузки
тяговых двигателей сглаживающий реак-
тор должен обеспечивать изменение ин-
дуктивности цепи выпрямленного тока по
закону гиперболы. С некоторым прибли-
жением такую характеристику имеют
сглаживающие реакторы с ферромагнит-
ным сердечником. Объясняется это тем,
что индуктивность таких реакторов не яв-
ляется постоянной, а зависит от тока в
обмотке. Индуктивность изменяется пря-
мо пропорционально магнитной прони-
цаемости, которая зависит от магнитной
индукции При возрастании тока в об-
мотке реактора одновременно возрастает
и магнитная индукция, что вызывает
уменьшение магнитной проницаемости, а
следовательно, и уменьшение индуктив-
ности. При уменьшении тока в обмотке
индуктивность реактора увеличивается.
Это свойство реакторов с ферромагнит-
ными сердечниками и используется для
сглаживания пульсации выпрямленного
тока.
На отечественном э. п с. со статически-
ми преобразователями применяют сгла-
живающие реакторы как с замкнутой,
так и с разомкнутой магнитными систе-
мами с тремя, двумя и одним сердечни-
ком, которые набирают из лакированных
листов электротехнической стали Э22
толщиной 0,5 мм. Реакторы с замкнутым
магнитопроводом имеют большую массу
на единицу мощности. Магнитный поток
реакторов с разомкнутым магнитопрово-
дом слабо влияет на смежное обору-
дование, и, следовательно, не требуется
применять специальные меры для огра-
ничения этого влияния
Сердечники реакторов имеют значи-
тельный воздушный участок в магнитной
цепи во избежание насыщения и чрезмер-
ного снижения индуктивности при боль-
ших токах нагрузки. С увеличением воз-
душного зазора снижается начальная ин-
дуктивность, но насыщение сердечника и
падение его индуктивности наступают
лишь при большем токе нагрузки. Зазо-
ры в стержнях заполняют диамагнитны-
ми прокладками из гетинакса. Магнито-
провод с одним сердечником выполняют
радиально-шихтованным, что позволяет
уменьшить массу и размеры реактора,
снизить потери в стали путем рациональ-
ного распределения магнитного потока
(он замыкается через торцы пластин маг-
нитопровода), улучшить заполнение «ок-
на» обмотки, повысить технологичность
изготовления. На электровозах ЧС4 и
ЧС4Т сглаживающие реакторы выполне-
ны без магнитопроводов и снабжены
шихтованными экранирующими магнит-
ными контурами.
Электромагнитные и тепловые нагруз-
ки, обеспечивающие заданные характе-
ристики сглаживающего реактора при
наименьших габаритных размерах и мас-
се, рассчитывают методом постепенного
приближения. Индуктивность рассеяния
реактора, мГн,
L„ = ш£>срл2К|/С2Кз-Ю6/0,44,
где w — число витков катушки; К\, ка и
/сз — коэффициенты, учитывающие влия-
ние на индуктивность соответственно
длины, диаметра и толщины намотки ка-
тушки.
Основными частями сглаживающего
реактора (рис. 119) являются катушка,
магнитопровод или шихтованные экрани-
рующие магнитные пакеты, монтажные
детали (боковины, стягивающие дюралю-
миниевые шпильки, кожух, экран и др.).
Шихтованные экранирующие пакеты пре-
дотвращают нагрев окружающих метал-
лических конструкций потоками рассея-
ния.
Катушки 1 выполняют из шин медных
(рис. 119,а и б), намотанных на ребро,
с зазором до 4 мм, алюминиевых
(рис. 119,в) или из провода (реакторы
СР-800 и др.). Для витковой изоляции
катушки из медных шин обычно приме-
няют электронит, установленный на
7з высоты шины для лучшего охлаж-
дения, а из провода — стеклоленту, нама-
тывая ее в один слой вполуперекрышу.
Витки из алюминиевых шин имеют изоля-
цию класса В. Торцы и цилиндрическую
поверхность магнитопровода реакторов
PC-32, PC-33, PC-50, PC-53, РС-55 и
РС-56 покрывают стеклопластом; толщи-
189
О
о
612
Рис 119 Сглаживающие реакторы РС-53(а) электровозов ВЛ80т, ВЛ80с, РЭД-4000А(б) электровозов ВЛ60 , 1CLVH-7050
электровозов ЧС4, ЧС4Т (в):
/ — обмотка; 2 — шпильки стяжные, 3 — раднально-шихтованный сердечник; 4 — боковина гетннаксовая; 5 — кожух; 6 — установочный
угольник, 7 — ярмовая балка; 8 — основание, 9 — разомкнутый магнитопровод, 10 — каркас
на основного слоя 7 мм Стеклопласт
обеспечивает упругое крепление пакета
без каких-либо крепежных деталей.
Сглаживающие реакторы РС-32,
РС-53, РС-60 выполнены с разомкнутой
магнитной системой, равноценны по
электромагнитным характеристикам,
имеют принудительное воздушное охлаж-
дение, и одинаковые по конструкции об-
мотки и магнитопроводы. Различие меж-
ду ними заключается в конструкциях
воздуховодов. Воздуховод реактора
РС-53 входит в конструкцию самого реак-
тора. Реакторы РС-32 и РС-60 разме-
щают в вентиляционных камерах, кото-
рые являются частью кузова электровоза.
Магнитопровод такого реактора выпол-
нен в виде одиночного радиально-шихто-
ванного стержня круглого сечения.
Сглаживающие реакторы ЭРБД-800 и
СР-800 имеют магнитопроводы броне-
вого типа. Каждая обмотка их состоит
из 14 секций (168 витков) из провода
ПС Д-З,05 • 10. Реактор ЭРБД-800 имеет
принудительное воздушное охлаждение,
реактор СР-800 охлаждается одновре-
менно с установленными на нем охлади-
телями масла тягового трансформатора.
Характеристики некоторых сглажи-
Рис. 120. Характеристики сглаживающих
реакторов типов РЭД-4000А (кривая /), РС-53
(кривая 2), РС-32 (кривые 3 и 5), РС-56
(кривая 4)
ваюших реакторов показаны на рис 120,
а основные технические данные приве-
дены в табл. 6.
Переходные реакторы. Эти реакторы
применяют на электровозах для ограни-
чения тока в секции в процессе ее шунти-
рования при регулировании напряжения
на вторичной обмотке трансформатора.
Реакторы выполняют как с магнито-
проводами, так и без них. В переход-
ном реакторе с магнитопроводом вслед-
ствие нелинейности характеристики на-
Т а б л и ц а 6
Показатель	Сглаживающий реактор типа
	РЭД-4000А	РС-32	РС-53	РС-56	ЭРБД-800	ICLVH-7050 2CLVH-7050
Серия электроподвиж- ного состава	ВЛ60к	ВЛ80к	ВЛ80с, ВЛ801, ВЛ80₽	ВЛ 82"	ЭР9 ЭР9П,ЭРОМ	ЧС4 ЧС4Т
Ток часового режима, А	1575	1850	1850	535	ТОО"	1140X3 1100X3
Индуктивность, мГн*1	5,6/10,5*'	4/5,85*'	4/6*'	42/60*'	зхз/-*1	20*2
Номинальное напряже-						
нне, В	3000	3000	1500	3000	3000	—
Площадь сечения сер-						
дечника, см2	430	920	920	920	—	Нет
То же провода обмотки,						
мм2	5X50	4X65	4X65	1,95X65	—	—
Число витков	144	70	70	228	168	—
Марка провода	МГМ	МГМ	МГМ	МГМ	ПСД-3,05- 10	
Количество охлажда-						
ющего воздуха, м3/с	5	3	1,59	1	—	3,5/2,2
Масса реактора, кг	1570	800	800	1700	—	1300 1300
Число реакторов на электровозе или моторном						
вагоне	2	4	4	4	1	2/2
*' В числителе индуктивность при токе часового режима, в знаменателе — начальная *2 Индуктив-
ность при подмагничивании постоянным током 250 А, при токе 530 А индуктивность подмагничивания
10 мГн, при переменном токе 60 А — 21 мГн
191
Таблица 7
Переходной реактор типа
Показатель
Пра-1М, Пра-ЗА Пра-48
Пра-2
Серия электровоза	ВЛ 60“	ВЛ80“	ВЛ80т, ВЛ80р
Номинальное напряжение между выводами, В	252	146	146
Ток ветви, А, в режиме:			
часовом	1100	1350	1350
продолжительном	1000	1270	1270
Индуктивное сопротивление, Ом	0,26	0,12	0,12
Число витков	44	32	27
Площадь сечения шины, мм 2	6Х 60	8X60	8X60
Масса реактора, кг	580	572	450
магничивания амплитуда суммарного то-
ка, обусловленная насыщением магнит-
ной цепи, достигает больших значений.
Для снижения ее и уменьшения массы
реакторов широко применяют переход-
ные реакторы без магнитопроводов,
имеющие линейную характеристику. Ин-
дуктивность такого реактора зависит от
геометрических размеров и конструкции
обмотки.
На отечественных электровозах приме-
няют переходные реакторы ПРА-1М и
ПРА-2, ПРА-ЗА, ПРА-48.
Каждый реактор состоит из двух са-
мостоятельных аппаратов, размещенных
один над другим (рис. 121). Этим дости-
гается наиболее выгодное использование
площади кузова и взаимной индуктив-
ности реакторов. Каждый аппарат имеет
четыре катушки /, включается в одно из
плеч трансформатора и работает самос-
тоятельно. По конструкции и схеме все
отечественные переходные реакторы оди-
наковы. Каждая катушка намотана
плашмя в один слой из двух параллель-
ных шин алюминия. Между параллель-
ными шинами предусмотрены зазоры
3 мм, между витками — 8 мм. Катушка
в радиальном направлении скреплена во-
семью бандажами из стеклоленты, в осе-
вом — шпильками 2 из дюралюминия.
Для предотвращения чрезмерного нагре-
ва находящихся вблизи реактора сталь-
ных конструкций сверху и снизу реактора
Рис. 121 Переходный реактор ПРА-48 (а
и схема соединения его обмоток (б)
192
устанавливают экранирующие шихтован-
ные стальные пакеты 3. Характеристики
переходных реакторов приведены в
табл. 7.
Реакторы токоограничивающие. Их
применяют на электропоездах ЭР9 и
ЭР9П выпуска до 1976 г. для ограни-
чения тока короткого замыкания в выпря-
мителе и как датчики для отключения
главного выключателя.
На любом моторном вагоне установ-
лено три токоограничивающих реактора
ТР-400 каждый в отдельном кожухе.
Реактор не имеет магнитопровода, сос-
тоит из силовой катушки и дополни-
тельной вторичной обмотки, с которой по-
дается импульс на отключение главного
выключателя. Силовая катушка имеет
28 витков из медной шины площадью
сечения 5,5X40 мм, дополнительная,
расположенная между слоями силовой
катушки,—18 витков из провода ПБД
диаметром 2,02 мм. Катушки укреплены
монтажными колодками на стеклотексто-
литовой плите (основании), установлен-
ной на изоляторах в общем кожухе
§ 44. Индуктивные делители
и индуктивные шунты
Индуктивные делители. Для обеспече-
ния необходимой мощности преобразова-
телей (на электровозах ВЛ80р и др.)
из-за ограничения предельных токов ти-
ристоры приходится соединять парал-
лельно Для тиристоров особым режимом
работы является процесс включения,
обусловленный трудностями распределе-
ния токов в параллельных цепях.
Известно, что нарастание тока в каж-
дой параллельной цепи определяется ам-
плитудой управляющих импульсов и точ-
ностью подбора тиристоров по значению
прямого падения напряжения Ди. После
снятия управляющих импульсов тиристо-
ры работают неустойчиво. В результате
этого в одних параллельных цепях токи
нарастают, в других спадают до нуля.
Применение средств принудительного
распределения тока в параллельных вет-
вях позволяет включать тиристоры им-
пульсами меньшей длительности. Извест-
но несколько способов выравнивания то-
ков в параллельных ветвях тиристоров:
7 Зак 955
с помощью резисторов и индуктивных
делителей, делительных реакторов и дру-
гих устройств, включаемых в цепи пе-
ременного или постоянного тока. На оте-
чественных электровозах с этой целью
применяют индуктивные делители, вклю-
ченные в цепь переменного тока Их сое-
диняют друг с другом по схеме (замкну-
тая цепочка), приведенной на рис. 122,а.
Такой делитель состоит из шихтованного
сердечника и двух обмоток.
Выравнивание токов в параллельных
ветвях индуктивными делителями L15 —
L28 основано на взаимодействии м.д.с.
обмоток, включенных встречно и индук-
тивно связанных. При этом нарастание
тока, например, в обмотке делителя L15
вызывает в замкнутом магнитопроводе
делителя значительный нарастающий
магнитный поток, который приводит к
резкому повышению разности потенциа-
лов между анодом и катодом тиристо-
ра второй ветви и его открытие. В случае
дальнейшего увеличения тока делитель
обеспечивает его равномерное распре-
деление между параллельно включенны-
ми тиристорами.
Индуктивные делители выполняют не-
насыщенными. Это обеспечивает приня-
тие нагрузки плечами преобразователя с
фазовым регулированием напряжения
при подаче импульса управления в лю-
бом месте зоны коммутации. Это возмож-
но только, если по всей зоне коммутации
на плече будут необходимые потенциаль-
ные условия.
Индуктивность делителей определяют
в зависимости от параметров преобра-
зователя. Габаритные размеры делителя
не должны превышать размеры тиристо-
ра с охладителем в плане; масса сердеч-
ника равна примерно 3 кг. Соотношение
между числом витков и воздушным зазо-
ром б (рис. 122,6) выбирают таким, что-
бы делитель не насыщался во всем диа-
пазоне нагрузок. Сердечник выполняют
из электротехнической стали Э-ЗЗО, пло-
щадь его сечения 1200 мм2, длина сред-
ней силовой линии 0,33 мм.
Индуктивные шунты. На электровозах
и электропоездах постоянного и электро-
возах переменного тока для увеличения
числа ходовых скоростных характерис-
тик регулируют возбуждение тяговых
двигателей, включая параллельно их об-
193
моткам возбуждения резисторы, последо-
вательно соединенные с индуктивными
шунтами (см. рис 233). Резистор обеспе-
чивает заданное распределение тока
между обмоткой возбуждения и шунти-
рующей цепью в установившихся режи-
мах работы, индуктивный шунт — в не-
установившихся (при резких изменениях
напряжения на зажимах тягового двига-
теля). Наиболее опасным для тягового
двигателя с ослабленным возбуждением
является режим включения его на полное
напряжение после кратковременной поте-
ри питания, например при отрыве токо-
приемника от контактного провода. В
этом случае бросок тока якоря и ско-
рость его нарастания зависят от распре-
деления тока между обмоткой возбужде-
ния и шунтирующей цепью, так как
при значительной массе поезда частоту
вращения якоря двигателя в течение пе-
реходного режима можно считать пос-
тоянной.
Ввиду значительной индуктивности Дв
обмотки возбуждения и отсутствия ин-
дуктивности (или ее малости) в шунти-
рующей цепи при работе двигателя в
неустановившемся режиме в первый мо-
194
мент весь ток якоря может пройти через
шунтирующую цепь, минуя обмотку воз-
буждения. В результате этого произой-
дет значительный бросок тока якоря из-
за резкого уменьшения э. д. с., опасный
для изоляции обмотки и обусловливаю-
щий быстрое насыщение добавочных по-
люсов. Рост магнитного потока добавоч-
ных полюсов замедляется, в результате
чего реактивная э. д. с. в коммутируемых
проводниках якоря недостаточно компен-
сируется. Это приводит к сильному искре-
нию под щетками, что может вызвать
возникновение кругового огня по кол-
лектору.
Индуктивность шунта стремятся по-
добрать так, чтобы возникающие э. д. с.
самоиндукции обеспечили такое распре-
деление токов между обмоткой возбуж-
дения и шунтирующей ее цепью, при ко-
тором коэффициент ослабления возбуж-
дения соответствовал бы расчетному для
двигателей данного типа. Обычно реко-
мендуется соотношение £ш/£в > 0,6.
Индуктивный шунт состоит из обмотки
и магнитопровода, набранного из листов
электротехнической стали толщиной
0,5—1 мм, покрытых лаком во избежа-
Таблица 8
Индуктивный шунт типа
Показатель	ИШ-2К	ИШ-95	Н-3554/41	ИШ-104А1
Серия э. п.с.	ВЛ10, ВЛ10>', ВЛ11	ВЛвО», ВЛ80с, ЧС2Г ВЛ80т, ВЛ80Р		ЭР2
Номинальное напряжение, кВ	3	2	3	3
Ток, А	300	520	290	35
Индуктивность, мГн	16	1,5	9—18	240—350*
Масса, кг	580	ПО	607	298
* При токе 50 А
ние снижения индуктивности вихревыми
токами.
Магнитные системы шунтов выполняют
открытыми броневого типа в виде бук-
вы Н с воздушным зазором посередине
(индуктивные шунты ИШ-406 электро-
возов ВЛ8, ИШ-104А электропоездов
ЭР2 и др.), стержневого типа с гори-
зонтальным (шунты ИШ-2К, электрово-
зов ВЛ10, ВЛЮ7, ВЛ11 и др.) и верти-
кальным расположением стержней, с воз-
душным зазором в стержнях (шунты
CLVH-3254/41 электровозов ЧС2Т и
др.), с одним горизонтальным радиаль-
Рис. 123. Индуктивные шунты ИШ-2К (а) и ИШ-95 (б):
1 — магнитопровод; 2 — шины, 3 — катушки; 4 — каркас, 5 — прокладки; 6 — боковина из гетинакса;
7 — обмотка; 8 и 9 — шпильки
7*
195
но-шихтованным сердечником (шунты
ИШ-95 электровозов ВЛ80т, ВЛ80с и др.,
конструкция которых подобна конструк-
ции сглаживающего реактора РС-53, см.
рис. 119,а). Воздушные зазоры в стерж-
нях обеспечивают малое изменение ин-
дуктивности шунта в диапазоне рабочих
нагрузок тяговых двигателей, наличие
этих зазоров позволяет устанавливать
требуемую характеристику.
Обмотку катушек изготовляют из изо-
лированной медной или алюминиевой по-
лосы, обычно намотанной на ребро с за-
зорами между витками для лучшего ох-
лаждения. Шунты выполняют как с ес-
тественным, так и с принудительным воз-
душным охлаждением (до 20 м3/мин на
отечественных электровозах переменного
тока). Основные технические данные не-
которых индуктивных шунтов (рис. 123)
приведены в табл. 8.
$ 4S. Реакторы помехоподавления,
цепей защиты и собственных
нужд, фильтры, конденсаторы
Общие сведения. Для сглаживания
пульсаций выпрямленного тока в цепях
аккумуляторных батарей и защиты от
замыканий на землю, стабилизации нап-
ряжения цепей управления на электро-
возах и электропоездах применяют реак-
торы стержневые с зазорами 6 и управ-
ляемые (трансформаторы ТРПШ), до-
пускающие изменения параметров током
обмотки управления.
Магнитный поток Ф = BS, магнитная
индукция В зависит от напряженности
магнитного поля: H = iw/l (здесь i —
ток, A; w — число витков обмотки реак-
тора; I — длина магнитопровода, м; S —
площадь сечения стержня, м2).
Изменяя ток управления, можно изме-
нять насыщение сердечника, а следова-
тельно, индуктивность L = шФ/«, индук-
тивное сопротивление х = ы£ и полное
сопротивление рабочей обмотки Z =
= /г2 + х2. Следовательно, током уп-
равления обмотки подмагничивания мож-
но изменять сопротивление Z рабочей
обмотки, а значит, и ток, проте-
кающий через обмотку, так как I = Z7/Z,
и получать как бы бесконтактное регу-
лируемое сопротивление насыщающего
196
реактора. Аналогично при уменьшении
воздушного зазора б в стержне реактора
увеличивается индуктивность L и сопро-
тивление Z, вследствие чего ток через
обмотку уменьшается
Реакторы, фильтры и конденсаторы по-
мехоподавления. Они служат для сниже-
ния уровня радиопомех, создаваемых при
работе электровозов и электропоездов.
Реактор включают на э. п. с. постоянно-
го тока последовательно в цепь между
токоприемником и быстродействующим
выключателем. За реактором со стороны
силовой цепи подключают конденсатор
(рис. 124, б), через который высшие
гармоники тягового тока замыкаются на
корпус (землю), не проникая в контакт-
ную сеть и не создавая помех радио-
приему. Конденсатор также снижает кру-
тизну фронта волны атмосферного пере-
напряжения и, следовательно, межвитко-
вое напряжение в обмотках электриче-
ских машин.
На э. п. с. переменного тока реактор
включают между токоприемником и воз-
душным выключателем (см. рис. 240),
на электровозах, кроме того, между воз-
душным выключателем и обмоткой выс-
шего напряжения тягового трансформа-
тора включают еще и фильтр.
Реактор помехоподавления (рис. 124,
а и б) состоит из катушки 2, намотан-
ной из медной ленты, без стального сер-
дечника Ее укрепляют либо на фарфо-
ровом изоляторе 4, применяя деревянные
планки 1 и 3, либо на угольниках 5
Катушку реактора Д-51 наматывают
плашмя и пропитывают в лаке ПЭ-933,
реактора ДР-027Т — на узкое ребро. Ре-
акторы выполняют с естественным воз-
душным охлаждением; они имеют прак-
тически постоянную, не зависящую от
нагрузки индуктивность. Реакторы Д-51
устанавливают на крыше электровоза,
ДР-027Т — на основании токоприемника
На э. п. с. постоянного тока отечествен-
ного производства применяют бумажно-
слюдяные конденсаторы (типа КБГП-1-
10-0,511 и др.), параметры которых вы-
бирают в соответствии с уровнем радио-
помех на локомотиве.
Фильтр (рис. 124, в и г) электровозов
переменного тока состоит из катушки
2 (L1), конденсатора постоянной емкос-
ти 7{С1) и подстроечного конденсатора
Рис. 124. Реактор помехоподавлеиия Д-51 (а) электровозов ВЛ80с, ВЛ80т и ВЛ80₽, реактор
Д-027Т(б) электровозов ВЛ 10, ВЛ10у и ВЛ 11, фильтр Ф-З(в) и схема его включения (г)
электровозов В Л 80е, ВЛ80₽:
J и 3 — планки, 2 — катушка, 4 — изолятор; 5 — угольник установочный, 6 — кожух стеклопластико-
вый; 7 — конденсатор постоянной емкости, 8 — конденсатор подстроечный; 9 — основание гетннаксовое
8 (С2), смонтированных на гетинаксовом
основании 9, закрепленном на изоляторе.
Катушка намотана из медной ленты
ЛММ 2,63x8 плашмя и магнитопровода
не имеет. Ее межвитковая изоляция вы-
полнена из электронита, покровная — из
стеклоленты ЛЭС 0,25x25, пропитанной
в компаунде.
_	Реактор типа
Показатель _____________________________
Основные технические данные реакто-
ров и фильтров помехоподавлеиия при-
ведены в табл. 9.
Стержневые и броневые реакторы с воз-
душным зазором. Их применяют для
сглаживания пульсаций выпрямленного
тока в цепях аккумуляторной батареи
(ДС-1 и ДС-3 на электровозах ВЛ80т,
Таблица 9
Фильтр типа
Д-51
ДР-027Т	Ф-3
ФС-ЗБ
Серия э. п. с.	ВЛ80т, ВЛ80“, ВЛ 60“, ВЛ 80е	ВЛ10, ВЛЮ”, вли	ВЛ80’, ВЛ80“, ВЛ 60“, ВЛ 80е	ЭР9П,	ЭР9М
Номинальное напряжение изоляции, кВ	25	3	25	25	
Ток продолжитель- ного режима, А 400	1640	220	45	
Индуктивность, мГн 200 ± 10	10-3(140Ч-145)	10~3- 7,5±0,5	1,6	
Масса, кг	48	75	—	25*	
* Без изолятора
197
Рис. 125. Реакторы броневого ДС-1 (а) и стержневого ДС-3 (б) типов:
1 и 7 — магиитопроводы; 2 и 8 — клинья гетинаксовые, 3 и 6 — катушки, 4 и 9 — шпильки, 5 — цилиндр
изоляционный
Рис 126. Трансформатор ТРПШ-2 (а) и схема его обмоток (б)
198
Таблица 10
_	Реактор типа
Показатель	______________________________________
	ДС-1	ДС-3	ДЗ-1	Д-101А
Серия э. п.с.	ВЛ80°, ВЛ80т,	ВЛ80т, ВЛ80с,	ВЛ60“, ВЛ80т,	ЭР9
Номинальное напряжение, В	ВЛ80Р 150	ВЛ80р 150	ВЛ 80е 2500		
Номинальный ток, А	90	60	0,3	50
Индуктивность, мГн	12* 1	—	36±6* 2	—
Активное сопротивление при 20 °C, Ом	0,0158±5%	2,45* 3	60±4	0,38
Допустимый ток в течение 10 с, А	375	250				
Масса, кг	64	13,3	—	5,5
* 1 При токе 30 А * 2 При токе 0,125 А * 3 Переменному току 20 А частотой 50 Гц
Д-111 на электропоездах ЭР9П, ЭР22,
ЭР22М и др.), защиты от замыкания
на землю (ДЗ-1 на электровозах ВЛ80т
и др.), как элементы индуктивно-емкост-
ных резонансных контуров (Д-110, 1ДР-
001 на электропоездах ЭР9П, ЭР22,
ЭР22М и др.) и в других цепях. Маг-
нитную систему этих реакторов бронево-
го (ДС-1, 1ДР-001 и др., рис. 125, а)
или стержневого (ДС-3, ДЗ-1, Д-110 и
др., рис. 125, б) типа набирают из лаки-
рованных пластин электротехнической
стали (Э22, ЭЗЗО и др.) толщиной 0,35
или 0,5 мм.
Катушки реакторов имеют одно- или
двухслойные обмотки, намотанные на
ребро (ДС-1 и др., провод ПСД 4,4 х
Х10.8) или плашмя (ДС-3 и др., провод
ПСД 3,53x4,7). Цилиндры катушек обыч-
но выполняют из стеклопластика, изоля-
цию обмотки — из стеклянной ленты
ЛЭС 0,2x35. Катушки пропитывают в
лаке.
Реакторы работают в условиях естест-
венного воздушного охлаждения; имеют
технические данные, приведенные в табл.
10.
Управляемые реакторы. К этому обору-
дованию на э. п. с. относят трансфор-
маторы ТРПШ на восьмиосных электро-
возах переменного тока и реакторы СН-
102А и СН-104Б-1 электропоездов пере-
менного тока, служащие для стабили-
зации напряжения в цепях управления.
Трансформатор ТРПШ-2
(рис 126) имеет три стержневых маг-
нитопровода: основной 2 и два край-
них (магнитные шунты) 1 и 3. Все они
набраны из листов электротехнической
стали ЭЗЗО толщиной 0,35 мм. Магни-
топроводы отделены друг от друга изо-
лирующими прокладками 4. Первичная
обмотка 6 состоит из двух катушек, сое-
диненных последовательно. Каждая из
них обхватывает три стержня магнито-
проводов. Вторичная обмотка 7 состоит
из двух параллельно включенных кату-
шек, намотанных на стержни основного
магнитопровода 2. На стержнях магнито-
проводов I и 3 расположена обмотка уп-
равления 5, состоящая из четырех кату-
шек. Они соединены последовательно, так
что магнитные потоки, созданные каждой
парой катушек одного магнитопровода,
складываются, а э. д. с., индуцируемые
в них переменным магнитным потоком
первичной обмотки, взаимно компенсиру-
ются. Масса трансформатора 145 кг.
Трансформатор ТРПШ-2 работает в
режиме стабилизации напряжения, кото-
рая осуществляется обмоткой управле-
ния 5, подключенной к бесконтактному
регулятору напряжения (БРН) Первич-
ная обмотка 6 подключена к обмотке
собственных нужд тягового трансформа-
тора на напряжение 380 В. При сниже-
нии напряжения в контактной сети умень-
шается напряжение в обмотке б, а в об-
мотке управления 5 под действием БРН
(см. § 45) увеличивается постоянный ток.
Это ведет к увеличению насыщения
стержней магнитопроводов 1 и 3 посто-
янным магнитным потоком и вытеснению
в основной магнитопровод 2 переменно-
199
го магнитного потока. По мере увели-
чения переменного потока в магнитопро-
воде 2 растет напряжение на выводах
обмотки 7, к которым подключен выпря-
мительный мост цепи управления.
С увеличением напряжения в контакт-
ной сети повышается напряжение в пер-
вичной обмотке 6, а ток в обмотке управ-
ления 5 под действием БРН уменьшает-
ся. Это вызывает снижение постоянного
магнитного потока в стержнях магнито-
проводов 1 и 3 (т. е. подмагничивания),
увеличение в них переменного магнитно-
го потока и уменьшение переменного маг-
нитного потока в стержнях магиитопро-
вода 2, а следовательно, напряжения в
обмотке 7 и на выходе выпрямитель-
ного моста цепи управления, где среднее
выпрямленное иапряжеиие составляет
55 В
Обмотки трансформатора ТРПШ-2 на-
мотаны из провода ПСД и пропитаны
в лаке КП-18ТУОБ504.017 с последую-
щей выпечкой. Трансформатор ТРПШ-2
имеет естественное воздушное охлажде-
ние.
Управляемый реактор СН-
104Б-1 электропоездов ЭР9П (начиная с
К» 84) имеет шихтованный магнитопро-
вод с двумя стержнями и три обмотки:
рабочую, управления и смещения. Магни-
топровод с обмотками помешен в бак с
трансформаторным маслом. Все обмотки
раздельные (по две секции), конструк-
тивно выполнены на двух катушках, рас-
положенных на разных стержнях. Секции
рабочей обмотки соединены параллельно
и подключены к вторичной обмотке раз-
делительного трансформатора, первич-
ная обмотка которого подключена к вспо-
могательной обмотке 220 В тягового
трансформатора (см рис. 115). Секции
рабочей обмотки выполнены из провода
ПБД 3,8x6,4 мм, каждая имеет 60 витков
и активное сопротивление 0,026 Ом при
20 °C. Длительный ток рабочей обмотки
50 А. Ток в обмотке управления, изменяю-
щий реактивное сопротивление рабочей
обмотки, регулируется вибрационным
регулятором напряжения.
Обмотки управления и смещения вы-
полнены из провода ПЭЛШКД диамет-
ром 0,86 мм. Секция обмотки управления
имеет 180 витков. Секции обмотки сме-
щения, имеющие 180 и 192 витка, распо-
200
ложены сверху обмотки управления. Вслед-
ствие разницы числа витков создается
ток смещения, что позволяет использо-
вать наиболее удобную часть характерис-
тики магнитного усилителя. Межслоевая
изоляция обмоток управления и смеще-
ния выполнена из лакоткани.
$ 46. Магнитные усилители,
датчики тока, измерительные
и импульсные трансформаторы
Магнитные усилители. На электрово-
зах и электропоездах применяют серий-
ные магнитные усилители с самоподмаг-
ничиванием (ТУМ-Al-II, МУ-106А-1 и
др.) в блоках автоматики, в зарядных
агрегатах, в цепях питания обмоток воз-
буждения н других цепях. Каждый такой
магнитный усилитель состоит из двух
одинаковых реакторов, имеет две рабо-
чие обмотки, размешенные на двух замк-
нутых шихтованных магнитопроводах, а
также одну или несколько обмоток управ-
ления. Рабочие обмотки могут быть со-
единены последовательно или параллель-
но. Обмотки управления соединяют так,
чтобы э. д. с., индуцируемые в иих ос-
новной составляющей переменного тока,
были противоположны по фазе и взаимно
компенсировались.
Наличие нескольких обмоток управле-
ния позволяет изменять выходное напря-
жение и ток нагрузки в зависимости
от различных факторов В ряде случаев
требуется, чтобы ток нагрузки изменялся
различным образом в зависимости от по-
лярности сигнала управления. Для этого
в магнитном усилителе создают началь-
ное подмагничивание специальной обмот-
кой смещения, обтекаемой постоянным
током. Обмотки смещения и управления
охватывают стержни двух магнитопрово-
дов.
Параметры магнитного усилителя вы-
бирают так, чтобы амплитуда потока Ф« =
= Umj (2 -4,44 fwp) была меньше пото-
ка насыщения Ф , а коэффициент уси-
ления мощности к = ДР /ДР был
возможно более постоянным, т. е чтобы
к Р /Р к const (здесь w — чис-
ло витков рабочей обмотки; f — частота
питающего напряжения; Um — амплиту-
да напряжения; ДР — изменение вы-
г	вых
Рис. 127 Трансформатор постоянного тока (а), схема соединения его обмоток (б), кривые
/ХшО и Ца>1) (в)
ходной мощности переменного тока;
ДР — изменение входной мощности по-
вх
стоянного тока).
Датчики тока. Для косвенных изме-
рений постоянного тока, пропорциональ-
ного токам якорей и токам возбужде-
ния тяговых двигателей, применяют спе-
циальные индукционные датчики тока,
называемые трансформаторами постоян-
ного тока (ТПТ); они одновременно отде-
ляют измерительную цепь от силовой.
Принцип действия ТПТ основан на ис-
пользовании измерения индуктивного
сопротивления катушки со стальным сер-
дечником при подмагничивании его пос-
тоянным током Конструктивно ТПТ (рис.
127, а и б) представляет собой управ-
ляемый реактор, первичная обмотка 1
которого — латунный стержень или мед-
ная шина проходит через два одинако-
вых тороидальных сердечника 4 и 5, вы-
полненных из листовой стали ЭЗЗО с ха-
рактеристикой намагничивания, близкой
к прямоугольной. Латунный стержень
включен последовательно в цепь якоря
или в цепь обмотки возбуждения тяго-
вого двигателя.
Вторичные обмотки 2 и 3 через нагру-
зочный резистор R подключены к обмотке
трансформатора Т напряжением 127 В.
Они имеют одинаковое число витков (на
электровозе ВЛ80т— 1200 витков из про-
201
вода диаметром 0,55 мм с эмалевой изо-
ляцией) и соединены последовательно и
встречно, чтобы по возможности исклю-
чить влияние магнитных потоков рассея-
ния, которые могли бы нарушить про-
порциональность ТОКОВ /1 И Z2. При отсут-
ствии тока в обмотке 1 обмотки 2 и 3
имеют большое индуктивное сопротивле-
ние и малый намагничивающий ток гц
(рис. 127, в). При увеличении тока в
обмотке 1 (см. рис. 127, а, б и в) сер-
дечники 4 и 5 подмагничиваются, ин-
дуктивное сопротивление обмоток 2 и 3
уменьшается и в их цепи возникает ток
Z2 практически прямоугольной формы. Он
меньше тока 1\ в отношении, равном
коэффициенту k = w^/wi.
Ток /2 изменяется пропорционально
току Ii, на нагрузочном резисторе R появ-
ляется напряжение, которое также пряма
пропорционально току 1\. Напряжение с
резистора R выпрямляется мостом UZ
и подается с него на измерительный при-
бор или на соответствующий блок авто-
матики.
Для защиты от коммутационных пере-
напряжений каждая из обмоток 2 и 3
шунтируется резистором сопротивления
3,3 кОм. Трансформатор постоянного то-
ка и защитные резисторы установлены
на гетинаксовой панели, конструктивно
объединены в один самостоятельный
узел с естественным воздушным охлаж-
дением.
Измерительные трансформаторы. Транс-
форматоры тока и напряжения применя-
ют для питания цепей защиты от замы-
кания на землю, бесконтактного регуля-
тора напряжения, сельсинов указателя
позиций, для подключения измеритель-
ных приборов и других целей. Эти транс-
форматоры выполняют однофазными и
трехфазными. В основном они имеют та-
кую же конструкцию, как промышленные
измерительные трансформаторы. Их маг-
нитопроводы стержневого типа набраны
из листов электротехнической стали тол-
щиной 0,5 мм, катушки выполнены боль-
шей частью бескаркасными с воздушным
естественным охлаждением.
Некоторые конструктивные особеннос-
ти имеют трансформаторы тока ТК-20,
ТК-40 для питания токовых обмоток счет-
чиков электроэнергии отечественных элект-
ровозов переменного тока. Первичная об-
мотка трансформатора (рис. 128) выпол-
нена в виде шины 1, проходящей через
тороидальный шихтованный сердечник 9
и изоляционную стойку 6 с накладкой
5. Катушка 8, являющаяся вторичной
обмоткой, и сердечник 9 удерживаются
дисками 3 и 4, которые стянуты шпиль-
ками 2 и 10 и планкой 7. На трансфор-
маторе ТК-40 сердечник с катушкой ук-
реплен на стальном фланце.
Трансформатор тока работает в режи-
ме короткого замыкания. Если необхо-
димо отключить счетчик электроэнергии,
на зажимы вторичной обмотки устанав-
ливают перемычку, иначе на выводах
трансформатора появится высокое на-
пряжение и могут сгореть его обмотки.
Импульсные трансформаторы. Такие
трансформаторы широко применяют в
системах автоматики, в каждом отдель-
ном случае их параметры подбирают
опытным путем. На выходные характе-
ристики таких трансформаторов влияют
материалы, из которых они изготовлены,
размеры и формы сердечников, распо-
ложение катушек обмоток. Для исклю-
чения вредного влияния потоков рассея-
ния их сердечники, как правило, выпол-
няют тороидальными, прессовкой из фер-
ромагнитных порошков или навивкой из
пермаллоя (никель-цинкового низкочас-
тотного сплава с магнитной проницае-
мостью до 1000 Гн/м) толщиной 0,1 —
0,2 мм. Сердечники из пермаллоя для
снятия внутренних напряжений, ухуд-
шающих магнитные свойства материа-
лов, отжигают в водороде; для защиты
от внешних воздействий их помещают в
специальные контейнеры. Между первич-
ными и вторичными обмотками устанав-
ливают заземленный экран.
Токи обмоток в импульсе составляют
от 0,8 до 2,5 А, длительность импуль-
сов 480—700 мкс при длительности фрон-
та не более 20 мкс.
Глава 10
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
И ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ
§. 47. Назначение и структурные
схемы преобразователей
Преобразователи в силовых цепях
электровозов и электропоездов использу-
ют для следующих целей: выпрямления
переменного тока (выпрямители), преоб-
разования постоянного тока в перемен-
ные (инверторы), импульсного регулиро-
вания напряжения (импульсные преобра-
зователи), преобразования однофазного
переменного тока в трехфазный и изме-
нения частоты напряжения источника пи-
тания (преобразователи ПЧФ). Все эти
преобразователи выполнены на полупро-
водниковых приборах (диодах и тиристо-
рах). По типу применяемых полупровод-
никовых приборов преобразователи под-
разделяют на диодные, диодно-тиристор-
ные и тиристорные, по системе охлаж-
дения диодов и тиристоров с принуди-
тельным и естественным охлаждением.
На э. п. с. зарубежных железных дорог
(Швеции, Японии) применяют также
жидкостные системы охлаждения.
На электровозе или электропоезде с
диодным выпрямителем (рис. 129, а) нап-
ряжение, подаваемое через токоприемник
трансформатором Т с групповым перек-
лючателем Q, понижается ступенями, вы-
прямителем UZ1 преобразуется в посто-
янное и подается на тяговый двигатель
М. Такую структурную схему имеют оте-
чественные электровозы ВЛ60к; ВЛ80к
и электропоезда ЭР9, ЭР9П и др.
Тиристорные преобразователи исполь-
зуют в качестве силовых управляемых
выпрямителей или выпрямительно-инвер-
торных агрегатов. Ступенчатое регули-
рование напряжения переменного тока
в этом случае осуществляется переклю-
чением контакторов группового переклю-
чателя Q (рис. 129, б). Выпрямительно-
инверторный преобразователь UZ2 плав-
но регулирует выпрямленное напряжение
на тяговом двигателе М в тяговом и ре-
куперативном режимах. При тиристор-
ном регулировании напряжения, изменяя
момент подачи отпирающих импульсов
или угол регулирования, можно плавно
менять среднее значение выпрямленного
напряжения. Когда угол регулирования
равен 180°, тиристор заперт, напряже-
ние равно нулю. Затем этот угол плавно
уменьшают от 180° до нуля, т. е. отпи-
рающие импульсы подают все раньше и
раньше. Когда импульсы будут подавать-
ся в самом начале полупериода, т. е. угол
регулирования будет равен нулю, выпря-
митель работает как неуправляемый с
наибольшим напряжением, равным сред-
нему значению за весь полупериод.
В рекуперативном режиме для обеспе-
чения независимого возбуждения тяго-
вых двигателей контакторы КМ подклю-
чают тиристорный выпрямитель UZ3 к
тяговому трансформатору Т. Структур-
ная схема рис. 129, б применена на элект-
ровозе ВЛ60кр. На электровозах ВЛ80р,
чтобы повысить быстродействие регули-
рования напряжения, облегчить управле-
ние, снизить возникающие перенапряже-
ния в силовой цепи, упростить защиту
и повысить вентильную прочность преоб-
разователей, применено плавное бескон-
тактное межступенчатое регулирование
выпрямленного напряжения как в тяго-
вом, так и в рекуперативном режимах.
В структурной схеме электровоза ВЛ80р
(рис. 129, в) в отличие от схемы рис.
129, б нет группового переключателя Q;
его заменяют контакторы КМ.
По аналогичной схеме построены элек-
тровозы во Франции, Японии и ФРГ.
За рубежом построены электровозы
(шведские четырехосные электровозы пе-
ременного тока и др.) с плавным бескон-
тактным регулированием выпрямленного
напряжения (рис. 129, г), где исключе-
ны и контакторы КМ, однако в связи
с этим пришлось почти вдвое увеличить
число тиристоров в преобразователях.
На электровозах ВЛ60ку, где примене-
но плавное межступенчатое регулирова-
203
ние выпрямленного напряжения, только
в режиме тяги нет тиристорной установ-
ки UZ3 (рис, 129, д). По схеме рис. 129, д
выполнены некоторые электровозы и
электропоезда в Англии. На электрово-
зах ВЛ80т, где применено ступенчатое
регулирование напряжения переменного
тока групповым переключателем Q и ре-
остатное торможение с плавным регули-
рованием тормозной силы при независи-
мом возбуждении тяговых двигателей,
установлены диодные UZ1 и тиристорные
UZ3 преобразователи (рис. 129, е).
На электровозах переменного тока с
асинхронными тяговыми двигателями
(рис. 129, ж) последними управляют,
регулируя частоту напряжения источни-
ка питания. Напряжение трансформато-
ром Т понижают, переключая контакто-
ры группового переключателя Q (сту-
пенчатое регулирование) и изменяя угол
отпирания тиристоров полууправляемого
выпрямителя UZ4 (плавное регулирова-
ние). Напряжение на выходе выпрями-
теля сглаживается фильтром Z и подает-
ся на вход преобразователя UZ5. Он
преобразует постоянный ток в трехфаз-
ный и плавно изменяет частоту напря-
204
жения, подаваемого на тяговый двига-
тель, чем обеспечивается желаемая фор-
ма тяговой характеристики локомотива
и необходимая его скорость движения.
Такая схема примна на опытных элек-
тровозах ВЛ80а. По аналогичной схеме
с асинхронными двигателями построены
опытные электровозы BJ4/4 швейцар-
ских железных дорог. Наличие промежу-
точного звена постоянного тока UZ4
позволяет существенно уменьшить влия-
ние гармонических составляющих реак-
тивных токов и пульсаций нагрузки в це-
пях тяговых двигателей на систему элект-
роснабжения.
По схеме рис. 129, з построены опыт-
ные электровозы ВЛ80в переменного то-
ка с вентильными (синхронными) тяго-
выми двигателями независимого возбуж-
дения. Напряжение на двигатели подает-
ся от полууправляемого моста UZ6, пре-
образователь UZ7 (преобразователь
ПЧФ/с тиристорами в выпрямительном
и инверторном звеньях позволяет осу-
ществлять поочередное питание фаз ста-
торномотки.
Импульсные преобразователи (ИП) на
электровозах и электропоездах постоян-
ного тока позволяют более экономично
по сравнению с контакторно-реостатной
системой управлять тяговыми двигателя-
ми в режиме как пуска, так и электри-
ческого торможения. При этих преобра-
зователях меньше потери энергии в про-
цессе пуска и разгона (исключены пуско-
вые и тормозные резисторы); выше плав-
ность пуска, меньше броски тока, шире
диапазон регулирования скорости, мень-
ше падение напряжения в контактной
сети в процессе пуска и разгона. На
э. п. с. магистрального транспорта и
метрополитенов ИП применяют для регу-
лирования сопротивлений пусковых и
тормозных резисторов в цепях якорей
и возбуждения тяговых двигателей (в
этом случае тиристорный прерыватель
включают параллельно резистору), а так-
же для осуществления безреостатных
пуска и разгона, регулирования скорости
движения.
На э. п. с. постоянного тока с импульс-
ными преобразователями возможно при-
менять тяговые двигатели как постоян-
ного тока, так и бесколлекторные мно-
гофазные переменного тока, вследствие
чего различают системы постоянно-
постоянного и постоянно-многофазного
тока. При системе постоянно-постоян-
ного тока (рис. 129, и) напряжение от
токоприемника через фильтр Z и импульс-
ный преобразователь UZ8 подается от-
дельными чередующимися импульсами
на тяговый двигатель М. Регулирование
напряжения осуществляется преобразо-
вателем UZ8 путем изменения либо дли-
тельности (широтой) управляющих им-
пульсов, либо их частоты. Первый из
этих способов называют широтно-им-
пульсным регулированием, а второй —
частотно-импульсным. Возможно регули-
ровать напряжение, изменяя и частоту,
и ширину импульсов,— это так назы-
ваемое частотно-широтное регулиро-
вание.
Систему постоянно-многофазного то-
ка разделяют на две группы — с про-
межуточным звеном переменного тока и
без него. В первом случае (рис. 129, к)
постоянный ток инвертором UZ9 преоб-
разуется в переменный трехфазный про-
мышленной частоты, затем трансформа-
тор Т понижает его напряжение, и пре-
образователь UZ10 преобразует этот ток
в многофазный регулируемой частоты.
В качестве тяговых двигателей при этом
можно использовать бесколлекторные тя-
говые двигатели.
В системе постоянно-многофазного тока
без звена переменного тока (рис. 129, л)
импульсным преобразователем UZ8
регулируют напряжение, подводимое к
инвертору UZ5, от которого питается бес-
коллекторный многофазный тяговый дви-
гатель с частотным управлением. Такая
система вызвана тем, что при пуске локо-
мотива должны быть весьма низкая час-
тота и соответственно малое напряже-
ние постоянного тока, подводимое к ин-
вертору UZ5, чтобы были удовлетвори-
тельными параметры системы (высокие
перегрузочная способность, к. п. д., коэф-
фициент мощности и др.)
Схемы и устройство диодных и тирис-
торных преобразовательных установок на
различных электровозах и электропоез-
дах могут иметь существенные принци-
пиальные и конструктивные отличия, в
соответствии с чем эксплуатация преоб-
разователей также имеет специфические
особенности, которые необходимо знать,
чтобы можно было обеспечить надеж-
ную длительную работу э. п. с.
§ 48. Схемы преобразователей
Классификация схем. На электровозах
и электропоездах применяют в силовых
цепях диодные, тиристорные и диодно-
тиристорные выпрямители, выполненные
по однофазным двухполупериодным мос-
товым схемам выпрямления, а в цепях
питания обмоток возбуждения тяговых
двигателей, вспомогательных цепях и це-
пях управления — по однофазным двух-
полупериодным схемам с нулевым выво-
дом, мостовым и мостовым трехфазным
с нулевым выводом. В выпрямителе, вы-
полненном по схеме выпрямления с нуле-
вым выводом, чтобы снизить пульсации
выпрямленного напряжения, стремятся
удвоить число фаз, для чего на обмотке
трансформатора делают нулевой вывод.
При этом напряжения крайних выводов
относительно нулевого вывода образуют
двухфазную систему. Мостовые схемы
могут быть простыми и сложными, в ко-
торых тяговые двигатели подключены к
205
отдельным группам полупроводниковых
приборов выпрямителя.
Однофазные двухполупериодные схемы вы-
прямления с нулевым выводом и мостовые.
Рассмотрим выпрямление однофазного тока по
схеме с нулевым выводом (рис. 130, а), когда
нагрузкой является, например, резистор сопро-
тивлением г„. В одной из секций вторичной
обмотки трансформатора Г в первый полупе-
риод, когда э д с отсутствует от вывода Ь
к выводу а, ток направлен от вывода 0 через
фазу 0а, диод VD1, точку К и резистор гн
Во второй полупериод полярность э д. с. из-
меняется и ток протекает от вывода 0, через
фазу 0Ь и диод VD2 В этот полупериод у
диода VD1 потенциал анода ниже, чем катода,
и поэтому проводить ток он не может. Ток
как в первый, так и во второй полупериоды
протекает через резистор гн в одном и том
же направлении от точки К к выводу 0. Одна-
ко в течение каждого полупериода в работе
участвует попеременно лишь одна секция об-
мотки трансформатора Т и соответствующий
диод. Среднее значение выпрямленного напря-
жения при холостом ходе
t/cp=fт„2/я=0,637£гп„= /Г  0,637Д=0,9£,
где Етвх и Е — соответственно наибольшее и
действующее значения э. д. с и е6д каж-
дой секции обмотки трансформатора Т.
В простой мостовой двухполупериодиой схе-
ме выпрямления (рис 130, б) с активной
и индуктивной нагрузкой в первый полупериод,
когда э. д. с. направлена от вывода Ь к вы-
воду а, цепь тока замыкается через диод
VD1, сглаживающий реактор СР, обмотки дви-
гателей Ml—М3 и диод VD3, а во второй
полупериод — через диод VD2, сглаживающий
реактор СР, обмотки двигателей Ml—М3 и
диод VD4, т. е. в оба полупериода ток про-
текает через всю вторичную обмотку трансфор-
матора Т. В этом случае улучшается исполь-
зование вторичной обмотки: при мостовой схе-
ме требуется трансформатор мощностью, на
21% меньше, чем у траснформатора при ну-
левой схеме выпрямления
В мостовой схеме выпрямления обратное
напряжение, приходящееся иа диод, в 2 раза
меньше, чем в схеме с нулевым выводом при
одном и том же напряжении на нагрузке.
Условия работы диодов на э. п с при схемах
выпрямления с нулевым выводом и мостовой
различны и зависят от среднего по времени
тока нагрузки /ср и наибольшего обратного
напряжения итвв Приближенно габаритные
размеры выпрямителя определяются суммой
произведений (/тах/ср для всех вентилей. В
схемах рис. 130, а и б ток через диоды про-
текает поочередно через полупериод, /ср =
= 0,5/<(. Наибольшее обратное напряжение в
мостовой схеме равно амплитуде напряжения
U, вторичной обмотки трансформатора, а в
схеме с нулевым выводом 2UT — амплитуде
напряжения двух фаз Для схемы рис 130, б
типовая мощность вентилей Рвв = 4-0,5l/T/d.
Такой же будет типовая мощность в схеме
рис. 130, а, поскольку плеч в выпрямителе
здесь вдвое меньше, но наибольшее обратное
напряжение в 2 раза больше, т. е. Рв„ =
= 2-2-0,5l/T/d. Следовательно, при равных ко-
эффициентах запаса по напряжению мосто-
вая схема эквивалентна схеме с нулевым
выводом по числу полупроводниковых венти-
лей и к. п. д Однако для выпрямителя по
типовой мощности тягового трансформатора
преимущество имеет мостовая схема. Поэтому
Рис. 130. Однофазные двухполупериодные диодные схемы выпрямления с нулевым выходом
(а) и мостовые (б и в) и кривые цДы/),
206
Рис. 131. Схемы (а и г) и диаграммы напряжений и токов (б, в, д, е и ж) выпрямителей трех-
фазного тока
в силовых цепях на современном э. п. с. при-
меняют только однофазные мостовые схемы
выпрямления Простые диодные однофазные
двухполупериодные мостовые схемы приме-
няют и в цепях вспомогательных машин пос-
тоянного тока (иа электровозах ЧС4 и др.).
В сложной мостовой схеме выпрямления
(рис 130, в) расхождение в токах параллель-
но соединенных обмоток якорей практически
прямо пропорционально скорости электровоза
Например, при скорости движения 50 км/ч
в зависимости от расхождения магнитных по-
токов двигателей и диаметров бандажей колес-
ных пар генераторные токи могут оказаться
значительными. Подключение двигателей к от-
дельным группам диодов исключает переход
слабо нагруженных двигателей в генератор-
ный режим и увеличение тока сильно нагру-
женных двигателей при их независимом воз-
буждении. При индивидуальном присоедине-
нии обмоток якорей двигателей Ml—М3 к дио-
дам повышение э д. с слабо нагруженных
двигателей может привести только к уменьше-
нию их тока до нуля. Переход этих двига-
телей в генераторный режим невозможен,
потому что диоды исключают возможность
прохождения по ним тока, направленного про-
тивоположно току двигательного режима.
Выпрямленное напряжение Ud (рис. 130,г),
приложенное к нагрузке в течение каждо-
го полупериода, изменяется в соответствии
с изменением напряжения вторичной обмотки
ит, возрастая от нуля до наибольшего зна-
чения и затем вновь уменьшаясь до нуля, т. е
пульсирует с двойной частотой питающей сети
Если бы двигатель имел чисто активное сопро-
тивление (см. рис. 130, б), ток id в его цепи
пульсировал бы подобно выпрямленному
Напряжению Ud Однако двигатель обладает
некоторой небольшой индуктивностью, частич-
но сглаживающей пульсации тока. Чтобы
уменьшить пульсацию тока, включают после-
довательно с двигателем сглаживающий реак-
тор СР Напряжение Ud уравновешивается
э. д с. якорей двигателей е5, которая может
также пульсировать, падением напряжения
^id в активном сопротивлении цепи и э д. с
самоиндукции ej = Lddid/dt, вызываемой пуль-
сацией выпрямленного тока, т е
Ud — ед + г did + Ld +	,
где rd н Ld — соответственно общее активное
сопротивление и общая индуктивность сгла-
живающих реакторов и тяговых двигателей.
Если пренебречь малой величиной то
, г did
Ud — &d +
ИЛИ
, did
L/i Ud ea.
Графически э.д с. самоиндукции изобража-
ется отрезками ординат областей, заштрихо-
ванных на рис 130,г. В интервале от wt\ до
wti напряжение Ud больше ev значение е, по-
ложительно, выпрямленный ток возрастает. В
интервале wh — wt$, когда Ud меньше ед, э.д.с.
es отрицательна, выпрямленный ток умень-
шается. В моменты wtt и wts выпрямленный
ток имеет наименьшее значение, в моменты wti
и wtt — наибольшее.
Для исключения пульсаций магнитного по-
тока тяговых двигателей их обмотки возбужде-
ния шунтируют резистором, имеющим сопро-
тивление г (см. рис. 130,6), через который про-
ходит переменная составляющая выпрямлен-
ного тока (значение г в 10—15 раз больше
активного сопротивления обмотки возбужде-
ния). По условиям коммутации тяговых дви-
гателей относительную пульсацию выпрямлен-
ного тока обычно допускают в пределах 40—
50% при токах часового режима и 60—70%
при меньших токах.
Трехфазные диодные схемы выпрямления.
По этим схемам выполняют преобразователи,
применяемые во вспомогательных цепях (в
системе регулирования возбуждения преобра-
зователя на электропоездах ЭР22, ЭР22М, в
цепях управления электровозов и др.). В вып-
рямителе трехфазного тока, выполненного по
схеме «звезда с нулевым выводом» (рис. 131,а)
диоды VD1, VD2 и VD3 включены в цепи
фаз а, b и с, а нагрузка г„ — между точками
О и К- Фазы работают поочередно, каждая в
течение одной трети периода (рис. 131,6) Ток
207
проходит через тот диод, анод которого в дан-
ный момент имеет наиболее высокий потенци-
ал Кривая выпрямленного напряжения, а сле-
довательно, и выпрямленного тока представля-
ет собой огибающую верхних частей положи-
тельных полуволн фазных напряжений и токов
(рис 131,в). При этом пульсации выпрямлен-
ного напряжения и тока значительно меньше,
чем в однофазной двухполупериодной схеме
выпрямления с нулевым выводом. Максималь-
ное значение обратного напряжения, которым
в течение 2/3 периода закрыт каждый диод,
равняется наибольшему значению линейного
напряжения или в /3 раз больше наибольше-
го фазного напряжения (7тах вторичной обмот-
ки трансформатора.
Выпрямитель трехфазиого тока, выполнен-
ный по мостовой схеме (рис. 131,г), имеет
две группы соединений диодов — катодную
(диоды VD1, VD3, VD5) и анодную (диоды
VD2, VD4 и VD6) Нагрузка в виде сопро-
тивления г„ включена между общим катодом
К и общим анодом А. При этом в каждой
фазе а, b или с ток в течение 2л/3 проходит
в одном направлении, а в течение 2л/3 —
в обратном В каждый момент времени прово-
дят ток два диода: один из катодной группы
с высшим потенциалом анода и один из анод-
ной группы с низшим потенциалом катода
Например, в момент времени <0 (рис. 131,д)
наибольшую положительную э.д.с. имеет
фаза а, а наибольшую отрицательную
эд с. еь0 — фаза Ь. Ток проходит от фазы а
через диод VD1, резистор г„ и диод VD4 к фа-
зе 6. Через диод VD4 ток ц (рис. 131,е) про-
текает до тех пор, пока отрицательный потен-
циал на его катоде больше, чем на катодах
диодов VD2 и VD6
С момента отрицательная э.д.с есо ста-
новится больше э.д.с. еь0. Поэтому диод VD4
закроется и включится в работу диод VD6;
ток будет протекать от фазы а к фазе с
С момента /г положительная э.д.с. еаа станет
меньше е»0. В результате диод VD1 закроется
и вступит в работу диод VD3, т е. будет
создан путь току от фазы b сначала к фазе
с, а в момент <з — через диод VD2 к фазе а.
В момент ток от фазы с протекает сна-
чала через диоды VD5, VD2 и фазу а, затем —
через диоды VD5, VD4 и фазу Ь. При этом,
как видно из рис. 131,ас, выпрямленное на-
пряжение и ток имеют шесть пульсаций за
период Мгновенное значение выпрямленного
напряжения между точками К и А равно
междуфазной э.д с. работающих фаз:
uj — /Зйгтсовв, где угол 0 — wt изменяется
от — л/6 до + л/3.
§ 49. Диодные
и диодно-тиристорные выпрямители
в силовых цепях
На электровозах ВЛ80к, ВЛ80с,
ВЛ60к, ВЛ80т для преобразования пере-
менного тока в постоянный применяют
208
диодные выпрямители, а иа электрово-
зах ВЛ60ку, чтобы обеспечить плавное
регулирование напряжения на зажимах
тяговых двигателей, — диодно-тиристор-
ные.
Все диодные выпрямители отечествен-
ных электровозов имеют по четыре пле-
ча. Чтобы обеспечить необходимое для
двигателей напряжение и надежность,
диоды или тиристоры в плечах соединяют
последовательно, а для получения необ-
ходимого тока ветви — параллельно.
В качестве примера рассмотрим диод-
ный выпрямитель с мостовой схемой вы-
прямления электровоза ВЛ80с. Пуск и ре-
гулирование скорости движения осущест-
вляют ступенчатым изменением напряже-
ния на входе выпрямителя. Вторичная
обмотка тягового трансформатора одной
секции кузова разделена на две части,
а каждая из них имеет несеквдоннрован-
иую и секционированную полуобмотки,
которые в процессе регулирования на-
пряжения сначала соединяют встречно, а
затем — согласно. При встречном соеди-
нении полуобмоток результирующее на-
пряжение, подводимое к выпрямителю
61 или 62 (рис. 132) и тяговым дви-
гателям, равно разности напряжений не-
секционированной и секционированной
полуобмоток; при холостом ходе на 1-й
позиции это составляет 638—580 = 58 В.
Цепь диодов VD1 — VD8 соединена с
выводами 1—8 полуобмоток al—01 и
02—а2. При регулировании напряже-
ния контакторы главного контроллера
ГК, замыкаясь в определенной последо-
вательности, изменяют число витков вто-
ричных обмоток, а следовательно, и на-
пряжение на выпрямителях и тяговых
двигателях. Контроллером ГК машинист
управляет с помощью главной рукоятки
контроллера машиниста КМ. Переход с
одной ступени на другую осуществляется
без разрыва силовой цепи, благодаря
чему сила тяги не падает до нуля;
чтобы не происходило короткого замы-
кания секции обмотки трансформатора,
вводят переходной реактор ПР.
Электровоз будет развивать наиболь-
шую по условиям сцепления силу тяги,
если все тяговые двигатели работают в
одинаковых условиях (при равных напря-
жениях и с одинаковыми токами). Для
этого в один полупериод тяговые двига-
тели Ml и М2 первой тележки получают
питание от полуобмотки al—01 через
диоды VD2 и VD4, и двигатели М3 и М4
второй тележки — от полуобмотки 02—
а2 через диоды VD6 и VD8. Ток в цепи
блока реле дифференциальной защиты
БРД, являющегося уравнительным сое-
динением между двумя независимыми
контурами, отсутствует. Во второй полу-
период, когда э.д.с. во вторичных обмот-
ках трансформатора изменяет направ-
ление, двигатели Ml и М2' первой те-
лежки получают питание от полуобмоток
02—а2 через диоды VD1 и VD3, а двига-
тели М3 и М4 второй тележки — от по-
луобмотки а2—01 через диоды VD5 и
VD7. В этот полупериод в блоке БРД
уравнительный ток равен нулю при оди-
наковом напряжении на обеих полуоб-
мотках и одинаковых характеристиках
групп тяговых двигателей. Поочередно
подключая двигатели то к одной, то к
25кй
Рис 132. Упрощенная схема силовых цепей
электровоза ВЛ80к с диодными выпрямите-
лями
другой полуобмотке, обеспечивают оди-
наковое среднее напряжение во всех тяго-
вых двигателях при неодинаковых напря-
жениях на полуобмотках 01—al и 02—а2.
Рис 133. Схемы плавного межступенчатого (а) и плавного бесконтактного (б) регулирования
напряжения (полууправляемыми мостами), диаграммы напряжений (в, г и д) н коэффи-
циента мощности выпрямителя
209
Когда полуобмотки включены согласно,
результирующее напряжение равно сум-
ме этих напряжений, т. е. 638 4- 580 =
= 1218 В. Для защиты силовых цепей
от токов короткого замыкания служит
главный выключатель ГВ.
Диодно-тиристорные выпрямители при-
меняют для плавного регулирования
напряжения, которое разделяют на плав-
ное межступенчатое с вентильным пере-
ходом и бесконтактное. Плавное межсту-
пенчатое регулирование напряжения воз-
можно как при схеме с нулевым выводом,
так и при мостовой схеме выпрямления
однофазного тока. Рассмотрим мостовую
схему, в которой используется вентиль-
ный переход Такая схема осуществлена
на опытном электровозе ВЛ60ку В ней
сохраняется переключение выводов об-
мотки трансформатора контакторами /—
8 (рис. 133,а), а с помощью тиристоров
VS1 и VS2 плавно регулируется напря-
жение между ступенями и обеспечивается
размыкание контакторов 1—8 в цепи без
тока.
На нулевой позиции все контакторы
разомкнуты и Напряжение на тяговых
двигателях равно нулю. На 1-й позиции
замыкается контактор 1. Однако напря-
жение на тяговых двигателях равно ну-
лю, так как тиристоры заперты — угол
регулирования а = 180°. Затем при плав-
ном уменьшении угла регулирования на-
пряжение увеличивается, и в момент,
когда а =0, оно становится наибольшим,
т. е. равным напряжению секции. Среднее
значение выпрямленного напряжения
(рис. 133,в) на этой ступени в режиме
холостого хода зависит от напряжения на
токоприемнике.
Переход с 1-й на 2-ю ступень регу-
лирования состоит из четырех поочередно
выполняемых операций: включается кон-
тактор 2; запираются тиристоры VS1
VS2, обесточивая цепь контактора /; от-
ключается контактор /; замыкается кон-
тактор 3. На 2-й ступени опять путем
уменьшения угла регулирования от 180°
до нуля тиристорами VS1 и VS2 напря-
жение плавно увеличивается от значения,
соответствующего одной секции, до сум-
марного напряжения двух секций. Сред-
нее значение выпрямленного напряжения
(рис. 133,г) на 2-й ступени U"doa =
= /2А£>(3 + cosa/n). Когда угол a
210
уменьшится до нуля, U''doa = 4 /ЗЕ?/л.
Переход со 2-й на 3-ю ступень регули-
рования состоит также из четырех опе-
раций, определить и проследить его уже
нетрудно по аналогии с переходом с 1-й
на 2-ю позицию. Выпрямленное напря-
жение (рис. 133,5) на 3-й ступени
U'"d!M — /2Л£г(5 + cosa/л).
В каждый полупериод ток проходит
через диоды в интервале л + а, а через
тиристоры — в интервале л — а. В нача-
ле регулирования почти вся нагрузка
приложена к диодам VD1 и VD2.
Это благоприятное обстоятельство, так
как если, например, за расчетный при
выборе числа параллельных вентилей
был принят пусковой ток локомотива, то
на 1-й ступени регулирования этот ток
будет наибольший и значительная часть
его будет воспринята неуправляемыми
плечами. Тогда расчетный ток для тири-
сторных ветвей будет ниже, т. е. можно
уменьшить число тиристоров в выпрями-
теле, а следовательно, упростить систему
управления и снизить стоимость выпря-
мителя.
Коэффициент мощности выпрямитель-
ной установки на каждой ступени
X = Vo^oa/(yvt/'do) = v0(2W - 1 +
+ cosa)/ (27V),
где v0 — коэффициент, равный 0,9; N —
номер ступени.
Как видно из рис. 133,е, при глубоком
одноступенчатом фазовом регулировании
резко ухудшается коэффициент мощнос-
ти выпрямителя; при межступенчатом
плавном регулировании напряжения
(зонно-фазовом) коэффициент мощ-
ности изменяется по кривой АВГДЕЖЗ.
Однако в этом случае усложняется
конструкция группового переключателя:
он дополняется контакторами с дугога-
шением для присоединения новой сек-
ции вторичной обмотки трансформатора
к тиристорам, а прежней — к диодам.
Вместе с тем такое усложнение груп-
пового переключателя не обеспечивает
повышения коэффициента мощности при
работе э.п.с. на последней ступени регу-
лирования напряжения. Кроме того, при
зонно-фазовом регулировании напряже-
ния повышается содержание высших
гармоник тока в тяговой сети и мешаю-
щее влияние на линии связи.
Системы бесконтактного регулирова-
ния с полууправляемыми мостами (рис.
133,6) применяют на опытных образцах
э.п.с во Франции, Англии, ФРГ, Швеции.
При этом число мостов преимуществен-
но принимают менее четырех — три и два.
Применяют также мосты с разным зна-
чением выпрямленного напряжения; при
этом, имея два моста, можно осуществить
трехступенчатое регулирование, а три
моста с соотношением напряжения
1:1:2 — четырехступенчатое. Схема с со-
отношением напряжений мостов 1:2:3
позволяет получить шесть ступеней регу-
лирования, а при соотношении их
1:2:4 — семь ступеней.
$ 50. Тиристорные
и диодно-тиристорные
выпрямители, используемые
в цепях вспомогательных машин»
упрввпения и освещения
Тиристорные и тиристорно-диодные вы-
прямители в цепях обмоток возбуждения.
Такие выпрямители необходимы при не-
зависимом возбуждении тяговых двига-
телей, в частности в режиме электри-
ческого торможения. Выпрямительные
установки возбуждения (ВУВ) позво-
ляют плавно регулировать напряжение
(плавно изменять момент открытия ти-
ристоров системой управления), а значит,
и ток в последовательно соедиенных об-
мотках возбуждения тяговых двигателей
На электровозах переменно-
го тока ВЛ80т, ВЛвО15, ЧС4Т тирис-
торные выпрямительные установки вы-
полнены по однофазным, двухпериодным
схемам выпрямления с нулевым выводом.
На электровозах ЧС4 применены диод-
но-тиристорные выпрямительные уста-
новки возбуждения, выполненные по мос-
товой схеме (рис. 134,а).
Дляэлектро возов постоянно-
го тока ВЛ 10 предложено несколько
вариантов исполнения тиристорных воз-
будителей, находящихся в опытной экс-
плуатации. Такие возбудители разрабо-
таны Московским энергетическим инсти-
тутом (МЭИ) и Тбилисским электрово-
зостроительным заводом (ТЭВЗ) для
электровозов ВЛ 10, Уральским электро-
механическим институтом инженеров же-
лезнодорожного транспорта, Уральским
отделением ВНИИЖТа и др.
Тиристорный возбудитель, предложен-
ный Уральским отделением ВНИИЖТа,
содержит выпрямитель и автономный ин-
вертор напряжения (инвертор, работаю-
щий на сеть, не связанную с другими
источниками энергии), состоящие из
встречно-параллельно соединенных ти-
ристоров и диодов (рис. 135,а). Регулиро-
вание напряжения на обмотках воз-
Рис 134 Схемы тиристорных выпрямительных установок (а и г) возбуждения и диаграммы
напряжений (б) и токов (в)
211
Рис. 135. Схемы инверторов электровозов (а
и в) и диаграммы напряжений и токов (б)
буждения тяговых двигателей осущест-
вляется плавным изменением частоты
инвертирования, а выравнивание тока на-
грузки между Тяговыми двигателями,
включенными параллельно,— с помощью
либо дополнительных управляемых уст-
ройств, мощность которых не превышает
20% номинальной, либо стабилизирую-
щих резисторов. Наибольшая частота ин-
вертирования 1000 Гц.
Инвертор выполнен на тиристорах
VS1, VS2 и VS<3, VS4 и диодах VD1,
VD2 и VD3, VD4. Коммутация тока ти-
ристоров осуществляется последователь-
ным колебательным контуром LKCK, вклю-
ченным на выходе инвертора. Выпрями-
тель выполнен по мостовой схеме на дио-
дах VD5 — VD8; он питает обмотки воз-
буждения ОВ группы тяговых двигате-
лей. Конденсаторы С1—С4 и реактор
Лф служат для сглаживания пульсаций
тока на входе инвертора.
Перед включением преобразователя
конденсаторы Cl, С2 заряжены до на-
пряжений, равных половине входного
напряжения. При подаче импульса тока
212
управления «у1 на тиристоры VS1, VS2
(или гу2 на тиристоры VS<3, VS4) в момент
ti (рис. 135,6) происходит их отпира-
ние; через тиристоры VS1, VS2, диоды
VD1, VD2 и первичные обмотки инвер-
торного трансформатора Т начинают про-
текать токи 1К колебательного контура.
Напряжение на выходе инвертора ивых
и первичной обмотке трансформатора Т
без учета падения напряжения в группе
VS/, VS2 и VD1, VD2 равно напряжению
на конденсаторе С1 и имеет форму,
близкую к прямоугольной. В момент t2
ток в цепи этой группы тиристоров и
диодов меняет направление и переходит
с тиристоров VS1, VS2 на обратные дио-
ды VD1, VD2. С этого момента начи-
нается восстановление управляемости ти-
ристоров VS1, VS2 Токи ip| 2 и isi 2 в
цепи тиристоров и диодов (а также токи
«034, г$з,4) синусоидальные
В момент t3 ток iD] 2 уменьшается до
нуля и на тиристорах VS1, VS2 и диодах
VD1, VD2 восстанавливается напряже-
ние, равное половине входного. Напряже-
ние на выходе инвертора и первичной
обмотке трансформатора спадает почти
до нуля.
С небольшой паузой относительно мо-
мента выключения диодов VD1, VD2 в мо-
мент tt включаются тиристоры VS3, VS4.
Процесс работы инвертора повторяется,
и к первичной обмотке трансформатора
Т прикладывается обратная полуволна
напряжения UBblx.
После установки на опытном электро-
возе ВЛ22м-961 тиристорного преобразо-
вателя, обеспечивающего меньшую инер-
ционность изменения напряжения на вы-
ходе при колебаниях напряжения кон-
тактной сети, чем мотор-генератор, поя-
вилась возможность уменьшить сопро-
тивление стабилизирующих резисторов
до 0,02 Ом. При этом наибольшие зна-
чения тока в цепи якоря тягового дви-
гателя при изменении напряжения в кон-
тактной сети не превышали тока уставки
реле перегрузки.
Тиристорный возбудитель, разработан-
ный для электровоза ВЛ 10, состоит из
автономного инвертора и выпрямителя
(рис. 135,в). Инвертор имеет тиристоры
VS1—VS4, обратные диоды VD1—VD4,
коммутирующий конденсатор Ск и реак-
тор £к, конденсаторы фильтра Сф1 и
Сф2, реактор фильтра и понижающие
трансформаторы Т1 и Т4, к которым под-
ключены выпрямители на тиристорах
VS5 — VS8. К выпрямителям подклю-
чены обмотки возбуждения тяговых дви-
гателей ОВ1—ОВ8. Применение от-
дельных понижающих трансформаторов
Т1—Т4 уменьшает влияние одной це-
пи возбуждения тяговых двигателей на
другую и позволяет использовать эти же
трансформаторы в качестве делителей
тока между параллельно работающими
выпрямителями. Диоды VD5 и VD6, шун-
тирующие обмотки возбуждения, обеспе-
чивают устойчивую работу преобразова-
теля. В автономном инверторе исполь-
зован принцип импульсной коммутации
тока тиристоров энергией конденсато-
ра. Ск.
Номинальная мощность тиристорных
преобразователей для возбуждения тяго-
вых Двигателей различна на электрово-
зах разных серий. Опытные образцы этих
преобразователей для электровозов
ВЛ22М, ВЛ 10 выполнены исходя из усло-
вия обеспечения номинальной мощности
НО кВт при изменениях напряжения в
контактной сети от 3 до 4 кВ. Масса
тиристорного преобразователя около
600 кг.
Тиристорные регуляторы. Колебания
напряжения контактной сети и большие
изменения нагрузки электровозов во вре-
мя их работы приводят к значительно-
му недоиспользованию мощности венти-
ляторов. Поскольку номинальная мощ-
ность двигателей вентиляторов выбрана
из условия обеспечения охлаждения тя-
говых двигателей при наибольшей на-
грузке и напряжении контактной сети
3000 В, то снижение нагрузки и увели-
чение напряжения в контактной сети
вызывают значительный перерасход
электроэнергии в цепях вспомогательных
машин. Удельный расход электроэнергии
в этих цепях электровозов постоянного
тока составляет 11% полного расхода
энергии на тягу поездов; использование
номинальной мощности электровозов во
время движения не превышает 20%. При-
меняя тиристорные регуляторы напряже-
ния для двигателей вспомогательных ма-
шин, можно значительно снизить расход
электроэнергии.
Опытный тиристорный регулятор со-
держит тиристорный автономный инвер-
тор, повышающий трансформатор и вы-
прямитель. Инвертор выполнен по схеме
однотактного преобразователя постоян-
ного тока в переменный повышенной
частоты с включением нагрузки последо-
вательно в цепь колебательного контура
и шунтированием тиристора встречным
диодом VD9 (см. рис. 135,в). В устано-
вившемся режиме работы инвертора
часть энергии проходит через его входную
цепь к нагрузке, а другая ее часть через
повышающий трансформатор и выпрями-
тель возвращается в цепь источника
питания.
Изменяя частоту подачи импульсов на
тиристор, регулируют напряжение на
входе инвертора и, следовательно, на
нагрузке.
Опытный тиристорный преобразова-
тель постоянного тока для питания
электродвигателя компрессора, цепей уп-
равления и освещения электропоезда
ЭР1. Преобразователь разработан на ос-
нове автономного инвертора напряжения
повышенной частоты, выполненного по
213
мостовой схеме со встречно-параллель-
ным соединением тиристора и диода.
Используя его, можно довольно просто
без понижающего трансформатора и вы-
прямителя получить напряжение 1500 В
на выходе. Отбор энергии для цепей
управления и освещения салонов элект-
ропоезда осуществляется через пони-
жающий трансформатор и выпрямитель с
мостовой схемой. Регулируют напряже-
ние на выходе преобразователя в процес-
се пуска двигателя компрессора и ста-
билизируют напряжение в установив-
шемся режиме работы, изменяя частоту
инвертирования. Такой тиристорный пре-
образователь по сравнению с машинным
делителем напряжения позволяет обеспе-
чить более устойчивое питание вспо-
могательных цепей электропоездов пос-
тоянного тока. Опытый образец его вы-
полнен с принудительным воздушным ох-
лаждением, имеет номинальную мощ-
ность 12 кВт, мощность нагрузки на
выходе 6 кВт, к. п. д. 0,95 и частоту ин-
вертирования 1000 Гц.
$ 51. Тиристорные
и диодно-тиристорные
выпрямительно-инверторные
преобразователи цепей
тяговых двигателей
пульсирующего тока
Тиристорные и тиристорно-диодные вы-
прямительно-инверторные преобразова-
тели, используемые в цепях якорей тя-
говых двигателей пульсирующего тока,
работают в режиме тяги как выпрями-
тели, а при рекуперативном торможе-
нйи — как зависимые инверторы, Зави-
симые инверторы работают параллельно
с электростанциями на общую сеть пе-
ременного тока, уровень напряжения и
частота их обусловлены параметрами ге-
нераторов электростанций. Известно нес-
колько схем этих преобразователей, но
все они имеют много общего в прин-
ципе действия, схемных и конструктив-
ных решениях. Схемы этих преобразова-
телей — однофазные двухполупериодные
мостовые — могут быть симметричными
и несимметричными В первом случае
тиристоры применены во всех четырех
плечах моста, во втором их используют
214
лишь в двух плечах, в остальных двух
плечах ставят диоды.
Симметричная схема (рис. 136,а) поз-
воляет создать бесконтактную силовую
цепь, в которой нет переключателей сту-
пеней, контакторов и переходных реак-
торов, и осуществить плавное регулиро-
вание напряжения как в тяговом, так и в
тормозном режимах. Вследствие этого тя-
говые характеристики F(v) занимают
всю область скоростей вплоть до харак-
теристики полного возбуждения. Ма-
шинист может выбрать любую из бесчис-
ленного их множества и длительно про-
должать езду при выбранной характе-
ристике. Это позволяет, с одной стороны,
при пуске реализовать большие токи тя-
говых двигателей и, следовательно, по-
высить на 8—10% среднюю силу тяги,
не превышая ограничения по сцеплению
колес с рельсами. Пусковая диаграмма
получается плавной, с наибольшим при-
ближением к линии ограничения по сцеп-
лению.
Бесконтактная, безынерционная элект-
ронная система управления преобразова-
телем дает возможность быстро изменять
режимы движения. Например, на элект-
ровозе ВЛ80₽ переключение до наиболь-
шего напряжения, переход на выбег и
повторный выход на последнюю ступень
напряжения занимают не более 1—2 с.
Переходы из режима тяги в режим элект-
рического торможения и обратно зани-
мают около 9 с.
Чтобы повысить коэффициент мощнос-
ти и уменьшить отрицательное влияние
на линии связи, в тиристорных выпря-
мительно-инверторных преобразователях
обычно предусматривают четырехзонное
регулирование выпрямленного напряже-
ния как в режиме тяги, так и в режи-
ме электрического торможения.
Регулирование напряжения в тяговом
режиме начинается с зоны /. Каждый
полупериод напряжения питающей сети
при частоте 50 Гц длится 0,01 с и равен
180°. Импульсы управления от БИТ1 и
БИТ2, отпирающие тиристоры VS1—
VS8, имеют ширину, или протяжен-
ность во времени, 13—18° и амплитуду
тока около 1 А Чтобы в цепи тяговых
двигателей Ml и М2 появился выпрям-
ленный ток, необходимо определенное
время держать открытыми тиристоры
Рис. 136. Схема тиристорной выпрямительной установки для бесконтактного регулирования
напряжения в силовой цепи (а) и диаграммы напряжений (б и в)
сразу двух плеч. Для этого в один из
полупериодов питающего напряжения
импульсы управления подаются на тирис-
тор VS4 в момент, определяемый углом
“per (рис. 136,6), а на тиристор VS5 — в
моменты, определяемые углами а0 и арег.
В следующий полупериод питающего
напряжения импульсы управления по-
даются на тиристоры VS5 и VS6. На ти-
ристор VS.? импульсы подаются в момент,
определяемый углом а0 = 74-8°, что со-
ответствует открытому состоянию тирис-
торов в течение всего полупериода напря-
жения. В процессе регулирования этот
угол остается почти постоянным. На
тиристор VS6 импульсы управления пода-
ются в момент, определяемый регулируе-
мым машинистом углом Орег, который на
каждой зоне может изменяться в преде-
лах от 170 до 10—15°. Наименьшее вы-
прямленное напряжение соответствует
наибольшему углу регулирования. Затем
импульсы управления снова подаются на
тиристоры VS4, VS5, а в следующий по-
лупериод — на тиристоры VS5, VS6, и да-
лее такое чередование продолжается с
частотой сети (т. е. 50 Гц). Уменьшая
постепенно угол арег (вращением главно-
го штурвала контроллера машиниста), на
тяговых двигателях Ml и М2 постепенно
увеличивают выпрямленное напряжение
от 0 до 1 /4 полного значения. При увели-
чении тока нагрузки выпрямленное на-
пряжение несколько снижается, что опре-
деляется внешними характеристиками
выпрямителя.
В зоне II регулирования выпрямленное
напряжение плавно повышается от 1 /4 до
1 /2 полного значения в результате откры-
тия на весь полупериод тиристоров VS3,
VS4, VS5, VS6 и изменения фазы подачи
импульсов на тиристоры VS1 и VS2.
215
Каждый полупериод в момент коммута-
ции тока (переключения тока с одних
тиристоров на другие) возникает кратко-
временное короткое замыкание вторич-
ной обмотки тягового трансформатора на
время, определяемое углом коммутации
у. В этом интервале времени выпрямлен-
ное напряжение близко к нулю.
По окончании регулирования в зоне //
и продолжении движения главного штур-
вала контроллера машиниста автомати-
чески мгновенно переводится нагрузка с
двух секций напряжением холостого хода
по 307,5 В трансформатора на одну
с напряжением 615 В при соответствую-
щем переключении импульсов управле-
ния с тиристоров VS1, VS2, VS5, VS6 на
тиристоры VS<3, VS4, VS7, VS8. После
этого, регулируя момент открытия тирис-
торов VS<? и VS4, выпрямленное напря-
жение повышают от 1/2 до 3/4, а в зоне
IV после полного открытия тиристоров
VS<3 и VS4 и регулирования момента
открытия тиристоров VS1 и VS2 выпрям-
ленное напряжение увеличивается от 3/4
до полного значения.
Если необходимо снизить выпрямлен-
ное напряжение, штурвал контроллера
машиниста вращают в обратную сторону;
при этом углы регулирования постепенно
увеличиваются и происходит обратное пе-
реключение с высших зон на низшие, при-
чем порядок открытия тиристоров сох-
раняется в соответствии с принятым по-
рядком (алгоритмом) подачи импульсов
управления.
При тяговом режиме первичная обмот-
ка А—X (см. рис 136,а) тягового транс-
форматора Т является приемником энер-
гии, а вторичная al—xl — ее источником
для тяговых двигателей, в ней э. д. с. и
ток по направлению совпадают — их
сдвиг по фазе не превышает л/2. У
приемников энергии э. д. с. и ток по на-
правлению противоположны — их сдвиг
по фазе составляет от л до л/2.
Э. д. с. двигателей зависит от частоты
вращения их якорей: с возрастанием час-
тоты увеличивается э. д. с., при этом
уменьшается ток ld. Когда Ed = ed, ток
Id = 0. Однако при Ed > ed ток Id остает-
ся равным нулю, так как в обратном
направлении тиристоры его не проводят;
это определяет отсутствие обратимости
статических преобразователей. Чтобы
216
возник генераторный ток Id, совпадаю-
щий по направлению с Ed, необходимо
переключить преобразователь в инвер-
торный режим, т. е. обеспечить открыва-
ние тиристоров в отрицательный полупе-
риод. Для этого нужно увеличить угол
отпирания а настолько, чтобы он стал
больше л/2, но меньше л (рис. 136,а)
Кроме того, необходимо изменить на-
правление э. д. с. Ed, для чего переклю-
чают концы обмоток возбуждения двига-
телей Ml и М2 и пересоединяют их на
независимое возбуждение. При этом на-
правление э. д. с. ed должно быть проти-
воположно Ed и току Id. В этом случае
обмотка al—xl становится приемником
энергии.
Э. д. с. б], ток Z, обмотки А-—X в ин-
верторном режиме направлены согласно,
и она становится источником энергии для
контактной сети Напряжение, получае-
мое на обмотке А—X, при этом должно
иметь ту же частоту (50 Гц), что и
напряжение контактной сети. Это дости-
гается путем синхронного с частотой се
ти открывания вентилей. Чтобы происхо-
дила передача энергии от обмотки А—X
в контактную сеть, э д с et должна
быть больше напряжения сети t/c.
Если не изменить полярность тиристо-
ров и тем самым допустить, чтобы э. д. с.
Ed совпадала по направлению с э. д. с
ed обмотки al—xl, образуется суммарная
э. д. с., в результате чего наступит режим
короткого замыкания, называемый опро-
кидыванием инвертора. Всякое наруше-
ние питания цепей электровоза перемен-
ным напряжением (выключение главного
выключателя электровоза, тяговой под-
станции, отрыв токоприемника от кон-
тактного провода и т. д.) приводит к
прекращению коммутации в генератор-
ном режиме и к замыканию тяговых дви-
гателей на вторичную обмотку трансфор-
матора и на тиристоры, открытые в соот-
ветствующий полупериод. Этот режим
близок к короткому замыканию, посколь-
ку э. д. с. вторичной обмотки трансформа-
тора исчезает. При электрическом тормо-
жении выпрямительно-инверторный пре-
образователь (ВИП) работает как зави-
симый инвертор, но чтобы ток от тяго-
вых двигателей, работающих генерато-
рами, протекал в контактную сеть, необ-
ходимо импульсы управления подавать
на тиристоры с некоторым углом опере-
жения р в каждый полупериод напря-
жения сети. Значение этого угла изме-
няется аппаратурой управления автома-
тически так, чтобы угол запаса инвер-
тора 6 сохранялся примерно постоянным
и равным 20°. Этим поддерживается вы-
сокий коэффициент мощности.
Э. д. с. инвертора, а следовательно, и
тормозной ток изменяются плавно на всех
четырех зонах регулирования вследствие
подачи импульсов управления на тирис-
торы ВИП в соответствии с алгоритмом
управления. При этом в зонах //—IV
происходит рекуперативное торможение
(см. рис. 136,в), а в зоне /—плав-
ный переход в режим торможения про-
тивовключением тяговых двигателей.
На каждой зоне в режиме торможения
тормозной ток может меняться не только
в результате изменения э. д. с. ВИП, но
также и регулирования тока возбужде-
ния. Последний машинист задает, пере-
мешан тормозную рукоятку. Чем меньше
угол открытия тиристоров выпрямитель-
ной установки возбуждения (ВУВ), тем
больше выпрямленное напряжение на
обмотках возбуждения и ток возбужде-
ния. С увеличением тока возбуждения
растет тормозная сила электровоза. Ма-
шинист может регулировать работу ВИП
и ВУВ раздельно, так как органы управ-
ления ими различны. Для облегчения ра-
боты машиниста и повышения устойчи-
вости электрического торможения на
электровозе ВЛ80₽ предусмотрено не
только ручное, но и автоматическое регу-
лирование ВИП и ВУВ с помощью спе-
циальной системы противокомпаундиро-
вания (начиная с электровоза № 1514).
Эта система в зависимости от тормозно-
го тока и скорости его изменения пос-
тоянно автоматически регулирует углы
открытия тиристоров ВИП и ВУВ таким
образом, чтобы не происходило резких
бросков тормозного тока. Это значитель-
но упрощает для машиниста процесс
ввода в рекуперацию, так как нет необ-
ходимости следить за быстро изменяю-
щимися токами якоря и возбуждения, ре-
гулировать их во избежание возникно-
вения опасных резких толчков тормозных
сил. Система осуществляет плавный вход
в рекуперацию независимо от скорости
движения тормозной рукоятки машинис-
том, а также смягчает резкие колеба-
ния тормозных токов (например, из-за
бросков и снижения напряжения сети).
Система противокомпаундирования об-
ладает большим быстродействием, поз-
воляющим предотвращать опрокидыва-
ния инвертора и срывы рекуперативно-
го торможения. Принцип ее работы за-
ключается в том, что при резком увели-
чении тормозного тока мгновенно изме-
няются углы открытия тиристоров ВИП и
ВУВ, в результате чего уменьшается и
поддерживается постоянным тормозной
ток. При регулировании тормозных то-
ков машинистом вручную ток возбужде-
ния и ток якоря изменяются с некото-
рым запаздыванием, относительно пере-
мещения тормозной рукоятки и главного
штурвала, определяемым работой авто-
матической системы противокомпаунди-
рования.
Выпрямительно-инверторные преобра-
зователи с несимметричным'управлением
на отечественном э.п.с. применения не
нашли.
$ 52. Схемы преобразователей
частоты и числа фаз
Преобразователи частоты и числа
фаз — это автономные инверторы, пред-
назначенные для преобразования пос-
тоянного тока в трехфазный и измене-
ния частоты в широких пределах для
питания трехфазных асинхронных и син-
хронных (вентильных) тяговых двигате-
лей. При этом во время пуска и разго-
на локомотива частота выходного напря-
жения должна быть наименьшей, а при
высшей скорости движения — наиболь-
шей. Известны различные схемы авто-
номных инверторов (с междуфазовой
коммутацией, с двухступенчатой комму-
тацией и др.). Рассмотрим ряд схем,
примененных на опытных электровозах.
Автономный инвертор напряжения
электровоза ВЛ80а выполнен по мосто-
вой схеме (рис. 137,а), имеет шесть глав-
ных VS6 — VS11 и восемь коммутирую-
щих VS1 — VS5, VS12 — VS14 тиристо-
ров, шесть обратных диодов VD1 — VD6
и общее коммутирующее устройство в ви-
де колебательного контура CKLK, полу-
чающего энергию через выпрямительный
217
мост VZ небольшой мощности, с тири-
сторами VS15 — VS18, фильтром £ф3Сфз
(чтобы обеспечить надежную коммута-
цию тиристоров независимо от значения
входного напряжения Ua и снизить раз-
меры и массу конденсатора Ск). Продол-
жительность работы каждого главного
теристора KS6 — VS4 без учета комму-
тации и времени протекания реактивного
тока через обратные диоды (VD1 —
VD6) составляет 1/а периода, т. е. ис-
пользование тиристоров при двухступен-
218
чатой коммутации выше, чем при меж-
дуфазовой коммутации. Для закрытия,
например, тиристора KS6 при поляр-
ности конденсатора Ск, показанной на
рис. 137,а, открывают тиристоры VS1
и VSJ. Это приводит к разряду кон-
денсатора Ск через LK, VS3, VD1 и
VS7. Во время разряда на тиристор VS6
действует обратное напряжение, вызы-
вающее почти мгновенное его закрытие.
После разряда конденсатора Ск нако-
пленная в реакторе LK магнитная энер-
гия, превращаясь в электрическую, вновь
заряжает конденсатор Ск, но с обрат-
ной полярностью, необходимой для за-
крытия очередного тиристора VS7, VS8.
Аналогичен процесс и закрытия тиристо-
ров VS9 — VS11.
Напряжение подзаряда Un должно соот-
ветствовать наибольшему возможному значе-
нию входного напряжения Udmas Исходя из
напряжения U„ и учитывая необходимое
время действия на главные тиристоры VS6 —
VS11 обратного напряжения для восстанов-
ления у них после прекращения тока запи-
рающих свойств, параметры коммутирующего
контура определяют уравнением
K„t3 = (л - 2 arcsin	1) /eV,.,
п min
где к, — коэффициент надежности; ta —
время, необходимое для восстаиовлеиия у
главных тиристоров запирающих свойств,
/ттах — ВОЗМОЖНЫЙ НЭИбоЛЬШИЙ ТОК ТИрИСТО-
ра; U„ min — возможное наименьшее напряже-
ние иа выходе источника подзаряда, часто-
та которого в 3 раза выше частоты выход-
ного напряжения автономного инвертора.
В результате открытия и закрытия
тиристоров в определенной последова-
тельности формируется трехфазное на-
пряжение ступенчатой формы, которое
подается на обмотку статора асинхрон-
ного двигателя АТД. Уровень напряже-
ния на статорной обмотке определя-
ется выпрямленным напряжением Ua,
поступающим на вход инвертора. Час-
тоту питания этой обмотки регулируют,
изменяя частоту переключения тиристо-
ров. Чтобы асинхронный двигатель, ра-
ботающий при разных частотах, имел вы-
сокие значения к.п д, коэффициента
мощности и перегрузочную способность,
необходимо одновременно с изменением
частоты примерно в той же степени из-
менять и значение напряжения.
Автономные инверторы напряжения с
двухступенчатой коммутацией имеют ряд
преимуществ по сравнению с такими же
инверторами с междуфазовой коммута-
цией. Благодаря разделению процессов
в коммутирующих цепях и фазах нагруз-
ки выше надежность коммутации при ре-
гулировании частоты и напряжения в ши-
роких пределах и изменениях нагрузки
и коэффициента мощности. Такие инвер-
торы имеют жесткую внешнюю характе-
ристику, при которой выходное напряже-
ние почти не зависит от нагрузки в ши-
роком диапазоне изменения частоты.
Преобразователи вентильных тяго-
вых двигателей опытных электровозов
ВЛ80в-1129, ВЛ80в-1130 и ВЛ83-001
выполнены с неявно выраженным зве-
ном постоянного тока соответственно с
двух-(рис. 137,6) и четырехзонным (рис.
137,а) регулированием напряжения. В
этих преобразователях одни и те же ти-
ристоры осуществляют выпрямление пе-
ременного тока на входе в обмотку яко-
ря (расположена на статоре) тягового
двигателя (сетевая коммутация) и ком-
мутацию тока в самой якорной обмот-
ке в соответствии с изменением положе-
ния ротора (машинная коммутация).
Это обеспечивает более высокий к.п.д. по
сравнению с к.п.д. системы, имеющей яв-
ное звено постоянного тока, где в любой
момент времени цепь тока замыкается
последовательно через два комплекта
вентилей — выпрямляющие и коммути-
рующие
Для 12-осного электровоза при мощно-
сти продолжительного режима 10,8 МВт
разработано ВЭлНИИ два варианта
преобразователя и системы управления.
В первом варианте за основу принят
автономный инвертор напряжения с ам-
плитудным регулированием, в котором
применен тиристорный выпрямитель с
принудительной коммутацией (использо-
ван опыт разработки электровоза
ВЛ80а-751, см. рис. 137,а). Во втором
варианте для преобразователя принята
схема рис. 138.
Преобразователь состоит из выпрями-
теля, фильтра £фСф и автономного ин-
вертора напряжения с широтно-импуль-
сной модуляцией. Выпрямитель представ-
ляет собой два полууправляемых моста
UZ1 и UZ2, соединенных последователь-
219
Рис. 138. Схема преобразователя со звеном постоянного тока
но по цепи постоянного тока Мост UZ1
включен в работу постоянно; при отсут-
ствии нагрузки иа инверторе конден-
сатор Сф заряжается до амплитуды на-
пряжения вторичной обмотки трансфор-
матора за вычетом падения напряжения
&UB0 в выпрямителе: £/сф =	—
— Д{7В0. При работе инвертора напря-
жение’ 1670 В иа фильтровом конден-
саторе поддерживается за счет фазового
регулирования моста UZ2. В принципе
мост UZ1 можно было бы выполнить
неуправляемым, схема в этом случае
является более гибкой, так как в этом
случае закрытием моста можно исклю-
чить подпитку от трансформатора при ко-
ротком замыкании в цепи промежуточно-
го звена постоянного напряжения или
при опрокидывании инвертора.
К главным тиристорам инвертора мо-
жет прикладываться только прямое на-
пряжение, так как в обратном направ-
лении они шунтированы диодами. Комму-
тирующие тиристоры VS7 — VS12 могут
находиться как под прямым, так и под об-
ратным напряжением, равным 1,5(7Сф =
= 250 В. Все тиристорные и диодные
плечи содержат по три последовательно
соединенных вентиля с повторяющимся
напряжением 1400 В. Время выключения
главных тиристоров 30 мкс, коммутирую-
щих 40 мкс. Каждое плечо главных тири-
сторов и соответствующее ему диодное
плечо имеют ЯС-цепочки. Реакторы
220
коммутирующие £к1 и Lk2 и коммути-
рующие конденсаторы СК1 и Ск2 общие
для всех трех фаз инвертора.
При коммутации одна из групп кон-
денсаторов соединяется последователь-
но с конденсатором Сф. Период колеба-
ний при индуктивности коммутирующих
реакторов, равной, например, 4 мкГн,
Т = 2л /£„СК 9КВ = 152 мкс.
Время выключения будет составлять
152:2 = 76 мкс. Коммутирующие реакто-
ры включены в цепь силового тока и,
кроме своего основного назначения, ог-
раничивают скорость нарастания тока.
$ 53. Схемы преобразователей
с импульсным упраалением
тяговыми двигателями ». п. с.
постоянного тока
Общие сведения. В процессе импуль-
сного управления тяговыми двигателями
непрерывный входной сигнал (напряже-
ние постоянного тока) преобразуется в
дискретный — в импульсы; чередование
импульсов и пауз происходит с законо-
мерностью, определяемой действием сис-
темы управления. При импульсном вы-
ходном напряжении преобразователя его
среднее значение
и& = UdtJT = Udk.
Здесь Ui — напряжение на входе преобра-
зователя, tn — продолжительность (ширина)
импульса, Т — период частоты повторяемости
импульсов
Т = t„ + 4 = i/f„,
где — продолжительность паузы; /и — час-
тота импульсов.
Коэффициент заполнения
X = tJT = tKf„.
В случае одного и того же напря-
жения Ua на входе преобразователя в
зависимости от продолжительности им-
пульсов tH и частоты переключений
(и, обратной периоду повторяемости им-
пульсов, будет среднее напряжение иа
нагрузке U„ (рис. 139,6 и в).
При импульсном управлении в тяго-
вом режиме тиристорный преобразова-
тель (рис. 139,а) состоит из прерыва-
теля, фильтра ЬфСф иа его входе, сгла-
живающего реактора Lf иа выходе и
обратного диода VDo. Реактор £р слу-
жит для накопления энергии во время
подачи импульса с целью поддержания
тока в двигателе М в прежнем направ-
лении во время паузы (через диод VDo).
Фильтр, состоящий из реактора и кон-
денсатора Сф, снижает пульсацию тока в
контактной сети, устраняет мешающее
влияние пульсирующего тока иа линии
связи, ограничивает перенапряжения.
Наиболее широко на э.п.с. с импуль-
сным управлением тяговыми двигателя-
ми применяют замкнутые системы авто-
матического регулирования. В этом слу-
чае блок СУ обеспечивает вместе с дат-
чиком тока ДТ необходимую закономер-
ность изменения коэффициента заполне-
ния тиристорного прерывателя для под-
держания заданного значения регулируе-
мой величины.
Широтно-импульсная система управ-
ления. В этом случае формирование сред-
него напряжения t/H осуществляется
изменением ширины импульса (н (см.
Рнс. 139. Схемы преобразователей
с импульсным управлением тяговыми двигателями
221
рис. 139,6) при одинаковом периоде Г; при
этом увеличение ширины импульса от /И|
до (И2 соответствует увеличению выход-
ного напряжения от UHl до Uw В частот-
но-импульсной системе (см рис. 139,в)
такой же результат получается при
уменьшении периода от Т> до Т2 и, следо-
вательно, при повышении частоты fu с
сохранением одинаковой ширины им-
пульса 1И. Для обеих систем управления
при прямоугольной форме импульсов
U„ — Udk\ и, следовательно, изменяя
коэффициент заполнения X, можно изме-
нять среднее напряжение, приложенное к
тяговым двигателям. При малом значе-
нии X и недостаточной индуктивности £р
ток в цепи двигателя в период паузы tn
может спадать до нуля н даже быть пре-
рывистым. Поэтому индуктивность Lp вы-
бирают обычно из условия обеспечения
непрерывного тока в двигателе при при-
нятом коэффициенте заполнения. Во вре-
мя импульса, принимая подводимое к пре-
образователю напряжение постоянного
тока неизменным, имеем 1УИ = Ud-
При широтно-импульсном управлении
сначала от блока СУ (см. рис. 139,а)
открывается вспомогательный тиристор
VS2, вследствие чего коммутирующий
конденсатор Ск заряжается через дви-
гатель М до напряжения Ud (см. штри-
ховую стрелку), равного напряжению
источника питания. После окончания
процесса заряда, когда зарядный ток
конденсатора, проходящий через тирис-
тор VS2, становится меньше тока, необ-
ходимого для удержания его в открытом
состоянии, тиристор VS2 закрывается.
Затем блок СУ открывает главный ти-
ристор VS1, и иа двигатель М подается
импульс питающего напряжения, при
этом через тиристор VS1 начинает про-
текать ток В это же время коммути-
рующий конденсатор через диод VD2
соединяется с катушкой индуктивности
L1, вследствие чего образуется резонанс-
ный контур, по которому происходит
перезаряд конденсатора Ск до напряже-
ния ил. По окончании перезаряда кон-
денсатор приобретает обратную поляр-
ность (см. сплошную стрелку).
Через определенный промежуток вре-
мени tu (см. рис. 139,а), после которого
следует отключить двигатель от источ-
ника питания, снова открывают вспо-
222
могательный тиристор VS2 (см. рис.
139,в). Напряжение конденсатора при-
кладывается к главному тиристору
VS1 в обратном направлении,вследствие
чего тиристор закрывается. Во время это-
го процесса коммутирующий конденсатор
Ск перезаряжается через диод VD2
и катушку индуктивности L1, образуя ре-
зонансный контур, вследствие чего на-
пряжение Ud иа конденсаторе снова
меняет свою полярность. Спустя опреде-
ленный промежуток времени t„, соответ-
ствующий паузе между импульсами,
опять открывают главный тиристор, и иа
двигатель вновь подается импульс напря-
жения.
Главный и вспомогательный тиристо-
ры при таком регулировании переклю-
чаются блоком СУ, вырабатывающим им-
пульсы тока, которые поочередно подают-
ся на управляющие выводы тиристоров
VS1 и VS2.
Тиристорный прерыватель может быть
также выполнен без цепи перезаряда
Ск и VS2. В этом случае перезаряд
конденсатора осуществляется через цепь
двигателя М.
Частотно-импульсное регулирование
напряжения. Оно осуществляется обычно
тиристорным прерывателем (рис. 139,г),
который выполняется без вспомогатель-
ного тиристора. Главный тиристор VS1
в этом прерывателе закрывается колеба-
тельным контуром £КСК, который обес-
печивает естественное уменьшение до
нуля импульса тока, проходящего через
тиристор VS1. Катушка индуктивности L
подключена последовательно с тиристо-
ром VS1, а коммутирующий конден-
сатор Ск включен параллельно этой цепи.
При больших токах в цепях тяговых
двигателей, превышающих предельный
ток наиболее мощного выпускаемого про-
мышленностью тиристора, вместо парал-
лельного включения нескольких тиристо-
ров применяют двухфазные (например,
на электропоездах ЭР12 и др.) и много-
фазные импульсные преобразователи (на
электровозе ВЛ 14 и др.). Такие преобра-
зователи имеют общий входной фильтр
Сф£ф (рис. 139,6); система управления
обеспечивает фиксированный сдвиг по
времени моментов открытия и закрытия
очередных главных тиристоров. Сдвиг
принимается равным T/N$ (здесь Мф —
число фаз многофазного импульсного
преобразователя). В таких преобразова-
телях устраняется затруднение в урав-
нивании токов в параллельных цепях
главных и коммутирующих тиристоров и
повышается частота пульсаций, что поз-
воляет уменьшить размеры и массу вход-
ного фильтра, а при = 2 — повысить
также использование коммутирующего
конденсатора.
При предельном токе /пр основного
тиристора и наибольшем токе, приходя-
щемся иа многофазный преобразователь,
I = /д пусктд> число фаз должно быть
ф пуск^д/^пр К» (здесь Щд - чис-
ло двигателей, питаемых от преобразо-
вателя во время их пуска; кн > 1 —
коэффициент надежности).
В мостовой схеме рис. 139,(3 моменты
отпирания и закрытия главных тиристо-
ров двух фаз VS1 и VS2 сдвинуты по
времени на полупериод Т/2 Конденсатор
Ск предварительно заряжается через
открытые коммутирующие тиристоры
VSJ и VSK3 или VSK2 и VSK4
В процессе работы, если открыт глав-
ный тиристор VS1, для его закрытия
через необходимый интервал времени
после начала протекания тока открыва-
ются коммутирующие тиристоры VSK1
и И5К<3, при этом конденсатор Ск переза-
ряжается и приобретает обратную поляр-
ность. Аналогично через '/г периода пос-
ле протекания тока в течение tu закры-
вается главный тиристор второй фазы
VS2 с помощью коммутирующих четных
тиристоров VSK2 и VSK4. Регулирование
напряжения достигается изменением мо-
ментов открытия указанных главных ти-
ристоров в каждый полупериод.
Если > 2, то каждая фаза имеет
свой коммутирующий конденсатор Ск.
Число коммутирующих LK1, LK2 и сгла-
живающих реакторов £н/, L„2, накопляю-
щих энергию во время импульса и от-
дающих ее во время паузы, а также
обратных диодов VDO1, VD02 соответст-
вует числу фаз УУф.
§ 54. Конструкция преобразователей
Полупроводниковые диоды и тиристо-
ры, аппаратура защиты и сигнализации,
вспомогательное оборудование смонтиро-
ваны на изоляционных панелях в метал-
лических шкафах обычно прямоугольной
формы. В преобразовательных установ-
ках э.п.с. диоды и тиристоры чаще всего
соедини ют последовательно-параллельно
(рис. 140,а, бив). Необходимо, чтобы
предельные параметры вентилей были
одинаковые и имели малый разброс
вольт-амперных характеристик. 1
Основным условием надежной работы
является повышение с некоторым запа-
сом предельных токов и напряжений
вентилей над расчетными в плечах пре-
образователей. С учетом коэффициентов,
определяемых условиями эксплуатации,
число параллельно включенных вентилей
в плече
^пар Лтл^пер/ (Лтр^'н^'0) »
где /пл — средний расчетный ток плеча; кпер —
коэффициент возможной перегрузки, /пр —
предельный допускаемый ток прибора приня-
того типа с учетом системы охлаждения,
— коэффициент, учитывающий вероятность
неравномерного распределения тока между
параллельными ветвями, примерно равный
0,9, к„ — коэффициент, учитывающий умень-
шение скорости потока охлаждающего возду-
ха по сравнению с указанной в паспорте.
Из-за малой постоянной времени на-
гревания структуры полупроводникового
прибора за расчетный ток 1пл для гру-
зовых электровозов переменного тока
принимают максимальный ток при макси-
мальной силе тяги по сцеплению (при
коэффициенте сцепления <р = 0,36) для
скорости движения v = 0 с продолжи-
тельностью перегрузки 10—20 с. Для
пассажирских электровозов и электро-
поездов за расчетный принимают ток
уставки защиты от перегрузки с некото-
рым запасом по отношению к толчкам
тока при пуске.
В зависимости от расчетных значений
максимального обратного и прямого на-
пряжения (с учетом перенапряжений),
1 При эксплуатации на электровозах
допускается заменять, например, тиристоры
при условии, что максимальный допустимый
разброс по суммарному падению напряжения
параллельных ветвей ие превышает 0,02п
(здесь п — число последовательно включен-
ных тиристоров в данном плече) Тиристоры
подбирают по двум точкам вольт-амперных ха-
рактеристик' при предельном токе и равном
0,25 предельного Это обеспечивает равномер-
ное деление тока по параллельным ветвям.
223
Рис. 140. Схемы
соединений вентилей в преобразователях
приходящегося иа одно плечо в схеме
преобразователя, и допускаемого повто-
ряющегося напряжения принимают с не-
которым запасом необходимое число дио-
дов и тиристоров выбранного типа, под-
лежащих последовательному включению
так, чтобы
^посл шах^н пер Н" 1 / (Uпр^ип) >
где UB max — максимальное мгновенное
значение обратного напряжения, воздей-
ствующего на плечо преобразователя;
^нпер — коэффициент, учитывающий воз-
можные иеповторяющиеся перенапря-
жения с учетом действия разрядников;
t/np — допускаемое одним диодом или ти-
ристором повторяющееся напряжение;
кн1/ — коэффициент неравномерности
распределения напряжения по вентилям.
Для лавинных диодов и тиристоров при-
нимают kkU = 1 и иелавинных —	=
= 0,9.
Перегрузки полупроводниковых прибо-
ров, превышающие предельные токи, а
также токи при внутренних и внешних
коротких замыканиях в цепях преобра-
зователей при несовершенной защите мо-
гут вызвать нарушение их внутренней
структуры и потерю электрической проч-
ности Это приводит к развитию аварий-
ного режима с тяжелыми последствиями.
Так как электрическая прочность этих
приборов не восстанавливается, они не
пригодны для ремонта. К тому же при-
водят повреждения и пробой изоляции
в цепях преобразователя вследствие
коммутационных и атмосферных пере-
напряжений при несовершенной защите.
При параллельном соединении диодов
заметная иеидентичность прямых ветвей
вольт-амперных характеристик приводит
224
к перегрузке диодов, обладающих мень-
шей потерей напряжения от прямого
тока. В случае последовательного соеди-
нения полупроводниковый прибор с мень-
шим обратным током воспринимает пере-
напряжения в большей степени, чем
остальные. Для распределения обратных
напряжений, приходящихся на каждый
нелавииный диод или тиристор, применя-
ют шунтирующие резисторы Яш, а для
гашения перенапряжений, возникающих
при коммутации тока,— контуры RC.
Если применены лавинные диоды, то с
ростом напряжения в цепи последова-
тельно соединенных диодов возрастает
обратный ток. Вначале напряжение вос-
принимается одним диодом; дальнейший
рост обратного тока не вызывает увели-
чения напряжения на нем, а приводит к
увеличению напряжения на других, и
происходит выравнивание напряжения.
Поэтому при последовательно-парал-
лельном соединении лавинных диодов
можно не применять резисторы /?с и
контуры RC.
В преобразователях применяют шты-
ревые и таблеточные диоды и тиристоры,
в таблеточных диодах и тиристорах в
отличие от штыревых кремниевый эле-
мент не припаивают к основанию,
а прижимают верхним и нижним осно-
ваниями при сборке на заводе-изгото-
внтеле. Положение кремниевого элемента
внутри корпуса фиксируется втулкой из
изоляционного материала. Применение
прижимных контактов для соединения си-
ловых выводов с кремниевым элементом
уменьшает механические напряжения,
возникающие в нем при резких повыше-
ниях температуры, что существенно
повышает стойкость полупроводникового
прибора к значительным токовым пере-
грузкам.
На электровозах 87180“, ВЛ80т
и ВЛ80с каждый силовой выпрямитель
выполнен в виде двух шкафов прямо-
угольной формы и может работать толь-
ко с принудительным воздушным охлаж-
дением (рис 141,а). В каждом шкафу
размещены диоды, собранные в блоки
(панельное расположение), которые за-
креплены на электроизоляционных па-
нелях. Для удобства замены диоды по
значению прямого падения напряжения
разбиты на подгруппы (обычно две),
каждая из которых имеет свою марки-
ровку (0,52; 0,53, 0,54 В — цвет черный,
0,55; 0,56; 0,57; 0,58 В — цвет белый).
Выпрямительная установка возбужде-
ния электровозов ВЛ80т и ВЛ80с состоит
из двух блоков. Каждый блок располо-
жен на панели, где смонтированы тирис-
торы с охладителями, индуктивные дели-
тели для выравнивания токов в парал-
лельных ветвях, резисторы, конденсато-
ры, диоды, импульсный трансформатор,
предохранитель, блок управления и ос-
тальные элементы. Охладители закрыты
Рис 141. Преобразователи ВУК-4000Т-02 (а) электровозов ВЛ80е, УВП-3 (б) и система
вентиляции подвагонного электрооборудования на моторных вагонах электропоездов ЭР9П (в):
1 — каркас, 2 — диод штыревой конструкции, 3 и 4 — шины соединительные, 5 — охладитель, 6 —
крышка, 7 — фильтры; 8— вентилятор; 9— вал расщепителя фаз; 10— выпрямительная установка
УПВ-3; И — сглаживающий реактор, 12 — охладитель масла, 13 — тяговый трансформатор; 14—
насос для масла трансформатора
о Зак 95 5
225
стеклопластовым желобом, через кото-
рый нагнетается охлаждающий воздух.
Панель закреплена на шести изолято-
рах. Выпрямительно-инверторный агре-
гат ВИП2-2200М выполнен в виде
сварного каркаса из профильной стали,
в котором крепятся различные блоки и
элементы. С лицевой и обратной стороны
сварного каркаса из профильной стали
установлены одинарные и двойные тири-
сторные блоки. Сбоку и в центре смон-
тированы блоки выравнивания напряже-
ния, индуктивные делители тока, а в верх-
ней части — выемные кассеты предвари-
тельного и выходного каскадов блока
формирования импульсов (БФИ) и им-
пульсные трансформаторы. Блоки тири-
сторов крепят в ВИП болтами; для удоб-
ства монтажа и демонтажа они снабжены
ручками.
Аналогичную конструкцию имеют и вы-
прямители электровозов ВЛ60к, ЧС4 и
ЧС4Т.
На электропоездах ЭР9П, ЭР9М при-
меняют выпрямительные установки
УВП-1 и УВП-3 с принудительным воз-
душным охлаждением и на электропоез-
дах ЭР9Е — выпрямители УВП-5 само-
вентилирующиеся; и те, и другие рас-
положены под кузовом.
Выпрямительные установки УВП-1 и
УВП-3 (рис. 141,6) размещены в пы-
лебрызгонепроницаемой камере, име-
ющей две съемные крышки с резино-
выми уплотнениями Охладители диодов
расположены так, что после установки
блоков они образуют канал для охлаж-
дающего воздуха. Гибкие выводы диодов
и зажимы охладителей находятся снару-
жи и доступны для осмотра. С одной сто-
роны выпрямителей расположены панели
с выводами переменного тока, с другой —
панели с выводами постоянного тока.
Выпрямитель УВП-5 конструктивно
выполнен с односторонним обслуживани-
ем. Внутри его камеры на четырех
групповых алюминиевых охладителях
смонтированы лавинные таблеточные
диоды. Для удобства предусмотрено шар-
нирное крепление групповых охладите-
лей. Наружные поверхности групповых
охладителей выполнены ребристыми и
имеют устройства для направления
встречного потока воздуха. Фактическая
средняя скорость охлаждающего возду-
ха между ребрами группового охлади-
теля УВП-5 при скорости электропоез-
да 40—100 км/ч изменяется соответст-
венно от 3 до 10 м/с. Применение
УВП-5 с циклоустойчивыми таблеточны-
ми вентилями и самовентиляцией поз-
воляет увеличить срок службы преобра-
зователя и уменьшить расходы, связан-
ные с обслуживанием выпрямителей и
системы фильтров принудительного воз-
душного охлаждения, воздуховодов вен-
тиляции подвагонного электрооборудова-
ния и др.
Глава 11
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
И АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
$ 55. Системы
вспомогательных машин
На электровозах и моторвагонном
подвижном составе применяют следую-
щие вспомогательные машины:
мотор-компрессоры для питания сжа-
тым воздухом тормозной системы поезда
и электропиевматической аппаратуры;
мотор-веитиляторы для принудитель-
ной вентиляции оборудования с целью по-
лучения большой мощности локомотива
при минимальной его массе. На электро-
поездах мотор-вентиляторы подают воз-
дух в пассажирские помещения, причем
зимой этот воздух предварительно нагре-
вается калориферами отопления;
генераторы управления для питания
цепей управления и освещения и заряд-
ки аккумуляторной батареи;
мотор-геиераторы (возбудители), уста-
навливаемые иа электровозах постоян-
ного тока с рекуперативным торможени-
ем для питания обмоток возбуждения
тяговых двигателей в режиме рекупера-
ции;
расщепители фаз (на э.п.с. перемен-
ного тока) и машинные преобразовате-
ли (на электропоездах ЭР22, ЭР22В
и ЭР22М) для питания трехфазных асин-
хронных двигателей вспомогательных
машин и других потребителей трехфаз-
ного тока;
масляные и водяные насосы, которые
обеспечивают циркуляцию жидкости в
системе охлаждения тяговых трансфор-
маторов, сглаживающих реакторов;
делители напряжения для питания
электродвигателей вспомогательных ма-
шин, рассчитанных на напряжение
1500 В, и вращения генераторов управ-
ления.
Вспомогательные машины работают с
примерно постоянными частотой враще-
ния и вращающим моментом, за исклю-
чением мотор-компрессоров, момент вра-
щения которых зависит от давления
8*
воздуха в пневматической сети. Электро-
двигатели, применяемые в качестве при-
вода этих машин, имеют высокие техни-
ко-экономические показатели, обладают
достаточной надежностью, просты в об-
служивании Надежность электродвига-
телей определяется прежде всего доста-
точным запасом по пусковому моменту
(для двигателей компрессоров отношение
пускового момента к рабочему состав-
ляет 5—6), перегрузочной способностью,
простотой схемы включения, надежно-
стью коммутационной и защитной аппа-
ратуры По техническим условиям иа
строящиеся в СССР магистральные
электровозы работоспособность двига-
телей вспомогательных машин обеспечи-
вается в диапазоне температуры окру-
жающей среды от +60 до —50 °C при
напряжении контактной сети от 19 000 до
29 000 В для тяги на переменном токе
и от 2000 до 4000 В на постоянном
токе. Эти условия определяют наиболее
тяжелые режимы работы вспомогатель-
ных машин.
На э.п.с. постоянного тока приводами
вспомогательных машин обычно служат
двигатели постоянного тока. При напря-
жении в контактной сети 3000 В мак-
симальное допустимое напряжение меж-
ду двумя соседними коллекторными плас-
тинами этих двигателей составляет 21 В.
В этом случае четырехполюсиые машины
имеют 571 коллекторную пластину, двух-
полюсные — 286. По условиям техноло-
гии производства трудно выдержать кол-
лекторное деление менее 3,5 мм, поэтому
минимальный диаметр коллектора для
машин четырехполюсных равен 636 мм,
двухполюсных — 318 мм. Вспомогатель-
ные машины с коллекторами такого
диаметра при сравнительно небольшой их
мощности тяжелы и громоздки. Поэтому
стремятся: повысить напряжение между
соседними коллекторными пластинами;
разделить напряжение контактной сети
между двумя одинаковыми машинами,
227
включенными последовательно; исполь-
зовать двухколлекторные машины, пред-
ставляющие собой как бы две машины,
включенные последовательно, но меха-
нически соединенные в один агрегат;
применять специальные делители напря-
жения, со средней точки которых можно
снимать напряжение для остальных вспо-
могательных машин.
Повысить напряжение между соседни-
ми коллекторными пластинами можно до
40 В. Однако при этом машина более
предрасположена к возникновению кру-
гового огня на коллекторе. Кроме того,
приходится включать последовательно в
цепь якорей Ml и М2 постоянные ре-
зисторы для ограничения толчков тока
при пуске (рис. 142,а), что сопровожда-
ется потерями электроэнергии.
Включать последовательно две маши-
ны можно только в том случае, если
они работают при постоянном вращаю-
щем моменте. Недопустимо, например,
последовательно соединять двигатели
поршневых компрессоров, имеющие, как
правило, разные и быстро меняющиеся
моменты: напряжение между машинами
будет распределяться неравномерно. По-
этому иногда (на электровозах ЧС1,
ЧСЗ и др.) применяют смешанное пи-
тание двигателей-вспомогательного обо-
рудования: двигатели МК1 и МК2
(рис. 142,6) компрессоров включают иа
напряжение 3000 В, двигатели МВ1 и
МВ2 вентиляторов соединяют последо-
вательно, при этом напряжение на зажи-
мах каждого из них снижается вдвое и
легче обеспечить устойчивую коммута-
цию.
При использовании специального де-
лителя напряжения для питания вспо-
могательных машин увеличивается число
этих машин на локомотиве, т. е. приме-
нять такой делитель выгодно лишь, если
это дает значительный выигрыш в массе,
габаритных размерах и рабочих харак-
теристиках остальных вспомогательных
машин.
На моторвагонном подвижном соста-
ве при напряжении в контактной сети
3000 В для привода генератора управ-
ления устанавливают двухколлекторный
двигатель М (рис. 142,в), который слу-
жит одновременно и делителем напряже-
ния. В средней точке этой машины меж-
ду якорями получается напряжение
1500 В. К этой точке подключают мотор-
компрессор МК- На электропоездах
ЭР22, ЭР22В и ЭР22М значительно
увеличена мощность двигателей вспомо-
гательного оборудования и других потре-
бителей пониженного напряжения. По-
этому на них во вспомогательных цепях
применен переменный ток, установлены
двух- (на последних) или трехмашииные
агрегаты.
Рис 142 Схемы включения двигателей для привода вспомогательных машин на электро-
возах и электропоездах постоянного тока
228
Рис. 143. Схемы включения двигателей для привода вспомогательных машин на электровозах
и электропоездах переменного тока
Двухмашинный агрегат состоит из дви-
гателя М пульсирующего тока напряже-
нием 3000 В (рис 142,г), вращающий
момент которого через вал передается
трехфазному синхронному генератору Г.
Генератор питает трехфазные асинхрон-
ные двигатели компрессора МК и венти-
ляторов (МВ1 и др.) салонов, лампы
освещения и другие потребители с на-
пряжением 220 В частотой 50 Гц. Схема
рис. 142,г несколько сложнее схемы
рис. 142,в, так как наряду с регулиро-
ванием напряжения генератора Г возник-
ла необходимость регулировать частоту
вращения двигателя М постоянного тока
при изменении нагрузки и напряже-
ния контактной сети. Это достигается
применением современных средств ре-
гулирования — магнитных усилителей,
трансформаторов, выпрямителей и дру-
гих аппаратов.
На э.п.с. переменного тока двигатели
для привода вспомогательного оборудо-
вания потребляют до 10% энергии (вме-
сто 3—5% на э.п.с. постоянного тока),
затрачиваемой на тягу поездов. В СССР
и за рубежом иа этом э.п.с. для при-
вода вспомогательных машин применяют
электродвигатели трехфазные асинхрон-
ные короткозамкнутые, асинхронные кон-
денсаторные и постоянного тока.
В системе вспомогательных машин пос-
тоянного тока (рис 143,а) двигатель 1
питается от вспомогательной обмотки
трансформатора 3 через полупроводнико-
вый выпрямитель или от индивидуаль-
ных импульсных преобразователей ИП1
и ИП2 (на электровозах ЧС8). Такое
построение системы вспомогательных ма-
шин позволяет регулировать напряжение
в широких пределах, стабилизировать
его, использовать электродвигатели иа
напряжение 440 В и предусмотреть элек-
тронную защиту вспомогательных ма-
шин. При вспомогательных машинах с
трехфазными асинхронными короткозам-
кнутыми двигателями для преобразова-
ния однофазного тока в трехфазиый
применяют расщепители фаз (рис. 143,6)
или конденсаторы.
Преобразование однофазного тока в
трехфазный с помощью расщепи-
теля фаз основано на свойстве вра-
щающегося магнитного потока асинхрон-
ного двигателя наводить в трехфазной
статорной обмотке э.д.с., смещенные по
времени в соответствии с расположением
обмоток на статоре. Если на статоре
расположить двигательную обмотку С1—
С2, состоящую из двух фаз С1—Ml
и С2—Ml, и генераторную СЗ—С4, сме-
щенную по отношению к первой на 120 °,
и включить контактор 5, то ротор рас-
щепителя фаз вращаться не будет. При
включении двухполюсного контактора 4
и подаче напряжения иа двигательную
обмотку С1—С2 ротор начинает вра-
щаться. По достижении частоты враще-
ния 1350 об/мин срабатывает реле оборо-
тов, отключая катушку контактора 5
от цепи питания. Контакты контактора
5 размыкаются, и расщепитель фаз ра-
ботает как однофазный асинхронный дви-
гатель на холостом ходу. После этого
можно подключить двигатель 7 и другие
последовательно, чтобы уменьшить пу-
сковые токи. Пуск расщепителя фаз без
пускового резистора R, а также рабо-
та с иим после пуска являются опас-
ными режимами и при длительности бо-
лее допустимой становятся аварийными
из-за чрезмерного нагрева двигатель-
ной обмотки статора, асинхронной ма-
шины.
229
Чтобы обеспечить сдвиг фаз э.д.с. меж-
ду зажимами Cl, С2 и СЗ на угол, близ-
кий к 120 °, между зажимами С1 и СЗ
включают конденсатор С. Для получения
более симметричного трехфазного напря-
жения при нормальной нагрузке обмотки
статора расщепителя фаз выполняют не-
симметричными.
Двигательную и генераторную об-
мотки изготовляют с малым индуктив-
ным сопротивлением, чтобы при изме-
нении нагрузки и напряжения сети не
создавалась большая несимметрия трех-
фазного напряжения. В связи с этим
расщепитель фаз имеет увеличенный по
сравнению с серийными магнитный поток
и соответственно малое число витков.
Проводимость рассеяния уменьшают, вы-
бирая рациональные размеры паза, вы-
лета лобовых частей, минимальную дли-
ну и максимальный диаметр машины.
Короткозамкнутую клетку ротора выпол-
няют с минимальным возможным актив-
ным сопротивлением и изготовляют ее
медной.
Двигатель 7 вспомогательной машины
подключается двухполюсным контакто-
ром 6 к сети и зажиму генераторной
фазы. Если от расщепителя фаз питается
несколько асинхронных двигателей, то во
время пуска очередного двигателя ос-
тальные воспринимают часть нагрузки
(вследствие больших скольжений двига-
теля и малых э.д.с. в его фазах) и выпол-
няют функцию расщепителя фаз, благо-
даря чему повышается момент включае-
мого двигателя.
В конденсаторно-расщепительной сис-
теме (рис 143,в) преобразование одно-
фазного тока в трехфазный осуществля-
ют конденсаторами С, которые на время
пуска контакторами 8, 9 и 11 подклю-
чают к первому разгоняемому трехфаз-
ному асинхронному двигателю 7. После-
дующие двигатели при включении кон-
такторов 10 и 12 пускают от всей
батареи конденсаторов и работающего
двигателя, обладающего расщепитель-
ным действием.
При системе с асинхронными конден-
саторными двигателями каждый двига-
тель представляет собой двухфазную
асинхронную машину (рис. 143,а) с ко-
роткозамкнутым ротором 15, которая пи-
тается от однофазной обмотки трансфор-
230
матора 3. На статоре двигателя рас-
положены две обмотки с взаимно пер-
пендикулярными осями — главная 14 и
конденсаторная 13. Последовательно с
обмоткой 13 включен конденсатор С,
чем достигается сдвиг по фазе напря-
жения на ее зажимах относительно
напряжения сети В качестве конденса-
торных машин обычно используют серий-
ные трехфазные асинхронные двигатели,
в которых главная обмотка составлена
из двух последовательно соединенных
обмоток, а конденсаторной служит тре-
тья.
Электродвигатели постоянного тока,
несмотря на высокий пусковой момент
при любом рабочем напряжении на токо-
приемнике и практически неограниченной
устойчивостью при снижении напряже-
ния, уступают по к.п д., стоимости пот-
ребляемой энергии и сложности ремонта
трехфазным асинхронным короткозамк-
нутым двигателям. Конденсаторные дви-
гатели наряду с высоким коэффициентом
мощности имеют ряд недостатков: труд-
ность получения больших пусковых мо-
ментов, сложность схемы включения и за-
шиты в связи с необходимостью надеж-
ного отключения пускового конденсатора
при широком диапазоне колебаний на-
пряжения Поэтому на магистральном
э.п.с. переменного тока отечественного
производства применена система трех-
фазных асинхронных двигателей с пита-
нием от расщепителя фаз. В виде опыта
на электровозах ВЛ60, ВЛ80т применена
конденсаторно-расшепительная система
и на первых электровозах ВЛ61 — кон-
денсаторные двигатели Вспомогатель-
ные машины постоянного тока применены
на электровозах ВЛ82, ВЛ82М, ЧС4 и
ЧС4Т.
§ 56. Мотор-компрессоры,
мотор-вентиляторы и мотор-насосы
Мотор-компрессоры и мотор-вентиля-
торы э.п.с. постоянного тока, различаясь
по назначению, мощности, характеристи-
кам, имеют много общих элементов
конструкции. Все двигатели компрессо-
ров и вентиляторов являются однокол-
лекторными, четырехполюсными с после-
довательным возбуждением Последова-
тельное возбуждение обусловливает наи-
более простую схему включения двига-
теля, большие пусковые моменты и вы-
сокую перегрузочную способность. Дви-
гатели последовательного возбуждения
обладают также лучшими свойствами
при неустановившихся процессах работы
оборудования. Для повышения стабиль-
ности работы в условиях значительных
колебаний напряжения в контактной се-
ти и улучшения пусковых характеристик
магнитные системы двигателей выполня-
ют обычно слабо насыщенными. Обмотки
полюсов и якорей изготовляют чаще все-
го из медного провода с изоляцией
классов А, В, Н и F.
Для мотор-компрессоров, мотор-венти-
ляторов и мотор-насосов э.п.с. перемен-
ного тока отечествеииого производства
в качестве привода применяют трехфаз-
ные асинхронные двигатели тягового ис-
полнения1: АП81-4, АС81-6, АП82-4,
АС82-4, АЭ-92-402, АОСВ72-6, ДОЖ42-2,
АОМ42-2, АОМ32-4. Они имеют литые
чугунные (чаще всего) или сварные
стальные остовы, в которых закреплены
сердечники, набранные из листов элек-
тротехнической стали. Листы сердечника
оксидированы или покрыты лаком. В па-
зах сердечника статора уложена двух-
слойная, петлевая (чаще) или однослой-
ная обмотка. Обмотка обладает высокой
стойкостью против вибрации и тряски
Достигается это надежной изоляцией па-
зовых частей обмотки, тщательным про-
питыванием ее термореактивными лака-
ми и надежным креплением головок ло-
бовых частей катушек к бандажным коль-
цам. Сердечники статоров имеют надеж-
ное стопорение: болтовые соединения
снабжены пружинными или стопорными
шайбами, предотвращающими само-
произвольное ослабление крепления.
Сердечник ротора набран из листов
электротехнической стали, не покрытых
лаком. В его пазы залит или сплав, со-
стоящий из 96% силумина и 4% меди, или
алюминий. Защитные пазы ротора вместе
' Буквы и цифры означают- А — асинх-
ронный, П — повышенный пусковой момент,
С — повышенное скольжение, О — обдува-
емый, Д — двигатель, Ж — железнодорож-
ный, Э—электровозный, М—морской, В —
со специальным валом Первая цифра после
букв указывает номер диаметра статора, вто-
рая — иомер длины статора, третья — число
полюсов
с торцовыми кольцами образуют коротко-
замкнутую обмотку типа беличьего ко-
леса Торцовые лопасти ротора служат
вентилятором, охлаждающим двигатель.
Литые клетки обмоток роторов значи-
тельно лучше противостоят вибрациям,
чем сварные медные. Посадка сердечника
ротора на валу прессовая со шпонкой.
Вал ротора вращается в шариковых под-
шипниках, закрепленных в подшипнико-
вых щитах из стального литья. Воздуш-
ный зазор между статором и ротором де-
лают максимальным возможным (0,35—
0,75 мм).
Литые остовы и подшипниковые щиты
обеспечивают большие вибростойкость
и ударостойкость, чем сварные Сварные
остовы и подшипниковые щиты изготов-
ляют из сталей 10, 15, 20 или мостовой
М16С, обеспечивающих стойкость свар-
ных швов при пониженных температурах.
Мотор-компрессоры э п с. состоят из
двигателей и компрессоров. Двигатель и
компрессор монтируют либо в виде од-
ного агрегата (например, двигатель
ДК-406 и компрессор Э-400), либо на
одной общей чугунной плите (компрес-
соры КТ-6 и Э-500).
Компрессор всегда должен быть в со-
стоянии пополнить сжатым воздухом
главные резервуары. Все электровозы по
соображениям надежности оборудуют ре-
зервными мотор-компрессорами На
электросекциях пригородных железных
дорог и метрополитенов необходимости в
этом нет, так как они работают в составе
из нескольких единиц, что само по себе
создает достаточный резерв. При отсутст-
вии резервного компрессор работает с
коэффициентом продолжительности вклю-
чения (ПВ) не выше 0,3, а при наличии
резервного — с ПВ равным 0,5.
Мощность двигателя определяют исхо-
дя из подачи Q компрессора и того про-
тиводавления, на которое он рассчитан.
Для выбора типа и определения подачи
Q = С?Ср/ПВ (здесь Qcp — средний рас-
ход воздуха в одном составе, л/мин)
компрессора необходимо знать расход
воздуха в составе средней или макси-
мальной длины. Расход воздуха опреде-
ляют в объемном измерении, приведен-
ном к свободному состоянию, т. е. при
давлении в 0,1 МПа и средней внешней
температуре, равной нулю.
231
Номинальная мощность двигателя по-
стоянного тока, кВт,
Р - 3'77 ' 1р3
номк- М.изПмПд
QPselg^1 =
гвс
Р и I
— К = НОМ7 ном
Пд Пд • 110 ’
где Q — подача компрессора, л/мин
(здесь Q = <2ер/ПВ, Qcp — средний рас-
ход воздуха в одном составе): рвс и
Рнаг — давление соответственно всасы-
ваемого и нагнетающего воздуха; Рк —
необходимая мощность для привода
компрессора; UH0M и /иом — соответствен-
но напряжение и ток двигателя; Z — коэф-
фициент подачи, учитывающий потери
воздуха при всасывании и нагнетании,
для двухступенчатых компрессоров он
равен 0,68—0,78, для одноступенчатых —
0,58—0,74; r]iH3— индикаторный изотер-
мический к.п.д (для двухступенчатых
компрессоров т]из равен 0,72 и для одно-
ступенчатых — 0,67); т)м — механиче-
ский к.п д., равный 0,8—0,85; т]д — к.п.д.
электродвигателя.
Если для привода компрессора приме-
няют асинхронный двигатель, то расчет-
ная номинальная мощность, кВт,
^ном а = ^нк^чЛа/ (^н^н) >
где — минимальная необходимая пе-
регрузочная способность двигателя при
работе на э.п.с., равная 1,3—1,4; Ха — от-
ношение максимального вращающего мо-
мента при симметричном и номинальном
напряжении к максимальному при несим-
метричной нагрузке, равное 1,2—1,5,
кн — отношение минимального возмож-
ного напряжения к номинальному; Хн —
перегрузочная способность двигателя
при номинальных условиях, равная
1,8—2,4.
На э.п.с. получили распространение
только поршневые компрессоры двух ви-
дов' с частотой вращения на коленчатом
валу до 250 и 800 об/мин. В первом слу-
чае компрессор соединяют с двигателем
зубчатой передачей, а во втором их валы
соединяют муфтой.
Электровозы при номинальном давле-
нии воздуха в главных резервуарах до
1,0 МПа оборудованы двухступенчатыми
компрессорами, в которых предусмотрено
промежуточное охлаждение воздуха в
змеевиках или холодильниках. При этом в
главные резервуары поступает сжатый
воздух, температура которого ниже, чем в
одноступенчатом компрессоре; улучша-
ется также объемный к.п.д. подачи воз-
духа и уменьшается потребление энергии
компрессором, что позволяет снизить
мощность двигателя.
На электросекциях, где номинальное
давление в главных резервуарах не пре-
вышает 0,8 МПа, применяют одноступен-
чатые компрессоры.
Рис. 144. Электродвигатель НБ-431П компрессора электровозов ВЛ10, ВЛ10у, ВЛ11.
1 — кронштейн щеткодержателя; 2 — коллекторная пластина, 3 и 9 — подшипниковые щиты, 4 — перед-
няя нажимная шайба; 5 — сердечник полюса; 6—остов, 7 — сердечник якоря; 8 — задняя нажимная
шайба; 10— обмотка якоря, 11 — вал; 12 — катушка добавочного полюса, 13 — катушка главного по-
люса; 14 — сердечник главного полюса
232
Таблица 11
Показатель	Электродвигатель типа					
	НБ-431	АЭ-92-402*	548А	110-2135/4	ДК-406А	АОСВ-72 6
Серия э п с	ВЛ 10, ВЛ10у, ВЛ11	ВЛ80т, ВЛ 80е, ВЛ80р	ЭР9М, ЭР9Р	ЧС41	ЭР 2	ЭР9П
Мощность на валу, кВт	21	40	5	17	6,2	14
Напряжение, В Частота вращения,	3000	380	220/380	220	1500	220/380
об/мин	440	1425	975	2800	1050	900
Кпд. Класс изоляции обмотки	0,786	0,855*2	0,8	—	—	0,8
статора	А	Н	В	А	в	В
Масса, кг	1085	390—400	310	300	650*3	447*3
* Этот электродвигатель применяют и для привода вентилятора *2 cos <р = 0,79 *3 Вместе
с компрессором
Характеристики некоторых электро-
двигателей (рис. 144) компрессоров при-
ведены в табл. 11.
Мотор-вентиляторы состоят из двига-
телей и вентиляторов (рис. 145) центро-
бежных радиального (на электровозах
отечественного производства) или акси-
ального (на электровозах Ф, ЧС2 и др.)
исполнения. Колесо вентиляторов ра-
диального типа насаживают на конец ва-
ла 2 двигателя 3, а корпус (кожух) вен-
тилятора укрепляют на фундаментной
плите, к которой прикреплен и двигатель.
Центробежные радиальные вентиляторы
имеют сварные рабочие колеса 5, состоя-
щие из несущего и вспомогательного ди-
сков, лопаток и втулки. Колесо помещено
в спиральный улиткообразный кожух 6
При вращении колеса его лопатки при-
водят в движение воздух, находящийся
между ними, воздух под действием
центробежной силы поступает в кожух и
далее через выходное отверстие 1 в нагне-
тательный трубопровод.
При выбрасывании воздуха в трубо-
провод внутри колеса создается вакуум,
что вызывает приток наружного воздуха
через всасывающее отверстие 7 Со сто-
роны трубопровода колеса создается на-
пор, необходимый для сообщения скоро-
сти и преодоления сопротивления переме-
щению воздуха по патрубкам и каналам
вентиляционной системы и внутри тяго-
вых двигателей. Для современных тяго-
вых двигателей электровозов требуется
70—100 м3 воздуха в 1 мин С учетом
утечек воздуха подача вентилятора,
например, на шестиосных электровозах
должна быть 500—720 м3/мин. Ограни-
ченность места в кузове не позволяет
выполнить один вентилятор с такой вы-
сокой подачей. Поэтому на электровозах
для вентиляции тяговых двигателей
обычно устанавливают два или три венти-
лятора.
На электровозах постоянного тока
электродвигатели вентиляторов служат
также приводами генераторов управле-
ния 4.
Мощность двигателя опеределяется
требуемой подачей вентилятора. Исход-
ными данными являются количество воз-
духа Q, необходимое для охлаждения
оборудования, и напор Н. Для одного
вентилируемого тягового двигателя
Q =	Н = Ндв +	+ 2ЯДИН,
где <2'дв — расход воздуха на один тяго-
вый двигатель; X — коэффициент, учиты-
вающий утечки воздуха на пути к двига-
телю, равный 1,1 —1,2; Н„ и Ндяа — соот-
ветственно статические и динамические
потери напора в воздухопроводах.
По найденным значениям Q и Н выби-
рают параметры вентилятора и его кон-
струкцию. Мощность на валу двигателя,
кВт,
Р = 0,736XQ///(60t)b • 75),
где т]в — к.п.д. вентилятора; для вентиля-
торов типа ВРС № 8 чв = 0,45 4- 0,55
и вентиляторов типа ЦАГИ т]в = 0,5 4-
4- 0,7.
Чтобы улучшить условия работы под-
шипников двигателя и колеса вентиля-
233
Рис. 145 Электродви-
гатель ТЛ-110М с венти-
лятором ЩЗ-50 и генера-
тором управления НБ-110
(или ДК-405К) электро-
возов ВЛ 10 и ВЛ 10’
тора, собранные агрегаты подвергают ди-
намической балансировке в специальной
установке.
Для вентиляторов пассажирских по-
мещений электропоездов применяют дви-
гатели постоянного тока типа П-11 Дви-
гатель имеет два главных полюса с ка-
тушками параллельного возбуждения
и стабилизирующей последовательной
обмоткой, что обеспечивает наиболее ус-
тойчивые характеристики, и один доба-
вочный полюс. Двигатель рассчитан на
напряжение 50 В и ток 8,7 А, частота его
вращения 2800 об/мин, мощность
0,5 кВт.
Характеристики двигателей вентиля-
торов электровозов приведены в табл. 12.
Мотор-насосы устанавливают на э.п.с.
переменного тока. Приводами основных
насосов являются трехфазные асинхрон-
ные двигатели (или однофазные конден-
саторные на электровозах ЧС4), а вспо-
могательных — двигатели постоянного
тока (обычно П-11 и др.), получающие
питание от аккумуляторных батарей.
Асинхронные двигатели относятся к об-
дуваемым машинам и чаще всего имеют
вертикальное исполнение без лап, со сво-
бодным концом вала, расположенным
внизу. Применяют также асинхронные
Рис. 146. Продольный раз-
рез электронасоса 4ТТ-
63/10.
1 — патрубок всасывающий,
2 — гайка; 3 — шайба сто-
порная, 4 — колесо рабочее,
5 — аппарат направляющий,
6 — пробка, 7, 17 — щиты
подшипниковые, 8 — шари-
ковый подшипник, 9 — коль-
цо стопорное; 10 — корпус,
II — статор, 12 — ротор,
13 — коробка выводов; 14 —
выводы, 15 — болт заземле-
ния; 16 — винт стопорный
234
Таблица 12
Показатель	Электродвигатель типа				
	НБ-430А	ТЛ-110М	АП-82-4	1А-3432/4	1А-2732/4
Серия электровоза	ВЛ8, ВЛ23	ВЛ 10, ВЛ10у	ВЛ 60”	ЧС2	ЧС4Т
Мощность, кВт	37,2	53,1	55	17	25
Номинальное напряжение, В	3000	3000	380	3000	220
Частота вращения, об/мин	875	990	1460	1450	1800
К. п. д.	—	0,873	0,905	—	—
Класс изоляции	А	B/F*2	В	А	А
Масса, кг	1406*	1150*	400	930*	340
* Вместе с вентилятором	*2 Для катушек полюсов				
двигатели специального исполнения,
станина которых служит корпусом насо-
са Такие агрегаты называют электрона-
сосами.
Электронасос (рис. 146) предназначен
для перекачивания трансформаторного
масла в системе охлаждения тягового
трансформатора Масло из бака транс-
форматора поступает на рабочее колесо
насоса, где под влиянием полученной ки-
нетической энергии проходит через кана-
лы выпрямляющего аппарата и по коль-
цевому каналу поступает на выпрямляю-
щие лопатки корпуса. Они выпрямляют
поток и поворачивают его в сторону на-
гнетательного патрубка. Под влиянием
избыточного давления часть жидкости из
тыльной пазухи колеса поступает в дви-
гатель, омывает лобовые части статора,
смазывает подшипники и через отвер-
стия в валу и обтекатель возвращается
во всасывающую полость рабочего коле-
са. Циркуляция масла внутри двигателя
приводит к интенсивному отбору тепла
от статора.
ном и том же потоке Ф, то индуцирован-
ные в них э.д.с
Е — Ei — Еч = СпФ.
При холостом ходе, когда контактор /
(рис 147, а) не включен и нагрузка к
средней точке не подключена, э.д.с. каж-
дой обмотки (если пренебречь током па-
раллельной обмотки /п)
Е = Uc/2 — hr, или U J2 = Е -|- /ог,
где Ц. — напряжение контактной сети
(на токоприемнике); 10 — ток холостого
хода; г — сопротивление одной обмотки
якоря.
Вследствие равенства величин Е, /о и
г обеих обмоток напряжение в средней
точке при холостом ходе
^ср = Uz - (Е + 7ог) = UJ2.
Если к средней точке 0 делителя на-
пряжения подключен двигатель компрес-
сора МК (рис. 147, б), в цепи которого
устанавливается ток I, то машина потреб-
ляет ток, который протекает через обмот-
ку якоря Ml:
$ 57. Делители напряжения
и расщепители фаз
Делитель напряжения. Он представля-
ет собой двухколлекторную машину по-
стоянного тока, имеющую одну магнит-
ную систему, один сердечник якоря, две
обмотки, расположенные в одних и тех же
пазах, и два коллектора Ml и М2. Обмот-
ки ие имеют внутренних электрических
соединений, но связаны обшей магнитной
системой.
Так как обе обмотки одинаковы, вра-
щаются с одинаковой скоростью п. в од-
Рис. 147. Схемы цепи якорей делителя на-
пряжения
235
/1 = 1 + h,
где Л — ток в обмотке якоря М2.
При этом неизбежно изменится напря-
жение в средней точке делителя
Ucp = Uc - (Е + 72г) < Ue/2,
так как Л = 7 + Л > 70.
При параллельном возбуждении ма-
шины ток I не вызовет значительного из-
менения потока Ф и частоты вращения
п; следовательно, напряжение в средней
точке 0 будет с увеличением тока I посте-
пенно понижаться и станет равным э д.с.
якорной обмотки М2 делителя напряже-
ния Тогда
7, = 7/с/2г-Е/г + 70=(7/с/2-Е)/г + 70-
Из этого уравнения следует, что ток
7i, при котором потенциал средней точки
Остановится равным э.д.с. обмотки, срав-
нительно невелик, так как значение
(7/с/2 — Е) /г мало по абсолютному зна-
чению. При Ucp = Е ток в обмотке 2
равен нулю, так как 7г = (7Vcp—Е)/г.
По мере дальнейшего увеличения тока
нагрузки I ток 72 меняет направление
(рис. 147, в), т. е. обмотка якоря М2 пере-
ходит в генераторный режим работы и
UQp < Е. Тогда 7 = 71 + 72. При этом об-
мотка якоря Ml работает в двигатель-
ном режиме и покрывает потери делите-
ля напряжения и мощность, отдаваемую
обмоткой якоря М2, которая работает в
генераторном режиме. Этот режим явля-
ется основным для делителя напряжения
и называется рабочим
В зависимости от мощностей, реализуе-
мых делителем напряжения,
7, = [77с — Ж/2-8гР,-
- /7/Г=78г(Р + ЛРмех)]/(4г);
/2 = [/^-8г(Р + ДРмех)-
- )/17Г-^87ё;]/(4г),
где Р — мощность, необходимая для ра-
боты других машин, связанных с делите-
лем напряжения; ДРмех — механические
и вентиляционные потери делителя на-
Рис. 148. Продольный разрез делителя напряжения ДК-604В-
/ — вал, 2 — шариковый подшипник; 3 — остов генератора управления, 4 — коллектор с пластмассовым
корпусом; 5 — щеткодержатель, 6 — остов делителя напряжения, 7 — обмотка последовательного воз
буждеиия главного полюса, 8 — сердечник главного полюса, 9— обмотка независимого возбуждения;
10 — сердечник якоря, 11 — обмотка якоря, 12 — вентилятор
236
пряжения; Рэ — мощность нагрузки в
средней точке 0 делителя напряжения.
Зная ДРмех, Р, Рэ и г или задаваясь
ими, можно найти токи 7, и /2, э.д.с. Е,
напряжение в средней точке, а также ос-
тальные параметры делителя напря-
жения.
Характеристики делителей напряже-
ния следующие:
Тип...............ДК-604Б ДК-604Д,
ДК-604В
Номинальная мощ-
ность, кВт .	10,4	12
Напряжение на кол-
лекторах, В .	.	3000	3000
Ток якоря, А	.	.4,7	5,3
Частота вращения,
об/мин	. 950	1000
Класс изоляции . . А	А
Масса с генератором
управления .	.	.1200	1200
Делители напряжения ДК-604 (рис.
148) установлены на электропоездах
ЭР1 и ЭР2 Все эти машины являют-
ся четырехполюсными, одноякорными,
имеют по два коллектора и две не зави-
сящие одна от другой обмотки якоря,
расположенные в одних и тех же пазах.
Многие их узлы унифицированы. На валу
делителя напряжения смонтирован гене-
ратор управления.
Расщепители фаз. В качестве расще-
пителей фаз на э.п.с. переменного тока
отечественного производства применяют
асинхронные машины с трехфазной
обмоткой статора, соединенной в звезду,
и короткозамкнутым ротором. Чтобы
обеспечить симметрию трехфазного на-
пряжения при несимметричных падениях
напряжения в отдельных фазах, обмотку
статора выполняют несимметричной с
Рис. 149 Расщепитель фаз НБ-455А:
1 — остов статора; 2 — реле оборотов; 3 — шари-
ковый подшипник № 317, 4 — изолировочная втул
ка, 5 и 10 — подшипниковые щиты; 6 — бандаж-
ное изолировочное кольцо для крепления лобовых
частей обмотки статора; 7 — обмотка статора, 8 —
сердечник статора; 9—сердечник ротора; 11—
вал
различным числом витков в фазах и угла-
ми между их осями, не равными 120°
Для этого обмотки двух фаз статора сое-
диняют последовательно (образуют дви-
гательную обмотку) и подключают к
обмотке собственных нужд тягового
трансфоратора. Обмотку третьей фазы,
называемую генераторной, подключают к
точке, соответствующей наилучшей сим-
метрии напряжения на выходе расщепи-
теля фаз при определенной нагрузке.
Характеристики расщепителей фаз
приведены в табл. 13.
При расчете расщепителя фаз предва-
рительно выбирают магнитную систему
и обмотку статора Затем определяют
напряжения на зажимах фаз и ток в
фазах. Если неудовлетворительна сим-
метрия напряжений, корректируют обмо-
Таблица 13
Показатель	Расщепитель фаз типа		
	НБ-453	НБ-455А	РФ-1Д5
Серия э п с	ВЛ 60“	ВЛ80“, ВЛ801, ВЛ 80е	ЭР9М н ЭР9Е
Номинальная мощность, кВ- А	115	210	18
Напряжение, В	380	380	220
Число полюсов статора	4	4	4
Воздушный зазор между статором	1	1	0,6
и ротором, мм Частота вращения, об/мин	1490	1490	1470
Компенсирующая емкость, мкФ	700	2700	—
Класс изоляции обмотки статора	В	В	В
237
точные данные, а при необходимости
и магнитную систему машины.
Расщепители фаз аналогичны по кон-
струкции асинхронным двигателям с ко-
роткозамкнутым ротором. На валах рас-
щепителей фаз монтируют реле оборотов
(на расщепителях фаз НБ-453, НБ-455
и НБ-455А), иногда — якоря генераторов
управления (НБ-453 и НБ-455) или ко-
леса вентиляторов системы охлаждения
выпрямителей. Для предотвращения про-
текания токов через подшипниковые узлы
на расщепителях фаз НБ-453, НБ-455,
НБ-455А (рис. 149) подшипник со сто-
роны реле оборотов запрессован в изоли-
рованную втулку.
$ 58. Мотор-генераторы
и двухмашинные агрегаты
Мотор-геиераторы. Они состоят из вы-
соковольтных электродвигателей и гене-
раторов напряжением 37—38 и 95 В (воз-
будителей), от которых во время рекупе-
рации питаются обмотки возбуждения
тяговых двигателей электровозов посто-
янного тока.
Якоря двигателя и генератора оте-
чественного производства смонтирова-
ны на общем валу и вращаются в одно-
корпусном агрегате закрытого исполне-
ния с самовентиляцией.
Мотор-генераторы обычно рассчиты-
вают на 40-минутный режим работы.
Таблица 14
	Мотор-генератор типа	
Показатель		
	НБ-429А	НБ-436В
Серия электровоза	ВЛ8	ВЛ10, ВЛЮ*, ВЛ 11
Мощность, кВ  А	29,5/22,2	40,7/30,4
Напряжение, В	3300/37	3300/38
Ток якоря, А	11/600	15/800
К. п д.	-/-	0,857/0,755
Класс изоляции	Аи В/А и В	F и В/F и В
Число полюсов	4/6	4/6
Частота вращения,		
об/мин	1200/1200	1290/1290
Примечай	и я 1 В числителе приведены	
данные для двигателя, в знаменателе для гене-		
ратора		
2. Изоляция класса F для двигателя НБ-436В		
относится к остову, 1	класса В — к	якорю
Мощность, характеристики и основные
параметры мотор-генератора зависят от
принятой системы рекуперативного тор-
можения и характеристик тяговых двига-
телей. В связи с разнообразием систем
электрического торможения основные
данные генератора определяют для
каждой из них. Нагрузка генераторов
обычно регулируется в широких преде-
лах. В связи с этим их выполняют с ма-
лым насыщением магнитной системы.
Генераторы изготовляют с параллель-
ным или смешанным возбуждением, чаще
всего с питанием обмотки независимого
возбуждения от цепи управления при
преобладающем влиянии м.д.с. этой об-
мотки. Двигатели выполняют с после-
довательным или смешанным возбужде-
нием и питанием обмотки независимого
возбуждения от источника низкого на-
пряжения.
В качестве примера рассмотрим кон-
струкцию мотор-генератора (преобразо-
вателя) НБ-436В электровозов ВЛ 10,
ВЛ10у, ВЛ И. Для обеспечения удовлет-
ворительного распределения тока по
параллельным цепям во время рекупера-
ции на каждом электровозе установлено
по два мотор-генератора.
Двигатель и генератор имеют по две
обмотки — независимого и последова-
тельного возбуждения (рис. 150). Об-
мотки независимого возбуждения двига-
теля питаются от генератора управления.
Обмотки независимого возбуждения пер-
вого и второго генераторов соединены по-
следовательно и питаются также от гене-
ратора управления, но через резистор,
сопротивление которого регулирует ма-
шинист тормозной рукояткой контрол-
лера.
Основной магнитный поток создают ка-
тушки независимого возбуждения. Об-
мотка последовательного возбуждения
двигателя включена согласно с обмот-
кой независимого возбуждения и служит
для стабилизации скорости вращения при
изменениях напряжения в контактной се-
ти; при этом облегчаются условия работы
двигателя в случае к з. в цепи рекупера-
ции. С увеличением напряжения, напри-
мер в сети при работе генератора на по-
стоянное сопротивление, должны возра-
сти ток якоря двигателя и его частота
вращения Но так как с увеличением тока
238
Рис 150. Продольный и поперечный разрезы преобразователя НБ-436В электровозов ВЛ10
и ВЛ 10':
1 — остов (отлит из стали 25Л КП), 2 — крышка коллекторного люка, 3 — вал, 4 и 20 — подшипниковые
щиты, 5 — траверса двигателя; 6 — коллектор двигателя; 7 — волновая обмотка якоря двигателя;
8 — катушка добавочного полюса, 9 — сердечник добавочного полюса, 10 — сердечник якоря двига-
теля, 11 — задняя нажимная шайба; 12— катушка независимого возбуждения главного полюса гене-
ратора, 13 — сердечник главного полюса, 14 — катушка противокомпаундной обмотки генератора,
15 — обмотка петлевая якоря генератора с уравнителями, 16 — щеткодержатель генератора, 17 — кол-
лектор, 18— траверса генератора; 19 — вентилятор; 21 — реле оборотов; 22—катушка добавочного
полюса генератора; 23 — соединительные кабели; 24 — катушка обмотки последовательного возбуждения
главного полюса двигателя, 25 — катушка обмотки независимого возбуждения; 26— сердечник глав-
ного полюса
якоря увеличивается магнитный поток
обмотки последовательного возбужде-
ния, направленный согласно с потоком
обмотки параллельного возбуждения,
общий поток также увеличивается и ча-
стота вращения практически не возра-
стает
Обмотка последовательного возбужде-
ния генератора включена в цепь тяговых
двигателей и обтекается током рекупера-
ции, создающим магнитный поток, на-
правленный против основного потока. Это
обеспечивает противокомпаундные ха-
рактеристики генератора, необходимые
для устойчивой работы цепей при реку-
перации.
Характеристики мотор-генераторов
электровозов приведены в табл. 14.
239
Рис 151 Продольный разрез двухмашинного агрегата 1ПВ005 электропоездов ЭР22В и
ЭР2Р-
I — статор синхронного генератора трехфазного переменного тока; 2 — шпонка; 3— обмотка статора,
4 — сердечник статора, 5 — сердечник полюса ротора, 6 — болт для крепления полюса, 7 — сердечник
ротора из стального лнтья шестигранной формы, 8 — втулка; 9 н 26 — крышки подшипников, 10 и
23 — щиты подшипниковые двигателя, 11 — радиальный роликовый подшипник 8Н32322; 12 — венти-
лятор, 13 — остов двигателя; 14 — катушка добавочного полюса, 15 — диамагнитные прокладки; 16 —
литой сердечник добавочного полюса, 17 — сердечник главного полюса, 18 — сердечник якоря, 19—
катушка независимого возбуждения главного полюса; 20—катушка последовательного возбуждения,
21 — обмотка якоря, 22 — щеткодержатель; 24 — коллекторная пластина, 25 — радиально-упорный ро-
ликовый подшипник 8Н92320К1, 27 — вал; 28— крышка, 29 ~ болт для крепления статора, 30— кон-
тактные кольца, 31 — катушка полюса ротора; 32 — крышка
Двухмашинные агрегаты. Двухмашин-
ный агрегат 1ПВ.005 электропоездов
ЭР22В и ЭР2Р имеет общий вал (рис.
151), на котором смонтированы якорь
двигателя постоянного тока и ротор син-
хронного генератора -переменного трех-
фазного тока.
Двухмашинный агрегат ШВ.005 с час-
тотой вращения 1000 об/мин имеет сле-
дующие характеристики:
Электродви-		Синхрон-
	гатель по-	ный гене-
	стоянного то-	ратор
	ка	
Мощность, кВ-А .	50	38*
Напряжение, В .	.3000	230
Ток, А .	19,2	120
К. п. д		. 0,886	0,8*2
Число полюсов .	.4	6
Класс изоляции . .	. В*3	В
* В киловольт-амперах *2cos<p *3 В ка-
честве корпусной для обмотки якоря примене-
на изоляция «Монолит-2»
Двигатель выполнен четырехполюс-
ным с последовательным и независимым
возбуждением. Он питается непосред-
ственно от контактной сети, обмотка не-
зависимого возбуждения подключена к
цепи управления напряжением 110 В. Со
стороны, противоположной коллектору
двигателя, на валу укреплен вентилятор
для охлаждения двигателя
Синхронный генератор трехфазного то-
ка шестиполюсный. Сердечник ротора вы-
полнен из стального литья, имеет шести-
гранную форму. К ротору болтами крепят
шихтованные из листовой стали полюсы
с катушками. Обмотка ротора подключе-
на к контактным латунным кольцам,
укрепленным на несущей втулке ротора
§ 59. Генераторы управления
На большинстве электровозов и
электропоездов дорог Советского Союза
питание цепей управления и вспомога-
240
тельных цепей осуществляется постоян-
ным током напряжением 50 В от генера-
торов управления. Генераторы управле-
ния используют также при необходимо-
сти для интенсивного заряда аккумуля-
торной батареи; поэтому предусмотрена
возможность работы их при напряжении
65—70 В.
Режим работы генераторов управле-
ния длительный — они включены практи-
чески все время, в течение которого на
э.п.с. подается напряжение. Нагрузка их
колеблется в очень широких пределах
и зависит от режима ведения поезда, чис-
ла локомотивов, включенных по системе
многих единиц, времени суток, состояния
аккумуляторной батареи и других при-
чин. Мощность генераторов обычно вы-
бирают исходя из возможности обеспече-
ния работы двух электровозов по системе
многих единиц. Генераторы управления
должны обеспечивать постоянное напря-
жение при значительных колебаниях на-
грузок и частоты вращения, изменения
которой обусловлены колебаниями на-
пряжения в контактной сети. Последнее
объясняется тем, что в качестве привода
генераторов управления иа э.п.с. по-
стоянного тока используют двигатели
вентиляторов или делители напряжения,
частота вращения которых (вследствие
того что они являются машинами с по-
следовательным возбуждением) изменя-
ется прямо пропорционально напряже-
нию сети. На э п.с. переменного тока в
Качестве привода генератора управления
чаще всего используются расщепители
фаз.
Генераторы управления отечествен-
ного производства, как правило, выпол-
няют с параллельным возбуждением. По-
стоянство напряжения на их зажимах
обеспечивается изменением в широких
пределах тока возбуждения. Это позво-
ляет выполнять генераторы управления
со слабонасыщенной магнитной системой
и применять специальные регуляторы,
автоматически поддерживающие посто-
янным (50 В) напряжение на зажимах
якоря путем изменения тока возбужде-
ния.
Увеличение мощности электровозов,
применение на них новых устройств уп-
равления, сигнализации, безопасности,
связи, подпитка обмоток возбуждения тя-
говых двигателей в режиме электриче-
ского торможения приводят к повышению
расхода энергии во вспомогательных це-
пях и повышают требования к надежно-
сти этих цепей. Выполнить эти требова-
ния при напряжении 50 В трудно, по-
скольку при больших токах в цепях уп-
равления иногда наблюдаются неполадки
в работе аппаратуры из-за нарушения
контакта в блок-контактах, межэлектро-
возных соединениях, а также увеличи-
ваются падение напряжения и потери в
проводах. В связи с этим признано целе-
сообразным повысить напряжение цепей
управления до НО В. Это напряжение
применяют иа электропоездах ЭР22,
ЭР22М и вагонах типа Е метрополитенов.
Генератор управления включен парал-
лельно с аккумуляторной батареей, кото-
рая заряжается в процессе работы гене-
ратора и резервирует его в случае неис-
правности. На отечественном э п.с., по-
строенном до 1964 г., применяли генера-
торы управления ДК-405А, ДК-405Б,
ДК-405К и генераторы управления дели-
теля напряжения ДК-604Б и ДК-604В
(на электропоездах ЭР1, ЭР2, ЭР10). Эти
генераторы одинаковы по конструкции и
отличаются только расчетными данными.
Таблица 15
Показатель	Генератор управления типа				
	ДК-405А	ДК-405К	ПАЛ-1,2	ЗА-1731/4	ДК-604Б, ДК-604В
Серия э п. с	ВЛ22, ВЛ22М	ВЛ 8, ВЛ 23, ВЛ10	ЧС1, ЧСЗ	ЧС2	ЭР 2
Мощность, кВт	4,5	4,5	1,2	5	10
Напряжение, В	50	50	48	60	50
Ток, А	90	90	25	83,5	200
Частота вращения, об/мин	1300	875	1550	2600	1000
Масса, кг	248	274	—	150	—
241
Рис. 152 Продольный и поперечный разрезы генератора управления ДК-405К
1 — остов; 2— кронштейн щеткодержателя, 3 — корпус коллектора из пластмассы; 4 — обмотка яко-
ря, 5 — сердечник полюса, 6 — подшипниковый щит двигателя, 7 — вал, 8 — втулка якоря, 9 — крыш-
ка, 10 — катушка полюса
Они выполнены четырехполюсными без
добавочных полюсов, не имеют вала яко-
ря и подшипниковых щитов (рис. 152).
Детали якоря собраны на втулке, кото-
рую насаживают на вал привода. Остов
генератора управления крепят на под-
шипниковом щите электродвигателя или
расщепителя фаз.
Генераторы управления ПАЛ и
3A-1731/4 электровозов ЧС1, ЧСЗ и ЧС2
изготовляют как самостоятельные элек-
трические машины. Их монтируют на ос-
товах двигателей вентиляторов, вращаю-
щий момент передается клиновой ремен-
ной передачей. Характеристики генера-
торов управления приведены в табл 15.
§ 60. Аккумуляторные батареи
Общие сведения. Аккумулятором назы-
вают химический источник энергии, кото-
рый способен накапливать (аккумули-
ровать) электрическую энергию и по мере
необходимости отдавать ее во внешнюю
цепь В зависимости от рода электролита
аккумуляторы разделяют на кислотные
и щелочные. На электровозах и электро-
242
поездах железных дорог СССР получи-
ли широкое распространение щелочные
никель-кадмиевые аккумуляторные бата-
реи 90НК-55 (на электропоездах ЭР2Р,
ЭР2Т, ЭР22, ЭР22В, ЭР9П, ЭР9М, ЭР9Е
и др ), 42НК-125 (на электровозах ВЛ 10,
ВЛ IO5'* ВЛ 11, ВЛ80т, ВЛ80р, ВЛ80с
и др ), 40НК-125 (на электропоездах
ЭР2), НКТ-160 (на электровозах ЧС4,
ЧС4Т и др.) Аккумуляторы служат ис-
точником энергии для питания цепей
управления и освещения при неработаю-
щих генераторах управления или стаби-
лизирующе-зарядных агрегатов. В обоз-
начениях серий аккумуляторов буквы и
цифры означают: 42 или 90 — число ак-
кумуляторов в батарее; НК — никель-
кадмиевые; 55 или 125 — емкость, А-ч.
Щелочные аккумуляторы обладают вы-
сокой механической прочностью. Они вы-
держивают большие токи, короткие раз-
ряды, тряску, толчки, удары и т д. и не
портятся даже при коротком замыкании.
Эксплуатация щелочных аккумуляторов
не связана с вредными испарениями,
какими являются пары серной кислоты
в случае применения кислотных аккуму-
ляторов. Щелочные аккумуляторы не тре-
буют постоянного и квалифицированного
ухода. Все эти свойства щелочных акку-
муляторов в основном и послужили ос-
нованием для их применения на электро-
возах и электропоездах.
Устройство щелочной аккумуляторной
батареи 42НК-125. Конструктивные осо-
бенности щелочных аккумуляторов опре-
деляются способом удержания активных
масс электродов, обеспечивающим хоро-
ший контакт их с основой положитель-
ных и отрицательных пластин.
Большая механическая прочность
щелочных аккумуляторов достигается
применением стальных никелированных
сварных корпусов с рифлеными стенками.
Для заливки и смены электролита в кор-
пусе предусмотрено отверстие с герметич-
ной навинчивающейся пробкой, которая
снабжена устройством, допускающим вы-
ход газа из аккумулятора и препятствую-
щим проникновению воздуха в аккумуля-
тор, а также предотвращающим вылива-
ние электролита при кратковременных
перевертываниях. В воздухе содержится
углекислота, и электролит щелочных
аккумуляторов интенсивно ее поглощает,
что вызывает переход едкой щелочи в
карбонаты и уменьшение емкости акку-
мулятора. Поэтому рекомендуется вли-
вать в их сосуды немного вазелинового
масла, покрывающего поверхность элек-
тролита.
В качестве электролита для никель-
кадмиевых аккумуляторов применяют
водный раствор едкого кали плотно-
стью 1,19—1,21 г/см3 с добавкой моно-
гидрата лития 20 г/л (содержит 50% ед-
кого лития). Для аккумул-яторов, рабо-
тающих в условиях нормальных темпе-
ратур при слабых разрядах (16-часовые
и более слабые), а также при повышен-
ных температурах (35—45 °C), приме-
няется составной натриевый электролит
(водный раствор едкого натра плотно-
стью 1,17—1,19 г/см3, в который добав-
лено 10—30 г/л — верхний предел для
повышенных температур) моногидрата
лития. Работа на составном электролите
значительно увеличивает срок службы
щелочных аккумуляторов.
Если температура ниже — 15 °C, то в
качестве электролита применяют водный
раствор едкого кали плотностью 1,25—
1,27 г/см3. При температурах выше
10 °C пользоваться этим электролитом
не рекомендуется.
При заряде нормальным током исполь-
зование энергии наибольшее. В этом слу-
чае 80% ее идет непосредственно на за-
ряд и лишь 20% расходуется на разложе-
ние электролита (выделение водорода на
отрицательном электроде и кислорода на
положительном). Уменьшение плотности
зарядного тока ведет к снижению ис-
пользования энергии на процесс заряда
и увеличению расхода ее на разложение
электролита.
Разряд щелочных аккумуляторов мо-
жет производиться различным током На-
пряжение зависит в большей степени
от тока разряда температуры электро-
лита и в меньшей степени от состава
электролита. Снижение напряжения на
аккумуляторах при понижении темпера-
туры электролита будет тем меньше,
чем меньше ток разряда. При 8-часо-
вом разряде и более длительном мини-
мальное допустимое напряжение аккуму-
лятора (элемента) составляет 1,1 В.
Батареи 42НК-125 на электровозах
ВЛ80т, ВЛ80с размещены в двух метал-
лических ящиках. В каждом ящике на
тележке установлен 21 аккумулятор. На
дне тележки уложены диски, покрытые
щелочестойкой эмалью и имеющие выре-
зы для стока электролита в случае его
выплескивания. В дне тележки и ящика
имеются отверстия для стока электролита
наружу. При обслуживании батареи те-
лежка выкатывается на открытую и ус-
тановленную в горизонтальное положе-
ние крышку. Для отвода газов вверху
ящика вварены две трубки с грибками,
для забора воздуха на торцовых стенках
ящика предусмотрены отверстия. В зим-
нее время во избежание попадания снега
в батарею отверстия закрывают крышка-
ми на резьбе изнутри ящика. Аккумуля-
торы соединены последовательно медны-
ми никелированными шинами
Номинальный ток батарей 40НК-125 и
42НК-125 не должен превышать 31 А пос-
ле заряда в течение 6 и 16 ч (глубокий
разряд) и после заряда в течение 8 ч;
для батарей 40НК-55, 90НК-55 и
НКТ-160 он должен быть не выше 40 А
после заряда в течение 12 ч и разряда
до напряжения на элементе, равного 1 В.
Глава 12
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ
ЦЕПЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1000 В
§ 61. Аппараты напряжением
выше 1000 В и требования,
предъявляемые к ним
К тяговым аппаратам напряжением
выше 1000 В на э.п.с. относят токо-
приемники, разъединители, индивидуаль-
ные и групповые контакторы, резисторы,
пусковые панели и нагревательные при-
боры. Тяговые электрические аппараты в
отличие от аппаратов стационарных ус-
тановок работают в условиях резкого ко-
лебания температуры окружающего воз-
духа (от —60 до -|-40 °C), вертикаль-
ных колебаний с частотой 1—3 Гц и
ускорением 3—10 м/с2, вибраций с часто-
той 3—50 Гц и ускорением 3—10 м/с2,
при ударах в горизонтальном направле-
нии с ускорением до 30 м/с2 и колебаниях
напряженияпо отношению к номинально-
му от 0,7 до 1,25. На них воздействуют
пыль и влага, они подвергаются обледене-
нию и т. д. Поэтому аппараты электропод-
вижного состава должны иметь: повы-
шенную устойчивость к тряске и боль-
шим ускорениям или замедлениям; огра-
ниченную массу и размеры, что особен-
но сильно влияет на конструкцию уст-
ройств дугогашения и приводы; слабую
чувствительность к резким температур-
ным изменениям окружающей среды и ее
воздействиям, запылению, обледенению и
т. д.; ограниченную мощность системы
управления. Изоляция их должна иметь
большую диэлектрическую прочность
Все основные технические требования к
аппаратам должны соответствовать госу-
дарственным стандартам. Расчеты элек-
трических аппаратов, связанные с опре-
делением размеров и выбором конструк-
ции токоведущих и некоторых других де-
талей, выполняют для номинального ре-
жима работы, а их термическую и дина-
мическую устойчивость проверяют при
аварийных перегрузочных режимах.
Испытательное напряжение (действу-
ющее значение) частоты 50 Гц для изо-
244
ляции электрических аппаратов прини-
мают в зависимости от номинального
напряжения. Номинальным напряжением
аппаратов силовой цепи считают для
э.п.с. постоянного тока 3000 В, а пере-
менного 25 000 В для первичной цепи и
2200 В для аппаратов, включенных после
обмотки низшего напряжения тягового
трансформатора.
Требования относительно запаса меха-
нической прочности для электрических
аппаратов не нормированы. Они вытека-
ют из требований к продолжительности
работы аппаратов и частоте их включе-
ний, которая регламентирована мини-
мальным числом циклов включено-отклю-
чено. Например, аппараты, имеющие под-
вижные изнашивающие части и работа-
ющие при каждом пуске и торможении,
испытывают на износоустойчивость (не
менее 500 тыс. циклов) со смазкой изна-
шивающихся частей до начала испыта-
ний и после 250 тыс. циклов. Ревер-
соры, разъединители, выключатели вы-
держивают не менее 10 тыс циклов без
дополнительного смазывания в процес-
се испытаний. Электрические аппараты с
пневматическим приводом, рассчитанным
на номинальное давление сжатого возду-
ха 5 МПа, сохраняют нормальную рабо-
тоспособность при изменении давления от
0,375 до 0,675 МПа и температуре ок-
ружающего воздуха от —30 до 40 °C, а
также выдерживают без повреждения
давления сжатого воздуха 0,75 МПа. При
температуре от —30 до —50 °C допус-
кается увеличение времени действия
пневматических приводов в 1,5 раза по
сравнению с временем при более высоких
температурах.
§ 62. Токоприемники
Назначение и параметры токоприемни-
ков. Токоприемники служат для созда-
ния электрического соединения между
контактным проводом или контактным
рельсом и электрическими цепями э.п.с.
Конструкция токоприемников опреде-
ляется расположением контактного про-
вода или рельса относительно локомо-
тива, током нагрузки, скоростью дви-
жения подвижного состава, характером
изменения расстояния между основанием
токоприемника и контактным проводом,
условиями управления подъемом и опус-
канием токоприемников.
При верхнем или верхнем и боковом
контактных проводах применяют панто-
графные, дуговые, штанговые и боковые
токоприемники; при контактном рель-
се — рельсовые токоприемники. На ма-
гистральном электроподвижном составе
применяют токоприемники пантографно-
го типа.
На каждом электровозе установлено
по два токоприемника (кроме электро-
воза ЧС200, имеющего четыре токопри-
емника); в работе обычно находится
только один, задний по ходу токопри-
емник. Второй токоприемник является за-
пасным, его поднимают в тех случаях,
когда необходимо уменьшить искрение
между полозом и контактным проводом
при трогании или во время гололеда
На электровозах ЧС200 одновременно в
работе участвуют два токоприемника. На
моторном вагоне электропоезда устанав-
ливают по одному токоприемнику, так как
эти вагоны работают по системе многих
единиц и на их крышах смонтированы
на высоковольтных изоляторах шины для
соединения токоприемников при парал-
лельной работе
Пантографные токоприемники обеспе-
чивают надежный контакт с контактным
проводом при больших скоростях движе-
ния и токах, не требуют перестановки
в случае изменения направления движе-
ния, удобны для дистанционного управ-
ления.
Применяемые токоприемники раз-
личных типов значительно отличаются
друг от друга, но все они в основном
состоят из одних и тех же элементов:
основания 1 (рис. 153, а), укрепленного
на изоляторах 8, установленных на кры-
ше 9 электровоза или моторного вагона,
системы подвижных рам 2 и 3, которая
независимо от высоты контактной сети
обеспечивает прилегание одного или двух
полозов 5, снабженных контактными
пластинами (накладками), скользящими
по контактному проводу; рабочих пру-
жин 6, обеспечивающих подъем подвиж-
ных рам вместе с полозами и необходимое
давление в контакте; пружин 4 кареток,
механизма управления, позволяющего
поднимать или опускать токоприемник.
Для дистанционного управления токо-
приемники снабжают пневматическим
приводом 7, состоящим из одного или
двух цилиндров с поршнями.
По способу действия привода разли-
чают токоприемники, опускающиеся и
поднимающиеся при подаче сжатого воз-
духа в цилиндры привода. В первых
пневматический привод действует против
подъемных пружин и производит опуска-
ние токоприемника В опущенном состоя-
нии токоприемник удерживает специаль-
ная защелка, снабженная электромаг-
нитным приводом. Подъем происходит
при включении цепи управления при-
вода защелки. Такой механизм позво-
ляет произвести подъем токоприемника
при отсутствии на электровозе сжатого
воздуха, не создает опасности для об-
служивающего персонала,так как возмо-
жен самопроизвольный подъем токопри-
емника при различных неисправностях.
Поэтому преимущественно, а в СССР
исключительно применяют токоприемни-
ки, поднимающиеся при подаче сжатого
воздуха в цилиндры привода.
Нажатие полоза токоприемника на
контактный провод при движении локо-
мотива определяется в общем виде вы-
ражением
Рк = Ро±Ртр + Ру±гпт£$,
где Ро — нажатие, создаваемое подъем-
ными пружинами; Ртр — сила трения в
шарнирах; Ру — аэродинамическая подъ-
емная сила, определяемая воздействием
на токоприемник воздушных масс при
движении локомотива; т,„ — приведен-
1 d2y
ная масса токоприемника ; —%—вер-
тикальная составляющая ускорения по-
лоза токоприемника.
1 Это условная масса, сосредоточенная в
точке соприкосновения полоза и контактного
провода и оказывающая такое же воздейст-
вие на контактный провод, как и реальный
токоприемник, она изменяется в зависимости
от высоты подъема полоза.
245
Наличие трения в подвижной системе
токоприемника способствует уменьше-
нию амплитуды колебаний Вместе с тем
большое трение снижает стабильность
контактного нажатия Установлено, что
при скорости движения менее 150 км/ч
достаточно иметь суммарную силу
трения во всех шарнирах подвижных рам
токоприемника 5—7 Н. Алгебраическую
сумму Ро и Ртр называют статическим
нажатием, а кривые изменения этого
нажатия от высоты подъема полоза —
статической характеристикой (рис 154)
Сплошные кривые характеризуют актив-
ное нажатие полоза Pi = Ро — Ртр при
его подъеме, а штриховые — пассивное
нажатие Pi — Ро Ртр при опускании
Разность между значениями Рг и Pi в
каждой точке полоза по высоте подъема
равна удвоенному значению сил трения
шарниров токоприемника и характеризу-
ет качество сборки и состояние его
шарниров В пределах рабочей высоты
(400—1900 мм от рабочей поверхности
полоза в опущенном состоянии) разни-
ца между нажатием полоза при подъеме
и опускании обычно не превышает 20 Н
Если скорость движения невелика, то
сила нажатия изменяется в соответствии
со статической характеристикой. С повы-
шением скорости движения начинают
сказываться инерционные силы, вызывае-
мые вертикальными ускорениями поло-
зов.
Оптимальное значение статического
нажатия зависит от многих факторов:
длительного тока, конструкции контакт-
ной сети и токоприемника, материала
и размеров контактных элементов поло-
за (или полозов), климатических усло-
вий и др
Для обеспечения нормальной работы
токоприемника необходимо, чтобы проис-
ходящие при движении э.п.с. изменения
нажатия в контакте были возможно
меньшими и не выходили за пределы
установленных значений При уменьше-
нии нажатия до нуля происходит отрыв
полоза от контактного провода, вызы-
вающий образование электрической дуги,
электрический износ провода, повышение
уровня радиопомех, а иногда и времен-
ное прекращение питания цепей э п.с.
Увеличение нажатия сверх установлен-
ного приводит к повышенному износу
трущихся поверхностей, а иногда и к
повреждениям токоприемника и контакт-
ного провода Эксплуатируемые токопри-
емники имеют значительный разброс ста-
тического нажатия: от 55 до 130 Н на
участках постоянного тока и от 45 до
105 Н — переменного.
Аэродинамическая составляющая Ру
зависит от конструкции токоприемника,
Рис 154
Рис. 153. Принципиальная схема токоприемника (а), схема его замещения (б)
Рис. 154 Статические характеристики при подъеме и опускании токоприемников типов ТЛ-13У
и ТЛ-14М (кривые А), П-1В (кривые 5) и П-5А (кривые В)
246
скорости движения поезда, скорости и
направления ветра, от формы крыши,
лобовой поверхности локомотива и от
положения на нем токоприемника. На-
ибольшие аэродинамические воздействия
испытывает передний токоприемник го-
ловного локомотива. Значения Ру с дос-
таточной достоверностью могут быть
определены лишь экспериментально Ус-
тановлено, что при удовлетворительных
значениях приведенной массы токоприем-
ника токосъем с увеличением скорости
движения не будет значительно ухуд-
шаться, если при скорости 200 км/ч аэро-
динамическая сила находится в преде-
лах 50—80 Н для участков переменного
тока и 80—100 Н —постоянного. Необ-
ходимые аэродинамические характерис-
тики получают, выбирая соответствую-
щую форму полоза и профили под-
вижных рам токоприемника. Эти характе-
ристики зависят также от боковой ус-
тойчивости (жесткости) токоприемника.
Оптимальная приведенная масса токо-
приемника определяется конструкцией
его подвижных частей, высотой подъема
полоза и подвески контактной сети В
верхнем положении полоза небольшое из-
менение высоты сопровождается значи-
тельными перемещениями подвижных
рам и приведенная масса имеет наиболь-
шее значение, в нижнем положении из-
менение высоты сопровождается меньши-
ми перемещениями рам и приведенная
масса меньше. Гра ик изменения приве-
денной массы в зависимости от высоты
полоза называют динамической характе-
ристикой токоприемника.
Уменьшение приведенной массы улуч-
шает токосъем. Ее минимальное зна-
чение обусловлено необходимостью обес-
печить определенную токопроводность
и прочность токоприемника.
В целях улучшения динамических
свойств токоприемников стремятся
большие массы подвижных частей (рам)
игр отделить пружинами от малых (по-
лозов) т„ Тогда при прохождении то-
коприемником мелких неровностей кон-
тактной подвески перемещается только
полоз. В этом случае в расчет дина-
мических усилий вводят только приве-
денную массу полоза (например, для то-
коприемников П-1 — 11 Н-с2/м, П-3,
9РР, 13РР —22 Н-с2/м. По этим же
причинам все детали подвижной системы
токоприемников выполняют возможно бо-
лее легкими (из тонкостенных высоко-
качественных стальных труб и сварных
тонкостенных конструкций), а для умень-
шения потерь на трение, особенно в
нижних наиболее нагруженных шарни-
рах, применяют шариковые подшипники
и подшипники из синтетических матери-
алов.
Существенное влияние на качество
токосъема оказывает также и материал
сменных вставок полоза. Вставки изго-
товляют из материала с малым удельным
сопротивлением, стойкого к дугообразо-
ванию, обладающего достаточно высокой
износостойкостью и в то же время
обеспечивающего минимальный износ
контактного провода. Широко применяе-
мые за рубежом и в СССР медные
контактные накладки вызывают интен-
сивный износ контактного провода и
быстро изнашиваются сами В СССР мед-
ные накладки первоначально применяли
в сочетании с консистентной графито-
вой смазкой, а с 1960 г. начали исполь-
зовать более совершенную твердую гра-
фитовую смазку В последние годы
расширяется применение контактных
вставок из так называемых самосмазы-
ваюшихся материалов — угольные встав-
ки, металлокерамические на железной
или медной основе
Угольные вставки изготовляют из
угольно-графитовых обожженных ком-
позиций. Срок службы угольных вставок
превосходит срок службы медных накла-
док Однако угольные вставки имеют от-
носительно высокое удельное сопротив-
ление. Это вызывает увеличение потерь
энергии в контакте и повышает опасность
пережога контактного провода при корот-
ких замыканиях на э.п.с. во время стоян-
ки, когда происходит местный нагрев про-
вода. Поэтому угольные вставки приме-
няют лишь при надежной и достаточно
быстродействующей защите контактной
сети от токов к.з. По той же причине
затруднено применение угольных вставок
на пассажирских электровозах постоян-
ного тока при питании от токоприемни-
ка цепей электроотопления поезда, когда
во время стоянки неподвижный контакт
нагружается током 200—300 А и более.
В Японии широко применяют метал-
247
локерамические вставки на медной осно-
ве, которые также являются самосмазы-
вающимися и существенно снижают
износ контактного провода, хотя и не-
сколько уступают в этом угольным.
Вставки из самосмазывающегося мате-
риала полируют контактную поверхность
провода, что и обеспечивает наименьший
износ контактного провода, увеличивая
срок его службы в несколько раз, и
снижают уровень радиопомех. Сущест-
венным преимуществом угольных вставок
является уменьшение на 1% ежегодных
потерь энергии и резкое снижение по-
мех радиоприему, вызываемых работой
токоприемников.
Медные накладки нарушают полировку
провода, вызывая повышенный износ
провода и угольных или металлокера-
мических вставок при совместной работе
иа одном участке э.п.с. с разными встав-
ками. Поэтому эксплуатация э.п.с с мед-
ными накладками и вставками из само-
смазываюшихся материалов ие допуска-
ется Угольные вставки можно эксплуа-
тировать совместно с металлокерамичес-
кими. Это позволяет применить метал-
локерамические вставки на токоприемни-
ках пассажирских электровозов с тем,
чтобы исключить возможность пережога
провода во время их стоянки, и уголь-
ные вставки на токоприемниках грузовых
электровозов и электропоездов.
Конструктивное выполнение токопри-
емников пантографного типа. По конст-
рукции различают токоприемники четы-
рехрычажные (рис 155, а), двухрычаж-
ные (рис 155, бив), двухступенча-
тые (рис. 155, г) и однорычажные, или
асимметричные Четырехрычажные токо-
приемники (П-1 Б, П-1 В, П-ЗА, П-5А,
9РР, 10РР5 и др.) имеют на каждом
нижнем валу по два рычага, двухры-
чажные (П-7А, П-7Б, SB-66, ТЛ-13У,
ТЛ-14М, Т-5М и др.) — по одному ры-
чагу, последние наиболее распростране-
ны на э.п.с. как в СССР, так и за
рубежом Четырехрычажные и двухры-
чажные токоприемники не обеспечивают
надежного токосъема при высокоскорост-
ном движении (200 км/ч и более), осо-
бенно на линиях общего назначения,
где разность высот подвеса контактного
провода достигает 1,5 м. На специаль-
ных высокоскоростных линиях эта раз-
248
ность существенно ниже, что позвотяет
соответственно уменьшить размеры и
приведенную массу токоприемника пан-
тографного типа
В Советском Союзе создан специаль-
ный скоростной токоприемник Сп-бМ для
поездов ЭР200 и электровозов ЧС200,
который имеет малую приведенную массу
при обычной разности рабочих высот
Высокие динамические качества его по-
лучены благодаря двухступенчатой кине-
матической схеме (рис. 155, г). Верхняя
ступень представляет собой легкий пан-
тографный токоприемник со своими подъ-
емными пружинами и главным валом, ра-
бочая разность высот которого всего
900 мм. Нижняя ступень, состоящая из
системы рычагов 20, служит для регули-
рования высоты основания верхней сту-
пени и перемещается под действием
пневматического привода Такая система
позволила снизить приведенную массу
динамически активной верхней ступени
до 24,5 Н-с2/м в наиболее тяжелом
токоприемнике для э п.с. постоянного
тока.
Токоприемник любого э.п.с. должен об-
ладать также малой парусностью, т е
под воздействием сильного ветра не под-
ниматься самопроизвольно и не вызывать
опасного отжатия контактного провода
Необходимые аэродинамические характе-
ристики зависят от формы полоза и про-
филей рам токоприемника, формы крыши
электровоза особенно ее лобовой части,
которая определяет направление струй
воздуха, омывающих токоприемник
Важное значение имеет боковая устой-
чивость, или жесткость, токоприемника
В токоприемниках отечественного про-
изводства (рис. 156, а) при впуске сжа-
того воздуха в цилиндр 10 поршень его
перемещает шток 11 влево, передвигая
в этом направлении рычаг 6 В резуль-
тате этого пружина 13 сжимается, бла-
годаря чему натяжение наружных пру-
жин 3 и 9 перестает уравновешивать-
ся. Стремясь сжаться, наружные пружи-
ны поворачивают валы 14 и 15, закреп-
ленные в подшипникамх 1, и поднимают
подвижные рамы 4 и 7 вместе с поло-
зом. При выпуске сжатого воздуха из
цилиндра 10 пружина 13, разжимаясь,
перемешает вправо рычаг 6, передавая
нажатие через ролик рычага 5 на кри-
9
Рис 155. Четырехрычажиый токоприемник П-1 электровоза ВЛ60к, электро-
поездов ЭР1, ЭР2, ЭР9 всех индексов, ЭР22 всех индексов (а), двухрычажиый
Л-13У электровозов ВЛ80к, ВЛ801, ВЛ80с, ВЛвО*1 (б) и Т-5М1 (П-5) электро-
возов ВЛ 10, ВЛЮ\ ВЛ 11 (в) и двухступенчатый Сп-бМ электровоза ЧС200 и
электропоезда ЭР200 (г):
1 — основание; 2 и 9 — наружные пружины, 3 — амортизатор для смягчения удара при
опускании поданжных рам; 4— изолятор, 5 — рычаг (нижияя рама); 6— гибкий
шунт, 7 — верхняя подвижная рама; 8 — полоз; 10— изолятор привода; 11 — труба,
соединяющая цилиндр привода с источником сжатого воздуха; 12 — щит люка крышки
электровоза; 13 — каретка, 14 — пружина каретки; 15 — кожух привода, 16 — пневма-
тический привод; /7 — тяга для синхроннзацни поворота валов нижних рам; 18 —
подвижная рама второй ступени; 19— тяга, 20— ннжняя рама (система рычагов)
249
Рис. 156 Схемы подъемно-опускающнх механизмов токоприемников ДЖ-5, П-1Б, П-3 (а);
П-7, Л-13У, Л-14М (б) и Сп-бМ (в)
вошипный рычаг 12, и вал 14 пово-
рачивается по часовой стрелке Враще-
ние вала 14 тягами 2 и 8 передается
валу 15, в результате чего противодейст-
вие пружин 3 и 9 преодолевается и
подвижная система вместе с полозом
опускается; нажатие полоза на контакт-
ный провод зависит от натяжения пру-
жин.
Подъемно-опускающий механизм (см.
рис. 156, а) токоприемника создает боль-
шие опускающие силы, так как в нем
применена более мощная опускающая
пружина 13 В токоприемниках ТС-2М,
Л-13У и Л-14М, П-7 в одном цилиндре
расположены две опускающие пружины и
два поршня 16 и 17 (рис. 156, б), что
позволило получить опускающую силу
более 210 Н при малом увеличении
массы подъемно-опускаюшего меха-
низма
В приводе 22 токоприемника Сп-бМ
(рис 156, в) высота нижней ступени из-
меняется автоматически, когда верхняя
ступень достигает крайних (верхнего или
нижнего) рабочих положений, с помощью
воздухораспределителя 20, золотник ко-
торого перемещается при изменении вы-
соты верхней ступени рычагами 19, 21
и тягой 18 При наибольшей высоте
верхней ступени сжатый воздух начинает
поступать в цилиндр привода 22 и нижняя
ступень поднимается, при наименьшей —
воздух из цилиндра выпускается, нижняя
ступень опускается Токоприемники высо-
250
коскоростных электровозов и электропо-
ездов должны иметь положительные
аэродинамические усилия на полозе, но
небольшие, с тем чтобы не вызвать из-
лишнего износа и отжатия контактного
привода, так как под воздействием по-
тока воздуха при больших скоростях
движения дополнительные нажатия на
полоз быстро возрастают и могут пре-
восходить статическое нажатие.
Для увеличения удерживающей силы
токоприемники снабжают пневматичес-
кими замками как с механическим, так и
с пневматическим управлением.
Основания токоприемников чаще всего
сваривают из тонкостенных стальных
швеллеров или прямоугольных труб
(П-7), на которых укрепляют подъемно-
опускаюшне механизмы Исключение
составляют токоприемники 2SLS-1 и
SBY-66 электровозов ЧС4 и ЧС4Т, у ко-
торых пневматические цилиндры, изоли-
рованные от находящихся под напряже-
нием частей, расположены непосредст-
венно на крышах электровозов или под
крышами.
Нижние рамы или рычаги выполняют
чаще всего из пустотелых конусных
стальных труб (чтобы получить наиболь-
шую прочность при минимальной массе).
Они шарнирно на шариковых подшипни-
ках соединены с верхними рамами, изго-
товленными из стальных труб.
Верхние рамы соединены друг с другом
шарнирно шариковыми подшипниками,
на осях которых находятся две каретки
по одной с каждой стороны На карет-
ках укрепляют полоз или два полоза с
медными или стальными накладками или
угольными вставками
Все шарнирные соединения рамы снаб-
жены медными гибкими такоотводящи-
ми проводами, по которым проходит ток
Благодаря этому уменьшается сопротив-
ление в сочленении и оно предохраня-
ется от разрушения током. При отсут-
ствии такого провода прохождение тока
сопровождается небольшой электричес-
кой дугой, которая вызывает недопусти-
мый нагрев сочленения, подгары и оплав-
ление его, а также разложение смазки
Полозы чаще всего изготовляют из
оцинкованной листовой стали толщиной
1,5 мм. Длина рабочей части полоза
принята равной 1270 мм с учетом того,
что контактный провод для равномерного
износа накладок или вставок по их длине
подвешивают зигзагообразно Полоз
имеет по концам небольшое закругление
для улучшения прохождения воздушных
стрелок и крестовин контактной сети.
Чтобы не допустить захлестывания поло-
зов за контактный провод при прохожде-
нии поездом стрелок и крестовин контакт-
ной сети, концы полозов загибают книзу
(рис 157) Общая длина полоза обычно
не превышает 2260 мм.
Каретки служат для улучшения токо-
съема при проходе жестких точек и не-
ровностей контактной сети, так как
уменьшают в эти моменты влияние массы
подвижных рам на динамическую состав-
ляющую контактного нажатия Каретки
имеют значительный вертикальный ход
(до 55 мм) и обеспечивают постоянство
нажатия и упругость полоза в гори-
зонтальном направлении. В двухполоз-
ных токоприемниках (П-3, П-ЗА, П-5А,
П-80, 9РР, 13РР и др.) каретки обес-
Рис 157 Полозы токоприемников постоянного
(а) и переменного (б) тока
1 — пластина контактная, 2 и 5 — угольные встав-
ки, 3— контактный провод, 4— рог
печивают также равномерное распреде-
ление нажатня между полозами
Каретка состоит из шарнирно связан-
ных рычагов 3, 4 и пружин 1 (рис. 158)
Каретки, показанные на рис. 158, а и б,
широко распространены на отечествен-
ных токоприемниках Они обеспечивают
упругость подвешивания полозов 2 в
направлении движения. Чтобы наруше-
ние симметрии рычагов 4 кареток, имею-
щих внд трапеции, под воздействием
значительной встречной горизонтальной
силы не приводило к перекосу полоза 2,
каретка с полозом соединена шарнирами
Применяют каретки и клещеобразные
с пружинами, работающими на растя-
жение (токоприемники П-80, П-5 и П-7)
Время подъема подвижной системы до
максимальной рабочей высоты обычно
составляет 7—10 с, опускания — 3—6 с
Необходимо, чтобы полоз быстро отры-
вался от контактного провода и затем
подвижные рамы спокойно опускались на
амортизаторы Также плавно (без удара)
полоз должен приближаться к контакт-
Рис. 158. Каретки токоприемников (а и б) и редукционное устройство токоприемников Т-5М1
(П-5) (в)
251
Таблйца 16
Токоприемник серии
Показатель	___________________________________
	Т-5М1 (П-5)	Л-13У1 (Л-14М1)	2SLS-1
Серия э п. с	ВЛ 10, ВЛЮ'', влп	ВЛ80", ВЛ80₽, ВЛвО*, электро- поезда	ЧС4, ЧС4’
Продолжительный ток, А:			
при движении	2200	500	400
» стоянке	300	50	—
Наибольшая скорость			
движения, км/ч	120	160	160
Рабочая высота, мм	400—1900	400—1900	250—1600
Статическое нажатие на контактный
провод, Н (кгс)-			
активное	100 (10)	60 (6)	65—90 (6,5—9)
пассивное	130 (13)	90 (9)	80—105 (8—10,5)
Время подъема, с	7—10	7—10	—
Время опускания, с	3,5—6	3—5	—
Номинальное давление сжатого воздуха, МПа (кгс/см2)	0,5 (5)	0,5 (5)	0,47 (4,7)
Примечание. Токоприемник	Л 14М отличается	от токоприемника	Л-13У только тем, что
на нем вместо угольных вставок установлены медные накладки, продолжительный ток при Движении
равен 1500 А, а прн стоянке — 270 А
ному проводу. Это обеспечивается авто-
матическим регулированием скорости по-
дачи сжатого воздуха в цилиндр при-
вода и выпуска его в атмосферу редук-
ционными устройствами, чем и регули-
руется скорость подъема и опускания
подвижной системы. При опущенной под-
вижной системе кран 5 редукционного
устройства (рис 158, в) перекрыт и воз-
дух в цилиндр 8 токоприемника попадает
через регулируемое отверстие 6 воздухо-
распределителя 7, в результате чего по-
лозы медленно поднимаются. После при-
косновения полозов к контактному прово-
ду шток 9 через рычаг 11, валики 12,
тягу 13 перемещает ручку 14 и кран 5
открывается. При опускании токоприем-
ника воздух из цилиндра 8 сначала выхо-
дит через кран 5 и полозы быстро от-
рываются от провода. Затем, когда они
пройдут минимальную рабочую высоту,
кран 5 перекрывается, воздух выходит че-
рез отверстие 6 и полозы плавно опу-
скаются на амортизаторы 3 (дм. рис.
155, а). Изменяя длину тяги 13 (см. рис
158, в) с помощью болтов 10, регулируют
скорость опускания полозов (удлиняя
тягу, увеличивают скорость, укорачи-
вая— замедляют). Чтобы исключить
обледенение подвижных рам, зимой на
них наносят смазку ЦНИИ-КЗ.
252
Основные характеристики наиболее
распространенных токоприемников при-
ведены в табл. 16.
§ 63. Разъединители и отключатели
Разъединители и отключатели предназ-
начены для видимого разрыва и переклю-
чения цепи в обесточенном состоянии
Эти аппараты выполняют с ручным и
косвенным управлением, для наружной
или внутренней установки; они имеют
контакты клинового (рубящего) типа.
Габаритные размеры аппаратов опреде-
ляются минимальными допустимыми рас-
стояниями по поверхности изоляции
между частями, находящимися под на-
пряжением, и заземленными.
Контактное устройство аппаратов мон-
тируют на армированных изоляторах,
изоляционных (обычно гетинаксовых)
стойках или изоляционных панелях.
Разъединители и отключатели тяговых
двигателей имеют блокировки мостиково-
го или пальцевого типа. Иногда на разъ-
единителях в качестве блокировок при-
меняют малогабаритные кулачковые
контакторы.
Разъдинители заземления устанавли-
вают в высоковольтных камерах над
дверями. При открывании двери камеры
Рис. 159 Блок разъединителей 20В025 с зазем-
лителем:
1 — рукоятки; 2 — плита, 3 и 11 — поворотные
изоляторы; 4 и 9 — неподвижные головки, 5 и 8 —
подвижные ножевые контакты; 6 и 7 — контакт-
ные головки, 10 — неподвижный изолятор; 12 —
заземляющий болт, 13 — пружина; 14 — консоль
(заземлена болтом 12}
они заземляют силовую цепь, обеспечи-
вая защиту локомотивной бригады от по-
ражения током в случае падения обор-
ванного провода на полоз токоприемни-
ка. По условиям техники безопасности
разъединители и контакторы заземления
имеют механический привод, связанный
с дверью высоковольтной камеры.
Разъединитель высоковольтный на-
ружной установки РВН-004Т (электрово-
зы ВЛ 10, ВЛ 11) в отключенном и
включенном положениях фиксируется за-
пирающим устройством, замок которого отпи-
рают ключом кнопочного выключателя.
На электровозах ЧС4 и ЧС4Т для ви-
димого разрыва обесточенной цепи токо-
приемника применяют блоки разъедини-
телей с заземлителем. Блок представля-
ет собой однополюсные переключатели
рубящего типа с ручным приводом, смон-
тированные на четырехугольной опорной
металлической плите 2 (рис. 159), уста-
новленной в люке на крыше электровоза.
§ 64. Индивидуальные контакторы
Общие сведения. Индивидуальный кон-
тактор представляет собой однополюс-
ный (чаще всего) или двухполюсный
выключатель с косвенным и дистанцион-
ным управлением.
Каждый однополюсный контактор сос-
тоит из двух контактов — одного непод-
вижного и другого подвижного, которые,
соприкасаясь, замыкают электрическую
цепь, а отходя друг от друга, размыкают
ее; привода, обеспечивающего движение
подвижного контакта; устройства, осу-
ществляющего притирание подвижного
контакта к неподвижному, что необходи-
мо для улучшения условий работы кон-
тактов и увеличения срока их работы;
дугогасительного устройства, предназна-
ченного для ускорения гашения электри-
ческой дуги, возникающей между кон-
тактами при разрыве цепи.
Контактор, имеющий привод для од-
ного подвижного контакта, называют
индивидуальным. По системе привода
различают контакторы электропневмати-
ческие и электромагнитные. Электропнев-
матические контакторы применяют в си-
ловых цепях, так как при электропнев-
матическом приводе легче и дешевле,
чем при электромагнитном, обеспечить
при токах 350—500 А требуемое нажатие
контактов 130—600 Н (13—60 кгс). Элек-
тромагнитные контакторы применяют для
включения и отключения вспомогатель-
ных цепей, их преимущества — просто-
та монтажа и эксплуатации, так как от-
падает необходимость в сложном пнев-
матическом оборудовании, что позволяет
включать машины и печи отопления при
отсутствии сжатого воздуха в пневма-
тической системе э.п.с.
Исправная работа контактора в зна-
чительной степени зависит от нагрева
контактов, силы удара и действия элект-
рической дуги, возникающей в процессе
размыкания цепи с током. При опреде-
ленном токе нагрев определяется кон-
тактным сопротивлением, т. е. сопротив-
лением в месте соприкосновения контак-
тов. Для заданного материала контакт-
ное сопротивление зависит от размеров и
формы соприкасающихся поверхностей,
их состояния, правильной конструкции
системы дугогашения. Минимальным
контактным сопротивлением обладают
линейные контакты, т. е. такие, которые
соприкасаются по прямой линии или
практически по очень узкой прямоуголь-
ной площадке. Этн контакты применяют
253
Рис. 160 Искривление
линий магнитного по-
тока при замыкании
контактов
в тяговой аппаратуре. Сопротивление
линейных контактов при самых небла-
гоприятных случаях не превышает 50%
сопротивления плоских и точечных кон-
тактов.
Контактное сопротивление одного и
того же материала при одном и том же
контактном нажатии меняется в зависи-
мости от чистоты контактирующих по-
верхностей, степени их обработки, за-
грязнения н окисления. Чем больше сте-
пень окисления и загрязнения, тем боль-
ше контактное сопротивление. При этом
всякое нагревание металла контактов
увеличивает степень его окисления, что
повышает контактное сопротивление, а
это в свою очередь приводит к увели-
чению нагрева контакта.
Контакторы всех типов сконструирова-
ны таким образом, что в процессе вклю-
чения и выключения поверхности их
контактов скользят друг относительно
друга. При скольжении поверхности кон-
тактов зачищаются, вследствие чего кон-
тактное сопротивление уменьшается и
они нагреваются слабее.
Целесообразность перемещения одного
контакта относительно другого вызыва-
ется еще соображениями, вытекающими
из следующего анализа условий их вклю-
чения и выключения.
В момент замыкания и после замы-
кания в линейных и точечных контактах
происходит искривление линий тока в
материале контактов вследствие появле-
ния внутри угла изгиба магнитных пото-
ков одного направления. Это вызывает
электродинамические усилия F (рис.
160), стремящиеся выпрямить линию
тока; слагающая F? этой силы вдоль
оси контакта отталкивает контакты друг
от друга, что при недостаточном началь-
ном нажатии может вызвать отжатие и
254
даже отрыв контакта, а следовательно,
появление электрической дуги.
Возможность отскакивания контакта в
контакторах обусловливается еще и тем,
что при больших скоростях замыкания
происходит упругая деформация матери-
ала, которая вызывает дополнительную
реакцию, действующую в направлении
отталкивания контактов. Отскоки контак-
тов могут возникать в контактной систе-
ме и при неправильном выборе разме-
ров деталей, кинематической схемы их
движения и сил, определяющих скорости
движения.
Возникающая в момент отключения
контактов дуга разрушающе действует
на поверхность контактов, выплавляя ме-
талл, т. е. уменьшая рабочую поверх-
ность контактов. Поэтому по возмож-
ности удаляют части рабочей поверх-
ности контактов, предназначенные для
начального замыкания и размыкания,
от частей, через которые ток длительно
протекает после окончания процесса
включения Достигается это перемещени-
ем при включении и выключении подвиж-
ного контакта по поверхности непод-
вижного.
Совместное перемещение контактов от
точек первоначального касания к точ-
кам полного н окончательного касания
(или обратно) с их скольжением назы-
вают провалом (притиранием) контак-
тов. Размер провала измеряется в мил-
лиметрах и определяется добавочным хо-
дом подвижного контакта после сопри-
косновения его с неподвижным.
При отключенном контакторе держа-
тель 3 (рис. 161, а) вместе с контактом
1 под действием притирающей пружины
4 повернут на некоторый угол а, который
не изменяется до тех пор, пока подвижной
контакт 1 не соприкоснется с неподвиж-
ным 2 (рис. 161, б). После этого начи-
нается притирание. Рычаг подвижного
контакта под действием привода про-
должает двигаться вверх и заставляет
держатель 3 поворачиваться на своей
оси. Подвижной контакт 1 в это время
накатывается на неподвижный 2, и про-
исходит притирание до тех пор, пока дер-
жатель 3 не упрется в рычаг 5 (рис. 161, в)
и движение рычага вверх не прекратит-
ся. Во время притирания контактов про-
исходит не только накатывание одного
Рис 161 Схемы процесса притирания контактов
контакта на другой от точки 5 к точке
А, но и скольжение одного контакта
по поверхности другого; вследствие это-
го стирается пыль и сдираются слои окис-
ла, которые могут образоваться на кон-
тактных поверхностях и увеличить пере-
ходное сопротивление.
При размыкании контактов контактора
его подвижная часть возвращается в ис-
ходное положение и процесс перекаты-
вания контактов повторяется. Держа-
тель 3 поворачивается, а подвижной
контакт перемещается по поверхности
неподвижного в обратном направле-
нии — от точки А к точке Б. Когда
держатель 3 упрется в упор рычага,
контакты снова соприкоснутся в точке А,
подвижной контакт отойдет от неподвиж-
ного, Начнется разрыв тока н образо-
вание электрической дуги, которая будет
погашена дугогасительным устройством
Оси и опоры должны иметь малый из-
нос и не ограничивать срока работы кон-
тактора, а для этого необходимо, чтобы
его узлы, в которых происходит поворот
подвижной системы, не воспринимали
ударов подвижной системы прн включе-
нии и отключении Для обеспечения ме-
ханической износостойкости необходимо
также избегать трения металлических
частей друг о друга. Желательно, чтобы
из двух трущихся частей одна была из
пластмассы, так как при этом износ в
десятки раз меньше, чем при трении
металлических частей.
Притирающая пружина должна обес-
печивать такое начальное нажатие кон-
тактов, которое превосходило бы сумму
отталкивающих усилий, вызванных иск-
ривлением линий тока и упругой дефор-
мацией металла, возникающих в начале
касания контактов
Контакты подвергаются значительно
большему износу, чем другие части кон-
тактора: кроме механического, происхо-
дит еще и износ контактов под действием
электрической дуги. Возникновение дуги
связано с тем, что в момент начала рас-
хождения контактов контактное нажатие
уменьшается почти до нуля, а контакт-
ное сопротивление и плотность тока зна-
чительно увеличиваются, что приводит к
выделению большого количества тепла,
которое вызывает сильный нагрев кон-
тактов в месте их разрыва. В результа-
те появляется поток электронов, иони-
зирующий окружающий воздух, и ток при
этом не разрывается, а поддерживается
через среду, которая по мере прохожде-
ния тока раскаляется, что способствует
дальнейшей ее ионизации.
Дуга обладает определенным сопро-
тивлением, зависящим от ее длины, пло-
щади сечения, условий охлаждения сре-
ды, и может существовать между элект-
родами до тех пор, пока напряжение
между ними не станет меньше напря-
жения, необходимого для поддержания
дуги. Прн увеличении тока электропро-
водность дуги возрастает, так как тер-
моэлектронная эмиссия и термононнза-
ция усиливаются. Поэтому сопротивле-
ние дуги убывает при увеличении тока.
Электрическая дуга постоянного тока
может быть погашена только в том слу-
чае, если процесс деионизации дугового
промежутка протекает с большей ско-
ростью, чем процесс ионизации. При пос-
тоянных параметрах цепи уменьшение
числа ионизированных частиц ведет к
увеличению сопротивления дуги, а следо-
вательно, к снижению тока в дуге. В ре-
зультате этого дуга начинает гореть не-
устойчиво.
255
Рис. 162. Дугогасительное устройство (а) и
схема, поясняющая взаимодействие магнитно-
го потока дугогасительной катушки и дуги (б)
В цепи переменного тока гашение ду-
ги облегчается вследствие периодическо-
го перехода тока через нуль. Условия
гашения для дуги переменного тока при-
мерно такие же, как и для дуги постоян-
ного тока. Дуга переменного тока может
погаснуть либо при переходе тока через
нуль, либо в середине полупериода. По-
следнее сопровождается большими пере-
напряжениями. Большие перенапряже-
ния возникают и при быстром выклю-
чении цепи постоянного тока. Значение
их зависит от индуктивности цепи и ско-
рости гашения дуги: чем больше индук-
тивность цепи и скорость выключения,
тем больше перенапряжения. Чрезмерное
перенапряжение при гашении дуги может
быть причиной пробоя изоляции аппара-
тов и машин, а иногда и вторичного зажи-
гания дуги, что значительно увеличивает
износ стенок дугогасительных камер и
длительность действия тока к. з., если при
разрыве этого тока происходят повторные
зажигания дуги.
Деионизация дугового промежутка
увеличивается охлаждением столба дуги,
путем уменьшения плошади его сечения,
увеличения длины и пути перемещения
дуги в окружающем ее пространстве. В
тяговой аппаратуре это выполняют раз-
личными средствами гашения и различ-
ной конструкцией дугогасительных уст-
ройств Способ гашения дуги в значи-
тельной степени определяет надежность
работы коммутирующих аппаратов, их
конструктивные формы и области приме-
нения.
В аппаратах низкого напряжения с ма-
лыми номинальными токами гашение ду-
256
ги обеспечивают соответствующим выбо-
ром расстояния между разомкнутыми
контактами, т. е. их раствора. В аппа-
ратах с большими токами, даже относи-
тельно низкого напряжения, обеспечи-
вать гашение дуги только путем увели-
чения раствора контактов нецелесообраз-
но по конструктивным соображениям. В
этом случае гашение дуги при сравни-
тельно небольшом растворе контактов
осуществляют дугогасительными уст-
ройствами. Эти устройства должны обес-
печивать надежное гашение дуги при воз-
можно меньшем объеме устройства и ма-
лом износе контактов и камеры В тяго-
вой аппаратуре э.п.с. применяют системы
дугогашения: в узких щелях с магнит-
ным дутьем, с магнитным дутьем и деион-
ной решеткой, с воздушным дугогашени-
ем, комбинированные с воздушным и маг-
нитным дутьем.
Дугогасительное устройство с магнит-
ным дутьем электропневматического кон-
тактора состоит из следующих частей:
дугогасительной катушки 5 (рис. 162),
которая включена последовательно с кон-
тактами б и 7 в цепь тока, стального
сердечника 4\ дугогасительных рогов —
верхнего 3 и нижнего 8\ дугогаситель-
ной камеры 1 и полюсов 2 из листовой
стали, с двух сторон примыкающих к
сердечнику 4. Между полюсами 2 в об-
ласти горения дуги катушка 5 созда-
ет магнитное поле, которое при размы-
кании контактов б и 7, взаимодействуя
с магнитным полем дуги, выталкивает ду-
гу на расходящие концы контактов, пе-
ребрасывает на рога, растягивает ее, уд-
линяет и, наконец, разрывает в камере.
Дуга перемещается в дугогасительной
камере 1 перпендикулярно магнитному
потоку в направлении, определяемом
правилом левой руки. Направление маг-
нитного потока устанавливается таким,
чтобы дуга перемещалась внутрь дугога
сительной камеры при любых направле
ниях тока в цепи, поскольку направле-
ние тока определяет направление магнит-
ного потока между полюсами.
Дугогасительные рога 1 и 2 (рис
163, а) защищают контакты от действия
дуги и уменьшают катодную эмиссию
благодаря движению катодного пятна по
холодной поверхности рога. Дугогаси-
тельиая камера предотвращает перебро
Рис. 163. Расположение перегородок в дугогасительных камерах
сы дуги на полюсы и другие близко
расположенные детали. Кроме того, стен-
ки камеры способствуют охлаждению и
деионизации дуги. Размеры дугогаси-
тельной камеры в значительной мере оп-
ределяются конечной длиной дуги, и их
выбирают так, чтобы гашение дуги про-
исходило нормально в пределах камеры.
Щелевые или лабиринтно-щелевые ка-
меры (рис. 163, б) изготовляют из теп-
лостойкого материала (асбестоцемента,
пластмассы) и укрепляют на верхнем
и нижнем кронштейнах. В лабиринтно-
щелевых камерах существенно удлиняет-
ся дуга и повышается интенсивность ее
охлаждения; дуга, помимо растягивания
в плоскости камеры, зигзагообразно иск-
ривляется.
Щелевые дугогасительные камеры обыч-
но выполняют с тремя продольными ще-
лями. Такая камера состоит из двух ас-
бестоцементных стенок 6 и двух внутрен-
них асбестоцементных перегородок 3,
скрепленных болтами. Внутри камеры
имеется дугогасительный рог, снаружи
расположены полюсы 7 (рис. 163, в)
для проведения магнитного потока в зону
гашения дуги От стенок 6 камеры по-
люсы обычно отделены текстолитовой
изоляцией.
Лабиринтно-щелевая дугогасительная
камера состоит из двух боковин, опрес-
9 Зак 955
сованных кремнийорганическим изоля-
ционным материалом. Лучи 4 обеих бо-
ковин образуют лабиринт 5, создающий
благоприятные условия для быстрейшего
гашения дуги. В стенках камеры имеются
углубления, где размещены полюсы. Ка-
меры некоторых контакторов снабжены
деионными решетками 8, препятствующи-
ми выбросу пламени, и резисторами 9,
шунтирующими дуговой промежуток, что
уменьшает время гашения дуги при огра-
ничении перенапряжений после ее пога-
сания.
Продольные 3 и поперечные (см. рис.
163, а, б и в) перегородки расщепляют
дугу на несколько параллельных пучков,
которые, проникая в щели и соприкасаясь
с холодными перегородками, охлаждают-
ся и деионизируются. Другое назначение
перегородок — увеличение длины дуги
при данных размерах камеры. При элект-
ромагнитном гашении дуги все же нельзя
принимать произвольно малый раствор
контактов, так как возможно повторное
зажигание дуги.
Деионные решетки увеличивают паде-
ние напряжения в дуге, не удлиняя ее.
Их набирают из металлических изолиро-
ванных одна от другой пластинок 3 (рис.
164, а), расположенных в дугогаситель-
ной камере 2 поперек оси дуги 4. Дуга,
перемещаясь, с рогов 1 и 5, делится
257
Рис. 164. Схемы, поясняющие гашение дуги
устройством с магнитным дутьем и деионной
решеткой
решеткой на большое число последова-
тельных дуг, каждая из которых имеет
свое околоэлектронное падение напря-
жения U'a. В результате этого общее
падение напряжения в дуге = (Укат +
+ иая) — nUa (рис. 164, б) резко уве-
личивается (здесь п — число решеток).
Взаимодействие магнитного поля дуги с
магнитными полями, образуемыми тока-
ми в перегородках, создает дополнитель-
ные силы, перемещающие дугу внутрь
решетки.
Для высоковольтных аппаратов с элек-
тромагнитным гашением дуги при после-
довательном включении катушки харак-
терно слабое дугогашение при малых
токах, когда магнитное поле невелико.
В этом отношении надежнее параллель-
ное питание дугогасительных катушек,
но практически его не применяют ввиду
большой сложности и худшего действия
при размыкании больших токов.
Контакты должны выдерживать десят-
ки миллионов включений и отключений.
Поэтому очень большое значение имеет
повышение механической и электриче-
ской износостойкости. Конструктивное
выполнение контакторов разнообразно и
в основном определяется током длитель-
ной нагрузки, максимальным током и
максимальной допустимой температурой
нагрева в пределах заданных габаритов,
конструкцией дугогасительного устройст-
ва и системой привода. Чтобы повысить
износостойкость контактов и уменьшить
время замыкания и размыкания их на
электровозах и электропоездах, в цепях
управления начали применять герметич-
ные контакты — герконы. Они выполнены
в виде пластин 1 и 3 (рис. 165) из желе-
зоникелевого сплава и размещены в бал-
лоне 4 (стеклянный или из другого мате-
риала), заполненном азотом с примесью
водорода или гелия при давлении от
1  105 до 4-Ю5 Па (на групповых кон-
такторах— контроллере 1КСП-009, где
контакты расположены вместе с постоян-
ными магнитами).
При возбуждении катушки 2 или на-
хождении в зоне действия постоянных
магнитов контакты замыкаются. Когда
разомкнута цепь катушка 2 или пласти-
ны находятся вне действия поля постоян-
ных магнитов, контакты разомкнуты
вследствие упругости пластин 1 и 3. Для
повышения надежности контакты покры-
вают тонким слоем золота, радия или
серебра. Износостойкость герконов, раз-
мещенных в инертном газе, на два поряд-
ка выше, чем обычных контактов, рабо-
тающих на открытом воздухе, а время
срабатывания и размыкания в 3 раза
меньше, чем у контактов с пневмати-
ческим, электромагнитным или электро-
двигательным приводом.
Рассмотрим конструкции некоторых
индивидуальных контакторов, приме-
няемых на электровозах и электропо-
ездах.
Электропневматические индивидуаль-
ные контакторы. Все включения, пере-
ключения и отключения в силовой цепи
при пуске, разгоне и электрическом тор-
можении, а также подключения и отклю-
чения шунтирующих резисторов при ос-
лаблении возбуждения тяговых двигате-
лей на отечественных электровозах осу-
ществляют электропневматическими кон-
такторами. На моторвагонном подвиж-
258
ном составе электропневматические кон-
такторы, применяемые для включения и
выключения силовой цепи тяговых дви-
гателей, установлены перед всеми аппа-
ратами. Чтобы уменьшить мощность ду-
ги, разрываемой одним контактором, а
также гарантировать выключения сило-
вой цепи на моторных вагонах, а иногда
и на электровозах, в цепь включают пос-
ледовательно два контактора и более.
На моторных вагонах эти контакторы
монтируют в одном ящике. В нормаль-
ных условиях работы при последователь-
ном соединении двух контакторов на один
из них приходится половина мощности
разрываемой дуги, при трех — одна треть
и т. д. Однако равномерное распределе-
ние мощности между контакторами наб-
людается лишь при одновременном вы-
ключении последовательно соединенных
контакторов; незначительная разность во
времени при выключении контакторов
создает большую разницу в разрываемой
мощности.
Электропневматический контактор сос-
тоит: из изолированного металлического
стержня 1 (рис. 166, а), на котором
закреплены кронштейн 2 подвижного кон-
такта с рычагом 3, притирающей пружи-
ной 13, гибким шунтом 14, кронштейн 5
неподвижного контакта с сердечником 6
дугогасительной катушки 7, хомутов 9
для крепления контактора к раме, дуго-
гасительной камеры 10 с дугогаснтель-
ными рогами 8 н 11 Привод контактора
состоит из цилиндра 16, штока 17, порш-
ня 19 с уплотнительной резиновой ман-
жетой, выключающей пружины 20 и элек-
тромагнитного вентиля, с помощью ко-
торого дистанционно управляют контак-
тором. На электроподвижном составе
наибольшее применение получили вклю-
чающие вентили открытого исполнения.
Корпус 31 (рис. 166, а и б) вентиля
открытого исполнения прикрепляют к со-
ответствующему аппарату. Корпус имеет
следующие отверстия, ведущие: Р — к
резервуару сжатого воздуха, Ц — к ци-
линдру аппарата и А — к атмосфере
Отверстие А снабжено нарезкой, в ко-
торую ввертывается специальный винт.
Этим винтом можно регулировать разме-
ры выпускного канала. Корпус жестко
соединен с сердечником 29, на котором
помещена катушка 23. Магнитопровод
9*
вентиля состоит из ярма 24, якоря 25
и сердечника 29.
Якорь имеет плоскую форму; один его
край опирается на верхнюю заостренную
грань ярма 24, а другой — на ствол 30
выпускного клапана 22. Якорь имеет воз-
можность несколько качаться относи-
тельно острой грани ярма Сердечник
и якорь защищены от грязи крышкой
28, в которую вмонтирована кнопка 26
для ручного включения вентиля.
Внутри корпуса 31 запрессована брон-
зовая втулка (седло) с двумя притироч-
ными поверхностями для двух клапанов
вентиля. Один из них — впускной клапан
21 — расположен под седлом; он отжи-
мается кверху бронзовой пружиной 32
так, что его притирочная поверхность,
прижимаясь к нижней поверхности седла,
разобщает верхнюю часть корпуса и ре-
зервуар сжатого воздуха. Пружину и
впускной клапан предохраняет от выпа-
дания из корпуса нижняя пробка
При возбуждении катушки якорь под
воздействием магнитного потока повер-
нется относительно острой грани ярма
и нажмет на ствол 30 выпускного кла-
пана. Последний притирочной поверх-
ностью прижмется к седлу и разъеди-
нит цилиндр привода и отверстие А. Од-
новременно с этим выпускной клапан 22
надавит на ствол впускного 21, преодо-
леет сопротивление пружины 32 и сжатый
воздух поступит через отверстие Р, прост-
ранство между притирочными поверхнос-
тями впускного клапана и седла, отверс-
тие Ц в цилиндр привода 16 аппарата.
Когда прекратится питание катушки,
пружина 32, преодолев массу обоих кла-
панов и якоря, отожмет их кверху, вслед-
ствие чего поступление сжатого воздуха
в цилиндр аппарата прекратится. Отверс-
тие Ц соединится с отверстием А, и
сжатый воздух из цилиндра 16 через
канал 18 выйдет в атмосферу В сер-
дечнике 29 вентиля имеются две медные
шпильки 27, предотвращающие прилипа-
ние к нему якоря под действием оста-
точного магнетизма.
Контакторы типов ПК-301Ж, ПК-06 —
ПК-И, ПК-14 — ПК-19, ПК-21 - ПК-26,
ПК-63, ПК-96 — ПК-Ю1, ПК-350В, ПК-
306Т, ПК-306Ф, ПКУ-1, ПКУ-2 по конст-
рукции аналогичны; различаются онн на-
личием системы дугогашения, дугогаси-
259
Рис. 166 Электропневмэтические индивидуальные контакторы с трехщелевой дугогаситель-
ной камерой ПК-41, ПК-46 (а), вентилем открытого исполнения (в), контакторы без дугога-
сительного устройства ПК-14 (б), с одиощелевой дугогасительной камерой, деиоиными решет-
ками ПК-63, ПК-96— ПК-101 (г) и с лабиринтно-щелевой дугогасительной камерой ПК-21 —
ПК-26 (д)
тельными камерами (трехщелевые 10,
лабиринтно-щелевые 41, одиощелевые 36,
рис. 166, а, г и д), блокировками, а
контакторы ПК-63, ПК-96 — ПК-101,
ПКУ-1 и ПКУ-2, кроме разрывных кон-
тактов, имеют еще главные (силовые).
Диаметр и ход поршня привода выби-
рают в зависимости от значения сил соп-
ротивления при заданных давлении сжа-
того воздуха и времени срабатывания
привода. Для правильной работы приво-
да необходимо, чтобы давление сжатого
воздуха QB1 при перемещении поршня
было больше суммы сил сомввления
QC1 на величину AQ = QB1— Qcl, обес-
печивающую необходимое ускорение при-
вода. Натяжение выключающей пружи-
ны Qn выбирают исходя из необходи-
мого времени размыкания силовых кон-
тактов (обычно 0,03—0,06 с) с учетом
инерции подвижных частей. Обычно при-
нимают Q„ > (1,5 -г- 2,0) QT (где QT —
сила трения поршня). При номинальном
давлении сжатого воздуха рном=0,5 МПа
и допустимых колебаниях от 0,75рном до
1,3рном диаметр поршня
D„= /4фв1/(л-0,75рном) .
При возбуждении катушки 23 вентиля
сжатый воздух поступает в цилиндр и
перемещает поршень, который, воздейст-
вуя на изоляционную тягу 15, приводит
в действие подвижную систему контак-
тора. Прн этом замыкаются силовые кон-
такты 4 и 12 и переключаются блоки-
ровочные на рычаге 33. В контакторах
с главными контактами (ПК-63, ПК-96
и др.) первыми замыкаются разрывные
контакты 37 н 38 (рис. 166, г), а затем —
главные 34 и 35. Размыкаются глав-
ные контакты раньше, чем разрывные.
Через главные контакты проходит рабо-
чий ток, и их выполняют с напайками
из металлокерамики (обычно марки
СОК-15) на основе серебра.
На локомотивах с большими номиналь-
ными токами (на ВЛ80с, ВЛ80т и др.)
применяют контакторы с однощелевыми
дугогасительными камерами (ПК-63 и
др.). Ширина щели обычно равна 4 мм,
на выходе ее размещают деионную ре-
шетку 39. Отдельные секции решетки
шунтируют резисторами 40. Омическое
сопротивление подбирают опытным путем
(на ПК-63 это сопротивление на секцию
составляет 20 Ом) так, чтобы дуга по-
гасала вначале на шунтированных сек-
циях решетки, а затем на нешунтиро-
ванных. Такие дугогасительные камеры
позволяют значительно снизить коммута-
ционные перенапряжения. Дугогаситель-
ные катушкн выполняют из шинной меди,
намотанной на ребро.
Контакторы ПКУ-1 и ПКУ-2 являют-
ся унифицированными. На электропоез-
дах ЭР2Р, ЭР2Т и ЭР22М эти контак-
торы используют в качестве линейных
и тормозных. Все детали контакторов
собирают на пластмассовых стержнях.
В качестве блокировочных применяют
малогабаритные кулачковые контакторы.
Контакторы ПК-306Т и ПК-306Ф элек-
тропоездов ЭР9М, ЭР9Е имеют по две
пары силовых контактов, замыкание их
осуществляется одним электропневмати-
ческим приводом. Контакторы без дуго-
гасительного устройства (см. рис. 166,
в) применяют в цепях ослабления воз-
буждения на низших позициях, где они
замыкают небольшие секции шунтирую-
щих резисторов. Кронштейны подвиж-
ных контактов укорочены. Для исклю-
чения возможности одновременной рабо-
ты одной части тяговых двигателей с
ослабленным возбуждением, а другой
части — с полным возбуждением сжатый
воздух подают в цилиндры контактов
через один общий вентиль.
Индивидуальные электропневматиче-
ские контакторы выполняют на номи-
нальное напряжение 1500, 3000 и мак-
симальное 4000 В, длительный ток 500
и 1000 А при ширине контактов 25 мм,
350 А при ширине 20 мм, нажатие кон-
тактов, создаваемое пневматическим при-
водом,— 270—320 Н (27—32 кгс), нажа-
тие, создаваемое притирающей пружи-
ной,— начальное 40—50 Н (4—5 кгс) и
конечное 130—150 Н (13—15 кгс). Раст-
вор силовых контактов 21—24 мм у кон-
такторов ПК-350В, ПК-306Ф и 24—27 мм
у всех остальных, провал 9—12 мм.
Электромагнитные контакторы. Основ-
ными частями электромагнитного кон-
тактора являются следующие: главные
(силовые) контакты, производящие за-
мыкание и размыкание силовых цепей
261
или цепей управления; блок-контакты,
осуществляющие переключения в цепях
управления; катушка; дугогасительное
устройство и магнитная система, состоя-
щая из ярма, якоря и сердечника.
Магнитные системы по конструктивно-
му выполнению и характеру движения
якоря разделяют в основном на две груп-
пы: клапанного типа с внешним пово-
рачивающимся на оси или призме якорем,
соленоидного типа с прямолинейно дви-
жущимся внутри катушки сердечником.
Включается контактор при подаче напря-
жения на включающую катушку, а от-
ключается под действием пружины или
массы якоря.
Электромагнитные контакторы разли-
чаются конструкцией отдельных деталей,
а также значениями тока и напряжения,
на которые они рассчитаны. Контакторы
выполняют одно- и двухполюсными, с
электрическими блокировками и без них.
Блок-контакты мостикового типа имеют
серебряные накладки, закрыты защитны-
ми прозрачными кожухами. Рассмотрим
конструкцию электромагнитных контак-
торов некоторых типов.
Контакторы МК-310А и МК-310Б на
отечественном э.п с. применяют для за-
мыкания и размыкания цепей вспо-
могательных машин и печей отопления
Контактор МК-310Б (рис. 167) имеет
узкощелевую камеру 5, дуга в которой
Рис 167 Электромагнитный контактор
МК-310Б
выдувается вверх, чем ускоряется ее га-
шение при малых токах. Контакты 7 и 8
расположены вертикально.
Верхний комплект деталей высокого
напряжения (3000 В) соединен с ниж-
ним удлиненными текстолитовыми стен-
ками. Ярмо Г-образной формы сварено
из полосовой стали, имеет две горизон-
тальные параллельные стенйи, между ко-
торыми находится якорь 14, закреплен-
ный на оси 15. На вертикальной части
ярма укреплен сердечник с включающей
катушкой 1. Один конец горизонтальной
планки крепят к вертикальной части яр-
ма, другой несет на себе кронштейн 4,
служащий дугогасительным рогом, и ду-
гогасительную катушку 2, насаженную на
сердечник 3. Один вывод катушки 2 при-
соединен к кронштейну 4, другой — к
зажиму, к которому подведен провод це-
пи высокого напряжения. Между план-
ками в средней части поставлена фиб-
ровая перегородка. Литой бронзовый на-
конечник служит держателем дугогаси-
тельной камеры 5 и зажимом, к кото-
рому присоединены гибкий шунт 9 от
держателя 18 подвижного контакта 8
и провод цепи высокого напряжения.
Выводы включающей катушки 1 при-
соединены к зажимам, расположенным
на внешней стороне вертикальной план-
ки. На якоре 14 укреплен текстолито-
вый рычаг 16 с кронштейном 11, на ко-
тором установлен подвижной контакт 8.
Для предотвращения залипания якоря
к сердечнику ось 15 вставлена в латун-
ную втулку.
При возбуждении катушки 1 якорь 14,
поворачиваясь на оси 15 и сжимая вы-
ключающую пружину 12, притягивается
к сердечнику, замыкая подвижной кон-
такт 8 подвижным 7. При замыкании
контактов держатель 18 поворачивается
на оси 17, сжимая притирающую пру-
жину 10. Усилие этой пружины опреде-
ляет нажатие контактов, не зависящее
от силы притяжения якоря к сердечнику
13 катушки.
Если прекратится питание катушки,
усилие пружины 12 заставит якорь 14
занять исходное положение; контакты
разомкнутся. Возникающая при этом ду-
га гасится под действием магнитного по-
тока дугогасительной катушки 2 в ка-
мере 5.
262
Для укрепления камеры и обеспечения
надежности контакта между рогом 6 и
подвижным контактом 8 установлены
планка и пружина. Планка вилкообраз-
ным концом обхватывает стенку рога 6.
Дугогасительная камера трехщелевая с
асбестоцементными стенками; она снаб-
жена полюсами, изолированными лако-
тканью, которые укреплены на внешних
текстолитовых листах, закрывающих
стенки камеры и полюсы.
Контакторы МК-310Б выпускают как
с блокировочными контактами мостико-
вого типа, так и без них. Для контак-
тора МК-310 время отключения контак-
тов при разрыве цепи катушки привода
в среднем равно 0,136 с, время замыка-
ния— 0,18 с Контакторы МК-310А и
МК-310Б при небольшом токе работают
неудовлетворительно.
На электровозах ВЛ22“, ВЛ8, ВЛ23
в цепях отопительных печей используют
контакторы МК-15-01, в которых приме-
нен двойной разрыв силовой цепи и от-
сутствует дугогасительная катушка. Си-
ловые контакты соединены последова-
тельно Для предотвращения перебросов
дуги при разрыве тока применены асбес-
тоцементные перегородки. Остальные де-
тали контактора МК-15-01 почти не от-
личаются от таких же деталей контакто-
ра МК-310.
Контактор МК-Ю1 на электровозах
ВЛ10, ВЛ10у,ВЛ11 применяют для вклю-
чения и отключения вспомогательных це-
пей и для их защиты (установлены на
ряде электровозов постройки НЭВЗа
вместо быстродействующего выключате-
ля БВЭ-ЦНИИ). В отличие от контак-
тора МК-310Б он имеет привод плунжер-
ного типа, два контакторных элемента,
соединенных последовательно, и две од-
нощелевые дугогасительные камеры с де-
иоиными решетками и резисторами. За
исключением привода, контактор МК-101
(рнс. 168) по конструкции во многом
подобен контактору ПК-63. При возбуж-
дении катушки 1 якорь /6 притягивает-
ся и контакты двух контакторных эле-
ментов замыкаются. После снятия напря-
жения с катушки 1 контакты размыкают-
ся под действием пружины 5, которая
и создает контактное иажатие.
Контакторы КМВ-104, 1 КМ.014, КМВ-
105 применяют на электропоездах ЭР2,
Рис. 168. Электромагнитный контактор
МК-101:
/ — катушка, 2 — изолированный стержень; 3 и
8 — соответственно нижний н верхний кронштей-
ны; 4 — рычаг; 5 — контактная пружина; 6 и 7 —
соответственно подвижной и неподвижный контак-
ты, 9 — дугогасительная катушка, 10 — изоли-
рующая перегородка; И — резистор, шунтирую-
щий силовые контакты, 12 — дугогасительная ка-
мера, 13— изоляционная тяга, 14 — блокировка
мостикового типа; 15 — магнитопровод; 16 —
якорь
Рис 169. Электромагнитный контактор
КМВ-104:
1 — Г-образный магнитопровод, 2 — катушка, 3 —
дугогасительный рог, 4 — дугогасительиая ка-
мера; 5 — полюса, 6 — изоляционная стойка; 7 —
кронштейн; 8 — изолятор, 9 — блокировочные
контакты
263
Рис. 170. Электромагнитные контакторы двухполюсного исполнения МК-63 (а) и МК-84—
МК-86 (б):
1— магнитопровод; 2— катушка; 3— сердечник; 4—якорь, 5, 21— прозрачные кожуха блокиров-
ки, 6 — шток блокировки, 7 — хвостовик якоря; 8— траверса, 9, 13 и 17—неподвижные контакты,
10, 14 и 18 — подвижные контакты, 11 — контактная пружина; 12 — изоляционная панель из дугостой-
кого материала К-78; 15 — изоляционная колодка; 16 — дугогасительная камера из дугостойкого ма-
териала КМК-218, 19 — кронштейн подвижного контакта; 20 — выключающая пружина, 22 — коромысло
ЭР2Р, ЭР22 для включения н отключения
цепей вспомогательных машин с номи-
нальным напряжением 3000 В. Контактор
КМВ-104 (рис. 169) вместо дугогаситель-
ной катушки в системе дугогашения име-
ет постоянный магинт с двумя скреплен-
ными заклепкой полюсами 5, которые соз-
дают магнитный поток постоянного на-
правления. Поэтому требуется соблюдать
полярность, присоединяя провода. При
неправильном присоединении их дуга бу-
дет отклоняться не в дугогасительную
камеру 4, а на токоведущие части. Номи-
нальный ток контактора 100 А.
Контактор 1КМ.014 отличается от кон-
тактора КМВ-104 тем, что якорь его вра-
щается не на призме, а на оси. В кон-
такторе КМВ-105 применена дугогаси-
тельная катушка вместо постоянного
магнита. Контактор 1КМ.014 изготовля-
ют на номинальные токи 10, 25, 50 и
100 А.
Контакторы МК-63 — МК-70, МК-
84 — МК-87 и МК-94 — МК-97 устанав-
ливают на электровозах переменного то-
ка (ВЛвО0, ВЛ80т и др.) для переклю-
264
чеиия цепей постоянного тока при номи-
нальном напряжении 50 В и перемен-
ного — 380 В (МК-63, МК-69 и МК-70),
включения и отключения серводвигателя
главного контроллера ЭКГ-8 (МК-66) и
управления вспомогательными машина-
ми (МК-84 — МК-97). Их узлы смонти-
рованы иа магнитных системах приводов.
Контакторы МК-63 и МК-70 выполнены
с прямоходовой мостиковой контактной
системой (рис. 170, а), а контакторы
МК-84 —МК-87 и МК-94 — МК-97 — с
поворотной контактной системой (рис
170, б). Магнитная система у всех кон-
такторов клапанного типа.
Изоляция контактов относительно при-
вода выполнена на максимальное рабо-
чее напряжение 600 В. Все детали маг-
нитных систем (магнитопровод /, якорь
и др.) изготовлены из электротехниче-
ской стали. Включающие катушки 2 вы-
полнены из теплостойкого провода ПЭТВ,
намотанного на изолированный сердеч-
ник 3. Электрические блокировки мости-
кового типа скомпонованы в один блок.
Блок-коитакты имеют напайки из компо-
зиции на основе серебра, защищены
прозрачным кожухом. Переключаются
блок-контакты при включении контакто-
ра под действием приводного рычага или
хвостовика 7 якоря 4. При выключении
контактора блок-контакты возвращаются
в первоначальное положение в резуль-
тате воздействия на шток 6 пружины,
встроенной в корпус блокировки.
Каждый полюс контакторов МК-63 —
МК-70 имеет двойной разрыв, что спо-
собствует интенсивному гашению дуги.
При возбуждении катушки 2 у контакто-
ров МК-63 — МК-70 якорь 4 воздейству-
ет на траверсу 8, в окнах которой смон-
тированы мостиковые контакты 9, 10, 13
и 14. Размыкаются контакты под дей-
ствием пружины 20, которая воздействует
на траверсу 8 через коромысло 22. У
контакторов МК-84 — МК-87 и МК-94 —
МК-97 якорь 4 сообщает поворотное дви-
жение кронштейну 19 подвижного кон-
такта 18. Контактное нажатие создает-
ся контактной пружиной 11 у контакто-
ров МК-63 — МК-70, у контакторов МК-
84 — МК-87 и МК-94 —МК-97 пружи-
ной, встроенной в кронштейн. Вывод ук-
реплен на изоляционной колодке 15.
$ 65. Групповые контакторы
Общие сведения. Групповыми контак-
торами называют аппараты, состоящие
из нескольких кулачковых контакторов
(контакторных элементов) или выключа-
телей контакторного типа с общим ме-
ханическим приводом, обычно кулачко-
вым. Кулачки, управляющие контактора-
ми, объединяются общим валом, для вра-
щения которого аппарат снабжают при-
водом.
Индивидуальные контакторы по срав-
нению с групповыми имеют простую кон-
струкцию, однако применение их значи-
тельно усложняет цепи управления из-за
необходимости иметь большое число
блок-контактов для обеспечения после-
довательности срабатывания контакто-
ров. Поэтому применение групповых кон-
такторов позволяет значительно сокра-
тить число электрических блокировок
(последовательность замыкания и раз-
мыкания контактов обеспечивается раз-
верткой кулачковых шайб), упростить
электрические цепи, повысить их надеж-
ность и уменьшить размеры контроллера
машиниста.
Название группового контактора обыч-
но связано с теми функциями, которые
выполняют его кулачковые контакторы,
например: групповые контакторы, пред-
назначенные для переключения тяговых
двигателей с одного соединения на дру-
гое, называют групповыми переключате-
лями; групповые контакторы, переклю-
чающие ступени реостатов (резисто-
ров),— реостатными контроллерами
Основными частями группового кон-
тактора являются кулачковые контакто-
ры, кулачковый вал с кулачковыми шай-
бами или кулачками, привод, блокиро-
вочное устройство и корпус.
Кулачковые контакторы. По принципу
действия кулачков или кулачковых шайб
различают контакторы:
работающие на замыкание (рис. 171,
а), т. е. с замыкающими контактами
1 и 2, которые замыкают цепь тока под
действием выступа кулачковой шайбы 4,
Рис. 171 Кинематические схемы кулачковых контакторов, работающих на замыкание (а)
и размыкание (б):
1 — неподвижный контакт, 2 — подвижной контакт; 3 — притирающая пружина, 4 — кулачковая шайба,
5 — кулачковый вал» 6 — ролик, 7 — включающая пружина
265
а размыкают под действием пружины или
собственного веса подвижной системы.
Нажатие контактов создается усилием
притирающей пружины 3;
работающие на размыкание (рис. 171,
б), т. е. с размыкающими контактами,
которые замыкаются под действием вклю-
чающей пружины 7; размыкаются они
под действием выступа кулачковой шай-
бы 4, который с помощью ролика и
рычага подвижного контакта 2 сжимает
включающую пружину.
К первому виду относятся кулачко-
вые контакторы типа КЭ-1 групповых
переключателей электровозов ВЛ8, ВЛ 10,
ВЛ10у, ВЛ 11 и др.; ко второму — напри-
мер, кулачковые контакторы групповых
переключателей и главных контроллеров
электровозов ВЛ60к, ВЛ80, ВЛ80т, ВЛ80°
и кулачковые контакторы типов КЭ-4
и КЭ-30 электропоездов. Оба вида ку-
лачковых контакторов на э.п.с. имеют
примерно одинаковое распространение.
Кулачковые контакторы выполняют
как с дугогашением, так и без него (рис.
172).
В целях повышения допустимой тем-
пературы нагрева контакты иногда сереб-
рят электролитическим способом (кулач-
ковые контакторы ЭКГ-8 и др.). Чтобы
ускорить восстановление электрической
прочности дугового промежутка, у неко-
торых кулачковых контакторов (иа глав-
ном контроллере ЭКГ-8 и др.) проду-
вают сжатым воздухом пространство
между разрывными контактами. Воздух
подают по воздушному каналу в верхнем
кронштейне от электромагнитных венти-
лей. Для повышения электродинамиче-
ской стойкости контактор снабжен элект-
ромагнитным компенсатором, состоящим
из якоря и ярма. Якорь жестко укреп-
лен на держателе неподвижного контак-
та. Ярмо охватывает контактные рыча-
ги и укреплено на рычаге разрывного
контакта. При прохождении тока по ры-
чагу в ярме и якоре образуется магнит-
ный поток, под действием которого ярмо
Рис 172. Кулачковые контакторы главного контроллера ЭКГ-8 с дугогашением (а) и без
него (б).
/ и 23 — рейки изолированные для установки контакторов, 2 — держатель; 3 — включающая пружина,
4 — гибкий шунт, 5 — приводной рычаг, 6 — боковина, 7 — контактный рычаг, 8 — якорь компенсатора;
9 — контактодержатель; 10 — полюс, 11 — фланец полюса, 12 — дугогасительная катушка с деионной
решеткой, 13 — дугогасительная камера, 14— разрывные контакты, 15— рычаг разрывного контакта;
16 — главные контакты; 17 — пружина разрывного контакта, 18 — гибкий шунт, 19 — регулировочные
прокладки, 20— прижимной винт, 21 — ярмо компенсатора, 22 — резиновая втулка, 24 — прижим;
25—центральная ось; 26—кулачковая шайба; 27 — хомут, 28 — кулачковый вал, 29— прокладка
266
притягивается к якорю и создает допол-
нительное нажатие на главные и разрыв-
ные контакты, имеющие контактные на-
пайки из металлокерамических компози-
ций.
Кулачковые валы. Валы для группо-
вых контакторов выполняют из стали.
Они имеют в средней части квадратное,
шестигранное или круглое сечение и опи-
раются обычно на шариковые подшип-
ники.
На валу крепят литые чугунные
кулачки или прессованные из пластмассы
кулачковые шайбы.
В случае применения чугунных кулач-
ков вал опрессовывают изоляцией. Кон-
такторы группируют так, чтобы рядом
находились контакты одного потенциала.
Кулачки таких контакторов выполняют
из одной отливки, плотно надевают на
опрессованный вал и фиксируют на нем
стопорными болтами. Для увеличения
расстояния по поверхности изоляции
между кулачками разного потенциала на
вал надевают изоляторы, имеющие фи-
гурный профиль. Кулачковые шайбы
прессуют; их профиль обычно фрезеруют
по шаблонам.
Конфигурация кулачков, относитель-
ное расположение их иа валу, взаимо-
действие с приводом и контакторами в
целом задаются диаграммой замыкания
контакторов. На диаграмме показано, ка-
кие контакторы должны быть замкнуты
и какие разомкнуты иа каждой пози-
ции аппарата, а также последователь-
ность замыкания и размыкания контак-
торов при переходе с одной позиции на
другую. Обычно на таких диаграммах
черные полосы соответствуют положени-
ям вала, на которых данные контакторы
полностью замкнуты (рис. 173), белые
концы у этих полос — углам поворота
вала, в пределах которых происходит
притирание контактов, толстые линии —
периоду перемещения подвижных кон-
тактов до соприкосновения с неподвиж-
ными, отсутствие полос и линий — поло-
жению полного выключения контактов.
Вертикальными линиями отмечены пози-
ции, фиксируемые приводом. Диаграммы
используют также для проверки правиль-
ности сборки группового аппарата и до-
пустимости износа его частей в эксплуа-
тации.
Рис. 173 Часть диаграммы замыкания контак-
торов группового переключателя
Приводы групповых контакторов.
Классификация и общая ха-
рактеристика. По числу позиций
(положений) приводы групповых контак-
торов разделяют на двух-, трех-, четырех-
и многопозиционные, по направлению
вращения — на одно- и двусторонние, по
роду привода — на пневматические, гид-
равлические, электродвигательные и элект-
ромагнитные. На магистральных электро-
возах наибольшее распространение полу-
чили приводы пневматические и электро-
двигательные.
Групповые приводы тяговых аппаратов
сообщают кулачковому валу вращатель-
ное движение. Поворот кулачков или ку-
лачковых шайб вместе с кулачковым ва-
лом вызывает перемещение подвижной
системы механически связанных с ними
контактов. Мощность привода и разви-
ваемый им вращающий момент опреде-
ляют исходя из нагрузок, создаваемых
контакторами.
Для снижения необходимого усилия
или вращающего момента привода и по-
вышения четкости его работы предусмат-
ривают по возможности постоянную сум-
му моментов сопротивления отдельных
контакторов при любом угле поворота
кулачкового вала (2А1ПК). Это достигает-
ся включением и выключением одинако-
вого числа контакторов на каждой по-
зиции, а в случае необходимости — не-
которым смещением моментов включения
отдельных контакторов в пределах одной
позиции При этом, конечно, предотвра-
щают возможность возникновения вред-
ных контуров в электрических цепях при
неодновременном переключении контак-
торов.
Вращающий момент, развиваемый
приводом и приложенный к кулачковому
валу, должен несколько превышать сум-
267
марный момент, обусловленный сопро-
тивлением контакторов, с тем, чтобы
обеспечить первоначальное ускорение
системы. Однако это превышение долж-
но быть сравнительно невелико, так как
значительные угловые ускорения не спо-
собствуют четкой фиксации группового
контактора на позициях. Кроме того, на-
личие больших угловых ускорений, вы-
зывающих значительные неуравновешен-
ные инерционные усилия, приводит к раз-
регулировке системы и быстрому износу
ее деталей и узлов.
Двухпозиционный привод поршневого
типа. Он имеет два фиксированных по-
ложения, соответствующих двум соедине-
ниям тяговых двигателей. В двухпози-
ционном приводе имеется один цилиндр
/ (рис. 174) с двумя поршнями 2 и зуб-
чатой рейкой 7, связанной с шестерней
4 кулачкового вала 3. Управление при-
водом осуществляется вентилями выклю-
чающим 5 и включающим 6, пневмати-
чески соединенными с полостями цилинд-
ра /.
Когда катушки вентилей не возбужде-
ны, сжатый воздух через клапан вентиля
5 поступает в первую полость цилиндра,
Рис 174. Двухпознционный привод групповых
переключателей ПКГ-4 и ПКГ-6 электровозов
ВЛ10, ВЛ10у, ВЛ8
вторая полость которого через клапан
вентиля 6 сообщена с атмосферой. Под
действием сжатого воздуха поршень вместе
с зубчатой рейкой перемещается, пово-
рачивая шестерню и кулачковый вал,
чем фиксируется первое положение пе-
реключателя.
Для того чтобы получить второе по-
ложение, возбуждают катушки вентилей.
При этом вторая полость цилиндра че-
рез клапан вентиля 6 сообщается с ис-
точником сжатого воздуха, а первая че-
рез клапан вентиля 5 соединяется с ат-
мосферой. Под действием сжатого возду-
ха на поршень цилиндра зубчатая рейка
перемещается в другое крайнее положе-
ние, поворачивая шестерню и кулачко-
вый вал. При этом фиксируется второе
положение группового переключателя.
Многопозиционные пневматические при-
воды. Эти приводы применяют в главных
контроллерах, с помощью которых осу-
ществляют реостатный пуск и переключе-
ние тяговых двигателей с одного сое-
динения на другое. На электровозах
ЧС4Т, ЧС2, ЧС2Т, ЧС4, ЧС6 применяют
многопозиционные приводы с коленчаты-
ми валами, а на отечественном моторва-
гонном подвижном составе — приводы
системы Л. Н. Решетова.
Приводы с коленчатыми валами имеют
по четыре цилиндра, расположенных в
картере 12 либо V-образно (рис. 175,
а), либо звездообразно (рис. 175, б).
Движение поршней 3, 6, 9 и 10 цилиндров
2, 5, 8 и 11 передается шатунами ко-
ленчатому валу 4, который через зубча-
тую передачу вращает кулачковый вал
главного контроллера. Управляют приво-
дом двумя сдвоенными электромагнит-
ными вентилями, в каждом из которых
конструктивно объединены клапаны вклю-
чающего ВВ и выключающего ВКВ вен-
тилей с общим электромагнитом.
На нулевой позиции катушки вентилей
/ и 7 не возбуждены, сжатый воздух
через выключающие клапаны поступает
в цилиндры 2 и 8; цилиндры 5 и 11 сооб-
щаются с атмосферой. Коленчатый вал
4 находится в положении /. При возбуж-
дении катушки вентиля 7 цилиндр 8 со-
общается с атмосферой, в цилиндр 5
поступает сжатый воздух. Коленчатый
вал 4 поворачивается иа 90°, занимая
положение II. Вал в этом положении
268
Рис 175. Схемы положений пневматического многопозициониого привода главных контроллеров
электровозов ЧС1, ЧС2, ЧС2Т (а) и ЧС4, ЧС4Т (б)
фиксируется противодавлением поршня
цилиндра 5. При дополнительном воз-
буждении катушки вентиля 1 цилиндр 2
сообщается с атмосферой, а в цилиндр
11 поступает сжатый воздух. Коленчатый
вал 4 поворачивается снова на 90°, за-
нимая положение III, в котором и фик-
сируется противодавлением поршня ци-
линдра 11. Если разомкнуть цепь ка-
тушки вентиля 7, цилиндр 5 сообщится
с атмосферой, а в цилиндр 8 поступит
сжатый воздух. Коленчатый вал 4 займет
положение IV, в котором и будет фик-
сирован противодавлением поршня ци-
линдра 11. При дальнейшем управлении
вентилями / и 7 положения коленчатого
вала 4 повторяются, кулачковый вал пе-
реходит с одной позиции на другую.
Привод с коленчатым валом сложен по
конструкции и имеет большую массу и
размеры. Однако коленчатый вал может
вращаться в двух направлениях, т. е.
возможно реверсирование, что является
достоинством привода.
Значительно проще по конструкции
привод одностороннего вращения систе-
мы Л. Н. Решетова. Этот привод состоит
из трехкоиечной звезды 2 (рис. 176, а),
Рис. 176. Схемы, поясняющие действие при-
вода Л. Н. Решетова
269
двух цилиндров с поршнями 1 и 5, соеди-
ненными рейкой 4. Звезде 2 напрессо-
вана на вал 3, который через зубчатую
передачу соединен с кулачковым валом
реостатного контроллера. На рейке 4
смонтированы ролики 7 и 8. Профиль
выступов звезды 2 несимметричен отно-
сительно впадин и сдвинут так, что когда
один из роликов находится во впадине,
другой оказывается не против вершины
выступа, а несколько ниже. Управляют
приводом с помощью вентилей 6 и 9
включающего действия.
При возбужденной катушке вентиля
9 сжатый воздух перемешает поршень
1 вместе с рейкой 4 в крайнее правое
положение. Если прервать цепь катушки
вентиля 9 и возбудить катушку вентиля
6 (рис. 176, б), сжатый воздух будет
давить на поршень 5 и заставит его,
а вместе с ним рейку и поршень 1 пере-
мещаться в крайнее левое положение.
При этом ролик 7 приблизится к лучу
звезды 2 и далее, катясь по нему, заста-
вит ее вращаться против часовой стрелки.
Вместе со звездой будет вращаться шес-
терня, а следовательно, и кулачковый
вал реостатного контроллера. Звезда и
кулачковый вал при дальнейшем питании
катушки вентиля 6 (рис. 176, б и в)
будут вращаться до тех пор, пока ролик
7 не упрется во впадину звезды 2, фик-
сируя ее. Это соответствует полному хо-
ду штока внутри цилиндра от правого
крайнего положения к левому, причем
ролик 8 (см. рис. 176, а) установится
несколько выше вершины третьего высту-
па звезды Если при этом кулачковый
вал стремится повернуться дальше, т. е.
проскочить соответствующую позицию,
то нажатие ролика 7 на впадину звезды
противодействует этому и вал остановит-
ся только в определенном положении.
Последующее вращение кулачкового
вала может быть достигнуто поступатель-
но-возвратным перемещением рейки внутри
цилиндра, что возможно лишь при прек-
ращении питания катушки вентиля 6 и
возбуждении катушки вентиля 9. Под
воздействием ролика 8 звезда, а следова-
тельно, и кулачковый вал будут вращать-
ся в том же направлении до тех пор,
пока ролик 8 не установится во впади-
ну между двумя выступами звезды (рис.
176, г и д). При каждом продольном
270
ходе рейки от одного положения к дру-
гому поступательно-возвратное движение
поршней преобразуется во вращательное
движение звезды, причем каждому ходу
поршней соответствует поворот звезды
на ’/е окружности (на 60°).
Кулачковый вал контроллера соединен
со звездой зубчатой передачей, переда-
точное отношение которой выбирается
так, что при повороте звезды на 60°
вал поворачивается на 20°; это соответ-
ствует одной позиции кулачкового вала.
Кулачковый вал на следующую позицию
установится только при обратном про-
дольном ходе рейки, для чего необходи-
мо возбудить катушку вентиля б и ра-
зомкнуть цепь катушки вентиля 9. По-
очередное питание катушек достигается
с помощью переключателя вентилей.
Приводы Л. Н Решетова имеют пе-
реключатели вентилей рычажного (пер-
вых выпусков), кулачкового и бескон-
тактного типов. Переключатель кулачко-
вого типа состоит из трех кулачковых
шайб, насаженных на вал привода, и трех
кулачковых контакторов. Шайбы пооче-
редно нажимают на кулачковые контак-
торы, замыкающие цепь питания катушек
вентилей, подъемных, реле ускорения и
реле времени.
В приводе Л. Н. Решетова система
преобразования поступательного дви-
жения поршней во вращательное движе-
ние звезды сочетается в единое целое
с системой фиксации позиций, причем
возможность проскакивания позиций из-
за неисправности привода исключается.
Кроме того, в приводе для перехода иа
каждую следующую позицию использует-
ся полный рабочий ход, благодаря чему
объем цилиндров может быть значитель-
но меньше, чем в приводах с проме-
жуточной фиксацией. Для снижения по-
терь трения в самом приводе и повы-
шения точности взаимного расположения
отдельных деталей в нем широко при-
менены подшипники качения. Звезда по-
мещена в литой кожух, заполненный
смазкой, что снижает потери на трение
в самом приводе.
Особенностями этого привода явля-
ются:
обязательное равенство углов между
всеми позициями кулачкового вала, в том
числе между последней и 1-й позиция-
7 9	15
Рис. 177. Кинематическая схема главного контроллера ЭКГ-8 электровозов ВЛ60к, ВЛ80с,
ВЛ80к, ВЛ80т н ВЛ80₽
ми; угол между ними должен быть 360°/п,
где п — целое число; при сложных пе-
реключениях для перехода с одной по-
зиции иа другую может быть использо-
ван двойной угол и соответственно два
хода поршней;
при прекращении процесса пуска на
любой рабочей позиции привод не может
быть возвращен в нулевое положение
иначе как путем вращения его вхолостую
вперед до окончания полного оборота
кулачкового вала на 360°. Это свойствен-
но всем приводам, имеющим вращение
в одном направлении.
Многопозиционные электродвигатель-
ные приводы. Основным преимуществом
электродвигательных приводов является
равномерность и постоянство частоты
вращения, тогда как у пневматических
приводов она меняется в зависимости
от состояния манжет, качества смазки
и температуры. Электродвигательные
приводы надежнее в эксплуатации, не
требуют частых ревизий. Кроме того, ис-
пользуя их, легче создавать схемы управ-
ления.
Двигатель привода обладает высокой
частотой вращения, в связи с чем необ-
ходимо применять редукторы с больши-
ми передаточными отношениями (от 25
до 340 и более) между двигателем при-
вода и кулачковым валом. Такие переда-
точные отношения можно обеспечить,
лишь применяя многоступенчатые зубча-
тые или червячные передачи, при кото-
рых затрудняется фиксация положений
привода иа позициях Чтобы обеспечить
фиксацию позиций, применяют мальтий-
ские кресты и электродинамическое тор-
можение (иа главных контроллерах ЭКГ-
60/20 и ЭКГ-8 электровозов ВЛ80с,
ВЛ60к, ВЛ80к, ВЛ80т), червячные редук-
торы и электромагниты (на вагонах Е
метрополитена), эксцентрикозубчатые пе-
редачи и др.
В качестве примера рассмотрим элек-
тродвигательный привод главного конт-
роллера ЭКГ-8. В системе привода ис-
пользован серводвигатель 1 (рис. 177),
вал которого связан с валом 19 червяч-
ного колеса 21 через шестерню 23, про-
межуточную шестерню 2, укрепленную
на валу ручного привода 22, и предох-
ранительную муфту 4. Муфта с калеными
боковыми поверхностями через два флан-
ца со шпонками передает вращение ва-
лу 19 благодаря силам трения. Изменяя
натяжение пружины 3, регулируют момент
срабатывания муфты 4 От вала 19 через
червячное колесо 21 и колесо 20 передает-
ся вращение иа вал 6, на котором на-
ходится двухцевочный поводок 18. Цевка
(палец) поводка, входя в паз шестипа-
зового мальтийского креста 7, поворачи-
вает его. Каждому повороту червячного
колеса и поводка на 180° соответствует
поворот вала 8 на 60°. На валу 8 распо-
ложен одноцевочный поводок 9, связан-
ный с шестипазовым мальтийским крес-
том 15. От вала 8 через зубчатую пере-
дачу приводится во вращение кулачко-
вый вал 10 контакторов с дугогашением,
от вала креста 15 — валы 11 и 13 кон-
такторов без дугогашения. Передача вра-
щения от вала 11 к валу 13 осуществляет-
ся через промежуточный редуктор 12.
Кинематическая схема привода выпол-
нена так, что поворот червячного колеса
271
21 на 180° вызывает поворот двухцевоч-
ного поводка 18 на 180°, а креста 7 —
на 60°. Этому соответствует поворот ва-
ла 10 на 30°, а одноцевочного поводка
9 на 120°. В результате размыкается
один из контакторов с дугогашением.
Поворот червячного колеса 21 еще на
180° вызывает поворот валов 11 и 13
соответственно на 18 и 9° и переклю-
чение ступеней или обмоток трансфор-
матора. При дальнейшем повороте чер-
вячного колеса 21 на 180° валы 11 и
13 не вращаются, а вал 10 производит
замыкание разомкнутого контактора с
дугогашением. Таким образом, переход
с одной позиции на другую совершается
за 540° (1,5 оборота) червячного коле-
са. На любой позиции мальтийские
кресты 7 и /5 (рис. 177) фиксированы.
Для ограничения угла поворота валов
установлен механический упор 14, кото-
рый позволяет валу 11 поворачиваться
на 684° и валу 13 — на 342°. Вал 10
упора не имеет.
Вал 19 червячного колеса через зуб-
чатую передачу 1 : 4,5 приводит во вра-
щение вал 5 блок-контактов, а от вала
11 через зубчатую передачу с передаточ-
ным отношением 1:2 — второй вал 16
блок-контактов. С валом 16 связан зуб-
чатой передачей 1 : 1 сельсин-датчик 17
указателя позиций (см. § 76).
Блокировочные устройства групповых
контакторов. Групповые контакторы с
другими аппаратами (а иногда с цепью
Рис. 178. Блокировочное устройство группово-
го переключателя ПКГ-6 электровозов ВЛ 10,
ВЛ 16* и ВЛ8:
/ — стальной вал, 2 — блокировочный барабан;
3 — медные сегменты; 4 — блокировочные пальцы;
5 — изоляционная рейка, 6 — изоляционная плас-
тина
своих электропневматических вентилей)
связаны блокировочными устройствами
в виде пальцевых контактов (на груп-
повых переключателях ПКГ-4Б, ПКГ-6,
главного переключателя 18КН и др.)
или кулачковых контакторов (на глав-
ных контроллерах ЭКГ-60/20, ЭКГ-8,
силовых контроллерах КСП-1 A, 1KC-0I5,
1 КС-009 и др.). Блокировочное уст-
ройство пальцевого типа состоит из
барабана и пальцев (рис. 178), а кулач-
кового типа — из блокировочных кулач-
ковых валов с напрессованными шайба-
ми и кулачковых контакторов, переклю-
чение которых определяется диаграммой
их замыкания.
Корпуса. Корпус объединяет все части
группового контактора в один самосто-
ятельный аппарат. Корпус группового
контактора электровозов обычно состоит
из двух или трех литых или листовых
рам, соединенных продольными балками.
Рамы отливают из ковкого чугуна, де-
лая иа них приливы и отверстия для
скрепления с продольными балками, ус-
тановки привода и подшипников кулач-
ковых и блокировочных валов. Попереч-
ные балки выполняют из стальных угол-
ков, прямоугольников или в виде шпилек.
Корпуса групповых переключателей
электровозов верхних кожухов или ящи-
ков не имеют. Корпусами реостатных
контроллеров моторных вагонов служат
металлические ящики с крышками, снаб-
женными войлочными уплотнениями.
На моторных вагонах и вагонах метро-
политена иногда в ящиках групповых
переключателей монтируют также ряд
других аппаратов, что создает удобства
как при монтаже оборудования, так и при
уходе за ним в эксплуатации.
Конструктивное выполнение группо-
вых контакторов. В качестве примеров
рассмотрим главные контроллеры ЭКГ-8
и 18КН и силовой контроллер КСП-1А.
Все эти аппараты имеют горизонтальное
исполнение.
Главный контроллер ЭКГ-8 (рис. 179)
предназначен для переключения под
нагрузкой ступеней вторичной обмотки
тягового трансформатора при регулиро-
вании напряжения выпрямителя. Он име-
ет: многопозиционный электродвигатель-
ный привод, выполненный по схеме
рис. 177; две группы кулачковых кон-
272
9
Рис. 179 Главный контроллер ЭКГ-8 электровозов ВЛ60к, ВЛ80с, ВЛ80т и ВЛ80к.
/ — электродвигатель, 2 и 3 — кулачковые контакторы блокировочного устройства, 4 — кулачковые
шайбы, 5 — механизм с зубчатой передачей, 6 — рама, 7 — монтажная шина, 8 — кулачковый кон-
тактор без дугогашения, 9 — кулачковый контактор с дугогашением
такторов — четыре с дугогашением и
30 без дугогашения; три кулачковых
вала для привода кулачковых контакто-
ров, блокировочное устройство с валами
и контакторными элементами. Все детали
и узлы смонтированы на корпусе, состо-
ящем из трех рам и четырех изолирован-
ных реек Собственное время включения
и выключения контакторов на позициях
пуска составляет 25—28 с при работе
электродвигателя с напряжением 50 В.
Переход с одной позиции на другую
происходит за 0,66 с. Остановка привода
аппарата на позициях достигается перек-
лючением серводвигателя из двигатель-
ного режима в режим электродинамичес-
кого торможения. Редуктор привода
помещен в разъемный корпус, который
заполнен маслом. Для подогрева масла
в зимнее время (при температуре окру-
жающей среды ниже —20 °C) в едук-
торе под червячным колесом установ-
лен электрический нагреватель
Главный контроллер ЭКГ-82А имеет
конструкцию, аналогичную контроллеру
ЭКГ-8, и служит для переключений
секций резисторов пускового реостата
на электровозах ВЛ82 и ВЛ82М.
Главный контроллер 18КН (рис 180)
установлен на электровозах ЧС2 с № 455
для вывода секций пусковых резисторов
и переключения тяговых двигателей с
одного соединения на другое. Он состоит
из корпуса, 32 контакторов, кулачкового
вала, многопозиционного (48 позиций)
пневматического привода, редуктора и
блокировочного устройства.
Две литые боковины корпуса соеди-
нены четырьмя стальными изолирован-
ными снаружи бакелитовой бумагой
стержнями. К боковине прикреплены ре-
дуктор и кронштейн, иа котором уста-
новлен пневматический привод. На бо-
ковине смонтировано блокировочное
устройство. Привод выполнен по схеме
рис. 175, а.
Конструкция главных переключателей
TPPL электровозов ЧС4, ЧС4Т и пере-
ключателя 1КНД1 электровозов ЧС2Т
в основном аналогична конструкции глав-
ного контроллера 18КН.
Силовой контроллер КСП-1А установ-
лен на электропоездах ЭР1 и ЭР2 для
переключений секций резисторов пуско-
вого реостата и резисторов ослабления
возбуждения тяговых двигателей. Он
имеет привод Л. Н. Решетова (см. рис.
176) Зубчатая передача 5 (рис. 181, а)
имеет передаточное отношение 3:1. Кор-
пус контроллера представляет собой кар-
273
KC-ICG]
5
Рис. 180. Главный контроллер 18КН электровоза ЧС2:
1—литая боковина, 2 — контактор с дугогасительной камерой, снабженной деионной решеткой; 3—
контактор с обычной дугогасительиой камерой; 4 — изолированный стержень; 5 — пружины для облег-
чения подъема дугогасительных камер; 6 — рама с поднятыми дугогасительиыми камерами; 7 — квад-
рат кулачкового вала для поворота вручную при проверке развертки шайб; 8 — диск с указанием
позиций, 9 — блокировочное устройство
касную конструкцию, состоящую из
двух продольных стальных угольников
и трех поперечных алюминиевых рам,
в которых вращается кулачковый вал
с пластмассовыми кулачковыми шайба-
ми. По обе стороны кулачкового вала
на текстолитовых рейках установлены
12 кулачковых контакторов КЭ-4Д сило-
вой цепи, а на стальных рейках — 10
кулачковых контакторов КР-ЗА-1 цепей
управления. На средней и задней рамах
контроллера над кулачковым валом зак-
реплена изоляционная перегородка. Вра-
щением вала контроллера управляют
с помощью кулачкового вала переклю-
чателя вентилей с тремя кулачковыми
Таблица 17
Показатель	Контактор типа						
	ЭКГ-8Ж	ПКГ-4Б ПКГ5Г	18КН	1КНД1	ТРР	КСП-1А	1КС-015 1 КС-009
Номинальное напряжение силовой цепи, кВ	3,1	3,0	3,0	3,0	25,0	3,0	2,2/3,0
Число позиций Число контакторов:	33	2	48	*2	32	18	20/20
с дугогашением в силовой цепи	4	4/6	32	10	4	Нет	Нет
без дугогашения в силовой цепи	30	Нет	Нет	24	*3	12	14
в цепи управления	31	Нет *	Нет	Нет	Нет	10	7
Время перехода всех позиций, с	25—28	1...2.5	2,5	—	17	6...7	7...9 7...S
Масса аппарата, кг	900	197/238	1304	817	590*4	88	110/110
* Применены пальцевые * *3 Имеются контактные ролнки *4	контакты Без массы	*2 Предусмотрено шесть масла.			фиксированных		положений.
274
Рис. 181 Силовые контроллеры КСП-1А электропоездов ЭР1 и ЭР2 (а) и 1КС-009 электро-
поезда ЭР2Р (б)
1— каркас; 2— электропневматический вентиль, 3—цилиндр привода, 4 — картер привода, 5 — зуб
чатая передача, 6 — кулачковые контакторы переключателя вентилей, 7 и 17 — кулачковые контакторы
цепи управления; 8— кулачковая шайба кулачкового вала, 9 и 14— изоляционные перегородки,
10 и 13 — кулачковые контакторы силовой цепи, 11 — ротор герконового переключателя, 12 — контейнер
с герконом; 15—нижний (главный) кулачковый вал; 16— верхний кулачковый вал, 18— текстоли-
товые шестерни
контакторами КР-ЗА-1 и двух электро-
пневматических вентилей ВВ-3 с трубо-
проводом, снабженным регулировочными
вентилями, обеспечивающими равномер-
ное вращение главного вала и возмож-
ность изменения времени поворота с
позиции на позицию.
Силовой контроллер 1 КС-015 установ-
лен на электропоездах ЭР9М для перек-
лючения ступеней обмотки тягового
трансформатора и секций резисторов
ослабления возбуждения тяговых двига-
телей. В отличие от контроллера КСП-1А
его кулачковый вал имеет 20 фиксирован-
ных позиций, два механических фиксато-
ра, работающих поочередно через од-
ну позицию, и бесконтактный переклю-
чатель вентилей
Контроллер 1 КС-009 установлен на
электропоездах ЭР2Р и ЭР2Т для управ-
ления тяговыми двигателями в режимах
тяги и электрического торможения. При-
вод контроллера 1 КС-009 (рис. 181, б)
имеет переключатель вентилей, состоя-
щий из ротора 11 и контейнера с герко-
ном 12. Контейнер с герконом 12 разме-
щен на кронштейне в непосредственной
близости от ротора 11. В роторе через
60° друг от друга вмонтированы шесть
постоянных магнитов. На фиксирован-
275
ных позициях вала один из магнитов
находится напротив геркона, под дейст-
вием магнитного поля его контакты ра-
зомкнуты. Кулачковые контакторы 13
переключаются нижним (главным) ку-
лачковым валом 15, над которым на
рамах установлены изоляционные пере-
городки 14. Верхний вал приводится во
вращение с помощью текстолитовых
шестерней 18 с передаточным отноше-
нием 1:1.
Основные технические данные некото-
рых многопозиционных групповых кон-
такторов. Технические данные таких кон-
такторов с приводами электродвигатель-
ным (ЭКГ-8Ж электровозов ВЛ80к,
ВЛ80т, ВЛ80с, ВЛ60к) и электропневма-
тическим (ПКГ-4Б, ПКГ-6Г электрово-
зов ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10у; 18КН, 1КНД1,
TPPL электровозов соответственно ЧС2,
ЧС2Т и ЧС4, ЧС4Т; КСП-1А электро-
поездов ЭР1 и ЭР2; 1 КС-015 с бескон-
тактным переключателем вентилей, на-
ходящийся в блоке с электронным реле,
и 1 КС-009 с герконовым переключателем
вентилей электропоездов соответственно
ЭР9М и ЭР2Р, ЭР2Т) приведены в
табл. 17.
§ 66.	Реверсоры,
тормозные переключатели,
переключатели напряжения
и мотор-вентиляторов
Общие сведения. Реверсоры, тормоз-
ные переключатели, переключатели нап-
ряжения и мотор-вентиляторов отно-
сятся к групповым контакторам с двух-
позиционным приводом, которые произ-
водят переключения при отсутствии тока
в силовых цепях; поэтому их выпол-
няют без дугогашения. Они имеют, как
правило, пневматические приводы. Такой
привод состоит из цилиндра 1 (рис. 182,
а—г), двух поршней 2 и 7, жестко соеди-
ненных зубчатой рейкой 8, рейкой 11
с пальцем 10 или штоком 34. Рейки 8
и 11 через сектор 4, водило 9 или шестер-
ню 12 либо через сухарь 35, поводок 36
поступательное движение поршней прев-
ращают во вращательное движение ку-
лачкового вала 13 либо 37 или барабанов
5 с сегментами, к которым прижаты
контактные пальцы 6. При возбуждении
276
одного из вентилей 3 поршни переходят
в одно из крайних положений. Эти поло-
жения сохраняются и при перерывах
питания катушек вентилей 3 или отсут-
ствии сжатого воздуха. В приводе
(см. рис. 182, в) при повороте вала 13
его шайбы 14 роликами 19 в заданной
последовательности давят на рычаги
21, замыкая самоустанавливающиеся
подвижные контакты 15, 24 с неподвиж-
ными контактами 16, 23. Контакты 15,
24 электрически соединены гибким про-
водом, который подключен к выводу-20.
Выводы 18, 20 и 22 укреплены на изо-
ляционной планке 17.
Привод по схеме рис. 182, а обычно
обеспечивает угол поворота барабана
90—120°, что дает возможность увели-
чить воздушный зазор между силовыми
сегментами; применяют его на тормоз-
ных переключателях. Привод с криво-
шипным механизмом (см. рис. 182, б и г)
поворачивает барабан на 30°, а у при-
вода по схеме рис. 182, в угол поворота
вала может быть любым и зависит от
диаметра шестерни 12 и длины зубчатой
рейки. Первым оборудованы реверсоры
и переключатели мотор-вентиляторов, а
вторым — реверсоры и тормозные перек-
лючатели отечественных электровозов.
Пневматические поршневые приводы
имеют значительную массу. Кроме того,
скорость движения поршня и поворот
вала аппарата непостоянны и зависят
от состояния кожаных манжет и качест-
ва смазки. Эти приводы трудоемки в
изготовлении и требуют больших затрат
труда при ремонте и эксплуатации в
связи с необходимостью разборки для
прожировки или замены кожаных ман-
жет. Поэтому в последнее время на
электроподвижном составе начали внед-
рять диафрагменные двухпозиционные
приводы (для реверсоров РК-8, тормоз-
ных переключателей ТК-8, переключа-
телей мотор-вентиляторов ПШ-5Б, быст-
родействующих выключателей БВП-ЗА,
групповых переключателей ПКГ-6, ПКГ-
4 и других аппаратов).
Приводы изготовляют на базе диаф-
рагменных камер одностороннего дейст-
вия. Основными частями такого привода
являются каркас, камеры и передающий
механизм (рычаги, вилка, шток и т. д.).
Камера (рис. 182, д) состоит из корпуса
6

28, крышки 31, между которыми зажата
резиновая диафрагма 30. Диафрагма
внутренней поверхностью опирается на
диск 33, закрепленный на штоке 25. Дру-
гой конец штока соединен с валом,
барабаном или упором аппарата, напри-
мер с рычагом кулачкового вала ревер-
сора. Щток вставлен в отверстие корпуса
28 и шайбы 26 с зазором, что позволяет
ему несколько отклоняться от централь-
ного положения. Это дает возможность
применять диафрагменный привод в ап-
паратах с качающимся рычагом, напри-
мер в быстродействующих выключателях
Подвод сжатого воздуха от электромаг-
нитного вентиля в камеру осущест-
вляется через бобышку 32, приварен-
ную к крышке 31. При поступлении
сжатого воздуха диафрагма прогибается
и давит на диск, вызывая поворот вала
или перемещение якоря (быстродейст-
вующий выключатель). Возврат диаф-
рагмы в исходное положение происхо-
дит под действием пружины 29. Кре-
пят камеру к каркасу аппарата бол-
тами 27.
Реверсоры. Реверсором называют ап-
парат, которым осуществляют переклю-
чения с целью изменения направления
тока в обмотках возбуждения или обмот-
277
Рис. 183 Принципиальные схемы переключения обмоток главных полюсов тяговых двигателей
Ml н М2 реверсорами барабанным (а) и кулачковым (б):
1 — палец, 2 — вал, 3 — сегмент, 4 и 5 — подвижные контакты, 6 — неподвижный контакт
ках якорей тяговых двигателей для
перемены направления вращения вала
якоря и, следовательно, изменения на-
правления движения локомотива. На
электровозах ЧС2, ЧС2Т и ЧС4Т ревер-
сорами также отключают неисправные
тяговые двигатели и переключают сило-
вые цепи в аварийный режим.
Реверсор, как правило, включают в
цепь обмоток возбуждения тяговых дви-
гателей, так как в этом случае напря-
жение между его рабочими частями зна-
чительно меньше, чем у реверсоров,
включенных в цепи обмоток якорей;
это позволяет уменьшить габаритные
размеры аппарата. На электровозах
ВЛ 10, ВЛ10у, ЧС2, ЧС2Т, ЧС4Т и др.
в целях упрощения схемы силовых це-
пей реверсоры включены в цепи обмоток
якорей.
Реверсоры выполняют барабанного
типа с пальцевыми контактами и кулач-
кового типа с кулачковыми контактора-
ми Реверсоры отечественного производ-
ства имеют положения «Вперед» и «На-
зад», а электровозов ЧС4, ЧС2, ЧС2Г —
«Вперед», «Нулевое положение» и «На-
зад».
Контактные сегменты силовой цепи
реверсоров смонтированы попарно, и в
зависимости от угла поворота вала
реверсора пальцы соединяются друг с
другом так, что при положении «Вперед»
ток / (рис. 183) протекает через об-
мотки главных полюсов тяговых двига-
телей в одном направлении, а при поло-
278
жении «Назад» — в другом. Реверсором
управляют дистанционно с помощью
реверсивной рукоятки контроллера ма-
шиниста. В нулевое положение бара-
баны реверсоров электровозов ЧС2Т,
ЧС2, ЧС4Т устанавливают вручную, ког-
да необходимо выключить из силовой
цепи неисправный тяговый двигатель.
Реверсоры барабанного
типа. В основном они имеют одина-
ковое конструктивное выполнение. Каж-
дый реверсор состоит из привода, ба-
рабана и пальцев 1. Барабан состоит
из стального вала 2, сегментодержате-
лей и сегментов 3. Конструкция паль-
цев в основном зависит от силы тока.
При больших токах, вызывающих зна-
чительное увеличение размеров пальца
(ширина более 25 мм), применяют нес-
колько пальцев, включенных параллель-
но. В реверсорах для токов более 200 А
делают более устойчивую конструкцию
пальцев с цилиндрической пружиной;
все части реверсора крепят на изоли-
рованных стальных стержнях.
Реверсоры кулачкового
типа. На сварной боковине 1 ре-
версора РК-8А (рис. 184, а) укреплен
двухпозиционный пневматический при-
вод 2, который через рейку и шестерню
4 связан со стальным валом 3. На вал
насажены кулачковые шайбы 7. Вал
вращается в подшипниках, установлен-
ных в боковинах. Подача сжатого воз-
духа в левую и правую полости ци-
линдра привода осуществляется электро-
магнитными вентилями 5 включающего
действия. На планках 6 укреплены
кулачковые контакторы без дугогаше-
ния. Конструкция контактора позво-
ляет производить быструю его разборку
и смену изоляционных планок Враще-
ние кулачкового вала через тягу пере-
дается блокировочным сегментам, замы-
кающим соответствующие контактные
пальцы 8. Подобную конструкцию имеют
реверсоры электровозов ВЛ8, ВЛ 10,
ВЛ10у.
Реверсоры и переключатели ПВ-176
(на электровозах ВЛ80₽, для дистанци-
онного отключения ВИП из коридора
кузова) выпускают также с диафрагмен-
ным приводом 9 (рис. 184, б). Конструк-
цию реверсора ПР-320А с каркасом из
алюминиевых рам 10 электропоездов
ЭР1 и ЭР2 поясняет рис 184, в.
Тормозные переключатели. Они пред-
назначены для переключения силовой це-
пи и цепи управления с тягового режима
работы на тормозной и обратно и имеют
два фиксированных положения. «Тяго-
вый режим» и «Тормозной режим»
Тормозные переключатели, как и ре-
версоры, выполняют барабанного типа с
пальцевыми контактами и кулачкового
типа с кулачковыми контакторами без
дугогашения. В конструктивном отноше-
нии они отличаются от реверсора только
числом контактных пальцев (или кон-
такторов), а также числом и формой
силовых сегментов
Переключатели мотор-вентиляторов.
Мотор-вентиляторы осуществляют ох-
лаждение тяговых двигателей и часть
электроаппаратов Если нет опасности
недопустимого нагрева тяговых двига-
телей (при езде резервом или с легким
составом) и попадания в них снега,
нет надобности в работе мотор-венти-
ляторов при номинальном напряжении
(на параллельном соединении). Для
уменьшения расхода электроэнергии, из-
носа машин и шума на электровозах
постоянного тока предусматривают два
279
режима работы мотор-вентиляторов:
«Высокая скорость» (параллельное сое-
динение) и «Низкая скорость» (после-
довательное соединение). Так как элек-
тродвигателями вентиляторов приводят-
ся в движение генераторы управления, то
при изменении частоты вращения мо-
тор-вентиляторов будет изменяться и
напряжение генераторов. Для поддержа-
ния в цепи напряжения 50 В необхо-
димо менять режим работы генераторов
управления.
На электровозах отечественного про-
изводства в основном применяют пере-
ключатели мотор-вентиляторов ПШ-5.
Переключатель ПШ-5 состоит из пневма-
тического двухпозиционного привода и
бакелитового цилиндра, на котором
укреплены медные контактные сегменты.
Эти сегменты в зависимости от поло-
жения цилиндра замыкают друг с дру-
гом пальцы высоковольтной цепи и цепи
управления, укрепленные на изоляцион-
ных стойках. Переключатели ПШ-5 вы-
пускают и с диафрагменными приводами.
Переключатели ослабления возбужде-
ния. На электровозах ВЛ60 первых вы-
пусков, ЧС2 и др. такие переключате-
ли применяют для отключения и под-
ключения секций резисторов параллель-
но обмоткам возбуждения тяговых
двигателей с целью изменения коэф-
фициента возбуждения. Это переклю-
чатели кулачкового типа с пневматичес-
ким приводом, по конструкции они от-
личаются от реверсоров числом пози-
ций, разверткой кулачковых шайб и
монтажом высоковольтных цепей.
§ 67.	Резисторы
Резисторы в силовой цепи применяют
для пуска тяговых двигателей, нагрузки
их при реостатном торможении и ослаб-
лении возбуждения, в качестве пе-
реходных и стабилизирующих; во вспо-
могательных цепях резисторы использу-
ют для пуска вспомогательных ма-
шин (демпферные резисторы) и в
качестве дополнительных (в цепях ка-
тушек различных реле и измеритель-
ных приборов) и разрядных.
При прохождении тока в резисторах
выделяется тепло, повышается их тем-
280
пература. Поэтому резисторы выполняют
из материалов, способных длительно вы-
держивать высокие температуры нагре-
ва. Кроме того, материал, из которого
выполнен проводник резистора, должен
обладать минимальным температурным
коэффициентом, так как в большинстве
случаев заданные сопротивления долж-
ны оставаться в процессе работы неиз-
менными. Наилучшими материалами яв-
ляются сплавы: константан, фехраль и
нихром. Применяют также чугун как
наиболее дешевый материал.
Резисторы составляют из отдельных
элементов различной конструкции й
объединяют в ящики.
Элементы, например, пусковых резис-
торов, тормозных, переходных, стабили-
зирующих, ослабления возбуждения тя-
говых двигателей и демпферных выпол-
няют литыми чугунными и ленточного
типа, в которых активным материалом
служит катаная лента из фехраля.
Чугунные элементы типа СЖ изготов-
ляют в виде литых пластин особой фор-
мы, напоминающих зигзагообразно уло-
женную ленту.
Элемент фехралевых резисторов ти-
пов КФ (рис. 185, а), ЛФ и СЛ представ-
ляет собой спираль овальную или круг-
лую из ленты 1, обычно намотанной на
ребро, которая размещается на каркасе
3, армированном керамическими изоля-
торами 4. Концы спирали припаяны
латунью к выводным медным пластинам
2 с отверстиями под болты, которыми
крепят шины 5 (рис. 185,6), соединяю-
щие элементы, и внешние кабели.
Плоские чугунные элементы из-за на-
личия обращенных внутрь поверхностей
почти иа 40% уменьшают теплоотдачу в
окружающую среду; кроме того, в пре-
делах одного элемента можно поместить
очень небольшое количество активного
материала. Эти недостатки отсутствуют
у круглых и овальных фехралевых эле-
ментов. Фехралевые резисторы намного
легче чугунных, занимают меньше
места, отличаются высокой механичес-
кой прочностью и допускают высокие
температуры нагрева: до 600—700 °C.
Однако при расчете резисторов темпера-
туру нагрева ограничивают (350—
450 °C) по соображениям пожарной
безопасности и сохранности окраски
различных конструкций, находящихся
вблизи резисторов. Фехралевые резисто-
ры обладают более высокой тепло-
отдачей, но вместе с тем меньшей тепло-
емкостью, чем чугунные.
Элементы типов КФ и СЛ изготов-
ляют разных размеров по длине и по
нескольку номеров каждого размера;
они различаются площадью сечения и
числом параллельных лент. Элементы
собирают в ящик (см. рис. 185, б) по
нескольку штук (например, на электро-
возе ВЛ8 по 28 элементов); их уста-
навливают на изолированных миканитом
шпильках 6 с гайками 8 и фарфоровыми
изоляторами 7.
В цепях катушек различных реле и
других аппаратов применяют резисторы,
собранные из элементов типов ПЭ и
ПЭВ (проволочные эмалированные и
проволочные эмалированные влагостой-
кие) Они имеют номинальную мощность
от 7,5 до 150 Вт при номинальном соп-
ротивлении от 0,9 до 50 000 Ом.
Металические резисторы занимают
много места на локомотиве. При вклю-
чении их в качестве пусковых, например
в цепях вспомогательных машин, проис-
ходит потеря энергии. Созданы полу-
проводниковые терморезисторы, способ-
ные рассеивать большие мощности.
Если такой резистор включить в цепь
двигателя, то в первый момент он
ограничивает ток до установленного зна-
чения, затем пусковой ток нагревает
терморезистор, и его сопротивление
снижается. Этот эффект аналогичен
автоматическому плавному выведению
реостата.
Приложенное напряжение в период
пуска двигателя уравновешивается паде-
нием напряжения в пусковом реостате и в
обмотках машины, э. д. с. двигателя и
э. д. с. самоиндукции ее обмотки. При
медленном возрастании тока э. д. с. само-
индукции мала и, следовательно, мало
ее ограничивающее влияние на ток. Что-
бы повысить степень использование
э. д. с самоиндукции, пусковой реостат
собирают из металлических и полупро-
водниковых резисторов, включенных па-
раллельно (отношение их сопротивлений
примерно 1:4). Пусковой ток двигателя
в первый момент ограничивается сопро-
тивлением резисторов. Э. д. с. самоиндук-
Рис. 185. Элемеит пускового фехралевого ре-
зистора типа КФ (а) и ящик пусковых фехра-
левых резисторов (б)
ции в этот период является основным
фактором, ограничивающим ток. Затем
начинает действовать э. д. с. разгоняю-
щегося двигателя и одновременно сни-
жается сопротивление пускового рео-
стата, так как разогревшиеся полупро-
водниковые резисторы все больше шун-
тируют металлический резистор, практи-
чески закорачивая его в конце пуска.
При правильно подобранных сопротивле-
ниях металлического и полупроводнико-
вого резисторов можно добиться плав-
ного и быстрого пуска двигателя без
толчков тока. Повторный пуск возможен
через определенный промежуток време-
ни, в течение которого полупроводни-
ковые резисторы должны остыть. При-
менение полупроводниковых резисторов
позволит на новом более высоком тех-
ническом уровне решить проблему созда-
ния плавноуправляюших систем.
§ 68.	Электрические печи,
калориферы, нагреватели
Электрические печи и калориферы.
На э. п. с. отечественного производства
для отопления кабин машиниста и пас-
сажирских помещений применяют элект-
рические печи типа ПЭТ (рис. 186) и ка-
лориферы. Каждая такая печь имеет во-
281
семь или четыре трубки, через которые
пропущены проволочные спирали. Трубки
заполнены кварцевым песком для пред-
отвращения вибрации и смещения спи-
ралей. Они укреплены на изоляторах,
помещенных в железный кожух с отвер-
стиями для лучшей теплоотдачи. Трубки
одной печи соединяют перемычками по-
следовательно.
Печи типа ПЭТ рассчитаны каждая на
напряжение 750 В, мощность 1 кВт,
потребляемый ток 1,38 А и сопротивле-
ние 565 Ом. Срок работы трубки не ме-
нее 600 ч. При напряжении в контакт-
ном проводе 3000 В печи включают по
четыре последовательно.
Чтобы исключить попадание локомо-
тивной бригады под напряжение в слу-
чае пробоя изоляции печи, кожух за-
земляют через контактный винт на кузов
электровоза. Изоляция токоведущих час-
тей печи от корпуса должна быть рас-
считана на напряжение не менее 1 МОм
как в холодном, так и в горячем состоя-
нии.
Электрический калорифер отечествен-
ного моторвагонного подвижного состава
Рис. 186 Электрическая печь ПЭТ-2 (а) и
секция калорифера (б)
1 — нагревательный элемент, 2 — изолятор, 3 —
зажим, 4 — кожух; 5,6,7 — крышки кожуха
состоит из металлической камеры, в ко-
торой смонтированы перпендикулярно
потоку воздуха 36 трубчатых нагрева-
тельных элементов типа ЭТ-44, закреп-
ленных концами в двух перегородках
из асбестоцементных плит. Камера имеет
входной и выходной диффузоры. Мощ-
ность одного калорифера около 16 кВт.
Калориферы применяют и на электро-
возах для предупреждения запотеваиня
лобовых стекол кабины при температуре
ниже —15 °C (на ВЛ80к, ВЛ80т и др.)
и для обогрева кабины машиниста (иа
ЧС4 и др.). Калорифер для обогрева
лобовых стекол состоит из центробеж-
ного вентилятора с электродвигателем
МЭ7-Б и нагревателей мощностью 1,2 кВт,
собранных в коробке, рама которой слу-
жит основанием аппарата.
Калориферы электровоза ЧС2 состоят
из нагревательных элементов мощностью
по 2 кВт с номинальным напряжением
220 В. Воздух в кабины машиниста по-
дается по специальным каналам центро-
бежными вентиляторами с однофазными
конденсаторными двигателями мощно-
стью 130 Вт каждый
Индуктивные, панельные и ленточные
нагреватели. Индуктивные и ленточные
нагреватели применяют для обогрева
спускных кранов, воды в санузлах, ре-
зервуаров — сборников главных воздуш-
ных резервуаров, змеевиков и других
узлов. Индуктивный нагреватель по кон-
струкции представляет собой однофаз-
ный броневой трансформатор, который
работает в режиме короткого замыка-
ния, или спираль из нихрома, помещен-
ную в трубку с наполнителем.
К панельным и ленточным относят на-
греватели на гетинаксе (ЭНПП), пле-
ночные гибкие и жесткие, ленточные и
кабельные, нагреватели из слоисто-бу-
мажного пластика «Стотерм», слюдо-
пласта и др. Пленочный нагреватель,
применяемый на электропоездах для обо-
грева салонов (на вагонах ЭР2Т, ЭР9Е
и др.), состоит из отдельных элементов
с токопроводящим слоем (кремнезем-
ная ткань с пироуглеродным покрытием
и др.) и электроизоляционного материала
(пленки полиамидной). Нагрев поверх-
ности элемента до 130 °C осуществляет-
ся токопроводящим слоем с удельной
мощностью 1700 Вт/м2.
Глава 13
АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИЧЕСКИХ
УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ
$ 69. Автоматические выключатели
Общие сведения. Автоматические вы-
ключатели на э. п.с. применяют для за-
щиты оборудования силовых цепей от
токов короткого замыкания (к. з.) и от
возникновения круговых огней по кол-
лекторам тяговых двигателей, перебросу
дуги с токоведущих частей на заземле-
ние. В ряде случаев автоматические вы-
ключатели используются для так на-
зываемых оперативных включений и от-
ключений силовой цепи, например, при
проезде нейтральных вставок электро-
возами или моторными вагонами пере-
менного тока, проведении каких-либо
работ в высоковольтной камере, необ-
ходимости включения и отключения уст-
ройств отопления и т. д.
К автоматическим выключателям обыч-
но предъявляют требования исходя из
допустимой динамической и термической
устойчивости защищаемого оборудо-
вания. Так, во избежание кругового огня
ток к. з. не может превышать 5—8-крат-
ного значения тока двигателя при часо-
вом режиме. При этом длительность тока
выше предельного по коммутации не
должна превышать 4—8 мс, а напря-
жение на обмотке якоря не должно быть
более 2,5—3 кВ.
В эксплуатации скорость нараста-
ния тока к. з. достигает 200—600 А/мс,
его установившиеся значения —15 000—
18 000 А, при напряжении 220 В пре-
дельный ударный ток составляет 40 000 А.
В месте к. з. выделяется большое ко-
личество тепла, вызывающее повреж-
дение металлических и изоляционных
деталей.
Особую трудность представляет за-
щита тяговых двигателей в режиме ре-
куперации, так как при этом из цепи
двигателей исключены их обмотки воз-
буждения, обладающие значительной ин-
дуктивностью, что приводит к увеличе-
нию скорости нарастания тока к. з. Ав-
томатические выключатели должны огра-
ничивать токи глухих к. з. в пределах,
допускаемых тяговыми двигателями и
самим выключателем. Ограничивая ток
к. з., эти выключатели одновременно
обеспечивают селективность (избира-
тельность) работы подстанционной за-
щиты и защиты локомотива.
Коммутационная способность быстро-
действующих выключателей определяет-
ся прежде всего размерами дугогаситель-
ных камер. Например, отключающая спо-
собность выключателей БВП-ЗА и БВП-5
с учетом ограничения тока ие превышает
12 000 — 20 000 А.
Скорость отключения и степень огра-
ничения тока к. з. зависят как от пара-
метров цепи к. з., так и от конструкции
выключателя. Ток i в цепях постоянного
тока нарастает по экспоненциальному
закону (рис. 187).
По времени отключения автоматиче-
ские выключатели разделяют на обык-
новенные и быстродействующие. У быст-
родействующих выключателей полное
время отключения /бв (кривые 2 и 4 на
рис. 187) в несколько раз меньше, чем
у обыкновенных /ов (кривые 1 и 3). Пол-
ное время отключения /бв и /ов от момента
Рис. 187. Кривые изменения тока короткого
замыкания и напряжения при разрыве цепи
быстродействующим и обычным выключате-
лями
283
достижения током к з. тока уставки /у до
момента полного гашения дуги
^ов = ^1ов 4ов> ^бв ббв 4бв»
где 716в и /1ов — время срабатывания вы-
ключателя — от момента достижения то-
ка уставки 7у до момента начала рас-
хождения главных контактов; /26в и ?2ов —
время гашения дуги — от момента ее воз-
никновения до момента исчезновения.
Составляющие ?,ов и /1вв определяются
конструкцией механизма размыкания ап-
парата и в большой степени зависят от
способа расцепления подвижной систе-
мы, силы выключающих пружин, массы
подвижных частей, характера изменения
тока и перемещений, предшествующих
отрыву подвижного контакта. Снижение
величин /16в и /10в имеет существенное
значение, так как от них зависят токи
/дтахбв и 4 шахов- У быстродействующих
выключателей собственное время состав-
ляет 0,002 — 0,008 с, у обычных оио на-
ходится в пределах 0,02 — 0,08 с. Вели-
чины /2ов и /26в зависят от эффективности
применяемого дугогасительного устрой-
ства, индуктивности цепи и максималь-
ного тока, достигаемого в процессе вы-
ключения. Для обыкновенных выключа-
телей полное время отключения состав-
ляет 0,1—0,3 с, для быстродействую-
щих — 0,02—0,06 с.
Как видно из рис. 187, максимальный
ток силовой цепи при выключении быст-
родействующим выключателем /д тах 6в
значительно ниже максимального тока
4шахов ПРИ размыкании цепи обыкновен-
ным выключателем. Поэтому осущест-
вить защиту от к. з. обычным автомати-
ческим выключателем не представляется
возможным, так как он отключал бы ток
уже после достижения им максималь-
ного значения. Кроме того, прервать дугу
при больших токе, индуктивности и на-
пряжении более 3000 В обыкновенным
выключателем очень трудно.
В равных условиях автоматические вы-
ключатели по-разному ограничивают ток
короткого замыкания. Степень этого
ограничения характеризуется коэффи-
циентом ограничения
^-ог = 4з шах/4 шах»
где /кзтах— максимальное значение
тока к. з., неотключаемой цепи; 4 max —
284
максимальное значение тока к. з. при от-
ключении ее выключателем.
Коэффициент ограничения увеличи-
вается с увеличением индуктивности цепи
и уменьшением ее активного сопротив-
ления. Увеличение тока /кз тах сопровож-
дается увеличением амплитуды тока от-
ключения /втах. При некотором наиболь-
шем 7КЗ тах выключатель не способен ра-
зорвать дугу в пределах дугогасительной
камеры. Наибольшее значение /кз тах,
при котором выключатель еще может при
наибольшем возможном напряжении в
сети и наибольшей возможной для этих
условий ее индуктивности надежно от-
ключить защищаемую цепь, называют
отключающей способностью выклю-
чателя.
Основные узлы. На э. п. с. постоянного
тока магистральных железных дорог
применяют только специальные быстро-
действующие автоматические выклю-
чатели, а на подвижном составе пере-
менного тока — главные выключатели
и автоматические выключатели с электро-
магнитными и тепловыми расцепителями
и с ручным восстановлением.
Основными элементами любого авто-
матического выключателя являются сле-
дующие: чувствительный орган — отклю-
чающее устройство, исполнительный ор-
ган — контактное устройство, промежу-
точное кинематическое устройство, дуго-
гасительное устройство, привод включе-
ния.
Отключающие устройства
на э. п. с. постоянного тока обычно пред-
ставляют собой электромагниты разной
формы с различными схемами включе-
ния. Отключающее устройство воздейст-
вует на механизм выключателя. Общее
требование ко всем отключающим уст-
ройствам — возможно меньшее время их
срабатывания. В выключателе 12НС
электровозов ЧС2 и ЧС2Т (рис 188, а)
механизм отключения состоит из электро-
магнитного устройства с подвижным кон-
тактом 1 и защелок 9. Приводом вклю-
чения служит электромагнитное устрой-
ство 10 с рычагом ручного включения 11.
Нажатие между главными контактами
1 и 2 осуществляется пружинами 3. От-
ключение контакта 1 происходит под
действием пружины 4, когда ток I в за-
щищаемой цепи и катушке 8 превысит
Рис. 188. Системы механизмов и электромагнитов быстродействующих выключателей типов
12НС (а), БВП-ЗА и БВП-5 (б), малогабаритного БВЗ-2 (в) и БВЭ-ЦНИИ (г)
некоторое предельное значение. В резуль-
тате этого якорь 7 преодолевает усилие
пружины 6 и защелки 9 освобождают
рычаг 5.
В выключателях БВП-ЗА и БВП-5 (рис.
188,6) контакт 1 размыкается под дейст-
вием пружины 22 после отрыва якоря
21 от полюсов 20 в результате снижения
или полного исчезновения притягиваю-
щих сил под влиянием размагничи-
вающего действия тока 7р. Удерживаю-
щая катушка 17 питается от генератора
управления или аккумуляторной батареи.
По размагничивающему витку 12, кото-
рый расположен иа дополнительном сер-
дечнике 19, проходит ток /р. Поток Фу
удерживающей катушки 17 замыкается
через сердечник 19, полюсы 20 и якорь 21.
Если рассматривать потоки незави-
симо, то направление магнитодействую-
щей силы (м. д. с.) витка 12 выбрано так,
что создаваемый им поток Фр в левой
части направлен встречно части потока
Ф' удерживающей катушки 17, а в пра-
вой части — согласно с потоком Ф'. Сле-
довательно, при увеличении тока в витке
12 полный поток, проходящий через якорь
Ф = Ф'у — Фр, уменьшается и при не-
котором значении тока становится не-
достаточным для удержания якоря 2Г,
при этом происходит отключение контак-
та 1. Размагничивающее действие усили-
вается тем, что при к. з. и быстром уве-
личении тока [(0,14-0,7) 106 А/с] вслед-
ствие наличия шунта 18 с индуктивным
сопротивлением хиш > хр (где хр — ин-
дуктивное сопротивление размагничи-
вающего витка) большая часть тока про-
текает через размагничивающий виток.
Это ведет к дальнейшему увеличению
потоков Ф' и Ф" и уменьшению Ф, а сле-
довательно, к снижению времени выклю-
чения t6e быстродействующего выключа-
теля.
Таким образом, быстродействующий
выключатель обладает свойством уско-
ренного действия при к. з. с большим
установившимся током, поскольку в этом
случае больше значение dIK 3 /dt. При
установившемся токе I защищаемой цепи
индуктивность размагничивающего вит-
ка и Индуктивного шунта не влияет на
распределение токов /рви /И1И и I /7ИШ =
Вихревые токи в полюсах 20 задержи-
вают уменьшение полного потока Ф' —
285
— Ф'. Поэтому ярмо 15 выполняют из
массивной стали, а полюсы 20 и якорь
21 — из листовой. Для регулирования
тока уставки в стержне магнитопровода
14 и ярме 15 предусмотрены винты 13
и 16, при вывертывании которых ослаб-
ляется поток удерживающей катушки 17
Магнитная система с витком 12 на сер-
дечнике (мостике) 19 обладает лучшей
динамической характеристикой по срав-
нению с другими более простыми систе-
мами (например, при расположении вит-
ка 12 на магнитопроводе 14 удерживаю-
щего электромагнита).
На электровозах ВЛ 10 с № 459
(ТЭВЗ) ис№ 1011 (НЭВЗ) для защиты
вспомогательной цепи от токов к з при-
меняют малогабаритный быстродейст-
вующий выключатель. Якорь 29 (рис.
188, в) и магнитопровод 30 его выпол-
нены шихтованными. Магнитопровод
имеет три катушки: две силовые А, Б
и одну В оперативного отключения. Ка-
тушки А и Б включены последовательно
в цепь нагрузки: А — со стороны токо-
приемника до нагрузки, Б — после на-
грузки (вспомогательные цепи). Направ-
ление тока в них выбирают так, чтобы
создаваемые им в магнитопроводе 30
магнитные потоки были направлены
встречно. Механизм защелки состоит из
двух защелочных (качающихся на шар-
нирах 03 и 04) рычагов 23 и 32, на кон-
цах которых укреплены шариковые под-
шипники 24 и 25. Защелочный рычаг 23
через шарнир 05 соединен с рычагом
подвижного контакта 1, на который пере-
дается усилие отключающих пружин 37.
Оси защелочных рычагов 01 и 02 рас-
положены таким образом, что обеспе-
чивается контакт роликов. Поворот ры-
чага подвижного контакта влево огра-
ничивается роликом рычага 32. Пружи-
ной 33 рычаг 32 прижимается к регули-
ровочному винту 26. В замкнутой за-
щелке на ось 01 ролика передается сила
Р, созданная отключающими пружинами
37. Штриховыми линиями показано раз-
ложение силы Р. Составляющая Q
создает фиксирующий момент М = QI,
прижимающий рычаг 32 к регулировоч-
ному винту, что обеспечивает устойчивое
положение защелки. Этот момент ре-
гулируют винтом 26, изменяя значения
плеча I и силы Q.
286
Для расцепления защелки надо повер-
нуть рычаг 32 по часовой стрелке, при-
ложив к нему момент, превышающий по
значению фиксирующий момент. По мере
поворота рычага фиксирующий момент
снижается (уменьшается плечо I) до
нуля и защелка расцепляется. Под дей-
ствием отключающих пружин 37 контак-
ты выключателя размыкаются. Момент,
размыкающий защелку, приложенный к
двуплечему рычагу, создается выклю-
чающим электромагнитом. Фиксирую-
щий момент невелик. Он определяется
необходимой виброустойчивостью за-
щелки, а поскольку составляющая Q
имеет относительно большее значение
(значительно превышает силу Р), то пле-
чо I мало. Небольшие значения момента
М и плеча I определяют ценное свойство
защелки: для выключения ее к рычагу 32
надо приложить небольшое усилие и по-
вернуть его на малый угол — это и обес^
печивает быстродействие выключателя.
Изменяя натяжение пружины 31, доби-
ваются того, что якорь притягивается
при результирующей м. д. с. в ярме (раз-
ности м.д.с. силовых катушек), равной
600 А. В момент притяжения якоря к
ярму боек якоря ударяет по концу
рычага 32, поворачивая его по часовой
стрелке. Защелка размыкается, и выклю-
чатель отключается. Зазор у якоря вы-
ключающего электромагнита регулируют
винтом 28, а зазор между якорем и ры-
чагом 32 устанавливают винтом 27.
При перегрузке по силовым катушкам
А и Б течет один и тот же ток и выклю-
чатель отключается при токе 300 А, так
как результирующая м. д. с. составляет
600 А. При к. з. в цепи ток проходит толь-
ко по одной силовой катушке А, и выклю-
чатель отключается при токе не более
50 А
Включение выключателя производится
электромагнитным приводом, состоящим
из силового электромагнита 34 и изоля-
ционного включающего рычага 35. Элект-
ромагнит имеет втяжной конический
якорь, что позволяет получить сравни-
тельно большие начальные усилия. Изо-
ляционный включающий рычаг представ-
ляет собой трехплечую систему: через
одно плечо проходит ось вращения, на
второе опирается ролик штока силового
электромагнита, на третьем укреплен
упорный ролик. Рычаг выполняет роль
изолятора и передает механическую на-
грузку. Этим рычагом производится так-
же включение аппарата вручную. Регули-
ровку механизма включения осуществля-
ют, изменяя длину штока 36 электромаг-
нита.
В быстродействующем выключателе
БВЭ-ЦНИИ (рис. 188, г) с целью ком-
пенсации возникающей в катушке 40
э. д. с. самоиндукции применен дополни-
тельный трансформатор 39, силовая об-
мотка которого включена последователь-
но с контактами 1 и 2. Из двух вторич-
ных обмоток управления одна включена
последовательно с удерживающей ка-
тушкой 40, а другая — параллельно ка-
тушке вспомогательного электромагни-
та 38.
Трансформатор 39 позволяет умень-
шить собственное время выключателя до
0,0015—0,002 с и благодаря воздействию
в момент отключения на малоподвиж-
ный контакт 2 вспомогательного электро-
магнита 38 получить высокую скорость
расхождения силовых контактов 1 и 2.
Контактное устройство
размыкает защищаемую цепь; оно состо-
ит из подвижных и неподвижных частей.
Это устройство должно иметь малую
инерцию подвижных частей и высокую
скорость отключения, высокую электро-
динамическую и термическую устойчи-
вость, надежность контактов, высокую
износостойкость, быть простым в обслу-
живании.
Механизм выключателя связывает
контактное устройство с отключающим.
Основное требование, предъявляемое к
механизму выключателя,— малое время
освобождения механизма с целью уве-
личения скорости отключения. Для это-
го, помимо применения сильных отклю-
чающих пружин, стремятся уменьшить
число рычагов, принимающих участие в
движении, и изготовлять их из легких
сплавов.
Дугогасительное устрой-
ство обеспечивает гашение возникаю-
щей электрической дуги в минимально
возможном объеме с наименьшим выбро-
сом пламени и звуковым эффектом. В
автоматических выключателях э. п. с.
иашли применение дугогасительные ка-
меры: с узкой щелью, многощелевые
Рис. 189 Быстродействующий выключатель
БВП-5
(многократные) и лабиринтные с деион-
ными решетками.
Привод выключателей представ-
ляет собой пневматический или электро-
магнитный механизм дистанционного
управления с промежуточным кинемати-
ческим устройством.
Быстродействующие выключатели
БВП-ЗА и БВП-5. Выключатели БВП-ЗА
разработаны НЭВЗом; их применяют на
электровозах ВЛ22М и ВЛ8. Выключа-
тели БВП-5 разработаны ТЭВЗом в
1961 г. на основе выключателя БВП-ЗА и
дугогасительной камеры и катушки авто-
матического выключателя АБ-2/4 тя-
говых подстанций. Ими оборудованы
электровозы ВЛ8 (последних выпусков),
ВЛ 10, ВЛ10у и ВЛ11.
Каждый выключатель БВП-5 (рис.
189—192) и БВП-ЗА имеет следующие
основные узлы: основание, контактное
устройство, пневматический привод, маг-
нитную систему с дугогасительной каме-
рой, электромагнитное удерживающее
устройство и механизм блокировок. Ос-
нование состоит из угольников 1 (рис.
189), скрепленных двумя изолирован-
ными стержнями 2, и рамы 3. Угольники
установлены на гетинаксовом листе 4
287
Рис. 190. Контактный рычаг (а), размагничивающий виток, дугогасительная катушка с магнито-
проводом (б) выключателя БВП-5 и индуктивный шунт (в) быстродействующих выключателей
БВП-5 и БВП-ЗА
и прикреплены болтами к плоской пря-
моугольной стальной плите 6, на которой
устанавливают выключатель на электро-
возе. Рама 3 состоит из двух половин
сложной формы (правой и левой), от-
литых из алюминиевого сплава (силу-
мина) и связанных болтами с распор-
ными трубами. На раме укреплены все
детали выключателя.
Контактное устройство состоит из не-
подвижного контакта 35, укрепленного
на гетинаксовой плите 20, и подвижного
контакта 24 (см. рис. 190), установлен-
ного на конце контактного рычага 25.
Главным контактам 24 и 35 (см. рис. 191)
придана форма, при которой образуется
узкая петля (виток). В ней возникает
дополнительный магнитный поток того
направления, что и от катушки 10
(см. рис. 189). Этот поток пропорциона-
лен току выключателя и не отстает от
него во времени, что усиливает магнит-
Рис 191 Дугогасительиая камера быстродей-
ствующего выключателя БВП-5
ное поле в зоне контактов, перебрасы-
вающее дугу, возникшую на них при
отключении, на рога дугогасительной
камеры. Гетинаксовую плиту 20 (см.
рис. 190) крепят к раме выключателя
болтами. Контакты 24 и 35 изготовляют
из меди. Контактный рычаг для умень-
шения его массы, улучшения проводи-
мости и теплоотдачи набран из алюми-
ниевых пластин и шарнирно связан с
якорем электромагнитного удерживаю-
щего устройства. На контактном рычаге
укреплены: пластина 27, по которой пе-
рекатывается ролик 55 (см. рис. 192)
включающего рычага 49, шпильки 26,
за которые зацеплены две отключающие
пружины 54, медный гибкий шунт 29
с переходной шиной 28.
Магнитная система (см. рис. 189),
смонтированная на гетинаксовой плите
20, состоит из магнитопровода 11, двух
секций дугогасительной катушки 10 с
шиной 19 и опорных изоляторов 9. Маг-
нитопровод набран из листов электро-
технической стали в виде незамкнутого
кольца. Секции катушки 10 навиты из
меди и соединены параллельно. Катушка
10 у выключателя БВП-5 изолирована от
магнитопровода прессшпаном, а катушка
у БВП-ЗА выполнена с воздушным за-
зором.
По концам магнитопровода устанав-
ливают специальные съемные полюсы
12, набранные из листов электротехни-
ческой стали. Каждый полюс скреплен
скобой, которой его крепят к магнито-
288
проводу 11. Съемный полюс 12 в верх-
ней части образует шесть лучей, распо-
ложенных веерообразно и разведенных
под углом 16°. Полюсы обхватывают
дугогасительную камеру с обеих сторон
и служат продолжением магнитопровода.
Дугогасительная камера (см. рис. 191)
выключателя БВП-5 состоит из двух по-
ловин, на которых смонтированы все
детали. Одна половина камеры имеет
асбестоцементную пластину, на которой
укреплены: шарнир 41, рога 36 и 42 не-
подвижного и подвижного контактов,
лабиринтные перегородки 38. Лабиринт-
ные перегородки имеют клинообразную
форму, их крепят в пазах листов жид-
ким стеклом. При соединении двух поло-
вин камеры перегородки одной стенки
размещают между перегородками другой
стенки, в результате чего образуется
постепенно расширяющаяся кверху ла-
биринтная щель в виде зигзага. При-
менение перегородок и выполнение ка-
меры в виде раструба с уширением в
верхней части дают возможность при
сравнительно небольших размерах ка-
меры увеличить в ее пределах длину дуги
39 до 3,6 м. При этом улучшаются аэро-
динамические свойства камеры (умень-
шается сопротивление движению дуги и
выхлоп газов вниз), а также уменьша-
ется градиент напряжения дуги в верх-
ней части камеры. Последнее приводит
к снижению перенапряжений, возникаю-
щих при отключении выключателем токов
короткого замыкания. В устье дугога-
сительной камеры1 установлена одна
центральная перегородка (вставка ас-
бестоцементная) 40. Рога 36 и 42 вы-
полнены латунными и расположены в
камере симметрично относительно ее
средней оси. Рог 42 соединен медной
шиной с шарниром 41, а рог 36 при
опускании камеры заходит в шлиц голов-
ки неподвижного контакта 35, обеспечи-
вая под действием веса камеры необхо-
димое контактное нажатие.
Расположение рога неподвижного кон-
такта в камере и небольшая ширина
щели в нижней ее части обеспечивают
максимальное уплотнение устья, что рез-
1 В камерах выпуска с 1981 г. изменен
профиль боковин камер, и вставку 40 не уста-
навливают.
10 Зак 95 5
Рис. 192. Кинематическая и электрическая
схема быстродействующего выключателя
БВП-5
ко уменьшает выход ионизированных га-
зов из камеры вниз. Сужение щели и
увеличение скорости движения дуги в
нижней части камеры усилением магнит-
ного дутья ускоряют деионизацию дуги,
в связи с этим увеличивается скорость
нарастания ее сопротивления в первый
период после размыкания контактов.
Чтобы уменьшить выхлоп пламени и
ионизированных газов из камеры, в верх-
ней ее части устанавливают деионную
решетку, состоящую из отдельных эле-
ментов 16 (см. рис. 189). Каждый эле-
мент деионной решетки представляет
собой набор металлических пластинок,
скрепленных двумя текстолитовыми
планками и шпильками 15 и 17. На
наружных стенках 14 камеры установ-
лены стальные пластины 13. Благодаря
съемным полюсам 12 и пластинам 13,
установленным с обеих сторон дугогаси-
тельной камеры, создается равномерное
магнитное поле. Дугогасительиую камеру
крепят к раме валиком, входящим в от-
верстия шарнира 41, и тягой 18, которую
закрепляют шарниром 37.
Электромагнитное удерживающее уст-
ройство (рис. 193, см. также рис. 189,
192) выключателей БВП-5 и БВП-ЗА
289
Рис. 193. Последовательные положения подвижных частей при включении главных контактов
быстродействующего выключателя БВП-5
состоит из магнитопровода 43, ярма 22,
полюсов 44, удерживающей катушки 23,
винтов 21 для регулирования тока устав-
ки выключателя, размагничивающего
витка 31 с сердечником 32, расположен-
ных между полюсами 44, и индуктивного
шунта 5, подключенного к соединитель-
ным пластинам 30 и 33 параллельно
размагничивающему витку.
Магнитопровод 43 и ярмо 22 выпол-
нены из массивной стали, полюсы 44
набраны из листов электротехнической
стали. Размагничивающий виток (два
витка) изготовлены из шинной меди и
изолированы от магнитопровода кипер-
ной лентой. Сердечник размагничиваю-
щих витков набран из листов электро-
технической стали. Удерживающая ка-
тушка намотана из медной проволоки
марки ПЭЛ.
Индуктивный шунт 5 представляет со-
бой медную шину прямоугольного сече-
ния, изолированную в средней части
двумя слоями лакоткани. На изолирован-
ную часть для увеличения индуктивности
избраны штампованные из электротех-
нической стали шайбы, изолированные
друг от друга шеллаком. Активное сопро-
тивление индуктивного шунта равно 0,65
активного сопротивления размагничи-
290
вающего витка. Индуктивное сопротив-
ление шунта в 9 раз больше, чем раз-
магничивающего витка.
Пневматический привод состоит из ци-
линдра 52, в котором движется поршень
51 со штоком, электромагнитного вен-
тиля 57 включающего типа, рычага 49
с роликом 55, оттягивающих пружин 50
и амортизатора, установленного на ци-
линдре. Цилиндр отлит из чугуна и при-
креплен четырьмя болтами к раме выклю-
чателя. Поршень 51 бронзовый, имеет
два уплотняющих кольца. Под действием
оттягивающих пружин 50 (см. рис. 191)
при отсутствии сжатого воздуха в ци-
линдре поршень отводится в левое край-
нее положение.
Блокировочное устройство 7 (см. рис.
189) имеет основание, выполненное из
изоляционного материала; оно прикреп-
лено болтами к угольникам. На основа-
нии укреплены держатели с контактными
пластинами, к которым подведены про-
вода цепи управления. Подвижная сис-
тема блокировочного устройства состоит
из стержня 8, на котором смонтированы
блокировочные контакты.
Для включения быстродействующего
выключателя предварительно должна
быть замкнута цепь удерживающей ка-
тушки 23 кнопкой БВ (см. рис. 192). При
возбуждении этой катушки никаких пере-
мещений в механизме не происходит, так
как при большом воздушном зазоре
между якорем 46 и полюсами 44 притя-
гивающее усилие мало.
Чтобы приблизить якорь к полюсам,
приводят в действие пневматический
привод выключателя. Для этого нажи-
мают кнопку Возврат БВ. Нажатие этой
кнопки в том случае, когда главная ру-
коятка контроллера машиниста КМ уста-
новлена в нулевую позицию и замкнут
его кулачковый контактор (что пред-
отвращает ошибочное включение быстро-
действующего выключателя при нахож-
дении главной рукоятки на позициях,
кроме нулевой), вызывает возбуждение
катушки электромагнитного вентиля 57.
При этом сжатый воздух через изоли-
рующий резиновый шланг поступает в
цилиндр 52 привода и начинает пере-
мещать поршень 51. Движение поршня 51
через шток 53 передается включающему
рычагу 49, который, вращаясь на оси 48,
роликом 55 толкает контактный рычаг 25
вправо (см. рис. 193).
Первая стадия включения быстродей-
ствующего выключателя состоит в том,
что контактный рычаг 25, не отрываясь
от верхнего упора 56 (рис. 193, а), на-
чинает вращаться под действием вклю-
чающего рычага 49 вокруг оси 45 до со-
прикосновения его нижнего выреза с
втулкой оси 47 (рис. 193,6). При даль-
нейшем движении контактный рычаг от-
ходит от упора 56 (рис. 193, в) и дви-
жется вместе с якорем 46 до соприкос-
новения якоря с полюсами 44, натягивая
при этом отключающие пружины 54. В
этом положении главные контакты 24 и
35 остаются разомкнутыми.
Чтобы главные контакты замкнулись,
необходимо прекратить возбуждение ка-
тушки электромагнитного вентиля, т.е.
дать возможность кнопке Возврат БВ
под действием пружины разомкнуть цепь
катушки. При размыкании цепи электро-
магнитный вентиль соединит цилиндр
привода с атмосферой, а под действием
оттягивающих пружин 54 включающий
рычаг 49 вместе с поршнем отойдет
в левое крайнее положение. При этом
якорь останется притянутым к полюсам,
так как удерживающая катушка 23
10*
остается возбужденной. При отходе
включающего рычага в левое крайнее
положение контактный рычаг под дей-
ствием отключающих пружин 54 повора-
чивается вокруг оси 45 по часовой
стрелке и замыкает главные контакты
24 и 35 (рис. 193, г).
Таким образом, замыкание главных
контактов происходит только после воз-
вращения в первоначальное положение
кнопки Возврат БВ и рычага 49, что обес-
печивает нормальное срабатывание вы-
ключателя в случае включения его при
наличии короткого замыкания в цепи.
Движение контактного рычага при за-
мыкании главных контактов передается
также через системы рычагов стержню
блокировочного устройства, который при-
водит в замкнутое состояние ранее
разомкнутые и в разомкнутое ранее
замкнутые блок-контакты выключателя.
Выключение быстродействующего вы-
ключателя происходит при размыкании
цепи удерживающей катушки 23 или
кнопкой БВ по усмотрению машиниста
или контактами соответствующих защит-
ных аппаратов, включенных в цепь удер-
живающей катушки выключателя Бы-
стродействующий выключатель отклю-
чается также при повышении тока защи-
щаемой цепи до тока уставки. В том
и другом случае выключение происходит
вследствие того, что магнитный поток,
замыкающийся через якорь, становится
ниже определенного значения, при кото-
ром притягивающее усилие меньше уси-
лия пружин 54. Якорь 46 отрывается
от полюсов 44, и рычаг 58 якоря вместе
с рычагом 25 подвижного контакта под
действием пружин 54 устанавливается в
отключенное положение. Таким образом,
одни и те же пружины 54 замыкают
главные контакты, создают необходимое
контактное нажатие во включенном по-
ложении, когда якорь 46 удерживается
полюсами 44, и перемещают подвижные
детали, размыкая главные контакты,
когда магнитный поток становится ниже
определенного значения.
Нажатие главных контактов регули-
руют, изменяя натяжение отключающих
пружин 54. Ток уставки выключателя
изменяют регулировочными винтами 21.
При ввертывании винтов площадь сече-
ния магнитопровода или ярма увеличи-
291
вается, в результате чего уменьшается
сопротивление магнитному потоку удер-
живающей катушки. Последний также
увеличивается, что требует большего то-
ка в размагничивающем витке для сра-
батывания выключателя. При выверты-
вании винтов площадь сечения магни-
топровода или ярма уменьшается, а соп-
ротивление магнитному потоку удержи-
вающей катушки увеличивается, следо-
вательно, уменьшается ее магнитный по-
ток.
У отрегулированного быстродействую-
щего выключателя регулировочные вин-
ты фиксируют специальными планками и
пломбируют. Пломбируют также и регу-
лировочный винт отключающих пружин.
Таким образом, процесс выключения
БВП-5 зависит от направления тока в
удерживающей катушке и размагничи-
вающем витке. Если поток распределен
так, как показано на рис. 194, а, увеличе-
ние тока в размагничивающем витке 31
будет вызывать уменьшение потока яко-
ря. При некотором значении тока в раз-
магничивающем витке поток якоря па-
дает настолько, что сила притяжения яко-
ря этим потоком становится меньше уси-
лия отключающих пружин.
При изменении полярности размагни-
чивающего витка 31 (рис. 194, б) и том
же направлении тока в удерживающей
катушке 23, что и на рис. 194, а, якорь
46 при токе уставки уже не оторвется
от полюсов 44. Быстродействующие вы-
ключатели, имеющие такие удерживаю-
щие электромагниты, называют поля-
ризованными. Они не реагируют на не-
допустимо возросшие токи обратного на-
правления, которые могут возникнуть во
время электрического торможения и ко-
роткого замыкания контактной сети.
В выключателе БВП-5 по сравнению
с выключателем БВП-ЗА электровоза
ВЛ23 увеличена ширина силовых контак-
тов с 10 до 34 мм; для повышения
номинального тока и тока уставки из-
менено соотношение активных сопротив-
лений размагничивающего витка грв
и индуктивного шунта гиш (у БВП-5
грв = 1 • ю-4 Ом, гиш = 0,48  10-4 Ом;
у БВП-ЗА грв = 1 • Ю~4 Ом, гиш =
= 1 • 10~4 Ом).
Конструкция выключателя БВП-5-02
электровоза ВЛ 11 подобна конструкции
выключателя БВП-5 электровозов ВЛ8,
ВЛ 10, ВЛ ЮЛ Технические данные быст-
родействующих выключателей элек-
тровозов постоянного тока приведены в
табл. 18.
Быстродействующие выключатели БВП-
105-1 и БВП-105А-4. Эти выключате-
ли поляризованные и установлены иа
электропоездах ЭР2 (выключатели БВП-
105А-1), ЭР2Р, ЭР2Т, ЭР22М и ЭР22
(выключатели БВП-105А-4). Конструк-
тивно они имеют незначительные отли-
чия, связанные с исполнением катушек
управления иа напряжение 50 и 110 В
и монтажом.
Выключатель БВП-105А (рис. 195)
состоит из диафрагменного привода,
двухконтактных систем, соединенных
последовательно гибким шунтом; удер-
живающего электромагнита с размагни-
чивающей катушкой; дугогасительного
устройства с дугогасительиой катушкой
и двух дугогасительных камер Дуго-
гасительная камера выполнена двукрат-
ной с деионными решетками 1 (рис. 196, а)
Таблица 18
Показатель	Быстродействующий выключатель типа			
	БВП-З.	4	БВП-5	БВП-5-02	12НС*'
При напряжении 3000 В наибольший отключаемый ток к. з., кА	20*	17*2	20*3	—
Номинальный ток, А	1360	1850	1850	2000
Пределы регулирования тока уставки, А Время гашения дуги при отключении	1500- 0,05—	2500 2000—3500 0,05—	2400—2600	2000—3000
наибольшего тока к з , с	0,08*2	0,08*	0,05	0,04
Нажатие главных контактов, Н	220	210—220	220	600
Масса, кг	227	230	228	232
* При индуктивности 6—8 мГн. *2 То 4000 В *’ Электровоза ЧС2	же при	6—14 мГн. *3 То же	при 5—7 мГн	и напряжении
292
Рис. 194. Направление потока в частях удерживающего электромагнита быстродействующего
выключателя БВП-5 при различной полярности размагничивающего витка
Рис. 195. Быстродействующий выключатель БВП-105А со снятыми крышками (а) и его магнит-
ная система дутья (б):
I — кожух, 2 — дугогасительная катушка, 3 и 4— дугогасительиые камеры, 5 — магнитопровод дутья,
6 и 8 — неподвижные контакты, 7 — соединительная шина
Рис. 196. Дугогасительная камера (а) и кинематические схемы (б и в) быстродействующего
выключателя БВП-105А
293
и продольной асбестоцементной пере-
городкой 2, которая камеру делит на
две щели.
В каждой щели расположены два ду-
гогасительных рога 3 и 4. Образовав-
шаяся при расхождениях главных кон-
тактов дуга в щелях камеры делится
на две последовательно соединенные
части, предельная длина которых в 2 ра-
за больше, чем длина дуги в простой
камере тех же габаритов.
После возбуждения удерживающей ка-
тушки 7 (рис. 196, б и в) и подачи
сжатого воздуха в привод 5 его шток
подводит якорь 13 к полюсам основно-
го магнитопровода 15 так, что в момент
упора якоря в полюсы зазор между не-
подвижными 9 и подвижными 10 кон-
тактами уменьшается до 7 мм. Замыка-
ние контактов 9 и 10 происходит, когда
прекращается подача сжатого воздуха
в полость привода и шток отходит в
исходное положение. При этом под дей-
ствием двух отключающих пружин 11
рычаги 12 поворачиваются на оси рыча-
га 6 до тех пор, пока подвижные
контакты 10 не упрутся в контакты 9.
Выключается БВП-105А либо при раз-
мыкании цепи удерживающей катушки 7
(кнопкой или блок-контактами защитных
аппаратов), либо под действием размаг-
ничивающей катушки 14. Регулируют ток
уставки выключателя винтами 8.
Быстродействующий выключатель БВП-
105А имеет следующие технические дан-
ные:
Предельный отключаемый ток,
А, при индуктивности цепи 10 мГн
и напряжении 3000 В	.	.	20 000
Номинальный ток, А .	.	.	. 250
Ток уставки, А
БВП-105А-1 .	550—600
БВП-105А-4 .............. 570—630
Полное время отключения, с,
при наибольшем токе к з. . . . 0,05
Нажатие главных контактов,
Н............................90—100
Масса аппарата, кг .	. 305
Главный выключатель ВОВ-25А-Ю/
400УХЛ1 (ВОВ-25-4МУХЛ1) и ВОВ-
25А-10/630ХЛ1. Эти выключатели уни-
фицированы для всех отечественных
электровозов и моторных вагонов элект-
ропоездов переменного тока. Силумино-
вым корпусом 1 главный выключатель
(рис. 197) укреплен в специальном люке
294
на крыше локомотива. Между корпусом
и установочной площадкой в паз зак-
ладывают резиновый шнур 2. К внешней
стороне (к одной из стенок и сверху)
корпуса прикреплены: патрубком 4 воз-
душный резервуар 6 вместимостью 32 л:
воздухопроводный опорный фарфоровый
изолятор 7 с фарфоровым изолятором
8, дугогасительной камерой, неподвиж-
ным контактом 10 и латунным флан-
цем 9 — выводом выключателя для под-
ключения к высоковольтной цепи; фар-
форовый поворотный изолятор 14 с
разъединителем 12 и выводом /3; за-
земляющий кронштейн 11 для заземле-
ния ножей разъединителя 12 в отклю-
ченном положении контактов 20, 21 и
снятия емкостного заряда с обмотки
тягового трансформатора. Конденсат из
резервуара 6 отводится через трубку 5.
Подвод сжатого воздуха производится
через штуцер 3. В полом фарфоровом
изоляторе 8 дугогасительной камеры раз-
мещены неподвижный 20 (рис. 198, а)
и подвижной 21 контакты.
Подвижной контакт 21 соединен што-
ком 28 с поршнем 27. Для уменьше-
ния обгорания медного наконечника
подвижного контакта 21 на его торец
припаян стержень из тугоплавкого ма-
териала, который выступает над торцовой
поверхностью на 5—8 мм. Шток переме-
щается в латунной трубке 23, которая с
одной стороны припаяна к цилиндру 24,
а с другой оканчивается гибкими ла-
мелями 22. В цилиндр 24 помещены пор-
шень 27 и пружина 26, которая соз-
дает контактное нажатие около 450 Н
при вжиме контакта 21 на 8 мм путем
ввинчивания патрубка 19. Для смягчения
удара поршня 27 при его перемещении
в крайнее правое положение предусмот-
рен демпфер 25, набранный из резино-
вых и стальных шайб.
Неподвижный контакт 20 внутри имеет
сопло и патрубком 19 соединен с флан-
цем 9, к которому подключается ошинов-
ка. В патрубок 19 встроен стальной дуго-
приемный ограничитель — электрод 15
с тугоплавким наконечником К фланцу
9 болтами прикреплена головка (колпак)
17 с отверстиями 16 и выхлопным клапа-
ном 18, предохраняющим детали, рас-
положенные внутри дугогасительной ка-
меры, от атмосферных осадков.
1370
В корпусе / смонтированы механизмы
управления выключателем: блок 46 глав-
ного привода и клапана; клапаны от-
ключения 33 и включения 45, включаю-
щий электромагнит 43, отключающий
электромагнит удерживающего типа;
отключающий электромагнит переменно-
го тока 32, контрольно-сигнальный аппа-
рат 36, выключатель минимального дав-
ления 29, панели зажимов, промежуточ-
ное реле 38, трансформатор тока 39. Ме-
ханизм выключателя снизу закрыт кожу-
хом. Все контактные поверхности токо-
ведущего контура покрыты слоем сереб-
ра. На электровозах главный выключа-
тель монтируют в комплекте с проходным
изолятором ПНБ-35/400, в который
встроен трансформатор тока. Через про-
ходной изолятор, стержень которого яв-
ляется первичной обмоткой этого транс-
форматора, вводится напряжение 25 кВ
на тяговый трансформатор.
Включение главного выключателя на-
чинается с поднятия давления воздуха
в резервуаре 6 до 0,56 МПа (5,6 кгс/см2).
Схема рис. 198, б соответствует
выключенному положению разъедините-
ля выключателя. При этом замыкаются
замыкающие контакты выключателя ми-
нимального давления 29 и подготовля-
ется общая цепь управления. Затем воз-
буждается катушка электромагнита 43
(от источника энергии постоянного тока
напряжением 50 В). Сердечник удержи-
вающего электромагнита 44 притягивает
якорь и удерживает его от воздействия
на отключающий клапан 33. Напряже-
ние кнопкой «Включение ГВ» подается
на включающий электромагнит 43 через
контакты 42 штепсельных разъемов ШР1.
Электромагнит возбуждается, открывает
включающий клапан 45, подающий сжа-
тый воздух из резервуара 6 в пневма-
тический привод 46, и закрывает отвер-
стие, через которое воздух выходит в ат-
мосферу. Шток привода поворачивает
вал 34 до замыкания ножей 12 с непод-
вижным контактом 10 дугогасительной
камеры и переключает контакты кон-
трольно-сигнального аппарата 36, раз-
295
Рис 198. Дугогасительная камера (а) и принципиальная схема (б) главного выключателя
ВОВ-25-МУХЛ1
мыкая цепь питания катушки включаю-
щего электромагнита 43 Электромагнит
43 отпускает включающий клапан 45,
который открывает выход сжатому возду-
ху через отверстие А. При этом эксцент-
рик 37 вместе с валом 34 поворачи-
вается и сжимает (взводит) отключаю-
щую пружину 35 удерживающего элек-
тромагнита 44. Время включения разъ-
единителя определяется скоростью дви-
жения поршня пневматического привода
в зависимости от темпа заполнения сжа-
тым воздухом рабочего объема привода
и регулируется изменением рабочего
зазора между включающим клапаном и
якорем включающего электромагнита.
Разъединитель отключается, когда
296
удерживающая катушка электромагнита
44 теряет питание. Это происходит при
выключении кнопки «Выключение ГВ»,
установке главной рукоятки контроллера
машиниста в положение БВ (быстрое вык-
лючение), установке переключателя ре-
жимов в отключенное положение, сраба-
тывании одного из реле защиты, отклю-
чении быстродействующего выключателя,
размыкании контактов автомата мини-
мального давления 40 при понижении
давления сжатого воздуха в резервуаре
6 до 0,46МПа (4,6 кгс/см2). Выключа-
тель выключается и при подаче рабочего
напряжения через контакты 41 разъема
ШР2 на отключающий электромагнит
переменного тока 32. После срабатыва-
ния удерживающего 44 или отключаю-
щего 32 электромагнита открывается
клапан 33, закрывая отверстие А, и по-
дает сжатый воздух из резервуара в пнев-
матический привод <?/ главного клапана
49. Привод 31 открывает главный кла-
пан 49, и сжатый воздух из резервуара
6 через воздуховодный изолятор 7 по-
ступает в дугогасительную камеру, воз-
действуя на контакты 20 и 21, и в пружи-
но-пневматический привод. Контакты
размыкаются, возникает электрическая
дуга, которая выдувается в сопло не-
подвижного контакта 20 на ограничитель
15 и затем гасится в интенсивной струе
сжатого воздуха.
Для облегчения гашения электриче-
ской дуги и снижения коммутационных
перенапряжений контакты 20 и 21 шун-
тированы нелинейным резистором ВНКС-
25-МУХЛ1, состоящим из 15 шайб, элект-
рически соединенных друг с другом кон-
тактными поверхностями. Шайбы распо-
ложены внутри фарфорового изолятора
(см. вид Л на рис. 197), сжаты пружиной,
залиты эластичным термостойким и мо-
розостойким компаундом для обеспече-
ния неподвижности и электрического
контакта.
Одновременно сжатый воздух из резер-
вуара 6 через главный клапан поступает
в дополнительный резервуар 48 и пнев-
матический привод 46 разъединителя, ко-
торый поворачивает вал 34 до замыка-
ния ножей с контактом заземляющего
кронштейна 11 (см. рис. 197 и 198)
и переключает контакты аппарата 36,
замыкая цепь включающего электромаг-
нита 43. При этом эксцентрик 37 вместе
с валом 34 поворачивается и отпускает
отключающую пружину электромагнита
44. Клапан отключения закрывается и
открывает отверстие, через которое сжа-
тый воздух из пневматического привода
главного клапана выходит в атмосферу.
Главный клапан закрывается под дейст-
вием пружины 50. В дугогасительной ка-
мере падает давление воздуха и под дей-
ствием пружины 26 замыкаются подвиж-
ной и неподвижный контакты.
Разъединитель должен размыкать
электрическую цепь при разомкнутых
контактах дугогасительной камеры после
того, как на них погаснет электриче-
ская дуга Запаздывание на размыкания
контактов разъединителя на 0,03—0,035 с
относительно размыкания контактов ду-
гогасительной камеры создается вре-
менем заполнения сжатым воздухом до-
полнительного резервуара 48 и объема
пневматического привода разъединителя
до достижения рабочего давления, кото-
рое регулируют, изменяя размеры впуск-
ного отверстия с помощью регулировоч-
ного винта 47.
Главный выключатель рассчитан на
номинальный ток 400 А, наибольшее ра-
бочее напряжение 29 кВ, имеет собствен-
ное время отключения не более 0,06 с
в случае воздействия на него промежу-
точного реле при напряжении в цепи
управления 50 В, давлении сжатого воз-
духа 0,8 МПа (8 кгс/см2) и токе сраба-
тывания, равном 1,3 тока уставки.
На электровозах ЧС4 и ЧС4Т в каче-
стве главного применяют воздушный
однополюсный выключатель 2DVV-
25А2; его номинальный ток отклю-
чения 10 кА, собственное время отклю-
чения 0,04 с. Гашение электрической ду-
ги в этом аппарате осуществляется так
же, как и в выключателе ВОВ-25-4М.
Автоматические выключатели А-3134.
Эти аппараты применяют для защиты
вспомогательных цепей на электропоез-
дах ЭР9М и ЭР9Е от недопустимых токов,
возникающих при перегрузках и корот-
ких замыканиях, и для оперативных пере-
ключений в этих цепях. Выключатель
трехполюсный с комбинированным расце-
пителем максимального тока, состоящим
из теплового и электромагнитного эле-
ментов. В случае перегрузки какой-либо
фазы срабатывает тепловой элемент рас-
цепителя, а при коротком замыкании —
электромагнитный, соответствующий
данному полюсу. В этом случае рукоят-
ка расцепителя занимает промежуточ-
ное положение, указывая на автомати-
ческое отключение выключателя. При
включенном положении рукоятка зани-
мает верхнее положение, при отключении
вручную — нижнее. Контакты каждого
полюса заключены в дугогасительную ка-
меру с деионной решеткой. Механизм
управления обеспечивает замыкание и
размыкание контактов с постоянной ско-
ростью, не зависящей от скорости дви-
жения рукоятки. Аппарат А-3134 рассчи-
тан на номинальный ток 200 А, номи-
297
нальное напряжение 500 В и ток срабаты-
вания 1400 ± 15 А.
Автоматические выключатели А-313.
Эти аппараты применяют на электрово-
зах ЧС2 и ЧС2Т для зашиты от пере-
грузок и токов короткого замыкания в
цепях переменного тока с напряжением
до 500 В или постоянного тока — до
300 В. Выключатели снабжены двумя
независимыми отключающими устройст-
вами — электромагнитным и тепловым.
Электромагнитное устройство имеет то-
ковое реле (см. § 71), которое срабаты-
вает прн к.з. в защищаемой цепи. Теп-
ловое устройство предназначено для от-
ключения выключателя при длительных
или кратковременных перегрузках, со-
провождающихся большим увеличением
тока. В этом режиме биметаллические
пластины, включенные в защищаемую
цепь последовательно с нагрузкой, нагре-
ваются, удлиняются н воздействуют на
отключающий механизм, который мгно-
венно размыкает пластины. Дуга в дуго-
гасительную камеру выдувается обычно
с помощью постоянного магнита. Кон-
структивно выключатель IJM имеет од-
нополюсное исполнение, J2MR51 и
J2MR50 — трехполюсное.
§ 70. Быстродействующие
контакторы
Контакторы БК-78Т и Б К-2 Б. Эти кон-
такторы установлены на электровозах
ВЛ 11, ВЛ 10у и ВЛ 10 для защиты тяговых
двигателей от токов к.з. в режиме ре-
куперации. Узлы контактора БК-78Т
смонтированы на двух текстолитовых
планках 1 (рис. 199, а) На верхнем ла-
тунном кронштейне 9 укреплены шихто-
ванный магнитопровод включающего ме-
ханизма, ярмо, отключающая катушка,
кронштейн, несущий гибкий провод, под-
вижной контакт 13 и магнитопровод
дутья с дугогасительной катушкой 12.
Подвижной контакт 13 тягой 7 соединен
с якорем 10. Замыкание подвижного
контакта 13 с неподвижным 15 обеспечи-
вается контактной пружиной 5, натяну-
той между нижним концом контакта
13 и скобой 6. Неподвижный контакт ус-
тановлен на рифленой поверхности выво-
да 2 Верхний вывод 8, к которому при-
298
соединен наконечник катушки 12, укреп-
лен на текстолитовой планке. В стенки
лабиринтно-щелевой дугогасительной ка-
меры 11 из дугогасительного материа-
ла КМК-218 впрессованы шихтованные
полюсы 14. В камере закреплен рог.
Вспомогательные контакты и электромаг-
нит укреплены на кронштейне и через
индивидуальные изоляционные рычаги
связаны с подвижным контактом 13 и
рычагом защелки 4, которые шарнирно
закреплены на планке.
При рекуперативном торможении в
нормальном положении силовые контак-
ты БК контактора БУ-78Т замкнуты
(рис 199, б) под действием пружины 5
(см. рис. 199, а) Размыкание контактов
13 и 15 происходит при возбуждении
отключающей катушки БКтк (см. рис.
199, б), которая через ограничивающий
резистор 7?огр подключена параллельно
катушке индуктивного шунта ИШ. При
к.з. в режиме рекуперации на зажимах
шунта ИШ напряжение повышается, ка-
тушка БКотк возбуждается, якорь 10
(см. рис. 199, а) притягивается, подвиж-
ной контакт 13 отключается, растягивая
контактную пружину 5, при этом рычаг
защелки 4 попадает в паз держателя
3 контакта 13 и удерживает его в отклю-
ченном положении. Дуга, образующаяся
при разрыве контактов 13 и 15, гасится
в дугогасительной камере 11. В процессе
отключения контакт 13 толкает рычаг
блока вспомогательных контактов БКау
(см. рис. 199, в), которые размыкают цепь
удерживающей катушки (УК) быстро-
действующего выключателя 51-1, и вос-
станавливается цепь включающего элек-
тромагнита БКЭЛ. После перевода глав-
ной рукоятки на нулевую позицию замы-
каются контакты КМЭ0 и катушка БК3.Л
электромагнита возбуждается, якорь
ударяет по изоляционному рычагу, кото-
рый в свою очередь поднимает вверх ры-
чаг зашелки и, освобождая контактную
пружину, замыкает подвижной контакт
13 с неподвижным 15 (см. рис. 199, а).
Привод контактора БК-2Б имеет удер-
живающую катушку и витки насыщения,
проходящие 4 раза через окна магнито-
провода, что делает его неполяризован-
ным В отличие от контактора БУ-78Т
у контактора БК-2Б при рекуперации
витки насыщения, дугогасительная ка-
Рис. 199. Быстродействующий контактор БК-78Т
(а) и схемы (б, в) его включения
тушка соединены последовательно с
силовыми контактами и включены в це-
пи обмоток возбуждения тяговых
двигателей.
Быстродействующие контакторы КМБ-3.
Это двухполюсные контакторы, уста-
новлены они на электропоездах ЭР2Р,
ЭР2Т, ЭР22В и ЭР22 для защиты си-
ловых цепей при к.з., круговом огне, пе-
ребросах на землю в режимах рекупе-
ративного и реостатного торможения. На
двух изоляционных стойках 1 и 2
(рис. 200, а) смонтированы следующие
узлы: магнитопровод, имеющий две маг-
нитные цепи, расположенные во взаим-
но перпендикулярных плоскостях (рис.
Рис 200 Быстродействующий контактор КМБ-3 (а), его магнитопровод (б) и схема привода (в)
299
200, б); дугогасительные катушки с одно-
щелевыми камерами 3 (см рис. 200, а);
дюралюминиевые рычаги 4 с подвижны-
ми контактами, четыре блокировочных
контакта 13.
Вертикальную магнитную цепь состав-
ляют: сварное ярмо 6 (см. рис. 200, а и б),
рычаг якоря 12, два рабочих воздуш-
ных зазора, два шихтованных сердеч-
ника 10, шихтованное ярмо 17. Горизон-
тальная магнитная цепь состоит из якоря
11, двух сердечников с включающими
катушками 7, ярма и магнитного шунта
9, на котором расположена размагни-
чивающая катушка 8. Два полюса кон-
тактора разделены асбестоцементной пе-
регородкой (на рис. 200, а она не показа-
на), предотвращающей переброс дуги
между неподвижными контактами.
При включении контактора его катуш-
ки 7 соединяются параллельно и согла-
сованно (это увеличивает тяговое уси-
лие), так как при включенной кнопке
КнЗ (рис. 200, в), возбужденных катуш-
ках реле РК 31, РК 32 их контакты замк-
нуты. Магнитные потоки катушек 7
замыкаются по вертикальной цепи и при-
тягивают якорь привода к сердечникам.
Рычаг 14 якоря 11, поворачиваясь вокруг
своей оси, толкает изоляционный стер-
жень 15 (см. рис. 200, а), подвижные кон-
такты растягивают отключающие пружи-
ны 5 и прижимаются к неподвижным.
Магнитный зазор 6 между якорем и ших-
тованными сердечниками при этом зна-
чительно уменьшится, тяговое усилие
увеличится. После замыкания силовых
контактов для подготовки быстрого от-
ключения катушки 7 блок-контактами
переключаются на встречное последова-
тельное соединение и включается доба-
вочный резистор R39. В этом режиме маг-
нитный поток ослаблен и замыкается
по горизонтальной магнитной цепи
(штриховые стрелки). При коротком за-
мыкании в силовой цепи ток в размаг-
ничивающей катушке 8 резко возрастет,
а так как ее поток направлен встреч-
но потоку удерживающих катушек, то
магнитный поток, ответвляющийся в маг-
нитный шунт, увеличится и резко
уменьшится магнитный поток, замыкаю-
щийся через якорь. Две мощные отклю-
чающие пружины отрывают якорь 11
от магнитопровода и размыкают силовые
300
контакты. После этого переключатся бло-
кировочные контакты.
Контактор КМБ-3 имеет номинальное
напряжение силовой цепи 3000 В, номи-
нальный ток 180 А, нажатие силовых кон-
тактов 45 Н (4,5 кгс), собственное время
срабатывания 0,003 с при скорости нара-
стания тока 50 кА/с.
§ 71. Реле, бесконтактные датчики,
регуляторы напряжения
и блоки защиты
Общие сведения. На э.п.с. реле исполь-
зуют в устройствах защиты, при автома-
тизации процессов управления, а также
в качестве промежуточных для размно-
жения или передачи сигналов от одной
цепи управления в другую. Наибольшее
распространение получили электрические
реле, а для выполнения некоторых спе-
циальных функций — тепловые, возду-
хоструйные и другие. По виду контроли-
руемого параметра (входной величины)
различают реле тока, напряжения, вре-
мени, реле оборотов, давления и др. По
значению параметра, на которое они реа-
гируют, различают реле максимальные
(срабатывают при возрастании контро-
лируемой величины) и минимальные (при
уменьшении ее). Реле, срабатывающие
при определенных значениях разности
контролируемых величин, называют диф-
ференциальными. По принципу действия
реле делят на контактные — электромаг-
нитные, электродинамические, тепловые
и т. д. и бесконтактные — магнитные,
полупроводниковые.
Рассмотрим конструкции реле, наибо-
лее распространенных на э.п.с.
Реле максимальной токовой защиты
(реле перегрузки). Эти реле служат для
защиты тяговых двигателей или вспомо-
гательных машин от перегрузки и токов
к.з. Реле срабатывают, когда ток в цепи
тяговых двигателей или цепи вспомога-
тельных машин превышает ток уставки
реле.
Реле перегрузки электромагнитные
имеют токовую катушку, включенную
последовательно в защищаемую цепь.
Реле выпускают без механизма возврата
(самовосстанавливающиеся) и с меха-
низмом возврата (восстанавливаемые).
К самовосстанавливающимся относят,
например, реле перегрузки РП-1, РТ-253,
PT-255, PT-406, PT-410, PT-430, РТ-102,
PT-500, РТ-502 различных исполнений.
Якорь этих реле после размыкания цепи
и исчезновения тока в катушке авто-
матически возвращается в исходное ра-
бочее положение, и контакты цепи управ-
ления вновь замыкаются Указанные реле
по конструкции (рис. 201) максималь-
но унифицированы. К восстанавливае-
мым относят реле перегрузки типов РП-5,
РП-429, РП-19, Р-103/Р-102, РП-ЗБ,
РМ-165 и РП-14А, у которых контакты
после размыкания цепи не возвращаются
в исходное рабочее положение. Реле
этих типов используют вместе с контак-
торами, что обеспечивает повторное за-
мыкание цепи только по усмотрению ма-
шиниста.
Характерной особенностью реле пере-
грузок является большое значение отно-
шения тока срабатывания к номинально-
му току; обычно оно равно 1,5—2,0
Реле перегрузки типов РП-19, РП-14А,
Р-103/Р-102 (рис. 202) и РП-18В компакт-
ны, универсальны по конструкции, в кото-
рой использованы возможности умень-
шения габаритных размеров и техноло-
гического упрощения деталей магнито-
провода, определяемые условиями рабо-
ты импульсных реле. Конструкция реле
позволяет применить для одного, двух,
трех реле и более один механизм вос-
становления, блок-контакты которого пе-
реключаются при срабатывании любого
реле.
Зазор 6 между планкой 6 и шпиль-
кой обеспечивает накопление кинетиче-
ской энергии движущимся якорем. Чтобы
определить цепь, в которой сработало
реле, применен указатель. Когда якорь
притягивается к сердечнику под дейст-
вием собственного веса, указатель зани-
мает вертикальное положение (на рис.
202 показано штриховыми линиями).
Регулируют реле перегрузки на опре-
деленный ток срабатывания, изменяя на-
тяжение пружины 16 регулировочным
винтом; требуемое усилие пружины 14
может быть установлено регулировочным
винтом 13
Дифференциальные реле. Дифферен-
циальное реле предназначено для защи-
ты электрооборудования при малых то-
Рис 201 Реле перегрузки РТ-502 электровозов
ВЛ И, ВЛ10у, ВЛ10-
1 — панель; 2 — катушка, 3 — магнитопровод;
4 — полюсный наконечник, 5 — якорь; 6 — указа-
тель срабатывания; 7, 8, 11 — регулировочные
шпильки; 9 — пружина, 10 — блок-контакты
ках к.з., малой скорости нарастания
больших токов к.з. или при таких пере-
бросах в цепи двигателей, когда обра-
зуется контур тока, в который не вклю-
чены другие защитные аппараты. Работа
дифференциальных реле основана на
принципе сравнения токов в начале и кон-
це защищаемой цепи. Дифференциаль-
ные реле, установленные на э.п.с., обычно
вызывают отключение быстродействую-
щих выключателей (при замыкании или
электрических пробоях на землю в цепи
тяговых двигателей) или контакторов
(при аварийном режиме в цепи вспомо-
гательных машин).
Якорь 1 дифференциального реле (рис.
203) к магнитопроводу 6 притягивается
под действием усиленного магнитного по-
тока подмагничивающей катушки 7, выз-
ванного временным увеличением тока в ее
витках. После притяжения якоря ток в
подмагничивающей катушке уменьшает-
ся, однако якорь удерживается притяну-
тым под действием меньшего магнитного
потока. Ступенчатое изменение магнит-
ного потока подмагничивающей катушки
увеличивает чувствительность реле
и уменьшает расход электроэнергии.
Одновременно с притяжением якоря к
магнитопроводу замыкаются контакты 8
и 9, включенные последовательно в цепь
удерживающей катушки быстродейст-
вующего выключателя БВ.
301
Рис. 202. Реле перегрузки
с механизмом восстанов-
ления Р-103/Р-102:
/ — панель, 2 — силовая ка-
тушка реле Р-103; 3 — ры-
чаг указателя; 4 — сердеч-
ник; 5 — якорь; 6 — планка
(изоляционная тяга); 7, 14
и 16 — пружины; 3 — болт,
9— промежуточный вал; 10—
зуб, 11—пластина, 12 —
якорь реле Р-102 механиз-
ма восстановления; 13 — ре-
гулировочный винт, 15 —
катушка реле Р-102; 17 —
магиитопровод реле Р-103,
18, 21 — шпильки; 19, 20 —
упоры промежуточного вала;
22—24 — зажимы
Силовые катушки 4 и 5 включены в
цепи тяговых двигателей соответственно
со стороны источника энергии и со сторо-
ны земли. Магнитные потоки этих кату-
шек направлены встречно, причем маг-
нитный поток катушки 5 имеет то же
направление, что и магнитный поток
Рис. 203. Принципиальная схема включения
дифференциального реле
подмагничивающей катушки 7. При ис-
правной силовой цепи результирующий
магнитный поток равен нулю. Якорь /
удерживается потоком катушки 3.
В случае замыкания на землю, на-
пример в точке А, через силовую катушку
4 проходит ток /, а через катушку 5 —
ток / — /к, где /к — ток, ответвляющийся
в землю в точке А. Неравенство токов
катушек 4 и 5 вызывает появление маг-
нитного потока, направленного встречно
потоку подмагничивающей катушки 7.
При увеличении тока 1 уменьшается ре-
зультирующий поток, проходящий через
якорь реле, и сила притяжения якоря
к магнитопроводу. При некотором значе-
нии тока /к сила притяжения становится
недостаточной для удержания якоря и
пружина 2 отрывает якорь от магнито-
провода; контакты 8 и 9 размыкают
цепь удерживающей катушки БВ, и он
выключается, что предотвращает воз-
можное повреждение какого-либо аппа-
рата или тягового двигателя. Магнитный
поток, создаваемый током небаланса при
большом токе к.з., проходит через маг-
нитный шунт 3 и якорь 1. Как только
якорь 1 отпадет от сердечника, большая
302
Рис. 204. Дифференциальное реле РДЗ-504 электровозов ВЛ 11, ВЛ10у и ВЛ 10 (а) и магнит-
ная система дифференциального реле Р-104Б электропоездов ЭР2 (б):
1— панель, 2 и 12 — блок-контакты, 3 — кожух, 4 и 11 — якоря, 5 — катушка цепи управления,
6—регулировочная пружина, 7—резисторы, 8—шихтованный магнитопровод; 9—кабели силовые,
10 и 15 — подмагничивающие катушки, 13 — упор, 14 — пружина, Ml и М2 — тяговые двигатели
часть магнитного потока будет проходить
по магнитному шунту, так как воздушные
зазоры между шунтом и магнитопрово-
дом значительно меньше, чем воздушный
зазор между якорем и магнитопроводом.
Если бы не было шунта 3, то весь магнит-
ный поток проходил бы через якорь 1 и
перемагничивал магнитную систему реле
Конструкция дифференциального реле
показана на рис. 204, а.
Иногда дифференциальные реле изго-
товляют с двумя низковольтными катуш-
ками подмагничивания При этом якорь в
притянутом положении удерживается
магнитным потоком только одной ка-
тушки.
Такими являются дифференциальные
реле типов Д-2, ПР-114А, 1СВ, 7СВ и др.
Когда по подмагничивающим катушкам
протекает ток цепи управления и в сило-
вой цепи нет короткого замыкания, то
образуется магнитный поток Ф) (рис.
204, б), который проходит по стержням I
и III и через воздушные зазоры а, — а4,
создавая в последних одинаковые м.д с.
На якорь 11 в этом случае действует
только пружина 14\ он прижат к упо-
ру 13.
При к.з. или перебросе в цепи тягового
двигателя ток в одном из силовых про-
водов будет больше, чем в другом. Раз-
ность этих токов создаст в стержнях
I и III результирующий поток небалан-
са Ф2, который уменьшит индукцию в за-
зорах а2 и а3 и увеличит ее в зазорах
Ц) и а4. М.д.с., создаваемые потоком
небаланса, складываются с м.д.с. от пото-
ка катушек на одних участках и вычи-
таются на других. Поэтому якорь, пре-
одолевая сопротивление пружины 14, по-
ворачивается против часовой стрелки во-
круг оси О|, размыкает контакты 12 в це-
пи катушки быстродействующего выклю-
чателя, и он отключается. На электро-
поездах переменного тока ЭР9М, ЭР9Т,
ЭР9Е применяют бесконтактные диффе-
ренциальные реле РДБ-101А-1.
Блок дифференциальных реле БРД.
Блоки БРД-204 и БРД-356 устанавли-
вают на электровозах ВЛ60к, ВЛ80к,
ВЛ80т, ВЛ80с для контроля скорости
нарастания тока при аварийных режимах
в силовых цепях. Если скорость превы-
шает наибольшую, которая может быть
в рабочем режиме, то блок срабатывает
303
и своими контактами вызывает отключе-
ние главного выключателя.
Блок состоит из двух дифференциаль-
ных реле I и II, собранных на панелях
1 и 14 (рис. 205), скрепленных
шпильками 13, и силовой шины 12 с
индуктивным шунтом 15. Реле закрыто
прозрачным кожухом 5. На панели 1
размещены добавочные резисторы 7.
Ветви шины 12 пропущены через окна
двух магнитопроводов 11 и 16 навстречу
друг другу. Концы А и Б шины 12 под-
ключены к силовой цепи электровоза
между равнопотенциальными точками
двух выпрямителей. Активные сопротив-
ления обеих ветвей различаются незна-
чительно, так как ветви имеют равные
длину и площадь сечения. Ветвь с индук-
тивным шунтом обладает большим ин-
дуктивным сопротивлением. Ток I распре-
деляется по ветвям шины пропорциональ-
но их активнвтм и индуктивным сопротив-
лениям. Поэтому при протекании обще-
го тока I, меняющегося во времени, воз-
никает небаланс токов: А/= Z2 — It.
Значение А/ зависит от скорости изме-
нения тока и соотношения индуктивно-
стей в ветвях шины.
М.д.с от тока небаланса А/ в одном
реле направлена в одну сторону, в дру-
гом — в противоположную. М.д.с. от
катушки 10 действует на участке якоря
9 при показанном на рис. 205, б силовом
токе в реле II встречно м.д.с. от тока
Рис 205 Блок дифференциальных реле БРД-356 (а) и его схема (б)
304
небаланса, а в реле I согласно с ней.
Поэтому при к.з. в блоке со стороны выво-
да Б резко возрастет ток в направлении
от Л к Б; в результате перераспределения
тока в ветвях шины увеличится ток
небаланса. Это вызовет срабатывание
под действием отключающей пружины 8
реле II, которое своими контактами
замкнет цепь отключающей катушки 17
главного выключателя. В этом случае ре-
ле I не сработает, так как на участке
его действия м.д.с. от тока небаланса
действует согласно с м.д.с. от удержи-
вающей катушки 3.
При к.з. со стороны вывода А ток бу-
дет направлен от Б к А, что вызывает
срабатывание реле / под действием пру-
жины 6 и блокировки 2.
Якоря 4 и 9 реле притягиваются к сер-
дечникам магнитопроводов 11 и 16 при
подаче напряжения 50 В на последова-
тельно соединенные катушки 3 и 10 на-
жатием кнопки «Выключение ГВ». После
включения реле последовательно с удер-
живающими катушками вводятся рези-
сторы, ограничивающие ток. При этом
для удержания якорей 4 и 9 в притянутом
положении достаточно меньшей м.д.с.
Для регулирования тока в цепи катушек
сопротивление резистора гд можно изме-
нять.
Реле ускорения и торможения. Реле
ускорения применяют на моторных ваго-
нах для автоматического управления ра-
ботой реостатного или группового конт-
роллера, при помощи которого осуще-
ствляется разгон поезда. Реле ускорения
реагирует на пусковой ток тяговых дви-
гателей. Реле торможения применяют на
моторных вагонах с электрическим тор-
можением Оно реагирует на скорость
выведения реостатным контроллером тор-
мозных резисторов при электрическом
торможении в зависимости от генератор-
ного тока тяговых двигателей.
Все реле ускорения и торможения име-
ют токовую катушку, включаемую в цепь
тяговых двигателей. При уменьшении то-
ка в этой катушке до определенного
значения реле срабатывает, вызывая дей-
ствие аппаратов силовой цепи, переклю-
чающих ступени резисторов. Реле уско-
рения и торможения выполняют с магнит-
ной системой соленоидного и клапанного
типа.
Рис 206. Реле ускорения Р-40Б
На электросекциях преимущественно
применяются менее чувствительные к
тряске реле с магнитной системой кла-
панного типа.
Реле ускорения Р-40 (рис. 206) соби-
рают на изоляционной панели 4. Оно
имеет две катушки, установленные на
сердечнике 2: токовую 1, включенную
последовательно в цепь тяговых двигате-
лей, и подъемную 3, включенную в цепь
управления.
Сердечник этого реле втягивается
внутрь катушки после соприкосновения
контактов при значительном приращении
тока тяговых двигателей. Для обеспече-
ния четкого действия этого реле служит
подъемная катушка 3, которая кратко-
временно получает питание от цепи уп-
равления в процессе перехода группово-
го контроллера с одной позиции на дру-
гую. При этом катушка 3 резко увеличи-
вает магнитный поток и вызывает притя-
жение якоря 7. Якорь затем удерживает-
ся магнитным потоком одной катушки 1,
пока ток в цепи тяговых двигателей не
уменьшится до определенного значения,
при котором якорь под действием пружи-
ны 8 отпадет и замкнутся контакты
6 тл 5.
Ток, при котором якорь реле отпадает,
грубо регулируют, изменяя воздушный
зазор (с помощью контакта 5), и более
305
точно — натяжение пружины 8 с по-
мощью винта 9.
Реле Р-40 выпускают различных ис-
полнений и применяют в качестве реле
ускорения (Р-40Б-9, Р-40В, Р-40В-1), ус-
корения-торможения РУТ (Р-40-22), тор-
можения PT, РМТ (Р-40-18), обратного
тока РОТ-П (Р-40-14). Все эти реле
имеют одинаковую конструкцию и отли-
чаются расчетными данными катушек.
Иногда параллельно контактам реле
подключают конденсаторы. Так как в це-
пи управления ток постоянный, то он че-
рез конденсатор не проходит и послед-
ний на работу цепи управления не влия-
ет. В момент разрыва цепи контактами
реле вследствие того, что ток меняется
от максимального значения до нуля, кон-
денсатор заряжается, поглощая при этом
большую часть энергии, выделяемой в це-
пи. Это и предохраняет контакты реле
от подгорания, ослабляя образующуюся
дугу.
Реле напряжения. Это электромагнит-
ные реле с многовитковой катушкой из
меди малой площади сечения; приме-
няют их в качестве реле повышенного и
пониженного напряжения, нулевых реле,
промежуточных реле, реле контроля зем-
ли, реле времени, реле заземления.
Катушки таких реле обычно выполняют
на напряжение до 500—600 В, а при более
высоком напряжении включают после-
довательно с ними добавочный резистор.
Это повышает надежность катушки по
изоляции и обеспечивает меньшее влия-
ние нагрева катушки на уставку реле, так
как добавочный резистор делают из ма-
териала, имеющего значительно меньший
температурный коэффициент (нихром,
константан) по сравнению с медью.
Реле напряжения, как и реле перегруз-
ки, подразделяют на восстанавливаемые
и самовосстанавливающиеся. Однако ре-
ле напряжения с механизмом восстанов-
ления получили сравнительно небольшое
распространение Более широко исполь-
зуются самовосстанавливающиеся реле.
Они имеют простейшую конструкцию:
магнитная система с якорем и катушкой
и одна или несколько пар контактов.
В качестве реле максимального и пони-
женного напряжения, промежуточных и
защитных применяют ряд электромагнит-
Рис. 207. Реле повышенного напряжения РПН-5 и РПН-3 электровозов ВЛ 10, ВЛ8(а), реле
времени РЭВ-312 (б), РЭВ-294 (в) и реле заземления РЗ-ЗОЗ (г) электровозов ВЛ80к, ВЛ80’,
ВЛ 80е-
1 — панель; 2 — магнитопровод, 3 — наконечник полюсный; 4 — якорь, 5 — пружина регулировочная,
6 — упоры, 7 — регулировочная гайка; 8 — регулировочная шпилька, 9 — стойка, 10 — рычаг; 11 н 16 —
катушки, 12 — контакты мостикового типа; 13 — блокировка; 14 — пружина, 15 — демпферная медная
трубка; 17 — указатель срабатывания, 18 — шток
306
Рис 208. Схемы включения реле
(а и б) и датчика боксования (в)
ных реле различных исполнений, но сход-
ных по конструкции и принципу работы.
Для примера на рис. 207, а показаны ре-
ле повышенного напряжения РПН-5 и
РПН-3, применяемые на электровозах
ВЛ 10 и ВЛ8. Аналогичную конструкцию
имеет промежуточное реле РП, реле
низкого напряжения РНН-3, реле контро-
ля защиты РКЗ-З электровозов ВЛ 10,
ВЛ8, ВЛ60, ВЛ60“. Во избежание прили-
пания якоря к сердечнику и обеспечения
высокого коэффициента возврата к яко-
рю реле указанных типов приклепана
латунная прокладка. Регулировку устав-
ки реле осуществляют натяжением пру-
жины 5.
Реле времени. В силовых цепях исполь-
зуют реле времени РЭВ-312 (рис. 207, б),
в цепях управления — реле РЭВ-294
(рис. 207, в).
При включении в цепь постоянного то-
ка катушек 16, обладающих самоиндук-
цией, ток, а значит, и сила притяжения
нарастают не мгновенно, а по экспонен-
циальному закону. Точно так же спадает
ток и соответственно тяговое усилие при
отключении питания катушки 16. Демп-
ферная медная трубка 15 увеличивает
коэффициент самоиндукции. Регулиров-
ку реле времени от 0,5 до 3 с произво-
дят шпилькой 8. Реле промежуточные
РП-277, РП-280, РП-282, РП-396, реле
заземления РЗ-ЗОЗ (рис. 207, г), реле
контроля земли РКЗ-306 электровозов
ВЛ80“ и ВЛ80т не имеют медной демп-
ферной трубки; в остальном оии макси-
мально унифицированы с реле РЭВ-312
и РЭВ-294. Реле РПН-5 и РПН-3 имеют
блок-контакты мостикового типа. У реле
РЭВ-312 и РЭВ-294 блокировка 13 пред-
ставляет собой отдельный узел; в ней
переключение контактов осуществляется
штоком 18.
Реле и датчики боксования. Они слу-
жат датчиками для выявления боксова-
ния, когда сила тяги F локомотива по
абсолютному значению превысит макси-
мальную силу трения 7"тах = Ркф (где
Рк — давление колеса на рельсы; ф —
коэффициент сцепления). Обычно реле
боксования не воздействуют на отклю-
чающие аппараты, а только включают
сигнализацию и подачу песка или меняют
ток уставки реле ускорения. Катушки ре-
ле боксования включают либо по мосто-
вой (рис. 208, а), либо по дифферен-
циальной схеме (рис. 208, б)
Разность напряжений на двигателях бок-
сующей и небоксуюшей осей для схемы
рис. 208, а (по второму закону Кирхгофа)
U6- (/нб = (Л + 4гХг1 -i2),
а для схемы рис. 208, б
иб- (/нб=(/? + 2гХй -Z2),
где (1б и Uu6 — напряжения на двигателях
соответственно боксуюшей и небоксуюшей
осей; 2г — сопротивление катушек реле боксо-
вания; R — сопротивление плеча моста; ii и
is — токи в резисторах плеч моста.
При включении катушек реле боксования
по схеме моста ток срабатывания равен
/| —«2 = |Сраб. а по дифференциальной схе-
ме — ток срабатывания ii — 1г = 2гсраб Поэ-
тому чувствительность реле боксования, вклю-
ченных по схеме моста, в 2 раза выше, чем
того же реле, включенного по дифферен-
циальной схеме. В связи с этим включение
реле боксования по схеме моста получило
более широкое распространение.
В случае боксования колесной пары
двигателя // ток в катушке реле боксо-
вания изменит направление, а с ее пере-
магничиванием увеличивается собствен-
ное время, т. е. снижается чувствитель-
ность реле. Чтобы повысить чувствитель-
ность и уменьшить зону нечувствительно-
сти, на электровозах последних выпус-
ков начали применять бесконтактные
датчики боксования ДБ-018 (рис. 208, в).
По конструкции реле боксования типа
РБ-4М или РБ-469 принципиально не
307
отличается от обычного электромаг-
нитного реле клапанного типа. При оди-
наковой частоте вращения двигателей
Ml и М2 (см. рис. 208, а) потенциалы
средних точек а и б равны. В случае бок-
сования одной из колесных пар произой-
дет перераспределение напряжений, рав-
новесие потенциалов нарушится и между
точками а и б появится разность потен-
циалов. По катушкам потечет ток, и
якорь реле притянется к сердечнику,
в результате чего контакты замкнутся.
Это вызовет подачу песка под колеса
электровоза. Когда боксование колесной
пары прекратится, якорь реле под дейст-
вием отключающей пружины возвратится
в исходное положение и контакты ра-
зомкнутся.
Датчик боксования ДБ-018 состоит из
контрольного и исполнительного органов.
Контрольный орган собран по схеме пре-
образователя постоянного напряжения
(ППН), на входе которого включены
(встречно) стабилитроны Ст1 и Ст2
(рис. 209) и конденсатор С1. ППН состо-
ит из двух транзисторов, трансформатора
Т и выпрямительного моста (блок 1),
фиксирующего полярность входного сиг-
нала. Он преобразует постоянное напря-
жение в переменное прямоугольной фор-
мы, а трансформатор Тр разделяет цепи
тяговых двигателей и цепи управления
электровоза.
Исполнительный орган датчика выпол-
нен в виде порогового элемента — блок 4
(модуль «Порог-66»), усилителя постоян-
ного тока на транзисторах Tl, Т2 и про-
межуточного электромагнитного быстро-
действующего реле Р. Датчик имеет две
уставки: статическую и динамическую
(при 100 В/с равную 30 В). Статическая
уставка определяется значением напря-
жения At/CT на тяговом двигателе про-
скальзывающей оси в момент срабатыва-
ния датчика. Динамическая уставка оп-
ределяется быстротой развития боксова-
ния, т. е. скоростью увеличения напряже-
ния Д(7б/Д( на двигателе проскальзы-
Рис. 209. Принципиальная схема датчика боксования ДБ-018
308
вающей оси. Чем больше эта скорость,
тем раньше и при меньшем прираще-
нии напряжения на двигателе срабаты-
вает датчик. Это позволяет получить до-
статочно высокое быстродействие (0,025 с)
при возможности использования восьми
пар блок-контактов (/—8) в цепях управ-
ления и иметь высокий коэффициент
возврата (0,9). Следовательно, если
датчик сработал, например, при А(7СТ =
= 70 В, то он выключится при 0,9Х
X 70 = 63 В.
При отсутствии боксования разность
потенциалов между средней точкой Б
(см. рис. 208, в и 209) обмоток якорей
двигателей Ml и М2 и средней точкой А
резисторов невелика. Эта разность-по-
тенциалов, вызванная расхождением ха-
рактеристик тяговых двигателей, нера-
венством диаметров бандажей колесных
пар и неравенством сопротивлений самих
резисторов R1 и R2, недостаточна для
создания на выходе ППН напряжения,
соответствующего статической уставке
датчика 90 ±4,5 В.
Блок 4 находится в исходном состоя-
нии: первый транзистор закрыт, второй
открыт. Транзисторы Т1 и Т2 усилителя
постоянного тока закрыты. При боксова-
нии одной колесной пары напряжение на
двигателе боксующей оси растет, на
смежном — падает. Когда разность по-
тенциалов в диагонали моста достигнет
уставки датчика, транзисторы блока 4
переключатся, т. е. первый транзистор от-
кроется, а второй закроется. В резуль-
тате откроются транзисторы Т1,Т2 и сра-
ботает реле Р, которое своими контакта-
ми включит средства устранения боксо-
вания. В случае быстрого развития боксо-
вания ускоренному срабатыванию датчи-
ка способствует конденсатор С1, шунти-
рующий стабилитроны Ст1 и Ст2: датчик
боксования срабатывает, как бы не до-
жидаясь пробоя стабилитронов.
При прекращении боксования датчик
выключается с небольшой задержкой.
Проверка усилителя датчика осуществ-
ляется кнопкой Кн.
Реле рекуперации. Эти реле применяют
для автоматизации перехода на рекупе-
ративное торможение. Для примера рас-
смотрим конструкцию реле рекуперации
РР-4 (рис. 210, а). Магнитопровод 6 реле
с якорем 4, катушкой 7 и изоляционной
Рис. 210 Реле рекуперации РР-4 (а) и схема
его включения (б)
планкой 3 смонтированы на гетинаксо-
вой панели 1.
Реле РР-4 срабатывает под действием
разности напряжений на двигателях и в
контактной сети. При увеличении э.д.с.
тяговых двигателей уменьшается раз-
ность напряжений и сила притяжения
якоря 4 к сердечнику реле. Когда раз-
ность между э.д.с. тяговых двигателей
и напряжением контактной сети станет
равной, например, 80—100 В, якорь реле
отпадет под действием пружины 5 и замк-
нутся контакты 2 в цепи катушек вен-
тилей (рис. 210, б) линейных контакторов
3-1 и 4-1.
Тепловые и термозащитные реле, тер-
моконтакты и термодатчики. В цепях
электродвигателей вспомогательных ма-
шин на электровозах и электропоездах,
в блоках тормозных резисторов, нагре-
вателях, калориферах и салонах вагонов
309
электропоездов применяют тепловые и
термозащитные однополюсные реле, тер-
моконтакты и термодатчики. Тепловые
реле ТРВ-8,5 на электропоездах ЭР2
используют для отключения защищае-
мой цепи при недопустимой температуре
нагрева и токах, превышающих рабочие,
но не достигающих тока уставки реле
перегрузки. Такие перегрузки, напри-
мер, могут возникать при повышенном
трении в подшипниках, загустении смаз-
ки в компрессорах и т. д
Тепловые реле ТРТП, ТРТ применяют
для защиты от недопустимого нагрева
обмоток трехфазных асинхронных дви-
гателей на электропоездах ЭР9М, ЭР2Р
и электровозах переменного тока Термо-
защитные реле РТЗ-041, PT3-032 пред-
назначены для защиты блоков тормозных
резисторов, нагревателей, калориферов,
а термоконтакты и термодатчики являют-
ся командными аппаратами систем
регулирования температур, обеспечиваю-
щие автоматическое управление отопле-
нием и регулирование в заданных пре-
делах температуры в салонах вагонов
электропоездов.
Основными деталями тепловых реле
являются биметаллические элементы 13
(рис. 211, а), включаемые последователь-
но в защищаемые цепи. Биметаллический
элемент состоит из двух скрепленных
Рис. 211 Тепловое реле ТРТ со снятой текстолитовой крышкой (а), термозащитное реле
РТЗ-041 (б) и датчик-реле температуры ТЭК-В(в/
/ — ось; 2 — биметаллический элемент U образной формы, 3 — ролик, 4—поводок, 5 — эксцентрик;
6 — ручка; 7, 13, 17 и 20 — пружины, 8 — установочный сектор, 9 — кнопка для принудительного вое
становления реле до полного остывания биметаллического элемента; 10 — контакты мостикового
типа, 11 — зажимы, 12 н 16 — колодкн, 14 — текстолитовый корпус, 15 — пластина шунта, 18 — плавкая
вставка, 19 — термобаллон, 21 — шток, 22 — шатунная трубка с цилиндрическими витками, 23 — осно
ванне, 24—винт для регулирования уставки датчика-реле, 25— контактная пружина, 26—стрелка,
27—контакты, 28 — лннза для обзора шкалы, 29— винт, 30— постоянный магнит, 31 — крышка,
32 — кожух
310
пластин, выполненных из металлов с раз-
личными коэффициентами расширения.
При достижении тока уставки нагрев-
шиеся пластины по разному меняют свои
размеры, изгибаются и, поворачивая изо-
ляционные колодки вокруг оси, размыка-
ют контакты реле.
Термозашитное реле (рис. 211, б) со-
стоит из двух пластинчатых пружин 17,
установленных на некотором расстоянии
друг от друга на изоляционной колодке
16. Свободные концы пружин сведены
вместе и скреплены плавкой вставкой 18,
температура плавления которой состав-
ляет 330—420 °C. При отсутствии охлаж-
дения тормозные резисторы нагреваются,
плавкая вставка расплавляется, концы
пружин расходятся и разрывают цепь
катушки реле или контактора Термоза-
шитные реле на электровозах обычно
устанавливают на панелях тепловой
зашиты (например, на панели ПТЗ-019
электровоза ВЛ 80е).
Термодатчик ТЭК-8 (рис. 211, в), при-
меняемый на электропоездах ЭР2, ЭР9М,
ЭР2Р и др. для автоматического регули-
рования температуры воздуха в салонах
вагонов, состоит из механизма переклю-
чения, осуществляющего мгновенное за-
мыкание и размыкание контактов 27, и
чувствительной термосистемы. Термо-
система имеет термобаллон 19, запол-
ненный трансформаторным маслом, шток
21 с поршнем, пружину 20 и шатунную
трубку 22. Чтобы увеличить охлаждае-
мую поверхность термосистемы и тем са-
мым несколько снизить тепловую инер-
цию, трубка 22 имеет несколько цилинд-
рических витков. Значительное снижение
тепловой инерции датчика-реле достиг-
нуто уменьшением объема жидкости,
заключенной в термобаллоне 19, и улуч-
шением конвекционной теплоотдачи с его
поверхности.
Переключающий механизм состоит из
рычага с контактной пружиной 25, план-
ки, постоянного магнита 30 и механиз-
ма настройки с винтом 29, которым произ-
водят настройку на разность температур
замыкания и размыкания контактов 27.
При повышении температуры окру-
жающего воздуха жидкость в термосис-
теме увеличивается в объеме и давит на
поршень, связанный со штоком 21, кото-
рый, перемещаясь, воздействует на систе-
му рычагов. Это приводит к размыканию
контактов 27 и повороту стрелки указа-
теля 26. При понижении температуры ок-
ружающего воздуха шток 21 под дейст-
вием пружины 20 делает обратный ход,
что вызывает замыкание контактов 27.
Мгновенное замыкание и размыкание
контактов 27 обеспечивается постоянным
магнитом 30. Мощность контактов 27
достаточна для непосредственного раз-
рыва цепи включающей катушки электро-
магнитного контактора отопления. При
этом отпадает необходимость в примене-
нии промежуточных реле, в результате
чего упрощается управление отоплением
на электропоездах.
Реле контроля оборотов. Эти реле при-
меняют для предотвращения от разноса
(недопустимого повышения частоты
вращения) якорей мотор-генераторов в
случае обрыва их цепей независимого
возбуждения (на электровозах постоян-
ного тока с рекуперативным торможени-
ем) и управления электромагнитными
контакторами, осушествляюшими пуск
асинхронных расщепителей фаз (на локо-
мотивах переменного тока). В реле обо-
ротов используются центробежные си-
лы для вращения неуравновешенного
диска. Механизм реле размещают в ли-
том корпусе, который закрепляют иа
подшипниковом щите и соединяют муф-
той или вилкой с валом защищаемой
машины. В качестве примера рассмотрим
реле контроля оборотов РО-33 (рис 212)
восьмиосных отечественных электровозов
переменного тока, предназначенное для
управления контактором, отключающим
пусковой резистор при достижении рото-
ром расщепителя фаз частоты вращения
1350 об/мин, и для подключения его при
снижении частоты вращения ротора в
процессе выбега до 1100 об/мин. Центро-
бежный механизм в корпусе 1 вращается
в роликовых конических подшипниках и
соединен с валом расщепителя фаз вил-
кой 2. При вращении вала 4 рычаги 7 и
8 под действием центробежных сил пере-
мещают корпус подшипника с подшипни-
ком и штоком 3. Шток 3, преодолевая
усилие пружины 6, толкает шток блоки-
ровки, который переключает контакты 5.
Коэффициент возврата (отношение м д. с.
отпадания якоря к м д. с притяжения)
реле РО-33 не ниже 0,75
311
260
Рис 212 Реле контроля оборотов РО-33
Регуляторы напряжения, электронные
реле и бесконтактные блоки защиты. Ре-
гуляторы напряжения служат для авто-
матического регулирования напряжения
в цепях управления. Различают контакт-
ные регуляторы и бесконтактные. Пер-
вые (СРН-7, СРН-2, СРН-8А-1, СРН-8Б-3
и др.) применяют на электровозах и
электропоездах ранних выпусков, вто-
рые — иа современном э.п.с.
В качестве примера рассмотрим бес-
контактный регулятор напряжения
БРН-10 электровозов ВЛ10, ВЛЮУ и
ВЛ 11, основными узлами которого явля-
ются измерительное устройство, выпол-
ненное по схеме моста с транзистором
VT1 (рис. 213, а) и стабилитроном VD1,
и регулирующее устройство на транзи-
сторе VT2. Номинальное напряжение
51 В устанавливают потенциометром R2,
вращая регулировочный винт (при вра-
щении по часовой стрелке напряжение
генератора управления увеличивается,
при вращении против часовой стрелки —
уменьшается); падение напряжения,
приложенное к стабилитрону VD1, равно
напряжению пробоя. При напряжении
генератора меньше номинального стаби-
литрон VD1 заперт, ток базы транзисто-
ра VT1 практически равен нулю и он то-
же заперт. Транзистор VT2 открыт, об-
мотка возбуждения генератора возбуж-
дена, и напряжение на его зажимах
растет. Как только оно станет больше
номинального, стабилитрон VD1 откры-
вается, базовый ток транзистора VT1 воз-
312
растает и он также открывается. Транзи-
стор VT2 закрывается, что ведет к отклю-
чению обмотки возбуждения и цепи тока
через шунтирующий диод VD2. Напря-
жение генератора уменьшается до опре-
деленного значения, при котором стаби-
литрон VD2 восстанавливает свои запи-
рающие свойства. Процесс непрерывно
повторяется в описанной последова-
тельности. При этом напряжение гене-
ратора пульсирует около номинального
значения, а его среднее значение под-
держивается постоянным. Для сглажива-
ния пульсаций параллельно обмотке яко-
ря генератора включен конденсатор Об-
ратная связь по току возбуждения, ком-
пенсирующая изменения регулируемого
напряжения, вызванные изменением ча-
стоты вращения и нагрузки генератора,
осуществляется через резистор R5.
Для ускорения процесса переключения
и уменьшения мощности рассеяния тран-
зистора введена ускоряющая цепочка
R6—С1, увеличивающая крутизну фрон-
тов импульсов транзисторов. При дости-
жении напряжением на зажимах генера-
тора номинального значения стабилитрон
VD1 пробивается, конденсатор С1 заря-
жается по цепи базы транзистора VT1.
В это время транзистор VT1 открыт, а
транзистор VT2 закрыт. По мере заряда
конденсатора С1 (до 50 В) и уменьше-
ния тока заряда транзистор VT 1 начинает
закрываться, a VT2 — открываться. Кон-
денсатор С1 разряжается, создавая по-
ложительное смещение на базе транзи-
стора VT1 и тем самым надежно закры-
вая его.
Для предотвращения перенапряжений
при переключении транзистора из со-
стояния «открыт» в состояние «закрыт»
(вследствие большой индуктивности об-
мотки возбуждения) обмотка возбужде-
ния шунтирована диодом. Благодаря па-
дению напряжения на резисторе R4 пре-
дотвращается положение так называемо-
го «обрыва базы» при закрытом стаби-
литроне VD1 и обеспечивается подача
положительного смещения на базу от-
крытого транзистора VT2, в результате
чего транзистор VT1 надежно запира-
ется.
При выходе из строя измерительного
органа бесконтактного регулятора напря-
жения, когда транзистор VT2 теряет спо-
собность закрываться (обрыв в цепи базы
транзистора VT1, повреждение его эмит-
тер-коллекторного перехода и др.), на-
пряжение соответствующего генератора
управления резко возрастает, и если
своевременно его не отключить, может
произойти повреждение аппаратуры це-
пей управления. Нарастание напряжения
происходит так быстро, что предохрани-
тели с плавкими вставками практически
не успевают разомкнуть цепь обмотки
возбуждения. Для зашиты этой цепи ус-
танавливают блок бесконтактного защит-
ного устройства БЗ (рис. 213, б).
Если напряжение генератора управле-
ния меньше уставки (65—70 В, устанав-
ливается потенциометром /?/), транзис-
тор VT1 заперт благодаря падению нап-
ряжения на стабилитроне VD1. Вследст-
вие этого катушка реле К1 обесточена,
его замыкающий контакт разомкнут, а
следовательно, и катушка контактора К2
обесточена, и его размыкающий контакт
замыкает цепь тока возбуждения генера-
тора. Когда напряжение генератора иа
зажимах Ш2/1 и Ш2/2, Ш2/3 и Ш2/4
становится больше напряжения уставки,
отпирается транзистор VT1, реле К1 сра-
батывает и замыкает цепь катушки кон-
тактора К.2. Последний срабатывает и
размыкает цепь возбуждения генератора.
Рис 213. Электрические схемы бесконтактных регулятора напряжения БРН-10 (а), блока за-
щиты (б) и реле электронного РЭ (в)
313
Когда напряжение генератора умень-
шается до остаточного (зажимы Ш2/1
и Ш2/2, UI2/6 и Ш2/7), транзистор
VT1 запирается, но катушка реле К1 про-
должает получать питание через собст-
венный замыкающий контакт и кнопку
Кн1, что исключает «звонковую» работу
системы генератор—блок зашиты. Для
выравнивания напряжений генерато-
ров управления двух и более секций слу-
жат блоки выравнивания напряжений
БВНГ.
На электровозах и электропоездах пер-
вых выпусков переключение режимов ра-
боты аккумуляторной батареи осуществ-
лялось электромагнитными реле обрат-
ного тока (Р-15 и др.). При этом проис-
ходили большие «провалы» напряжения
(до 10—15 В) в цепях управления. Чтобы
исключить их и обеспечить высокий коэф-
фициент возврата (до 0,85—0,9), начали
применять электронные реле.
Электронное реле построено по схеме
нелинейного моста с транзистором VT1
(рис. 213, в) и стабилитронами VD3 и
VD2. Значением напряжения пробоя ста-
билитронов определяется в основном ус-
тавка срабатывания реле. Точно настраи-
вают реле в диапазоне 2—5 В потенцио-
метром R2. При вращении винта потен-
циометра по часовой стрелке напряжение
срабатывания уменьшается, против —
увеличивается. Диод VD1 и резистор
R1 обеспечивают надежное запирание
транзистора, если напряжение на гене-
раторе ниже напряжения срабатывания
реле.
§ 72. Плавкие предохранители
Плавкий предохранитель является од-
ним из простейших защитных аппаратов;
такие предохранители применяют для
защиты электрических цепей от перегру-
зок и коротких замыканий. Действие
плавкого предохранителя основано на
том, что при появлении в защищаемой
цепи тока выше допустимого сменная
часть его — плавкая вставка в виде тон-
кой проволоки или пластины — плавится
и отключает защищаемый ею участок
цепи от источника энергии.
При нагревании вставки током продолжи-
тельного режима поглощаемая вставкой энер-
гия отдается в окружающую среду. При этом,
314
Рис. 214. Токовременные характеристики
плавких вставок предохранителей
кроме вставки, нагреваются до допустимой
температуры и отдельные части предохраните-
ля, поэтому его размеры и применяемые мате-
риалы должны соответствовать тепловой на-
грузке.
Плавкая вставка рабочими токами и тока-
ми короткого замыкания нагревается различ-
но. При малых токах нагрузки небольшая
часть энергии, выделяемой в плавкой вставке,
расходуется иа нагревание и почти вся отдает-
ся в окружающую среду. Температура вставки
при этом увеличивается медленно. С ростом
тока нагрузки повышается температура встав-
ки и других элементов предохранителя. Наи-
больший ток, при котором плавкая вставка не
перегорает в течение длительного времени,
называют ее предельным током 1Х. Время
плавления вставки при предельном токе равно
бесконечности. При токе нагрузки I, большем
ее номинального тока /н, вставка начинает
нагреваться и плавиться. Чем больше ток I,
тем быстрее плавится вставка и отключает
цепь. Зависимость времени плавления вставки
от тока называют токовременндй характери-
стикой: по ней можно установить время отклю-
чения цепи плавким предохранителем при ава-
рийном токе. Характер кривой t = f(j) опре-
деляется размерами и конструкцией предохра-
нителя. Кривые t = ((/) в зоне малых токов
асимптотически приближаются к наименьшему
току (/min а и /min 6 на рис. 214).
Один и тот же ток нагрузки (/, и /2) рас-
плавит разные вставки за разное время: вре-
мя плавления для вставки с меньшим номи-
нальным током (кривая а) меньше, чем для
вставки с большим номинальным током (кри-
вая б). С увеличением тока разница во вре-
мени плавления этих вставок уменьшается, и
при токе /2 (ток к.з.) время их плавления
очень мало и практически одинаково. Ток плав-
ления и время плавления вставки зависят от
материала, площади сечения и длины вставки,
состояния поверхности и условий ее охлажде-
ния, состояния контактов предохранителя, тем-
пературы окружающей среды и др. Поэтому
токовремениые характеристики предохраните-
лей очень неустойчивы
На электровозах и электропоездах
плавкие предохранители применяют для
зашиты от токов к з. и токов недопусти-
мой перегрузки вспомогательных машин
(предохранители ВЛ К-6/100 иа электро-
возах ВЛ10; ПКПС-3 на электропоездах
ЭР2 и ЭР2Р; ПП-57 на электровозах
ВЛ80с, ВЛ80т и др.; PR на электровозах
ЧС4 и др.), полупроводниковых преобра-
зователей цепей освещения, отопления
и др. (предохранители ПР-2, ПК-45
и др.).
Конструкция плавких предохранителей
в основном определяется назначением це-
пей, которые они защищают (рис. 215),
и токами плавких вставок. Они имеют
токи от 0,15 до 125 А, номинальные на-
пряжения 50, 380, 440, 500 и 3000 В.
Плавкая вставка на 20 и 30 А состоит
из четырех медных посеребренных прово-
лок, а на 50 А — из восьми. Каждая
проволока имеет ступени различных диа-
метров. Для плавкой вставки с номи-
нальным током 20 А, например, диаметры
ступеней проволок равны 0,25; 0,3;
0,35 мм, при 30 и 50 А — соответственно
0,3; 0,4 мм. Предохранители на токи 20,
30 и 50 А имеют габаритный размер А
соответственно 285, 285 и 330 мм; Б —
соответственно 55, 55 и 70 мм и В —
= 100 мм.
Устройство и расположение плавких
проволок позволяют органичить пере-
напряжения, возникающие при расплав-
лении вставки, и обеспечить равномерный
нагрев патрона по всей длине во избе-
жание образования трещин в стеклянной
трубке. Оловянные шарики, напаянные в
Рис 215 Общий вид (а) н разрезы плавких предохранителей на токи 20 и 30 А (б),
ПКПС-3-32/32-20 до 20—80 А (в), ПР-2 на 15, 60, 100 и 200 А (г), ПК-45 от 0,15 до 15 А (<?),
80 А и выше (е), до 10 А (яс).
1 и 5 — опорные изоляторы, 2 и 4 — контакты, 3 — фарфоровая или стеклянная трубка, 6 — плавкая
вставка; Z, 8, 20—пружины; 9, 12—металлические колпачки; 10, 11 — фибровая трубка; 13— асбес-
товая вата, 14 — пробка, 15 — мраморная крошка; 16, 22— контактный нож; 17 — пластмассовое основа-
ние, 18 — втулка металлическая; 19 — пластмассовая головка, 21 — отверстия для выхода газа; 23 —
стальная скоба; 24 — асбест
315
месте скруток плавких проволок различ-
ных диаметров, предназначены для огра-
ничения нагрева предохранителя при не-
больших перегрузках. У оловянных шари-
ков меньше температура плавления, поэ-
тому плавление проволок начинается
именно с этих участков.
Быстрое гашение дуги в предохрани-
телях, заполненных кварцевым песком,
происходит из-за интенсивной деиониза-
ции дуги в узких щелях между песчин-
ками наполнителя. Возникающая в месте
плавления вставки дуга насыщена иони-
зированными парами металла проволоки,
которые благодаря высокой температуре
имеют большое давление. Этим давлени-
ем ионизированные частицы разбрасы-
ваются в стороны, проникают в зазоры
между песчинками и, оседая в них, ох-
лаждаются. Срабатывает предохрани-
тель бесшумно, без выброса пламени и
газов
§ 73. Разрядники и ограничители
напряжений
Разрядники и ограничители напряже-
ний служат для зашиты цепей электро-
возов и электропоездов от перенапряже-
ний, возникающих в контактной сети
при грозовых электрических разрядах.
Наиболее опасны перенапряжения, вызы-
ваемые прямыми ударами молнии в кон-
тактную сеть или ее опоры. Пере-
напряжения в контактной сети достигают
нескольких сотен киловольт и опасны для
изоляции электрических аппаратов, ма-
шин и проводов. Волны перенапряжений
характеризуют амплитудой AU, крутиз-
ной фронта Д[//А/ и длиной. Перенапря-
жения протекают за очень малое время
при значительной мощности.
Для защиты оборудования тяговых
устройств от перенапряжений ограничи-
вают область распространения пере-
напряжений, для чего вдоль контактной
сети через определенное расстояние уста-
навливают роговые разрядники, т. е. соз-
дают искровые промежутки между кон-
тактным проводом и ходовым рельсом.
На электровозах и электропоездах ус-
танавливают разрядники различных кон-
струкций (РМВУ-3,3; РВКУ-З.ЗА01 на
электровозах и электропоездах постоян-
ного тока; PBMK-IV, PBMK-V и VI,
316
РВЭ-25М на электровозах и электропоез-
дах переменного тока). В них применены
диски 7 (рис. 216), изготовленные из ви-
лита (полупроводникового материала на
основе карборунда). С увеличением на-
пряжения, приложенного к вилиту, внут-
ри него появляется большое количество
проводящих каналов, в связи с чем об-
щее сопротивление его уменьшается и
волна перенапряжений быстро отводится
в землю при ограниченном напряжении
на защищаемом оборудовании.
Существенным показателем работо-
способности разрядника является спо-
собность вилитовых дисков воспринимать
энергию разряда. Увеличение этой спо-
собности позволяет понижать уставку
разрядника, допуская более частые его
срабатывания.
Магнитный униполярный разрядник
РМВУ-3,3 содержит два вилитовых диска
5 и 7 (рис. 216, а), два искровых уни-
полярных промежутка 14, постоянные
магниты 12, 15 и 25, которые размеще-
ны внутри фарфорового кожуха 3 и сжа-
ты пружиной 8 вместе с монтажными
деталями 4, И, 13 и 18. Кожух закрыт
снизу днищем 16 и соединен с основа-
нием 1 заливочной массой 2. Искровые
промежутки для равномерного распреде-
ления напряжения между ними шунтиро-
ваны многоомными резисторами гш (рис.
216, б). Магниты 12 и 15 (см. рис. 216, а)
обеспечивают равномерное магнитное
поле у искровых промежутков и в зоне
горения дуги. Так как вилит обладает
гигроскопичностью и при попадании в
него влаги теряет свои электрические
свойства, то кожух 3 герметически уплот-
няют кольцевыми прокладками 9 и /7 из
озоно- и морозостойкой резины. Диски
5 и 7 по бокам покрывают изоляционной
замазкой, которая скрепляет их и одно-
временно предотвращает разряды по
этим поверхностям. Фетровые прокладки
6 предотвращают горизонтальное пере-
мещение дисков 5 и 7.
В разрядниках РМВУ-3,3 и РМБВ-3,3
при напряжении контактной сети до 4 кВ
ток утечки составляет 100—300 мкА. При
перенапряжении 7,5—9 кВ искровые про-
межутки пробиваются. После прохожде-
ния волны перенапряжения и снижения
напряжения контактной сети до номи-
нального сопротивление вилитовых дис-
Рис. 216. Разрядники РМВУ-3,3 (а), РВЭ-25 (г), электрические схемы их (б и д) и схема реги-
стратора РВР (в)
ков увеличивается до 140—160 Ом, ток
падает до 25—30 А. При этом дуга на
искровых промежутках растягивается
под действием магнитного поля постоян-
ных магнитов и разрывается. Для предот-
вращения взрыва фарфорового кожуха
под значительным давлением газов, воз-
никающих в разряднике в случае его пов-
реждения, в днище 16 установлен предо-
хранительный клапан 19, который откры-
вается при определенном давлении внут-
ри кожуха.
В разряднике РМВУ-3,3, как видно из
рис. 216, а, электроды расположены в
нижней части полости кожуха 3. Поэто-
му дуга, возникающая при пробое искро-
вых промежутков, должна выдуваться в
верхнюю часть камеры. Для этого к за-
жиму 10 присоединяют кабель цепи с на-
пряжением положительной полярности.
Другой конец кабеля крепят к днищу
16 болтом 20.
Искровые промежутки в разряднике
РМБВ-3,3 расположены в средней части
кожуха. Возникающая дуга под действи-
ем поля постоянных магнитов выдувается
в верхнюю или нижнюю часть камеры
в зависимости от полярности приложен-
ного к верхнему зажиму напряжения,
т. е. полярность для разрядника РМБВ-
3,3 безразлична (поэтому его называют
биполярным).
Для контроля срабатывания вилитово-
го разрядника последовательно с ним
может быть включен регистратор РВР
или РР. Регистратор РВР состоит из
герметического алюминиевого корпуса.
Внутри корпуса находятся два искровых
промежутка 22 и 23 (рис. 216, в), отсчет-
ный барабанчик с пружинным заводным
механизмом, плавкие вставки и рези-
стор 21, сопротивлением 0,5—5 кОм.
В отсчетном барабанчике может быть
установлено десять плавких вставок
из нихромовой проволоки диаметром
0,1 мм. Если разрядник, в цепь которого
включен регистратор, от возникшего пе-
ренапряжения срабатывает, то через него
и резистор 21 проходит импульсный ток.
Когда ток достигнет уставки, падение
напряжения на резисторе 21 регистрато-
ра становится равным разрядному напря-
жению искрового промежутка 22, он
пробивается и ток импульса проходит
через плавкую вставку и плавит ее. Про-
бивается искровой промежуток 23, им-
пульсный ток проходит через пробитые
искровые промежутки. Когда ток спадет,
317
отсчетный барабанчик 24 автоматически
заменит перегоревшую вставку Об
окончании отсчета сигнализирует появ-
ление красной риски в смотровом окне
корпуса регистратора.
После десяти срабатываний регистра-
тора заменяют плавкие вставки. Реги-
стратор надежно срабатывает при им-
пульсных токах от 200 до 10 000 А дли-
тельностью 20—40 мкс и от 100 до 500 А
длительностью 2000 мкс без сопровож-
дающего тока.
Разрядник РВЭ-25М состоит из много-
кратного искрового промежутка 26
(рис. 216, гид), шунтирующих резисто-
ров 25, рабочих нелинейных вилитовых
дисков 7 диаметром 100 мм и высотой
420 мм подковообразной формы (для
равномерного распределения напряже-
ния по искровым промежуткам) и фарфо-
рового кожуха 3 с армированными в
нижней и верхней частях силуминовыми
фланцами 28 и 27. Кожух герметически
закрыт крышками с резиновыми уплот-
нениями. Торцы дисков покрыты алюми-
нием (для обеспечения проводимости
стыков), боковая поверхность—изоли-
рующей обмазкой. Стопка дисков и иск-
ровых промежутков для получения хо-
рошего контакта сжата сильной стальной
пружиной конической формы.
Разрядник крепят к крыше кузова ло-
комотива нижним фланцем 28. К кон-
тактному болту на крышке верхнего
фланца 27 подключают непосредственно
или через регистратор вывод высокого
напряжения от главного выключателя;
нижний зажим соединяют с кузовом
(«землей»).
Разрядник РВЭ-25М рассчитан на
наибольшее напряжение в контактной се-
ти 29 кВ, пробивное напряжение искро-
вых промежутков при частоте 50 Гц не
менее 58 кВ. При напряжении на разряд-
нике, большем определенного значения,
искровой промежуток пробивается и ра-
бочее сопротивление подключается к вы-
воду высокого напряжения. Это приводит
к прохождению импульсного тока, обус-
ловленного перенапряжением, и одновре-
менно сопровождающего тока, вызванно-
го рабочим напряжением контактной се-
ти, снижению напряжения на разряднике
и устранению перенапряжения.
Разрядник PBMK-IV (PBMK-V и VI)
содержит блок, набранный из трех парал-
лельных колонок тервитовых дисков диа-
метром 70 мм, имеющих нелинейное
сопротивление, и комплекта искровых
промежутков, размещенных внутри арми-
рованного металлическим фланцем фар-
форового кожуха. Искровые промежут-
ки расположены в зазоре между посто-
янными магнитами, имеющими форму
кольца.
Ограничители напряжений (ОПН-
25УХЛ1 на электровозах ВЛ80₽ и др.)
состоят из последовательно-параллель-
но соединенных керамических резисто-
ров на основе окиси цинка, заключен-
ных в фарфоровые герметизированные
покрышки. Резисторы ограничителя об-
ладают очень высокой нелинейностью,
и при рабочем напряжении токи не пре-
вышают 1—2 мА, вследствие чего искро-
вые промежутки в ограничителях не ста-
вят. Ограничитель снабжен предохрани-
тельным клапаном, предотвращающим
взрыв фарфоровой покрышки при внут-
реннем повреждении аппарата.
Глава 14
АППАРАТЫ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ,
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ И ЛИЧНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
§ 74. Контроллеры машиниста
Контроллеры машиниста служат для
дистанционного (косвенного) управления
работой тяговых двигателей в тяговом
и тормозном режимах; с их помощью
подключают к источнику низкого напря-
жения и отключают в определенной по-
следовательности провода цепи управ-
ления, т. е. включают и выключают в оп-
ределенной последовательности высоко-
вольтные аппараты при пуске, регулиро-
вании скорости движения, остановке, из-
менении направления движения и элект-
рическом торможении электровоза или
электропоезда. Контроллер машиниста
имеет ряд рукояток, каждая из которых
предназначена для определенных опера-
ций управления и имеет несколько фик-
сированных позиций, соответствующих
определенным включениям аппаратов си-
ловой цепи.
При конструировании контроллеров
должны быть соблюдены требования,
обеспечивающие простоту и легкость
пользования ими и наиболее простую
кинематику блокировочных механизмов;
наименьшие массу и габаритные раз-
меры аппарата; надежность работы его
переключающих устройств, удобство ос-
мотра и ремонта всех его деталей. Рас-
пределение функций управления и рас-
положение отдельных рукояток конт-
роллера выполняют так, чтобы обеспе-
чить простоту и удобство пользования
ими и не допускать отвлечения маши-
ниста от наблюдения за сигналами, путем
и контактной сетью. Механические блоки-
ровки в контроллере создают взаимо-
зависимость между рукоятками, что
предотвращает ошибочные действия
машиниста.
Одну из рукояток, чаще всего ревер-
сивную или реверсивно-селективную, на
каждом контроллере машиниста делают
съемной. Съемная рукоятка может быть
снята с аппарата только в нулевом поло-
жении, в которое ее можно поставить
после возвращения других рукояток так-
же в нулевое положение. Контроллер
машиниста устанавливают в каждой ка-
бине управления, а реверсивную или ре-
версивно-селективную рукоятку выдают
одну на все контроллеры состава. По-
этому машинист не может случайно оста-
вить какую-либо рукоятку на одном из
контроллеров во включенном положении,
так как это вызвало бы нарушение пра-
вильной работы электрических цепей
при управлении составом с другого
контроллера.
По конструкции различают контрол-
леры машиниста барабанные, кулачко-
вые и бесконтактные.
В барабанных контроллерах (рис.
217, а) замыкание и размыкание цепей
проводов управления осуществляют сег-
ментами 2 при повороте барабана 1 на
определенный угол. К сегменту 2 прижи-
маются пальцы 3, которые соединены
с соответствующими проводами цепи
управления. Пальцы укреплены на стой-
ке 4
В кулачковых контроллерах (рис. 217,
б) замыкание и размыкание цепей про-
водов управления осуществляют кулач-
ковые контакторы (контакторные эле-
менты), укрепленные на стойке 4, на
которые воздействуют кулачковые шай-
бы 11.
При вращении рукояткой вала 12 конт-
роллера кулачковая шайба 11 своим вы-
ступом 9 нажимает на ролик 8 и размы-
кает цепь контактами 5 и 6, к которым
присоединены провода цепи управления.
Как только выступ шайбы пройдет ролик,
пружина 7 повернет рычаг 10 и снова
замкнет контакты 5 и 6.
В барабанных контроллерах при сколь-
жении пальцев по поверхности сегмен-
тов сильно изнашиваются их контакт-
ные поверхности. Износ увеличивается с
увеличением длины пути скольжения
пальцев, а также при образовании дуги
319
на контактах. В этом отношении конт-
роллеры барабанные уступают кулачко-
вым, которые применяют на всем оте-
чественном э. п. с. В качестве примера
рассмотрим кулачковые контроллеры
машиниста 1 КУ.019, КМ-84 и КМЭ-8.
Контроллер 1 КУ.019 электропоездов
ЭР2Р и ЭР2Т каркасной конструкции
имеет основание 22 (рис. 218, а) и крыш-
ку 14, соединенные вертикальными сталь-
ными угольниками 6 и 17.
На крышке сверху закреплена деко-
ративная крышка 13, на ней выдавлены
обозначения направления движения
поезда и положений главного вала. На
крышке размещен ограничитель 8 пово-
рота съемной реверсивной рукоятки 9.
На рейках 3 и 18 установлены кулачковые
контакторы 4 и 19 типа КЭ-42, а на
угольнике 17 — контактные пальцы 16.
Контакторы закрыты кожухом 21 с зам-
ками 5 и соединены с поездными прово-
дами разъемом 1, состоящим из колодки
и вставки. Реверсивная рукоятка имеет
три фиксированных положения: два
рабочих — Вперед и Назад и нулевое;
главная рукоятка — 11 таких положений:
нулевое, маневровое, четыре ходовых и
пять тормозных. С помощью реверсивной
и главной рукояток управляют соответ-
ствующими кулачковыми валами 10 и 11,
представляющими собой стальные стерж-
ни с насаженными на них кулачковыми
шайбами 20, контактными кольцами 15,
деталями 7 фиксации и механической
блокировки валов. Реверсивный вал 10
установлен в подшипниках, запрессован-
ных в крышку и кронштейн 2, закреп-
ленный на угольнике 6, а главный
вал — в подшипниках, запрессованных в
крышку и основание 22. Для исключения
ошибочных действий машиниста ревер-
сивный и главный валы механически
сблокированы таким образом, что по-
ворот реверсивного вала возможен толь-
ко при нулевом положении главного, а
поворот главного — только при рабочем
положении (Вперед или Назад) ревер-
сивного.
При нулевом положении реверсивного
и главного валов ролик фиксатора 24
(рис. 218, б) входит в среднюю впадину
храповика 25, жестко установленного на
реверсивном валу. Одновременно конец
фиксатора входит во впадину колеса 23,
жестко установленного на главном валу
12, и запирает вал в нулевом положении.
При установке реверсивной рукоятки в
положение, соответствующее направле-
нию движения поезда, вместе с реверсив-
ным валом повернется храповик. Ролик
фиксатора выйдет из средней впадины
храповика и войдет под действием пру-
жины 26 в более глубокую впадину. При
этом конец фиксатора выйдет из впадины
колеса, позволяя поворачивать главный
кулачковый вал.
В свою очередь реверсивную рукоятку
из крайнего положения перевести в сред-
нее (нулевое) можно лишь в нулевом
положении главного вала, так как только
в этом случае впадина колеса находится
против конца фиксатора. Фиксатор 27
обеспечивает фиксацию позиций глав-
ного вала, когда реверсивный вал нахо-
дится в положении Вперед или Назад.
320
Главная рукоятка состоит из прессо-
ванного пластмассового корпуса 28 (рис.
218, в), прессованной волокнитовой го-
ловки 30, кнопки 31 и механизма электри-
ческой блокировки безопасности. При
нажатии машинистом на кнопку 31 ру-
коятка перемещается вниз, преодолевая
усилие пружины 32. Вместе с кнопкой
перемещается ось 33, которая давит на
ролик микропереключателя 29 и замы-
кает цепь блокировки безопасности. При
этом раздается щелчок. Если машинист
продолжает нажимать на кнопку, она
перемещается вниз до соприкосновения
с горизонтальной площадкой головки 30.
Ось 33 скользит по ролику и удерживает
микропереключатель во включенном по-
ложении. Когда машинист перестанет
нажимать на кнопку, пружина 32 возвра-
тит механизм в исходное положение, цепь
блокировки безопасности разомкнется.
Контроллеры машиниста 1 КУ-021 и
1КУ-023 электропоездов ЭР2 и ЭР9М
по конструкции и внешнему виду ана-
логичны контроллеру 1КУ.019. Они отли-
чаются от него в основном числом фик-
сированных положений главной рукоят-
ки и соответственно числом кулачковых
контакторов на главном валу.
Все узлы контроллера машиниста
КМ-84 электровоза ВЛ80с смонтированы
между двумя рамами 1 и 4 (рис. 219, а),
соединенными рейками 11 и 12. Группы
кулачковых контакторов 2 и 9 приводятся
в действие валами, которые соединены
со своими рукоятками — главной 10, тор-
мозной 7 и реверсивной 8. Рукоятка 8
съемная. Каждый вал состоит из сталь-
ной оси и насаженных на нее кулачко-
вых изоляционных прессованных шайб 6.
Все валы сблокированы между собой ме-
ханически (рис. 219, б, в и г) с помощью
дисков 14, 18, 21, рычагов 20, валов 5,
13, 17, 22, пружин и защелок 16, 19, 23
с пазами 15. Эти блокировки обеспечива-
ют следующее:
Рис. 218. Контроллер машиниста
1КУ.019 электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
11 Зак 955
321
возможность перемещения главной ру-
коятки 10 (см. рис. 219, а) в любое по-
ложение при установке реверсивной 8
в положения ПП (Вперед или Назад),
ОП1, ОП2, ОПЗ и тормозной рукоятки 7
в положение 0;
возможность перемещения тормозной
рукоятки 7 в любое положение при уста-
новке реверсивной 8 в положение ПП
(Вперед или Назад) и главной 10 в по-
ложение 0\
возможность перемещения реверсив-
ной рукоятки 8 в положения ОП1, ОП2,
ОПЗ при установке тормозной рукоят-
ки 7 только в положение 0, а в положе-
нии 0 при установке главной 10 и тормоз-
ной 7 рукояток в положение 0;
невозможность перемещения главной
10 и тормозной 7 рукояток при нахожде-
нии реверсивной 8 в положении 0.
Главный вал 22 расположен соосно с
реверсивным 17, имеет положения: 0 —
нулевое, АВ — автоматическое выключе-
ние, РВ — ручное выключение, ФВ —
фиксация выключения, ФП — фиксация
пуска, РП — ручной пуск, АП — авто-
матический пуск, БВ — быстрое выклю-
чение.
Положения 0, АВ, РВ, ФВ, ФП, РП —
фиксированные, положения АП и БВ с
самовозвратом.
Реверсивный вал 17 имеет положения
0 — нулевое; ПП (Вперед) — полное
возбуждение; ОП1, ОП2, ОПЗ — соот-
ветственно первая, вторая, третья ступе-
ни ослабления возбуждения; ПП (На-
Рис 219. Общий вид (а), механические бло-
кировки реверсивного и тормозного валов (б),
главного, реверсивного и тормозного валов
(в) и кинематическая схема контроллера ма-
шиниста КМ-84 электровоза ВЛ80с (г)
322
Рис 220. Общий вид конт-
роллера машиниста КМЭ-&
1— основание (литое), 2 н
3 — соответственно передний
и задний кожуха из листовой
стали; 4 — средняя рама,
5 — рукоятка главного вала,
6 — рукоятка тормозного ва-
ла; 7 — сектор зубчатый
рукоятки тормозного вала,
8— крышка (литая); 9 и
10 — стальные планкн, И —
кулачковые контакторы,
12 — кнопка в торце рукоят-
ки для выдержки времени
при переходе с одного соеди-
нения тяговых двигателей на
другое, 13 — фиксатор, 14 —
сектор зубчатый рукоятки
главного вала,15 — съемная
рукоятка реверсивно-селек-
тивного вала
зад) — полное возбуждение. Все позиции
реверсивного переключателя фиксиро-
ванные.
Тормозной вал 13 устанавливается в
следующие фиксированные положения:
0 — нулевое, П — подготовка цепи к тор-
можению, ПТ — предварительное тор-
можение с тормозной силой до 12-104Н
(12 тс), Торможение. Положения 0, П,
ПТ и крайние положения зоны Тормо-
жение фиксированные, положения зоны
Торможение нефиксированные На ва-
лу 13 установлена профильная шайба,
с помощью которой производится пово-
рот ротора сельсина-датчика торможе-
ния 3; от угла поворота а тормозного
вала зависит напряжение (7ВЬ|Х (напри-
мер, при а = 270° напряжение (7ВЫХ = 0,
при а = 60° —(7ВЫХ = 24,5 В)
Контроллеры машинистов электрово-
зов ВЛ80т по конструкции аналогичны
контроллеру КМ-84, Конструкция конт-
роллера электровозов ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10у
пояснена рис. 220.
§ 75. Выключатели управления,
разъединители, кнопочные
выключатели и посты,
распределительные щиты
и панели аппаратов
Выключатели управления, разъедини-
тели, кнопочные выключатели и посты.
Эти аппараты применяют для управления
различными цепями нз кабин машиниста
или из машинных отделений электровозов
и вагонов электропоездов. Например,
выключателем управления подключают
к источнику энергии и отключают от него
цепи управления, разъединителем цепей
управления отключают эти цепи от поезд-
ных проводов; с помощью кнопочных
выключателей осуществляют подъем и
опускание токоприемников, включение и
выключение мотор-компрессоров, мотор-
вентиляторов, печей отопления, освеще-
ния, восстановление реле перегрузки и
т. д
Все эти аппараты имеют ручное
управление (рис. 221, а), их контактная
система состоит из пальцев, стыковых
контактов или из отдельных пакетов.
В цепях освещения широко исполь-
зуют пакетные выключатели ПВ (рис.
221, б), контактную систему 17 которых,
набирают из отдельных пакетов, в пазах
которых смонтированы неподвижные кон-
такты с винтовыми зажимами для под-
ключения проводов и пружинящих по-
движных контактов с фибровыми дуго-
гасительными шайбами 18. Пакеты на-
бирают на скобе и крепят их стяжными
шпильками 19. Подвижные контакты пе-
реключают изолированным квадратным
переключающим валиком Необходимые
контактные йажатия обеспечиваются
пружинящими подвижными контактами.
Пакетные выключатели снабжены завод-
ными пружинами 16 для мгновенного пе-
реключения; скорость движения подвиж-
ных контактов не зависит от частоты
И*
323
Рис 221 Выключатель управления ВУ-223 (а) и В-007 (в); пакетный выключатель ПВ-2-25
(б) и кнопочный выключатель КУ (г); кнопочный пост ПКЕ-251 (<?).
/ — рукоятка, 2 — зажим, 3 — корпус из прессованного карболита, 4 — дугогасительная катушка,
5 — дугогасительная камерам 6 н 20 — неподвижные контакты, 7 у 23 — подвижные контакты; 8 —
предохранитель, 9 — пружина, 10 — кулачковый контактор КЭ-153; // — валик; 12 — корпус, 13 — тол-
катель, 14 — крышка; 15 — перемычка; 16 — заводная пружина, 17 — контактная система, 18 — фибро-
вые дугогасительные шайбы; 19 — стяжная шпилька; 2/— стальной корпус, 22 — специальный ключ
324
вращения рукоятки 1. В выключателях
КУ (рис. 221, г) контактная система
подобна примененной в выключателе
ВУ-223А.
Применяют в цепях управления кно-
почные посты и быстродействующие вы-
ключатели типа «Тумблер», которые при
номинальном токе и номинальном напря-
жении выдерживают до 10 тыс. переклю,-
чений.
Распределительные щиты и панели ап-
паратов. Они представляют собой пане-
ли, на которых смонтированы аппараты,
обеспечивающие питание цепей управле-
ния и совместную работу источников
энергии низкого напряжения, например:
один или два регулятора напряжения;
реле обратного тока; рубильники для пе-
реключения генераторов управления, а
также для отключения и усиленного за-
ряда аккумуляторной батареи; ампер-
метр и вольтметр; переключатель вольт-
метра; низковольтные предохранители;
резисторы трубчатые или проволочные
эмалированные, установленные на ли-
цевой или обратной стороне панели;
перемычки, зажимы и другие детали.
Расположение аппаратов на одной па-
нели облегчает их эксплуатацию, упро-
щает монтажную схему цепей управле-
ния, дает экономию в проводах и кабе-
лях.
На электровозах применяют панели уп-
равления и распределительные щиты
различных типов. Размеры и схемы их в
основном зависят от числа аппаратов,
что обусловлено, например, числом ге-
нераторов напряжения, схемой защиты
цепей управления и т. д.
Панели аппаратов применяют при
блочном расположении оборудования
для удобства монтажа и обслуживания,
например аппаратов управления вспомо-
гательными машинами, аппаратов за-
щиты и т. д. Панели аппаратов состоят
из каркасов и гетинаксовых панелей с
аппаратами. Соединяют аппараты на
панелях шинами и проводами. Все за-
жимы панелей, предназначенные для
подключения внешних проводов, выведе-
ны на зажимы силовые и цепей управ-
ления, что обеспечивает удобство мон-
тажа при изготовлении и ремонте элект-
ровозов.
$ 76. Замемляющие штанги,
сельсины, сигнализаторы,
устройства контроля рода тока
и переключения воздуха
Заземляющие штанги. Эти штанги
(рис. 222) служат для опускания по-
движной части токоприемника в случае
аварии и заземления участка контакт-
ной сети с номинальным напряжением
25 кВ (штанги ШЗ-27) при работе на
крыше электровоза, для снятия емкост-
ных зарядов с цепей, соединенных с об-
моткой тягового трансформатора низ-
шего напряжения, и для заземления об-
мотки высшего напряжения при работе
в высоковольтной камере (штанги
ШЗ-60).
Рис. 222. Заземляющие штанги ШЗ-27 (а) и ШЗ-60 (б):
1 и 11— рукоятка; 2 — изолятор, 3 — изоляционная трубка, 4 — крюк; 5 — бобышка; 6 — провод, 7—
контактный палец; 8 — место надписи; 9 — ограничительный поясок, нанесенный масляной краской,
10— деревянная штанга
325
Сельсины. На отечественных электро-
возах переменного тока установлены
в кабинах машиниста сельсины-прием-
ники — указатели позиций УП-5, на
главных контроллерах — сельсины-дат-
чики (НС-404 и др.). Выводы сельсина-
приемника и сельсина-датчика электри-
ческие соединены (рис. 223, а). Сель-
син — это индукционная машина. На
электровозах и электропоездах наиболь-
шее распространение получили сель-
сины с однофазной первичной обмоткой
возбуждения и трехфазной вторичной.
Распределенная вторичная обмотка,
соединенная по схеме «звезда», распо-
ложена на статоре, который по конструк-
ции напоминает статор трехфазной асин-
хронной машины с одной парой полюсов.
Ротор имеет сосредоточенную обмотку
Р1—Р2—РЗ. Наконечники явно выра-
женных полюсов обеспечивают синусои-
дальное распределение магнитного по-
тока под полюсами. Обмотки статора
(возбуждения) С1—С2 через контактные
кольца и щетки питаются переменным
током 110 В. Статорные обмотки
датчика и приемника соединены трехпро-
водной линией связи. Ток, проходящий по
обмотке возбуждения, создает магнитный
поток, индуцирующий во вторичных об-
мотках э. д. с., амплитуды которых опре-
деляются расположением осей обмоток
относительно оси обмотки возбуждения.
При согласованном положении ведущей и
ведомой осей э. д. с. в соответствующих
вторичных обмотках датчика и приемни-
ка одинаковы и направлены встречно.
Поэтому в соединительных проводах и
вторичных обмотках тока нет. При пово-
роте ведущей оси на угол а э д. с во
вторичных обмотках сельсина-датчика
будут отличаться от соответствующих
э. д. с. во вторичных обмотках сельсина-
приемника. По вторичным обмоткам пой-
дет уравнительный ток. В результате
взаимодействия пульсирующего потока
возбуждения и тока вторичных обмоток
создается вращающий момент Мс, про-
порциональный синусу угла а. Если Мо
больше тормозного момента Мг сельси-
на-датчика, то стрелка приемника пово-
рачивается до тех пор, пока Мс не будет
равен Л4Т
Сельсины (НС-404А и др.) применяют
на электровозах и для выдачи сигнала
блоку управления при регулировании
угла открытия тиристоров преобразова-
теля во время электрического торможе-
ния. Мощность сельсинов обычно состав-
ляет 13—16 Вт, масса сельсина 2 кг.
Сигнализаторы. На электровозах ЧС2,
ЧС2Т и др. эти аппараты (А133 и др.) при-
меняют для сигнализации о срабатыва-
нии защит. Сигнализатор состоит из па-
нели с крышкой, на которой установлены
указательные реле. Каждое реле имеет по
три переключающих контакта и катушку,
подключенную к цепи управления через
блок-контакты контролируемых ими ап-
паратов. При возбуждении катушки реле
Рис 223. Схема соединения сельсинов (а), указатель
позиций УП-5 (б) и сельсин НС-404 (в):
Pl, Р2, РЗ — обмотки ротора; Cl. С2— обмотки возбужде-
ния; 1, 6 — крышки; 2 — предохранительное стекло, 3 — шка-
ла; 4 — корпус указателя позиций; 5 — статор сельсина, 7 —
обмотка синхронизации; 8 — сердечник ротора, 9 — обмотка
возбуждения, 10 — вал, 11 — медный стержень
326
q)	К тормозным резисторам
л выпрямительной установке
Рис. 224. Распределение потока воздуха (а) и кинематическая схема устройства переключателя
воздуха (б)-
1 — заслонка, 2 — направляющие лопатки, 3 — ось, 4 — зубчатый сектор, 5 — блокировочное устрой-
ство; 6 — шток, 7— цилиндр привода, 8 — электропневматические вентили, 9 — рычаг
красное поле сигнализатора показывает,
что контролируемый аппарат сработал.
На электровозах ВЛ 11 устанавливают
сигнализаторы обрыва тормозной ма-
гистрали с пневматическим датчиком.
Датчик подключают к каналам допол-
нительной разрядки магистрали и тор-
мозного цилиндра, а его электрическую
часть — к сигнализатору.
Устройства контроля рода тока. На
электровозах двойного питания ВЛ82
и ВЛ82М для контроля наличия напря-
жения и определения рода тока в кон-
тактной сети устанавливают устройства
контроля рода тока. Устройство состоит
из электромагнитных реле,- резисторов,
трансформатора и выпрямителя. Если в
цепь с последовательно соединенными
трансформатором и резистором подать
напряжение переменного тока, оно рас-
пределится между ними неодинаково. Ос-
новная часть его придется на трансфор-
матор, обладающий большим индуктив-
ным сопротивлением, незначительная
доля — на резистор. Если в ту же цепь
будет подано постоянное напряжение,
оно распределится пропорционально оми-
ческим сопротивлениям аппаратов. Об-
мотка трансформатора обладает неболь-
шим омическим сопротивлением, поэтому
основная часть напряжения придется
на резистор, а остальная, очень неболь-
шая,— на трансформатор. Контролируя
напряжения на трансформаторе и резис-
торе, можно определить напряжение в
контактной сети.
Устройство переключения воздуха
УПВ-5. На электровозах переменного
тока с реостатным торможением (ВЛ80т,
ВЛ80с) для наилучшего использования
мотор-вентиляторов и воздуховодов при-
меняют устройства переключения воз-
духа УПВ-5. В тяговом режиме это уст-
ройство переключает заслонкой поток
воздуха от вентилятора к выпрямителю
(как показано на рис. 224). Если заслон-
ка находится в нижнем положении, то
воздух от вентилятора поступает к тор-
мозным резисторам. Для обеспечения
равномерного распределения потока воз-
духа по сечению на выходе из патрубков
устройство имеет направляющие лопат-
ки 2. Привод УПВ-5 электропневматиче-
ский.
$ 77. Амперметры, вольтметры,
счетчики электрической энергии,
тахогенераторы и частотомеры
Амперметры н вольтметры. На электро-
возах и электропоездах в цепях постоян-
ного тока обычно устанавливают ампер-
метры и вольтметры магнитоэлектриче-
ские, а в цепях переменного тока —
электромагнитные и электродинамиче-
ские. Для измерения токов более 10 А
амперметры подсоединяют к цепи через
шунты, включают в эту цепь последова-
тельно. На наконечниках шунтов имеются
зажимы для присоединения амперметров
калиброванными проводами. Вольтметры
включают в цепь через добавочные ре-
зисторы сопротивлением до 300 кОм.
327
Счетчнки электрической энергии. Для
учета расхода и возврата электрической
энергии на электровозах и электропоез-
дах применяют счетчики электродина-
мические Д-600М, Д-621 с наружными
добавочными резисторами сопротивле-
нием 160 кОм ±5% и электронные счет-
чики активной энергии Ф-442 с номиналь-
ным напряжением 220 В и номинальным
током 5 А. Счетчики Ф-442 по сравнению
с электромеханическими имеют повышен-
ную точность и надежность работы.
Счетчик Ф-442 состоит из блока печат-
ных плат, блока питания, шагового дви-
гателя с суммирующим механизмом и
кожуха. В виде печатных плат выполнены
устройства входное, множительное, пре-
образователь ПНЧ (напряжение—ток—
частота), выходное. На множительное
устройство из входного подается напря-
жение иь пропорциональное мгновенно-
му значению тока в нагрузке, и напряже-
ние и2, пропорциональное мгновенному
значению напряжения на нагрузке. На-
пряжение U] преобразуется в широтно-
импульсном модуляторе в импульсы. На-
пряжение и2 поступает на амплитудно-
импульсный модулятор, на него же по-
ступают импульсы с выхода широтно-
импульсного модулятора. Среднее значе-
ние выходного напряжения амплитудно-
импульсного модулятора, пропорцио-
нальное произведению мгновенных значе-
ний тока и напряжения на нагрузке, по-
дается на ПНЧ, где непрерывный сигнал
преобразуется в цифровой. Выходное уст-
ройство усиливает сигнал ПНЧ и подает
его на шаговый двигатель, который сов-
местно с суммирующим механизмом
предназначен для интегрирования и за-
поминания поступающих на него импуль-
сов. Число, фиксируемое суммирующим
механизмом, соответствует количеству
активной энергии, израсходованной по-
требителем.
Счетчик Ф-442 подключают через
трансформатор тока на 300 А (на элект-
ровозах) или напряжения (на электро-
поездах) к однофазной сети переменного
тока напряжением 25 кВ; масса счетчи-
ка не более 5 кг, класс точности 2,0.
Частотомеры. Это магнитоэлектриче-
ские аппараты, их применяют для изме-
рения частоты переменного тока синхрон-
ных генераторов (на вагонах ЭР2Р и др.).
328
Они имеют повышенную вибропрочностЬ,
класс точности 2,5. На наружной стороне
пластмассового брызгозащищенного кор-
пуса частотомера имеются три зажима.
Для устранения влияния внешних маг-
нитных полей корпус экранирован. Пре-
делы измерений 45—55 Гц.
Тахогенераторы. Они служат для фор-
мирования электрического сигнала, про-
порционального скорости движения ло-
комотива. Тахогенераторы используют
в цепях управления, например на элект-
ровозе ВЛ80т, в системе автоматического
регулирования режима реостатного тор-
можения.
Тахогенератор крепят на крышке буксы
колесной пары. Он состоит из синхрон-
ного генератора и делителя напряжения.
Магнитный поток генератора создается
постоянными магнитами. Вал ротора
соединен с осью локомотива специаль-
ными соединениями. При вращении ро-
тора генератора в его обмотках инду-
цируется переменная э. д. с., значение и
частота которой прямо пропорциональны
частоте вращения колесной пары, т. е.
скорости движения локомотива (напри-
мер, на электровозе ВЛ80т при скорости
НО км/ч напряжение генератора равно
6 В при частоте 95 Гц). Делитель напря-
жения выполнен в виде набора резисто-
ров, соединенных по последовательно-
параллельной схеме, и служит для вырав-
нивания характеристик, разброс которых
составляет до ±50%. Резисторы раз-
мещены в коробке и залиты эпоксидной
смолой. Тахогенератор с цепями авто-
матики соединен с помощью штуцера и
зажимов делителя напряжения.
§ 78.	Арматура различных
соединений, осветительная.
Шины, кабели, провода, изоляторы
Межэлектровозные, межсекционные и
междувагонные соединения. Они состоят
из розеток и штепселей и предназначены
для соединения проводов цепей управ-
ления секций электровозов или вагонов
при работе по системе многих единиц,
а на электропоездах ЭР9М, ЭР9Е,
ЭР2Р — еще и для соединения вспомога-
тельных цепей переменного тока напря-
Рис 225 Розетка РУ-51 (а), штепсель ШУ-21 (б), низковольтная розетка РН-1 (в) и высоко-
вольтное штепсельное соединение СШВ (г) восьмиосиых электровозов.
1 — крышка; 2 — пружина; <3 — корпус розетки, 4, 26 — штыри, 5, 19 — изоляторы, 6 — винт, 7, 24 —
гнезда, 8 — корпус штепселя, 9 — система рычагов, 10, 21, 25 и 27 — гайки, 11 — хомут, 12, 22, 23 —
резиновые втулки; 13, 17 — изоляционные колодки; 14 — контактные пластины, 15 — пальцы, 16 —
плоские пружины, 18 — внтая пружина, 20 — корпус штепселя
жением 220 или 380 В (на вагонах
ЭР2Р, ЭР2Т). Конструкция соединитель-
ных устройств поясняется рис. 225, 226
Рейки зажимов. Их применяют на
электровозах и электропоездах для удоб-
ства монтажа проводов цепей управле-
ния. Они обычно состоят из основания
(деревянного, текстолитового или пласт-
массового), на котором укреплены за-
жимы (болты) в соответствии с числом
проводов в кабеле и числом контактных
штифтов соединений. Зажимы обозна-
чают номерами проводов, которые на них
закреплены. Рейки обычно устанавли-
вают вертикально комплектами на стен-
ках высоковольтных камер, служебных
помещений и ящиков.
Контактные шины. Их применяют для
подключения цепей тяговых двигателей
к источнику энергии сети депо. Контакт-
ную шину обычно укрепляют под кузовом
электровоза на деревянных брусках.
Чтобы при включении штепселя, прорезь
контактной части которого обхватывает
шину, был хороший контакт и шина не-
сколько пружинила, ее выполняют из
двух медных полос с зазором посередине
и медными прокладками на концах.
Шунты измерительных приборов. Они
имеют небольшое сопротивление, и вклю-
чают их в цепь для пропуска основного
тока, так как обмотки подвижных рамок
приборов рассчитаны на ток до 1 А. Шун-
ты (рис 227) рассчитывают по условию
допустимого нагрева на прохождение
наибольшего тока, при котором на за-
жимах получается определенное значе-
ние падения напряжения.
Лампы и осветительная арматура. Для
световой сигнализации и освещения на
э. п. с. применяют электрические лампы
железнодорожного типа с двухконтакт-
ным и пружинящим патроном типа
«Сван», обеспечивающим хороший кон-
такт при тряске. Эти лампы имеют пони-
женную на 12—15 % световую отдачу по
сравнению с нормальными лампами
вследствие того, что в них принята более
низкая температура нити для лучшего
сопротивления ее толчкам и тряске с
целью обеспечения срока службы лампы
до 1000 ч.
329
1 — литой стаЛьной корпус; 2 — корпус штепселя;
3 — штыри штепселя, 4 — гнезда розетки, 5 —
изоляционная панель; 6 — штифт бронзовый, 7 —
гнездо штепселя; 8 — блокировочный барабан
Рис 226 Штепсельное соединение 2СШ1-001 (а), розетка РСБ-20-16Б (б), штепсель ШС-20-16Б
(в) и блокировочное устройство электропоездов (г)-
Для освещения пассажирских помеще-
ний, помимо ламп накаливания, приме-
няют также и люминесцентные лампы.
Они имеют большой срок службы (до
5000 ч). Так как люминесцентные лампы
требуют более высокого напряжения, на
э. п. с. устанавливают специальные полу-
проводниковые преобразователи.
Осветительная арматура для кабины
машиниста и пассажирских помещений
вагонов имеет плафоны с прозрачным
или матовым стеклом
Освещение пути и контактного провода
в темное время производят лобовыми
прожекторами, установленными на кры-
ше электровоза или вагона в специаль-
ной обойме, а сигнализацию — буфер-
ными фонарями.
На отечественном э. п. с. в качестве
лобовых (рис. 228, а) применяют прожек-
торы, изготовленные на базе прожектора
ПЛС-45. В прожекторе установлена лам-
па мощностью 500 Вт, которая работает
в двух режимах: яркий н тусклый свет.
Рис 227 Шунты измерительных приборов электровозов и электропоездов на ток 600 А и паде-
ния напряжения 75 мВ (а), 300А и 50 мВ(б), 450 А и 50 мВ(в) и 500 А и 65 мВ (г):
/ — пластины, 2 — держатель, 3 — болт, 4 — зажим для подключения обмотки измерительных прибо-
ров, 5 — стержень
330
Буферные фонари (рис 228, б) устанав-
ливают в лобовых стенках кузова, они
имеют лампы небольшой мощности.
Провода и кабели. На электровозах и
электропоездах применяют специальные
провода и кабели повышенной гибкости,
с усиленной изоляцией. Монтаж цепей с
номинальным напряжением 50 В выпол-
няют: одножильными проводами на на-
пряжение 660 В марок ППСРМО пло-
щадью сечения 1,5; 2,5; 6 мм2 и
ППСРМ-1 площадью сечения 25 и
120 мм2; многожильными кабелями
марок КПСРМ 16X2,5X660 и КПСРМ
37x2,5x660 Провода ППСРМО 6x660
и ППСРМ-1 25x600 используют так-
же для межкузовных соединений.
Для цепей управления применяют про-
вода площадью сечения 2,5 и 6 мм2; для
цепей освещения, локомотивной сигнали-
зации и сигнальных ламп — 1,5 мм2;
для цепей радиостанций, якорей генера-
торов управления и аккумуляторных ба-
тарей — 25 мм2. Цепи подсоединения
генераторов преобразователей к контак-
там тормозных переключателей выпол-
няют проводами, имеющими площадь се-
чения 120 мм2.
Монтаж высоковольтных цепей выпол-
няют проводами, рассчитанными на но-
минальное напряжение 4000 В марок
ППСРМ-1 площадью сечения 16, 35, 70,
120, 150, 185 мм2 и ППСРМО площадью
сечения 4 и 6 мм2. Провода ППСРМ-1
70X4000 и ППСРМО 6X4000 исполь-
зуют также для межкузовных соедине-
ний.
Близко расположенные аппараты сое-
диняют медными или алюминиевыми
шинами. Площадь сечения шин и прово-
дов выбирают в зависимости от нагрузки,
а в некоторых случаях при малых на-
грузках — из условий механической
прочности.
Для крепления проводов используют
скобы, клицы, прутки и трубы. Скобы и
прутки покрывают асфальтовым лаком и
обматывают полотняной лентой. Про-
вода, прокладываемые на прутках, об-
матывают прорезиненной липкой или
киперной лентой.
При использовании прорезиненной
липкой ленты пучок сверху окрашивают
асфальтовым лаком, а при покрытии ки-
перной лентой его промазывают клеем,
Рис. 228 Лобовой (а) и буферный (б) про-
жекторы:
1 — отражатель стеклянный, 2 — лампа, 3 — стой-
ка; 4 — проушина для шарнирного соединения
отражателя со стойкой для изменения угла накло-
на, 5 — основание; 6—металлический отража-
тель, 7 — пластмассовая крышка, в которую встав-
лены два стекла, S — стекло бесцветное, 9 — стек-
ло красного цвета, 10 — экран затемннтеля
а сверху покрывают серой электро-
эмалью. Провода, проходящие вблизи
элементов, выделяющих тепло, покры-
вают асбестовой лентой. Концы проводов,
подключаемые к аппаратам, машинам и
приборам, заканчиваются кабельными
наконечниками, которые соединяют с
проводами пайкой (припой ПОС-30) или
же опрессовывают. Провода, подходящие
к резисторам, нагревающимся до вы-
сокой температуры, наконечников не
имеют; их подсоединяют специальными
зажимами.
Соединения выводных кабелей тяговых
двигателей с кабелями, идущими под
кузовом электровоза или вагона электро-
поезда, изолируют специальными изоля-
ционными трубками с резиновыми втул-
ками на концах
Изоляторы. Их применяют для меха-
нического крепления токоведущнх частей
и аппаратов, электрического изолирова-
ния их от заземленных конструкций и
друг от друга. Они должны обладать
необходимой электрической и механиче-
ской прочностью.
Глава 15
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
ЭЛЕКТРОВОЗОВ И ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ
§ 79.	Контактные системы
управления
При управлении электровозом или
электропоездом машинисту приходится
производить его пуск, разгон, регулиро-
вать скорость и изменять направление
движения, осуществлять электрическое
торможение. Требуемый режим работы
локомотива достигается соединением
электрических цепей по определенной
схеме, изменением параметров этих це-
пей (сопротивления, напряжения, маг-
нитного потока, частоты и т. д.) и на-
правления тока в обмотках возбуждения
или якорей тяговых двигателей. Каж-
дому соединению и сочетанию парамет-
ров цепей соответствует определенная
тяговая или тормозная характеристика
локомотива. Все операции по управ-
лению локомотивом выполняются либо
контактными тяговыми аппаратами, осу-
ществляющими требуемые переключе-
ния, либо бесконтактными. Если на ло-
комотиве применяют контактные тяговые
аппараты, то различают систему с не-
посредственным управлением и систему
с косвенным управлением.
Система с непосредственным управле-
нием. В этом случае электрические
аппараты (обычно силовые контролле-
ры), осуществляющие необходимые пе-
реключения в цепи тяговых двигателей,
приводят в действие вручную. Переклю-
чения в цепи тяговых двигателей Ml
и М2 (рис. 229, а) производят бара-
баном с контактными сегментами и паль-
цами П (или кулачковыми шайбами и
контакторами). Пальцы П соединены с
цепью тяговых двигателей и пускового
резистора R„. При повороте по часовой
стрелке рукоятки Р силового контрол-
лера осуществляется подключение к то-
коприемнику и устанавливается задан-
ный режим работы тяговых двигателей
Необходимая последовательность пере-
ключений обеспечивается взаимным рас-
332
положением пальцев и контактных сег-
ментов барабана силового контроллера.
Систему с непосредственным управле-
нием целесообразно применять при срав-
нительно небольших мощностях двигате-
лей н напряжениях в контактном про-
воде, так как в противном случае ап-
паратура управления становится чрезвы-
чайно громоздкой н не обеспечивается
выполнение требований техники безопас-
ности. Такую систему применяют на не-
которых видах городского электриче-
ского транспорта.
Система с косвенным управлением.
При этой системе соответствующие элек-
трические аппараты приводятся в дейст-
вие пневматическими или электромагнит-
ными приводами, которыми управляет
машинист на расстоянии (дистанцион-
но) контроллером машиниста КМ (рис.
229, б). Контакты контроллера соеди-
нены с проводами цепей управления.
Цепи управления магистрального э. п. с.
питаются от источника энергии напря-
жением 50 или 110 В. При этой систе-
ме упрощается управление сложными
электрическими цепями современного
э. п. с., в кабине машиниста нет уст-
ройств, находящихся под высоким напря-
жением, упрощается размещение аппара-
тов управления, становится возможно ав-
томатизировать процессы пуска и тормо-
жения.
При системе с косвенным управлением
легко осуществить управление из одной
кабины машиниста (с одного поста) не-
сколькими электросекцнями или электро-
возами при двойной тяге по системе мно-
гих единиц. Для этого достаточно сое-
динить параллельно провода цепей уп-
равления всех совместно работающих
электрических локомотивов. Система с
косвенным управлением может быть ав-
томатической и неавтоматической.
Неавтоматической системой с косвен-
ным управлением называют такую, при
которой каждое необходимое последо-
вательное переключение в цепи тяговых
двигателей осуществляется соответству-
ющими переключениями в цепи управ-
ления, производимыми машинистом.
Автоматической системой с косвенным
управлением называют систему, где опре-
деленный ряд следующих одно за дру-
гим переключений в цепи тяговых дви-
гателей с необходимым^ выдержками
времени между ними осуществляется спе-
циальными аппаратами (обычно реле)
без участия машиниста, который, воз-
действуя на аппарат управления, дает
лишь импульс, обеспечивающий возник-
новение этого ряда переключений.
На моторвагонном подвижном составе,
где вес поезда, приходящийся на каж-
дый моторный вагон, меняется в срав-
нительно в небольших пределах, при-
меняют, как правило, автоматическую
систему с косвенным управлением.
На электровозах, где режим работы тя-
говых двигателей в процессе пуска и тор-
можения приходится изменять в широ-
ких пределах в зависимости от веса со-
става, профиля пути и условий сцепле-
ния, чаще всего применяют неавтомати-
ческую систему с косвенным управле-
нием, которую по конструкции аппаратов
разделяют на три вида: с индивидуаль-
ными контакторами, групповыми контак-
торами и смешанную систему (инди-
видуально-групповую) .
В системе с индивидуальными контак-
торами каждый контактор имеет свой
привод (пневматический или электро-
магнитный, подробно см. § 64) и про-
изводит простейшую операцию — замы-
кание и размыкание двух точек цепи.
Управление тяговыми двигателями сво-
дится к возбуждению в цепях управле-
ния катушек приводов контакторов 5—
13 от контроллера машиниста КМ, к
которому подведено напряжение 50 В.
Каждой позиции (цифры 0—15 и верти-
кальные линии под ними) рукоятки конт-
роллера машиниста КМ на рис. 229, б
соответствует только одно сочетание по-
ложений аппаратов цепи тяговых двига-
телей Ml—М4 Контроллер машиниста
по сравнению с силовым контроллером
системы непосредственного управления
Рис 229. Принципиальные схемы контактных систем управления:
а и б — соответственно непосредственного и косвенного управления тяговыми двигателями посто-
янного тока, в — развертка главного вала контроллера машиниста при системе управления с группо
вым контактором
333
имеет значительно меньшие размеры
благодаря низкому напряжению и мало-
му току в цепи управления.
В системе управления с индивидуаль-
ными контакторами для обеспечения
строго определенной последовательности
их переключений приходится применять
большое число электрических блокиро-
вок Блокировками приходится связы-
вать и другие аппараты (например, ре-
версоры блокировки ВП, Наз и др.) для
создания максимальной гибкости систе-
мы управления и надежности ее действия
в эксплуатации. Однако при большом
числе таких блокировок они иногда сами
являются причиной неисправности си-
стемы вследствие, например, окисления
или загрязнения контактных частей По-
этому система управления с индивиду-
альными контакторами не получила рас-
пространения на электроподвижном со-
ставе магистрального транспорта.
В системе с групповым контактором
все контакты, которые замыкают и раз-
мыкают секции пускового реостата и
переключают цепи тяговых двигателей,
конструктивно объединены в один ап-
парат и управляются общим кулачко-
вым валом В отличие от индивидуаль-
ных контакторов, которые имеют только
два положения (контакты замкнуты нли
разомкнуты), приводы групповых контак-
торов могут иметь несколько положений,
число которых определяется числом сту-
пеней регулирования скорости движения.
Необходимая последовательность дейст-
вия контакторов в этой системе опре-
деляется соответствующей конфигура-
цией и относительным угловым смеше-
нием на кулачковом валу кулачковых
шайб; при этом не требуется приме-
нять электрические блокировки между
контакторами.
Система с групповыми контакторами
допускает легкую и простую автомати-
зацию управления, например, в зави-
симости от тока (на электропоездах ЭР1,
ЭР2 и др., подробно см. § 101). В этом
случае управляющим элементом являет-
ся электромагнитное реле ускорения,
высоковольтная катушка которого вклю-
чена в цепь тяговых двигателей, а кон-
такты — в цепь катушек вентилей при-
вода реостатного контроллера. Когда
ток в цепи тяговых двигателей больше
334
тока уставки реле ускорения, его якорь
притянут, а контакт в цепи катушек вен-
тилей разомкнут. По мере разгона поезда
ток двигателей уменьшается, и при токе
уставки (например, около 175 А) якорь
реле ускорения отпадает, замыкается его
контакт в цепи катушек вентилей, вал
реостатного контроллера поворачива-
ется, и из цепи тяговых двигателей вы-
водятся секции пускового реостата. Так
обеспечивается автоматический пуск по-
езда с поддержанием определенного
тока уставки при групповом контакто-
ре с пневматическим приводом Л. Н Ре-
шетова. При этом главный вал контрол-
лера машиниста имеет несколько поло-
жений, на которых машинист подает
однотипные импульсы для срабатыва-
ния определенной группы аппаратов.
В сложных схемах электрических це-
пей электровозов постоянного тока при
большом количестве контакторов, боль-
шом числе позиций разгона и наличии
электрического торможения применять
групповые системы затруднительно вслед-
ствие неудобства объединения в один ап-
парат большого числа контакторов Груп-
повые контакторы должны иметь столь-
ко позиций кулачкового вала, сколько
требуется для разгона и электрического
торможения. Число таких позиций для
некоторых электровозов, например, по-
стоянного тока с электрическим тормо-
жением составляет 51—57; привод и ку-
лачковый вал в этом случае получаются
чрезмерно сложными. Поэтому на ма-
гистральных электровозах постоянного
тока отечественного производства полу-
чила распространение смешанная инди-
видуально-групповая система управле-
ния, в которой применяют индивидуаль-
ные электропневматическне контакторы
для переключения пусковых резисторов
и групповые контакторы для переклю-
чения тяговых двигателей с одного со-
единения на другое, управления воз-
буждением, реверсирования и др. При
системе с индивидуальными контактора-
ми это потребовало бы сложной систе-
мы взаимной их блокировки.
Смешанная система управления сохра-
няет гибкость системы с индивидуаль-
ными контакторами и вместе с тем ос-
вобождает цепи управления от боль-
шого числа блокировок. Такой является
система шагового управления, где пуск
осуществляется качанием главной руко-
ятки контроллера машиниста КМ между
положениями ФП («Фиксация пуска») и
РП («Ручной пуск»). При каждом пере-
мещении рукоятки в положение РП и об-
ратно на ФП с помощью аппаратуры
управления АУ система переходит на од-
ну ступень. Для перехода с высших сту-
пеней на низшие предусматривают поло-
жение ФВ («Фиксация выключения») и
РВ («Ручное выключение», рис. 229, в).
Эту систему применяют на отечест-
венных электровозах переменного тока.
К смешанным системам управления от-
носят и систему с индивидуальными кон-
такторами, которыми управляет много-
позиционный промежуточный контроллер
управления, задающий необходимую по-
следовательность действия индивидуаль-
ных контакторов. В свою очередь про-
межуточным контроллером, снабженным
серводвигателем, машинист управляет
с помощью основного контроллера уп-
равления. Подобную систему имеют
пассажирские электровозы постоянного
тока ЧС2Т и ЧС200, ЧС6 и ЧС7.
§ 80.	Бесконтактные системы
управления
Применение бесконтактных систем об-
легчает и упрощает работу машиниста
вследствие автоматизации управления,
повышает надежность электрооборудо-
вания э. п. с. в результате замены ста-
тическими приборами контактных аппа-
ратов, имеющих приводы и инерционную
подвижную систему с перемещающи-
мися контактами, которые подвержены
механическому, а часто и электричес-
кому износу, чувствительны к влиянию
влаги, загрязнений и температуры. Кро-
ме того, такие системы управления по-
зволяют осуществлять плавный пуск, ре-
гулировать силы тяги и торможения во
время движения и электрического тормо-
жения, создать быстродействующие си-
стемы автоматического оптимального ре-
гулирования режимов работы тяговых
двигателей, что увеличивает производи-
тельность локомотива, так как обеспе-
чивается наименьшее время хода по дан-
ному участку без превышения макси-
мальных скоростей, точное соблюдение
графика движения независимо от пого-
ды, состояния рельсов и квалификации
машиниста и повышение безопасности
движения.
В силовых цепях используют два вида
бесконтактных элементов: полупровод-
никовые приборы (неуправляемые и уп-
равляемые — диоды, динисторы, тирис-
торы, транзисторы) и магнитные уси-
лители (см. § 46). В цепях управления
контакты реле и блок-контакты контак-
торов обычно заменяют логическими
схемами, построенными на ферритных и
транзисторных элементах или на базе
микросхем средней степени интеграции
(электровозы ВЛ86* и др.). Контактные
переключатели в групповых системах уп-
равления заменяют индукционными дат-
чиками.
Все бесконтактные элементы объеди-
няют в отдельные блоки, каждый из
которых выполняет определенную функ-
цию. Например, блок задающего гене-
ратора (БЗГ) генерирует управляющие
импульсы с необходимой частотой, блок
распределительного устройства (БРУ)
сдвигает управляющие импульсы на за-
данный угол, блок сравнения (БС) срав-
нивает поступающие импульсы и т. д.
Во вспомогательных цепях бесконтакт-
ные элементы применяют для создания
статических преобразователей тока и
напряжения (см. § 50), используемых
для питания цепей управления (на элек-
тровозах ВЛ80к, ВД80т, ЧС4Т, электро-
поездах ЭР9П и др.) или обмоток воз-
буждения тяговых двигателей в режиме
рекуперации (на электровозах ВЛ 10 н
др.), регуляторов напряжения, специаль-
ных реле и других устройств.
Тиристорные преобразователи по срав-
нению с вращающимися и магнитными
усилителями имеют существенно мень-
шие габаритные размеры и массу, боль-
ший к. п. д. н высокое быстродействие.
Они на э. п. с. могут выполнять различ-
ные функции регулирования в силовых
цепях постоянного и переменного тока.
В СССР бесконтактные системы на
тиристорах применяют на э. п с. посто-
янного тока для безреостатного пуска,
плавного регулирования скорости, ре-
куперативного торможения практически
до остановки, плавного изменения сопро-
335
тивления пусковых и тормозных резис-
торов и возбуждения тяговых двига-
телей, а на э. п. с. переменного тока —
для плавного регулирования напряже-
ния между ступенями и переключения
ступеней тягового трансформатора без
коммутации тока контактными аппарата-
ми, для плавного регулирования напря-
жения на зажимах тяговых двигателей,
инвертирования тока и регулирования
напряжения при рекуперации.
На э. п. с. постоянного тока приме-
няют тиристорные системы регулирова-
ния напряжения с искусственной ком-
мутацией — так называемые импульсные
системы регулирования напряжения (см.
§ 53). На э.п.с. переменного тока ис-
пользуют различные способы регулиро-
вания переменного напряжения; напри-
мер, при фазовом регулировании тири-
сторы отпираются в каждый полупернод
с задержкой на угол а. Изменяя угол
а, выпрямленное напряжение Ud можно
регулировать от нуля до наибольшего
значения, соответствующего а = 0. Тири-
сторы являются основой бесконтактной
системы, для управления ими исполь-
зуется электронная аппаратура. Однако
в целях упрощения иногда сохраняют
контакты в контроллерах машиниста и
отдельные реле, преимущественно с маг-
нитоуправляемыми герметическими кон-
тактами — герконами.
При управлении, которое условно мож-
но назвать неавтоматическим, машинист
вначале рукояткой контроллера КМ (рис.
230, а) включает задающий генератор
ЗГ, который генерирует импульсы с не-
обходимой частотой. Затем машинист ру-
кояткой изменяет напряжение смещения
на фазосдвигающем устройстве ФСУ,
в результате чего изменяется сдвиг меж-
ду управляющими импульсами, а сле-
довательно, например при широтно-им-
пульсном управлении, и скважность, с
которой работает преобразователь ТП1,
т. е. изменяется и его естественная ха-
рактеристика. При частотно-импульсном
управлении машинист рукояткой конт-
роллера регулирует частоту преобразо-
вателя. К тяговым двигателям в этом
случае подводится постоянная мощность,
соответствующая определенной частоте
работы преобразователя. Тяговые харак-
теристики имеют вид гипербол.
Если применяют автоматическое уп-
равление, то каждому положению руко-
ятки контроллера КМ (рис. 230, б) соот-
ветствует определенное постоянное зна-
чение какого-либо тягового параметра,
Рис 230. Принципиальные схемы бесконтактных систем управления:
а — на э п.с постоянного тока с тиристорным импульсным преобразователем ТП1 прн автомати-
ческом управлении; б — то же при автоматическом с поддержанием постоянства напряжения на за-
жимах тягового двигателя
336
например напряжения на зажимах дви-
гателя Ml, его тока или скорости дви-
жения. Поддерживая постоянным ток
этого двигателя, можно получить ха-
рактеристики, соответствующие неизмен-
ной силе тяги, или поддерживать по-
стоянной скорость движения. При ши-
ротно-импульсном управлении и, напри-
мер, поддержании постоянным напряже-
ния на зажимах двигателя Ml рукоят-
кой контроллера К.М изменяют эталон-
ное напряжение U3, которое сравнива-
ется с напряжением Ua, пропорциональ-
ным напряжению двигателя Ml. Напря-
жение двигателя снимается либо потен-
циометром, либо трансформатором по-
стоянного напряжения ТПН. Разность
напряжений AZ7 = U3—подается на
усилитель Ус, а усиленный сигнал, про-
порциональный Д(7,— на фазосдвигаю-
щее устройство ФСУ. Чем больше коэф-
фициент усиления, тем меньше может
быть разность напряжений Д(7, т. е. тем
в более широком диапазоне изменения
тока двигателя будет поддерживаться
неизменное напряжение на его зажи-
мах, соответствующее эталонному напря-
жению U3. Машинист получает возмож-
ность плавно регулировать напряже-
ние на двигателе, при этом каждому по-
ложению рукоятки контроллера соответ-
ствует строго определенное напряжение
на его зажимах.
На э. п. с. с асинхронными тяговыми
двигателями необходимо изменять не
только напряжение, но и частоту выход-
ного тока преобразователя. В этом слу-
чае управление двигателями получается
сложным и может производиться только
автоматически Для упрощения его в це-
пях применяют функциональную связь,
т. е. предусматривают изменение напря-
жения на выходе преобразователя по за-
данному закону в зависимости от часто-
ты тока. Тогда в системе управления
можно задавать эталонным напряже-
нием определенную частоту на выходе
преобразователя, т е. получать опреде-
ленную скорость движения, или зада-
вать эталонным напряжением ток на вы-
ходе преобразователя и поддерживать
неизменную силу тяги. Систему срав-
нения в этом случае строят аналогично
системе сравнения на э. п. с с двига-
телями постоянного тока.
Бесконтактные элементы применяют и
в системах телеуправления электрово-
зом, расположенным в середине соста-
ва. В таких составах главной трудно-
стью при управлении является несогла-
сованность действий машинистов на го-
ловном и вспомогательных локомотивах.
Применение телеуправления позволяет
отказаться от локомотивов-толкачей,
полностью использовать тяговые усилия
локомотивов. Телеуправление улучшает
и условия торможения благодаря син-
хронной работе локомотивов. Это дает
возможность повышать массу поездов на
участках со сложным профилем.
§ 81.	Классификация цепей
и требования, предъявляемые
к электрическим схемам
На э. п. с. различают силовые цепи, вы-
соковольтные цепи вспомогательных ма-
шин и приборов отопления, цепи управ-
ления, цепи сигнализации и освещения.
На э. п. с. постоянного тока к силовой
цепи относят тяговые двигатели н все
электрические аппараты, включенные в
их цепь, с помощью которых осущест-
вляют соединение двигателей с контакт-
ной сетью и рельсами, пуск и регулиро-
вание скорости локомотива, защиту от
перегрузок, коротких замыканий, бок-
сования, юза и перенапряжений (токо-
приемники, быстродействующие выклю-
чатели, реле, контакторы, пусковые ре-
зисторы и т. д), а также измеритель-
ные приборы. В высоковольтные цепи
вспомогательных машин и приборов
отопления входят электродвигатели для
привода компрессоров, вентиляторов н
генераторов управления, делителей на-
пряжения, машинные преобразователи,
печи отопления, калориферы, электри-
ческие аппараты, которые управляют
электродвигателями и приборами отоп-
ления, аппараты защиты и измеритель-
ные приборы.
На э. п. с. переменного тока силовую
цепь подразделяют на высоковольтную
(первичную) и цепь тяговых двигателей.
В высоковольтную цепь входят токопри-
емники, главный выключатель, обмотка
высшего напряжения тягового трансфор-
матора, высоковольтный переключатель
337
напряжения (на э. п. с переменного то-
ка с регулированием напряжения на сто-
роне высшего напряжения) и ряд аппа-
ратов (трансформаторы тока, аппараты,
соединяющие обмотку трансформатора
с рельсами, переключатель рода тока на
электровозах двойного питания, аппа-
раты защиты от радиопомех, разрядни-
ки и др), находящихся под напряже-
нием контактной сети В цепь тяговых
двигателей входят обмотки низшего на-
пряжения тягового трансформатора, пре-
образователи, аппараты для регулиро-
вания напряжения (на э. п с. перемен-
ного тока с регулированием напряжения
на стороне низшего напряжения), реак-
торы, аппараты для изменения направ-
ления вращения якорей и регулирова-
ния возбуждения тяговых двигателей
(на э. п с. переменного тока с двигате-
лями пульсирующего тока), пусковые ре-
зисторы (на электровозах двойного пи-
тания), защитная аппаратура и ряд
вспомогательных аппаратов. К высоко-
вольтным цепям вспомогательных машин
и приборов отопления на э п. с. пере-
менного тока относят обмотки собствен-
ных нужд тягового трансформатора,
электродвигатели для привода вспомо-
гательных машин, блоки защиты пре-
образователей, отопительные приборы,
аппаратуру управления и защиты
На э. п. с различают цепи управ-
ления силовыми аппаратами, вспомога-
тельными машинами, приборами отопле-
ния, вспомогательными аппаратами, сиг-
нализацией и освещением. Цепи управ-
ления силовыми цепями объединяют
контроллеры машиниста, катушки элек-
тропневматических вентилей приводов
групповых и индивидуальных контакто-
ров, блок-контакты коммутирующей ап-
паратуры, промежуточные и защитные
реле, блоки управления тиристорами и
блоки для автоматического регулирова-
ния тормозного режима (на э. п. с. с
плавным регулированием напряжения и
плавным автоматическим регулирова-
нием электрического торможения) В це-
пи управления вспомогательными маши-
нами, приборами отопления, в цепи сиг-
нализации и освещения входят кнопоч-
ные выключатели, панели управления,
источники питания (аккумуляторные
батареи, генераторы управления, ста-
338
тические преобразователи напряжения),
регуляторы давления, катушки электро-
магнитных контакторов, вентилей за-
щиты, блок-контакты аппаратов управ-
ления и защиты вспомогательных цепей,
приборы сигнализации и освещения.
Для электровозов и электропоездов
постоянного тока построение силовых
цепей определяется числом тяговых дви-
гателей, соотношением номинального на-
пряжения двигателя и напряжения кон-
тактной сети, способом регулирования
скорости движения (контакторно-рео-
статное или тиристорное), способом пе-
рехода с одного соединения двигате-
лей на другое при реостатном пуске и
регулировании скорости движения сту-
пенями, видом электрического тормо-
жения (реостатное, рекуперативное, ре-
куперативно-реостатное), системой воз-
буждения двигателей при электрическом
торможении, способами защиты и обес-
печения аварийных режимов работы. На
э п с. переменного тока построение си-
ловых цепей зависит от системы регу-
лирования напряжения (на стороне выс-
шего или низшего напряжения, ступен-
чатое, плавное межступенчатое или плав-
ное бесконтактное), рода тяговых двига-
телей (пульсирующего тока, асинхрон-
ные трехфазные, вентильные), вида схе-
мы выпрямления тока (на э п. с. с дви-
гателями пульсирующего тока), компо-
новки преобразователей, наличия и вида
электрического торможения, регулиро-
вания возбуждения в тяговом и тормоз-
ном режимах, способов защиты силовых
цепей и обеспечения аварийных режимов
работы электроподвижного состава пос-
тоянного и переменного тока
Силовые цепи при минимальном чис-
ле электрических аппаратов (особенно
с дугогашением) и соединяющих их
кабелей или шин должны обладать на-
дежностью, обеспечивать безопасность
для обслуживающего персонала и выпол-
нять возложенные на них функции по
пуску и регулированию скорости дви-
жения в тяговом и тормозном режи-
мах (если электрическое торможение
предусмотрено на э. п с.), защите тя-
говых двигателей и аппаратов от пере-
грузок, короткого замыкания, перенапря-
жений и в других аварийных режимах,
исключать возможность создания обход-
ных и вредных контуров, приводящих
к возникновению недопустимых режимов.
Кроме общих требований, к силовым
цепям в зависимости от конструктив-
ного исполнения электровозов и при-
нятой системы управления предъявляют
дополнительные требования, вытекаю-
щие из особенностей характера работы
локомотивов. Например, у электровозов
с сочлененными кузовами (ВЛ8, ВЛ 10,
ВЛ80, ВЛ80т, ВЛ82 и др.) оборудование
обеих секций кузова в основном долж-
но быть идентичным и иметь минималь-
ное число силовых соединительных ка-
белей.
Построение цепей управления в основ-
ном зависит от способа управления (не-
автоматического или автоматического),
числа соединений тяговых двигателей,
способа переключения их с одного соеди-
нения на другое, системы электрическо-
го торможения, системы управления (ин-
дивидуальная, групповая или индивиду-
ально-групповая), конструкции привода
групповых контакторов, системы защиты,
рода э. п. с., вида системы управления
(контакторно-реостатная или бескон-
тактная). Во всех случаях цепи управ-
ления стремятся выполнять более прос-
тыми с учетом следующих основных тре-
бований: управление э. п. с. должно быть
простым, контроллер управления иметь
возможно меньшее число рукояток, а их
механические блокировки исключать
ошибочную последовательность действий
машиниста.
На двухсекционных электровозах ис-
ключают параллельную работу аккуму-
ляторных батарей, так как при парал-
лельном включении батарей с различ-
ной степенью заряда между ними воз-
никает уравнительный ток. Батарея, за-
ряд которой выше, будет разряжаться
на батарею с меньшим зарядом, что
может (при большом уравнительном то-
ке) вызвать перегорание предохраните-
лей.
Чтобы исключить возможность управ-
ления секциями или электровозами из
двух кабин одновременно (это может
привести к аварийным режимам), обес-
печить охрану труда локомотивной брига-
ды, аппараты управления, кнопочные
выключатели, контроллеры машиниста
электровоза или электропоезда запи-
рают замками, к которым имеется один
комплект ключей; кроме того, на электро-
воз или электропоезд выдается одна
реверсивная рукоятка
Необходимо также обеспечить требуе-
мую последовательность срабатывания
отдельных аппаратов и исключить об-
ходные «вредные» контуры, которые мо-
гут вызвать неправильное действие тя-
говых аппаратов, при наименьшем числе
блокировок, особенно электрических.
Неисправность отдельных аппаратов
не должна приводить к возникновению
опасных режимов, например к включе-
нию двигателей при выключенном конт-
роллере, самопроизвольному движению в
другую сторону, тяговому режиму вместо
тормозного, коротким замыканиям в си-
ловой цепи и т. д. Возникновение та-
ких режимов при неисправности отдель-
ных аппаратов обычно предотвращает-
ся соответствующими блокировками.
Также необходимо иметь блокировку
для предотвращения возникновения юза
при совместном действии электрического
и пневматического тормозов, ограни-
чивающую общую тормозную силу элек-
тровоза
Цепи управления всех моторных ваго-
нов электропоездов и электровозов не-
которых серий выполняют так, чтобы
они допускали работу по системе мно-
гих единиц. При работе в таком режи-
ме процессы в цепях управления од-
ного локомотива не должны оказывать
влияния на работу цепей другого и вы-
зывать в них нарушения правильной оче-
редности действия аппаратов или обра-
зование «вредных» контуров между це-
пями управления локомотивов, работа-
ющих по системе многих единиц. Пре-
дусмотрена также возможность работы
по системе многих единиц исправного
локомотива и локомотива с частично
отключенными двигателями.
В цепи управления электровозом не-
обходимо иметь систему блокировок,
обеспечивающих его работу при частич-
но отключенных тяговых двигателях в
тех случаях, когда требуется изменить
порядок действия аппаратов силовой це-
пи.
При срабатывании аппаратов защиты
и отключении тяговых двигателей до-
пускается их восстановление, только ког-
339
да главная рукоятка контроллера маши-
ниста находится на нулевой позиции.
Перевод тормозной рукоятки контрол-
лера с первой на нулевую позицию со-
провождается подготовкой цепи управле-
ния к переходу на тяговый режим. При
резком передвижении рукояток контрол-
лера машиниста необходимо, чтобы ап-
параты силовой цепи переходили в поло-
жение, соответствующее конечной пози-
ции, на которую поставлена рукоятка,
и была бы исключена возможность воз-
никновения коротких замыканий, чрез-
мерных бросков тока, разрывов силовой
цепи и т. д. Необходимо также, чтобы
цепи управления при обратном передви-
жении рукояток с высших позиций на
низшие в тяговом режиме допускали
уменьшение силы тягн, а с низших на
высшие в тормозном — снижение ско-
рости движения
На электровозах с неавтоматическим
управлением переход с одной позиции
на другую при тяговом и тормозном
режимах машинист осуществляет по сво-
ему усмотрению, перемещая соответ-
ствующие рукоятки контроллера. По-
этому цепи управления нужно выполнять
так, чтобы поворот барабанов или ку-
лачковых валов аппаратов без дугогаше-
ния (реверсоров, тормозных переключа-
телей и др.) происходил при разомкну-
той силовой цепи, а замыкание сило-
вой цепи — только после поворота их ба-
рабанов в положение, соответствующее
положению рукояток контроллера маши-
ниста. Эти требования можно выпол-
нить, если сблокировать механически
главную рукоятку с реверсивной и тор-
мозной, а кулачковые валы реверсоров
и тормозных переключателей с линей-
ными индивидуальными контакторами.
Механическая блокировка главной и
реверсивной рукояток исключает воз-
можность ошибочного переключения ре-
версора при замкнутой силовой цепи
и позволяет перевести главную рукоятку
на первую позицию только после пере-
вода реверсивной в положение Вперед
или Назад. Однако если бы в цепи уп-
равления не было электрической блоки-
ровки, то при неисправности привода ре-
версора его вал мог бы не повернуться
из одного положения в другое и вызвать
движение электровоза в обратном на-
340
правлении. При замедленном действии
привода реверсора поворот его вала про-
исходил бы при замкнутой силовой це-
пи. Электрические блокировки исклю-
чают такой поворот.
Для обеспечения выбранной последо-
вательности срабатывания аппаратов
при тяговом или тормозном режиме в
цепях с неавтоматической системой уп-
равления также предусматривают бло-
кировки первой позиции, которые исклю-
чают замыкание силовой цепи, если ма-
шинист кратковременно (на 1 —1,5 с)
не задержит главную рукоятку на 1-й
позиции. При наличии этих блокировок
и быстром переводе главной рукоятки,
минуя 1-ю позицию, силовая цепь на
высших позициях не будет собираться,
что исключит толчки тока в ией.
При индивидуально-групповой системе
управления групповые переключатели
обычно имеют два или три фиксирован-
ных положения. Электропневматический
привод этих переключателей автомати-
чески возвращается в исходное положе-
ние, если прекратится питание катушек
его вентилей. Обычно этого достигают,
применяя в приводе один вентиль вы-
ключающего типа. Требуемую последо-
вательность переключений контакторов
обеспечивает развертка шайб кулачко-
вого вала. В цепи управления при этом
необходимо сравнительно небольшое чис-
ло блок-контактов для обеспечения пра-
вильной последовательности действия
группового переключателя и индивиду-
альных контакторов, с помощью кото-
рых осуществляют реостатный пуск.
При групповых системах управления
объединяют в одном аппарате — много-
позиционном главном контроллере —
контакторы для переключения двигате-
лей с одного соединения на другое, ли-
нейные и реостатные контакторы. В этом
случае в цепях управления применяют
различные простейшие следящие си-
стемы
На электропоездах с автоматической
системой управления допускается уста-
новка рукоятки контроллера в любое
положение при любой скорости движе-
ния поезда; при этом должны происхо-
дить пуск и торможение с колебаниями
тока в установленных пределах, пово-
рот вала группового аппарата на соот-
ветствующую позицию. В автоматичес-
ких системах управления обычно не
предусматривают обратные переходы. В
этом случае цепи управления выполняют
так, чтобы при обратном движении ру-
коятки контроллера не происходило из-
менений до нулевой позиции, на которой
силовая цепь размыкается.
Рассмотренные требования к постро-
ению схем цепей управления выполня-
ются иа отечественном и зарубежном
э. п. с. В связи с резким увеличением
скоростей движения поездов неавтома-
тическую систему управления стали до-
полнять устройствами для автоматиче-
ского поддержания скорости на заданном
уровне независимо от внешних воздейст-
вий. При этом если фактическая скорость
не соответствует заданной, автоматиче-
ски осуществляется разгон или замедле-
ние поезда с учетом ограничения силы
тяги по условиям сцепления колес с рель-
сами и теплового режима работы электро-
оборудования.
Построение цепей управления вспомо-
гательными машинами в основном зави-
сит от принятой системы вспомогатель-
ных машин и их конструкции.
Схемы электрических цепей в зависи-
мости от основного назначения подраз-
деляют на структурные, функциональ-
ные, принципиальные, соединений и др.
Наиболее важными для понимания рабо-
ты э п. с. являются принципиальные схемы
Они позволяют получить ясное представле-
ние о том, по каким цепям и через какие
элементы оборудования электроэнергия по-
ступает к тяговым двигателям, вспомогатель-
ным машинам, приводам аппаратов и дру-
гим потребителям, установленным на локо-
мотиве. На этих схемах изображают только
основные элементы оборудования. Второсте-
пенные же элементы (например, переходные
зажимы, промежуточные провода), при нали-
чии которых трудно проследить путь тока,
на них не изображают Для того чтобы прин-
ципиальная схема получилась более на-
глядной, различные машины, приборы и аппа-
раты располагают иа ней в том порядке, в
каком они соединены, без учета действительно-
го размещения на электровозе и их механи-
ческой связи друг с другом. Все соеди-
нительные провода изображают по возмож-
ности прямыми линиями кратчайшей длины
По структурной схеме определяют основ-
ные функциональные части изделия, их назна-
чение и взаимосвязи. Эти схемы разрабаты-
вают при проектировании, например, э. п. с ,
узла, аппарата, на стадиях, предшествующих
разработке схем других видов, и пользуются
ими для общего ознакомления
Функциональная схема служит для разъ-
Рис. 231. Схема соединений проводов и шин блока силовых аппаратов № 2 первой секции
электровоза ВЛ80р
341
яснения определенных процессов, протекаю-
щих в отдельных цепях установки или в уста-
новке в целом Функциональными схемами
пользуются для изучения принципов работы
установки, аппарата и др.
В схеме соединений показывают соеди-
нения всех составных частей, узлов, аппара-
тов, оборудования электровоза или вагона
электропоезда На схемах соединений пока-
зывают либо внешние соединения между от-
дельными устройствами, непосредственно вхо-
дящими в состав устройства,— схема внеш-
них соединений, либо соединения между эле-
ментами внутри отдельных аппаратов или уз-
лов— схема внутренних соединений.
На схеме внешних соединений изображают
все устройства и элементы, входящие в со-
став узла (изделия), их входные и выход-
ные разъемы, зажимы, платы и др , к кото-
рым присоединяют провода, жгуты и кабели
внешнего монтажа, а также соединения меж-
ду этими узлами и элементами Расположе-
ние графических обозначений устройств и эле-
ментов на схеме должно давать примерное
представление об их действительном распо-
ложении на электровозе или вагоне
Аппараты, электродвигатели на схеме со-
единений изображают в виде прямоугольни-
ков (рис 231), а входные и выходные эле-
менты показывают условными графическими
обозначениями по ГОСТу. Если элементы,
аппараты, электродвигатели имеют марки-
ровку, ее повторяют и иа схеме соедине-
ний
На схеме внутренних соединений изобра-
жают полностью все элементы, входящие в
состав узла (изделия), указывая задейство-
ванные и незадействованные части, номера
проводов, например все контакты группового
переключателя, контактора, реле и др Элемен-
ты показывают в виде условных графичес-
ких обозначений, а устройства — в виде пря-
моугольников или внешними очертаниями
Около условных графических обозначений
дают обозначения, присвоенные им на прин-
ципиальной схеме; допускается также ука-
зывать номинальные значения основных па-
раметров (сопротивление, емкость или тип
элемента).
Провода, жгуты и кабели на схемах по-
казывают отдельными линиями Для упро-
щения начертания допускается сливать от-
дельные провода, идущие в одном направ-
лении, в общую линию Номера проводов и
жил кабелей проставляют около обоих их
концов. Каждый элемент оборудования обоз-
начают на схемах особым присвоенным ему
условным графическим обозначением, кото-
рое выражает наиболее характерные особен-
ности данного элемента
Все контакты блокировок и контакторов
обычно изображают в положении, которое они
занимают при нулевом положении главной
рукоятки и позиции Вперед реверсивной ру-
коятки контроллера машиниста В соответ-
ствии с этим все блок-контакты и контакты
аппаратов, производящие соединения прово-
дов электрической цепи, подразделяют на раз-
мыкающие, т. е замкнутые при нормальном
положении аппарата (отсутствии тока или
внешних сил), и замыкающие, т е разомк-
нутые при этом же положении аппарата
Отдельные элементы одного и того же ап-
парата могут быть расположены в разных
частях электрической схемы, но для облег-
чения чтения схемы всем им придается оди-
наковое буквенное или цифровое обозначение
Так, главные контакты быстродействующего
выключателя в схемах электровозов отечест-
венного производства обозначают буквами
БВ. Это же обозначение придают катушке
электропневматического привода (возврат)
выключателя БВ, катушке удерживающего
электромагнита и блок-контактам его неза-
висимо от того, в какую цепь они включены.
Прочитать электрическую схему электро-
воза или электропоезда — это значит про-
следить путь, по которому (через какие ап-
параты) ток поступает в тяговые двигатели,
вспомогательные машины и др Для этого не-
обходимо знать, какое положение занимают
контакты аппаратов, переключающие ее цепи,
так как в зависимости от состояния этих
контактов (замкнуты они или разомкнуты)
одни цепи находятся под током, а другие
обесточены.
Обычно состояние, которое занимают кон-
такты прн различных положениях аппара-
тов, указывают на развертках соответствую-
щих аппаратов, прилагаемых к схеме. По-
следовательность замыкания отдельных кон-
тактов, выполняющих основные переключения
в схеме, определяется разверткой контроллера
машиниста и указывается в так называемой
таблице замыкания и размыкания контакто-
ров, которая также прилагается к схеме
Для облегчения чтения обычно на прин-
ципиальных схемах приводят разъяснения,
например указания о полярности напряже-
ния в контактной сети (на электровозах по-
стоянного тока), при которой составлена схе-
ма обозначения проводов цепи управления
и аппаратов. На схемах цепей управления
электровозов ВЛ80с, ВЛ80т, ВЛ80₽, ВЛ80к,
ВЛ60к провода, обозначенные буквой Э с циф-
рой (Э1, Э2 и т д), идут в межсекционные
или в межэлектровозные соединения, а прово-
да с буквой Н и цифрой (Hl, Н2, ИЗ и т д.)
соединяют аппараты и приборы только внутри
секции. На электровозе ВЛ 11 нумерация всех
цепей произведена по группам' 001—199 —
силовые цепи, 501—699 — цепи управле-
ния тяговыми двигателями; 701—799 — цепи
управления вспомогательными машинами, но-
мера, кратные 100,— «земля» и т. д Зажимы
аппаратов имеют сквозные цифровые но-
мера Например, обозначение Пк.Д.1/5 озна-
чает, что провод подсоединен к зажиму 5
первого переключателя тяговых двигателей
На электровозах ЧС4, ЧС4Т нумерация ап-
паратов и оборудования на схемах выпол-
нена большими цифрами, проводов, шин и
кабелей — малыми, контактов реверсоров,
контакторов и реле — буквами и цифрами
Нумерация произведена по группам, соот-
ветствующим определенным цепям Напри-
мер, для аппаратов и оборудования сило-
вых цепей выделены номера от 001 до 199
Глава 16
ПУСК И РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЯКОРЕЙ
ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Э. П. С. ПОСТОЯННОГО ТОКА
В ТЯГОВОМ РЕЖИМЕ
§ 82.	Способы регулирования
частоты вращения якорей тяговых
двигателей постоянного тока
и реостатный пуск
Способы регулирования частоты вра-
щения. Частоту вращения якорей тяго-
вых двигателей можно регулировать,
изменяя напряжение £/д на зажимах дви-
гателя или магнитный поток Ф, т. е. коэф-
фициент возбуждения 0. Напряжение
Ua изменяют с помощью пускового рео-
стата, включенного последовательно с
двигателями, и тиристорных преобразо-
вателей, а также применением различных
схем соединений тяговых двигателей.
Реостатный пуск. В момент пуска и
разгона электровоза или моторного ваго-
на электропоезда для увеличения напря-
жения на зажимах двигателя и поддер-
жания необходимых тока и силы тяги
выводят ступенями пусковой реостат, т. е.
осуществляют реостатный пуск. Для дли-
тельной езды под током применяют раз-
личные соединения тяговых двигателей и
ступени ослабления возбуждения. Ско-
ростные характеристики о(/), соответ-
ствующие различным схемам соединения
двигателей при выведенном пусковом
реостате и коэффициентам возбужде-
ния, называют экономическими (ходо-
выми)', характеристики, соответствую-
щие работе на различных ступенях рео-
статного пуска, — реостатными.
В период пуска и разгона поезда яко-
ря тяговых двигателей должны разви-
вать частоту вращения от нуля до зна-
чения, соответствующего выходу на без-
реостатную характеристику. На электро-
возах, где пусковой режим машинист
изменяет в широкик пределах сообраз-
но с весом поезда, профилем пути и усло-
виями сцепления, чаше всего применяют
неавтоматический ступенчатый реостат-
ный пуск. Плавное изменение сопро-
тивления пускового реостата, рассчитан-
ного на большой ток, принципиально
возможно при импульсном регулирова-
нии его тиристорным преобразователем.
В процессе пуска почти всегда реали-
зуется максимальная по сцеплению си-
ла тяги. Отклонение пускового тока /п
и силы тяги от средних значений при
ступенчатом реостатном пуске характе-
ризуют соответственно коэффициентами
неравномерности пуска по току и силе
тяги ка[ и КИр.
Чтобы пуск электровоза или элек-
тропоезда происходил без боксования,
для любой позиции должно быть соблю-
дено условие Fmax//7 < фк (здесь Fmax —
максимальная сила тяги по условиям
сцепления движущего колеса с рельсом;
П — нагрузка иа рельсы от колесной
пары; фх — расчетный коэффициент
сцепления, который выбирают согласно
Правилам тяговых расчетов. Максималь-
ная возможная по условиям сцепления
сила тяги тем больше, чем меньше коэф-
фициент неравномерности.
При различных пределах отклонения
тока для разных позиций коэффи-
циенты кн/ и являются переменными
и определяются отдельно. В случае умень-
шения к„1 снижается вероятность нару-
шения сцепления, поскольку сила тяги
нарастает более мелкими ступенями. Для
электровозов принимают кп/ не более
0,07 — 0,08, что соответствует при пуске
колебаниям тока ±9—10%. На неко-
торых современных электровозах колеба-
ния пускового тока составляют ±4%.
Для моторных вагонов электропоездов
коэффициент к„/ выбирают в зависимости
от ускорения а, полагая асркн/ « 0,075 4-
Коэффициент каР обычно в 1,2—1,25
раза больше коэффициента кн1. Получен-
ное значение Fmax для электровозов про-
веряют также по перегрузочной способ-
ности двигателя. Наибольшее значение
343
тока при пуске не должно превышать
^тах = ^пэ^ч (здесь Кпэ = 1,4 -— 1,6
коэффициент эксплуатационной пере-
грузки для электровозов с неавтомати-
ческим пуском).
С уменьшением числа ступеней упро-
щается аппаратура, но вместе с тем уве-
личиваются колебания тока при пере-
ходе с позиции на позицию, а это при-
водит к уменьшению использования сцеп-
ного веса при пуске и торможении и рез-
ким толчкам тягового усилия. Поэтому
в каждом конкретном случае стремятся
принять решение, удовлетворяющее в не-
обходимой степени обоим требованиям.
Каждому соединению двигателей соот-
ветствует несколько кривых, характери-
зующих зависимость скорости движения
v от тока I при различных сопротивле-
ниях г. Совокупность таких кривых с
указанием перехода с одной кривой (ха-
рактеристики) на другую при максималь-
ном токе называют пусковой диаграммой.
Для ограничения начального ускоре-
ния во время пуска электровоза с низ-
кими скоростями при маневрах, а также
для плавного натяжения упряжных при-
боров при трогании локомотива с соста-
вом на первом соединении тяговых дви-
гателей, кроме позиций, полученных из
условий пуска с расчетными пределами
тока, вводят еще маневровые позиции,
при которых пусковое сопротивление
больше сопротивления, соответствующе-
го первой пусковой позиции. Число ма-
невровых позиций для электровозов
обычно выбирают от четырех до шести.
Первую маневровую позицию рассчи-
тывают по начальному ускорению, равно-
му 0,3—0,5 м/с2 при пуске электровоза
без состава на площадке. Для электро-
поездов с ускорением 0,7—1,0 м/с2 при
автоматическом пуске обычно предусмат-
ривают одну маневровую позицию, сопро-
тивление которой рассчитывают исходя
из начального ускорения 0,5—0,6 м/с2
при о = 0.
При малом пусковом токе переход на
первую позицию второго соединения тя-
говых двигателей может сопровождаться
значительным броском тока, для умень-
шения которого на втором и последую-
щих соединениях двигателей при ручном
пуске добавляют две или три дополни-
тельные реостатные позиции на электро-
344
возах и одну или две на моторных ва-
гонах аналогично маневровым позициям
на первом соединении
Для определения дополнительных сту-
пеней, предшествующих первой позиции
второго соединения двигателей, находят
скорость, при которой бросок тока при
переходе с предыдущей автоматической
характеристики на первую реостатную
следующего соединения был бы равен
разности максимального и минимального
пусковых токов.
§ 83.	Регулирование частоты
вращения якорей тяговых
двигателей постоянного тока
Применение различных схем соедине-
ния тяговых двигателей. Количество при-
меняемых схем соединения обмоток дви-
гателей, а следовательно, и экономичес-
ких характеристик получается наиболь-
шим при напряжении С/д на зажимах
двигателя, равном напряжению Uc, и
большом числе т двигателей, включен-
ных в силовую цепь. При напряжении
в контактной сети С/с = 3000 В двигатели
выполняют с номинальным напряжением
на зажимах 1500 и 750 В. Тогда для локо-
мотивов с четырьмя, шестью и восемью
двигателями при 1/Д = X/2UC соотноше-
ние скоростей движения получается
равным '/2 и 1 при четырех двигате-
лях, 1 /3, 2/3 и 1 — при шести и ‘/4,
1 /2 и 1— при восьми, т. е. в первом слу-
чае получают две группировки двигате-
лей и две экономические характеристики,
во втором и третьем — по три. При ил =
= и четырех двигателях полу-
чают одну их группировку — последова-
тельное соединение (электропоезда
ЭР22В, ЭР2Т и ЭР2Р) — или две — по-
следовательное и последовательно-па-
раллельное соединения (электропоезд
ЭР200), если предусмотрено электричес-
кое соединение тяговых двигателей двух
моторных вагонов. Это позволяет снизить
массу комплекта тяговой аппаратуры,
элементы которой размещают соответ-
ственно на двух вагонах. Если на электро-
возе четырехосные секции могут работать
по системе многих единиц (электровоз
ВЛ11), тяговые двигатели каждой сек-
ции имеют два соединения (рис. 232):
Рис. 232 Схемы соединений обмоток тяговых двигателей
а — последовательно и две группы параллельно при £/д = '/}UC и т = 4, б — последовательно, после-
довательно-параллельно и параллельно прн £/д = '/г1/с н т = 6, в — последовательно, последовательно-
параллельно н параллельно при Uл ~ 'hUz и т = 8, г — последовательно-параллельно н параллельно
при Уд= '/tUc и т = 4 в секции (электровозы ВЛ11, ЧС200, ЧС6), д — последовательно и после-
довательно-параллельно при U.= '/tUz и т = 4 (электропоезд ЭР200); е — последовательно при
Уд= ‘/4УС и т = 4 (электропоезда ЭР22В и ЭР2Р)
345
последовательное (четыре двигателя) и
последовательно-параллельное (две груп-
пы по два последовательно соединен-
ных двигателя). На электровозе ВЛ 11
предусмотрена также возможность по-
следовательного соединения восьми тяго-
вых двигателей при работе электровоза
в составе двух секций и последователь-
ное соединение 12 тяговых двигателей
при работе в составе трех секций.
Возможно следующее взаимное распо-
ложение обмоток якорей и возбужде-
ния тяговых двигателей: обмотки возбуж-
дения включены за их якорями со сторо-
ны земли (рнс. 232, а, б, в) обмотки
якорей и возбуждения собраны в груп-
пы (рис 232, г), обмотки возбужде-
ния собраны в одну группу и включе-
ны между якорями (на вагонах Д метро-
политенов)
Чередование обмоток якорей и воз-
буждения (см. рис. 232, а, б, в) позволяет
упростить схему, сократить количество
аппаратуры и повысить надежность ло-
комотива. Однако при этом существен-
но усложняется переход на электричес-
кое торможение, при котором обычно
применяют независимое возбуждение
(см. § 94). Кроме того, в случае замы-
кания какой-либо точки цепи на землю
(например, точки 4) сопротивления дви-
гателей, находящихся между местом к. з.
и источником энергии, могут значительно
ограничить ток к з., и обычная защита
от перегрузки не обеспечит быстрого
отключения их, особенно если не пре-
дусмотрена дифференциальная защита
Исключается также возможность пони-
жения сопротивления изоляции обмоток
возбуждения и реверсора по отношению к
земле Однако благодаря простоте подоб-
ные схемы включения обмоток и якорей
получили широкое распространение на
э. д с без электрического торможения.
При включении обмоток по схеме
рис. 232, в несколько усложняются цепи,
увеличивается число контакторов, осу-
ществляющих переход с одного соеди-
нения на другое, так как необходимо
отдельно переключать обмотки возбуж-
дения и обмотки якорей. Переход же от
тяги к электрическому торможению су-
щественно упрощается. Замыкание на
землю в пределах якорей приводит к поте-
ре возбуждения всеми двигателями, ко-
346
роткому замыканию и быстрому отклю-
чению цепи. Схема рис. 232, в позволяет
уменьшить стоимость изоляции обмоток
возбуждения двигателей и реверсора по
отношению к земле
В большинстве случаев при выборе
взаимного расположения обмоток ре-
шающее значение имеет простота ре-
версирования, перехода с одного сое-
динения двигателей на другое и пере-
ключения в режим электрического тормо-
жения.
Изменение коэффициента возбужде-
ния. Такой способ регулирования частоты
вращения якорей применяют для увели-
чения числа экономических (ходовых)
позиций, а при реостатном пуске (внача-
ле) для снижения массы пусковых ре-
зисторов Осуществляют его выключе-
нием части витков катушек главных по-
люсов двигателей, шунтированием обмо-
ток возбуждения резистором, импульс-
ным регулированием возбуждения и ав-
томатическим регулированием тока воз-
буждения на э. п. с. с двигателями неза-
висимого возбуждения
Ступени ослабления возбуждения ха-
рактеризуют отношением м. д. с. F0B при
ослабленном возбуждении к м. д. с. Епв
при полном возбуждении для одного и
того же тока якоря. Это отношение назы-
вают коэффициентом возбуждения |3.
Выключение части витков
обмотки возбуждения осуще-
ствляют контакторами 1 и 2 (рис. 233,
а). В этом случае коэффициент возбуж-
дения р = F0B/F„B = wi/(wi 4- Шг).
Если контактор 1 не отключать, то
витки при ослабленном возбуждении
будут замкнуты накоротко контактором
2. Тогда при изменениях тока I (напри-
мер, в случае колебаний напряжения
С/с) в витках «г как во вторичной обмот-
ке трансформатора станет наводиться
э. д с и возникнет ток М д. с , вызван-
ная этим током, направлена против м. д. с.
основного тока возбуждения, что задер-
живает изменение магнитного потока и,
следовательно, изменение э. д с. тяговых
двигателей. Чем больше диапазон коле-
баний напряжения на гяговых двигате-
лях, тем больше отстает скорость измене-
ния их э д. с. от скорости изменения
напряжения сети. В наиболее тяжелых
случаях, например, при отрыве токопри-
Рис. 233. Схемы регулирования частоты вращения якорей тяговых двигателей изменением коэф-
фициента возбуждения
емника от контактного провода и после-
дующем соприкосновении их указанное
явление может привести к такому на-
растанию тока в якорях тяговых дви-
гателей, которое вызовет круговой
огонь по коллектору. Поэтому цепь вит-
ков иг необходимо размыкать.
При одной ступени ослабления возбуж-
дения обмотка на каждом полюсе разде-
лена на две катушки, что усложняет кон-
струкцию тягового двигателя. Поэтому
такой способ регулирования коэффициен-
та возбуждения не получил распростра-
нения. В Советском Союзе его приме-
няли на электросекциях Сд, Св, электро-
поездах А, Б и Г метрополитена
Шунтирование обмотки
возбуждения резистором /?ш
(рис. 233, б) применяют на всех электро-
возах и электропоездах. В этом случае
коэффициент р = /?ш/(/?ов 4- /?ш) (здесь
R0B — сопротивление обмотки возбужде-
ния OB; — сопротивление шунтирую-
щей цепи с учетом сопротивления индук-
тивного шунта ИШ).
При нескольких ступенях ослабления
возбуждения шунтирование обмотки ОВ
двигателя может быть выполнено по схе-
мам рис. 233, б—г.
В схеме рис. 233, б обычно применяют
индивидуальные контакторы /—5, при
этом с дугогашением выполняют толь-
ко контактор 1. Если предусмотрена бу-
ферная защита (см. § 95), то для пере-
хода с ослабленного возбуждения на пол-
ное в случае перегрузки достаточно иметь
только один контакт реле перегрузки и
отключать контактор 1 независимо от то-
го, на какой ступени ослабления возбуж-
дения работал двигатель. В схеме
рис. 233, в требуется ввести контакты ре-
ле перегрузки в цепи катушек вентилей
всех индивидуальных контакторов 1—5.
Эту схему целесообразно применять при
групповых контакторах.
В схеме рис. 233, г четыре ступени
оспабления возбуждения получают, ис-
пользуя три контактора 1—3. Во избе-
жание разрыва шунтирующей цепи при
переходе с 1-й ступени на 2-ю контактор
1 нужно выключать после включения кон-
тактора 2. Если привод контакторов 1—3
групповой, то последовательность их
включения обеспечивается соответствую-
щей разверткой кулачкового вала. При
индивидуальном приводе необходимая
последовательность работы контакторов
1,2 иЗ обеспечивается блок-контактами
одного из контакторов, например кон-
тактора 1 (рис. 233, <3)
Значения коэффициента р выбирают в
зависимотси от заданных пределов ко-
лебания тока (/тах -4- /min), характери-
зуемых коэффициентом неравномерно-
сти пуска по току ка1
При выборе числа ступеней ослабле-
ния возбуждения обычно принимают зна-
чения ки! более высокие, чем при расче-
те реостатных позиций. Коэффициент
возбуждения на первой ступени Pi опре-
деляется только коэффициентом нерав-
номерности пуска. Для ступени п ослаб-
ления возбуждения р„ = pni
Предельное значение коэффициента
возбуждения рм определяется коммута-
ционными свойствами тягового двигате-
ля. Для машин любого напряжения с
компенсационной обмоткой рм > 0,2, без
этой обмотки при С/д = 750 В рм > 0,2,
а при С/д = 1500 В рч > 0,3 4- 0,33.
347
§ 84.	Способы перехода с одного
соединения тяговых двигателей
на другое
Переход с одного соединения тяговых
двигателей на другое стремятся осущест-
влять так, чтобы в течение его общее тя-
говое усилие всех двигателей и каждого
в отдельности менялось возможно мень-
ше, переходные процессы протекали
плавно, схема перехода и применяемые
для переключения аппараты были более
простыми. На э. п. с. постоянного тока
применяют следующие способы перехо-
да: коротким замыканием части двигате-
лей, шунтированием части двигателей
резисторами, по схеме моста н с помощью
диодов.
Переход коротким замыканием. При
трех группировках двигателей на безрео-
статной позиции последовательного сое-
динения (С) включены контакторы 1—14
(рис. 234, а и г). Контакторами 6—11
выводятся из цепи тяговых двигателей
резисторы Rl, R2 и R3, при включении
контактора 4 подготовляется переход на
последовательно-параллельное соедине-
ние (СП) групп двигателей Чтобы умень-
шить бросок тока в цепи при шунтиро-
вании двигателей М4—Мб, что может
привести к резкому увеличению тяго-
вого усилия, вызвать боксование колес-
ных пар и круговой огонь на коллекторах
двигателей Ml—М3, вначале в цепь дви-
гателей Ml—Мб выключением контакто-
ров 7—11 вводятся резисторы Rl, R2 и
R3 (переходная позиция П1).
Переход на последовательно-парал-
лельное соединение начинается включе-
нием контактора 15, который шунтирует
двигателями М4-—Мб, а двигатели Ml—
М3 соединяет с землей (позиция П2).
Затем выключается контактор 13, размы-
кая цепь двигателей М4—Мб (позиция
ПЗ). Переход заканчивается на 1-й рео-
статной позиции последовательно-парал-
лельного соединения включением кон-
такторов 17 и 16, которые подсоединяют
к уравнительному соединению соответ-
ственно последовательно соединенные ре-
зисторы R1 и R3 и двигатели М4—Мб.
Уравнительное соединение необходимо
для выравнивания напряжения между
параллельными группами тяговых двига-
телей и их нагрузки, если сопротивле-
ния параллельных цепей резисторов не
равны.
При переходе с последовательно-па-
раллельного соединения двигателей на
параллельное, как и во время перехода с
последовательного соединения на после-
довательно-параллельное, выключением
Рис. 234 Схемы (а и д), диаграммы изменений тока и силы тяги (бив) и таблица (г) после-
довательности включения контакторов при переходе с последовательного на последовательно-
параллельное соединение двигателей коротким замыканием
348
реостатных контакторов вводится в цепь
двигателей часть пускового реостата.
Затем, включившись контакторы 18 и
19, шунтируют двигатели М3 и М4, а кон-
такторы 12, 14 и 15 размыкают их цепь.
Переход заканчивается на 1-й реостат-
ной позиции параллельного соедине-
ния включением контакторов 13, 20, 21
и 22.
Изменение тока в двигателях при пе-
реходе с последовательного на последо-
вательно-параллельное соединение групп
двигателей можно проследить по диаграм-
ме рис. 234, б. До момента Л двигате-
ли Ml—Мб включены последовательно и
ток в их цепи В момент 6 в их цепь
вводятся резисторы (позиция П1) и ток
снижается. В момент tz контактор 15
шунтирует двигатели М4—Мб. Это вызы-
вает возрастание тока /,_3 в двигателях
Ml—М3
В двигателях М4—Мб, шунтированных
контактором 15, вначале ток i протекает в
прежнем направлении, постепенно умень-
шаясь под действием э. д. с. якоря Е,
которая в замкнутом контуре уравно-
, dt
вешивается э. д. с. самоиндукции L
задерживающей скорость его спадания.
По мере уменьшения тока снижается по-
ток возбуждения и пропорционально ему
э. д. с. якоря. Но поток возбуждения па-
дает значительно медленнее, чем ток,
вследствие действия вихревых токов, ин-
дуцируемых убывающим потоком в
магнитной системе двигателя. В резуль-
тате к моменту спада тока до нуля
поток возбуждения и э. д. с. якоря не
исчезают и в следующий момент в цепи
появляется ток, протекающий в направ-
лении действия э. д. с. якоря (штриховые
стрелки на рис. 234, д). С появлением
генераторного тока размагничивание
двигателя ускоряется, э. д. с. якоря
быстро уменьшается и ток снижается
до нуля.
В момент t3 (см. рнс. 234, б) отклю-
чается контактор 13, в момент t4 — кон-
такторы 16 и 17, которые подключают
к уравнительному соединению резисторы
R1 и R3 и двигатели М4—Мб. Происхо-
дит выравнивание нагрузок двигателей
Ml— М3 и М4—М6.
В соответствии с изменением тока из-
меняется и сила тяги двигателей (рис.
234, в) Переход коротким замыка-
нием вызывает значительное падение си-
лы тяги. Восстановление ее происходит
двумя ступенями, что несколько смяг-
чает механический толчок.
При неавтоматическом управлении
приходится производить обратный пере-
ход с 1-й реостатной позиции параллель-
ного соединения на низшие позиции по-
следовательного или последовательно-
параллельного соединения.
Чтобы избежать большого толчка си-
лы тяги, переход следует осуществлять
без разрыва силовой цепи. Включение
и выключение индивидуальных контакто-
ров должно происходить в определен-
ной последовательности. Контакторы,
переключающие двигатели и резисторы,
необходимо применять с дугогашением.
На контроллере машиниста не пре-
дусматривают позиции, соответствую-
щие отдельным стадиям переключения
силовой цепи при переходе. Необходи-
мая последовательность действия кон-
такторов обеспечивается автоматически
при переводе рукоятки контроллера ма-
шиниста с ходовой позиции последова-
тельного или последовательно-парал-
лельного соединения двигателей на 1-ю
реостатную позицию последовательно-
параллельного или параллельного соеди-
нения.
При индивидуальных контакторах это
достигается их взаимной блокировкой в
цепи управления, особенно сложной для
электровозов с тремя соединениями дви-
гателей и выполнением обратного пере-
хода без разрыва цепи. При групповых
контакторах необходимая последователь-
ность их замыкания обеспечивается со-
ответствующим профилированием шайб
кулачкового вала (см. § 65). Для упро-
щения схемы управления и обеспечения
обратного перехода без разрыва цепи
даже при индивидуальных реостатных
контакторах применяют групповые пе-
реключатели. В схеме рис 234, а, на-
пример, групповыми являются контак-
торы 2, 3 и 12—22. Тогда при обрат-
ном переходе с параллельного на после-
довательно-параллельное или с последо-
вательно-параллельного на последова-
тельное соединение тяговых двигателей
должны вначале переключаться контак-
торы группового переключателя, а за-
349
тем включаться контакторы пусковых
резисторов Нарушение такой очередно-
сти при обратном переходе вызвало бы
перегрузку двигателей в момент замы-
кания реостатных контакторов до пере-
ключения группового переключателя, так
как это соответствовало бы безреостат-
ной позиции на параллельном или по-
следовательно-параллельном соединении
двигателей.
Переход шунтированием части дви-
гателей резистором. При этом способе
уменьшаются толчки генераторного тока.
На магистральных электровозах с ше-
стью и восемью тяговыми двигателями
для шунтирования применяют либо часть
пусковых резисторов или специальные
резисторы (на электровозах ВЛ22М с
рекуперацией, ВЛ23 и ЧС2). Чтобы уп-
ростить силовые цепи, иногда при пере-
ходе с последовательного на последова-
тельно-параллельное соединение для
шунтирования применяют часть пуско-
вых резисторов, а с последовательно-
параллельного на параллельное — спе-
циальные резисторы (на электровозах
ВЛ8, ВЛ 10 и ВЛ10у).
В качестве примера рассмотрим прин-
ципиальную схему силовых цепей элек-
тровозов ВЛ8 и ВЛ 10. На первой эко-
номической позиции (16-я позиция) все
пусковые резисторы выведены из цепи
Рис 235 Схема прохождения тока в силовой цепи на 16-й безреостатной (ходовой) позиции
электровозов ВЛ8 и ВЛ 10 (а) и диаграммы изменений тока при шунтировании резистором
двигателей IV—VIII при переходе с последовательного иа последовательно-параллельное (б)
и двигателей I, II — с последовательно-параллельного на параллельное (в)
350
Таблица 19
Позиция	Последовательность замыкания на электровозах ВЛ8 и ВЛ 10 контакторов		
	линейных	реостатных	групповых
16-я безреостатная	3—1, 4—1, 2—2	6—1, 7—1, 10—1, 11—1, 12—1, 6—2, 7—2, 10—2, 11—2, 12—2	22—1, 25—1, 32—0, 22—2, 25—2
П1	3—1, 4—1, 2—2, 3—2	6—1, 10—1, 11—1, 10—2, 11—2	22—1, 25—1, 32—0, 22—2, 25—2
П2	3—1, 4—1, 2—2, 3—2	6—1, 10—1, 11—1, 10—2, 11—2	22—1, 25—1, 32—0, 33—0, 22—2, 25—2
ПЗ	3—1, 4—1, 2—2, 3—2	6—1, 10—1, 11—1, 10—2, 11—2	22—1, 25—1, 33—0, 22—2, 25—2
П4 П5	3—1, 4—1, 2—2, 3—2 3—1, 4—1	6—1, 11—1, 11—2 6—1, 11—1, 11—2	22—1, 25—1, 33—0, 22—2, 25—2 22—1, 25—1, 30—0, 31—0, 33—0, 22—2, 25—2
17-я реостатная	3—1, 4—1, 2—2, 3—2, 20—2	6—1, 11—1, 11—2	22—1, 25—1, 30—0, 31—0, 33—0, 22—2, 25—2
27-я безреостатная	3—1, 4—1, 2—2, 3—2	5—1, 6—1, 7—1, 8—1, 10—1, 11—1, 12—1, 5—2, 6—2, 7—2, 8—2, 10—2, 11—2, 12—2	22—1, 25—1, 30—0, 31—0, 33—0, 22—2, 25—2
П1	3—1, 4—1, 2—2, 3—2, 20—2	5—1, 8—1, 5—2, 8—2	22—1, 25—1, 30—0, 31—0, 33—0, 22—2, 25—2
П2	3—1, 4—1, 2—2, 3—2, 20—2	5—1, 8—1, 5—2, 8—2	25—1, 30—0, 31—0, 33—0, 25—2
ПЗ	3—1, 4—1, 2—2, 3—2, 20—2	5—1, 8— 1, 5—2, 8—2	23—1, 25—1, 30—0, 31—0, 33—0, 23—2, 25—2
П4	1—1, 2—1, 3—1, 4—1, 1—2, 2—2, 3—2, 20—2	8—1, 8—2	23—1, 30—0, 31—0, 33—0, 23—2
П5 и 28-я реостатная	Со 4k 1 1 1 N5 N5 ?1 1 1 Ко Ко- - Ко Со 1 1	8—1, 8—2	23—1, 24—1, 25—1, 27—1, 30—0, 31—0, 33—0, 23—2, 24—2, 26—2, 27^-2
тяговых двигателей I—VIII (рис. 235,
а). Напряжение на зажимах каждого
тягового двигателя равно 3000 : 8 =
= 375 В.
При переводе главной рукоятки конт-
роллера на 17-ю позицию (табл. 19) про-
исходит переход с последовательного на
последовательно-параллельное соедине-
ние двигателя. Переход начинается вы-
ключением индивидуальных контакторов
7—1, 12—1, 6—2, 7—2 и 12—2 и вво-
дом в цепь двигателей секций Р2—Р4,
Р23—Р26 пускового резистора для ог-
раничения броска тока (переходная по-
зиция П1). Затем начинает поворачи-
ваться кулачковый вал группового пере-
ключателя КСПО, обеспечивая включе-
ние и выключение соответствующих кон-
такторов. При этом сначала включается
контактор 33—0 (см. табл. 18), который
шунтирует группу тяговых двигателей
V— VIII и соединенную с ними последо-
вательно секцию пускового резистора
Р23—Р26, ограничивающую ток в кон-
туре этих двигателей (позиция П2).
На переходной позиции ПЗ выключа-
ется контактор 32—0, вызывающий раз-
мыкание шунтированной цепи тяговых
двигателей V—VIII. На позиции П4, вы-
ключаясь, индивидуальные контакторы
10—1 и 10—2 подготовляют включение
в цепь тяговых двигателей V—VIII на
переходной позиции П5 секции реостата.
На переходной позиции П5 включа-
ются контакторы 30—0 и 31—0, которые
подсоединяют двигатели V—VIII парал-
лельно двигателям I—IV При этом в цепь
тяговых двигателей I—IV последова-
тельно включена секция сопротивлением
4,8 Ом, а в цепь тяговых двигателей
V—VIII — сопротивлением 4,3 Ом, вслед-
ствие чего токи в параллельных цепях
различны.
На 17-й позиции после поворота вала
группового переключателя КСПО в по-
ложение последовательно-параллельного
351
соединения включается индивидуальный
контактор 20—2, замыкающий цепь урав-
нительного соединения между двумя па-
раллельными цепями пусковых резисто-
ров; это необходимо для выравнивания
тока в параллельных цепях тяговых дви-
гателей.
На 27-й позиции все секции пускового
реостата закорочены, уравнительный
контактор 20—2 выключен и напряжение
на зажимах каждого двигателя равно
3000 : 4 = 750 В. Выключение уравни-
тельного контактора 20—2 на 27-й по-
зиции предусмотрено для равномерного
распределения тока между группами кон-
такторов (обходными цепями), шунти-
рующих секции пускового реостата, так
как при различных переходных сопро-
тивлениях контакторов и разном их чис-
ле в обходных цепях значительно пере-
гружаются отдельные контакторы, со-
ставляющие цепь с меньшим сопротив-
лением.
Для подготовки цепи к переходу на
параллельное соединение на 27-й пози-
ции включаются контакторы 8—1 и 8—
2, которые дублируют обходные цепи сек-
ций Р5—Р8 и Р27—Р30.
При переводе главной рукоятки конт-
роллера на 28-ю позицию происходит
переход на параллельное соединение. На
переходной позиции П1 включается урав-
нительный контактор 20—2 и выключа-
ются реостатные контакторы 6—1, 7—1,
10—1,11—1,12—1, 6—2, 7—2,10—2,11—2
и 12—2, которые вводят в цепь двига-
телей секции РЗ—Р4 и Р25—Р26 пуско-
вого реостата. Введение сопротивления
в цепь двигателей вызывает уменьше-
ние в них тока и снижение силы тяги у
всех осей электровоза. Затем начинают
поворачиваться кулачковые валы группо-
вых переключателей КСП1 и КСПП,
обеспечивая включение и выключение
соответствующих контакторов.
На переходной позиции П2 выключа-
ются контакторы 22—1 и 22—2, которые
подготовляют секции Р5—Р8 и Р27—
РЗО для включения в цепь тягоаых дви-
гателей во время работы с 27-й по 36-ю
позицию.
На переходной позиции ПЗ замыкают-
ся контакторы 23—1 и 23—2, шунтиру-
ющие двигатели /, II и V, VI специаль-
но предусмотренными для этого резисто-
352
рами Р81—Р82 и Р83—Р84 (по 2,1 Ом
каждый). Это сопровождается некото-
рым увеличением тока в двигателях III,
IV и VII, VIII и силы тяги их осей.
На позиции П4 выключаются контак-
торы 25—1 и 25—2, размыкая шунти-
рованные цепи двигателей /, II и V, VI.
Затем выключаются реостатные контак-
торы 5—1 и 5—2 и включаются ли-
нейные 1—1, 2—1 и 1—2. Контакторы
1—1 и 2—1 подключают секции Р5—
Р8 параллельно Р1—Р4, контактор 1—
2 — секции Р27—РЗО параллельно Р23—
Р26 Реостатные контакторы 5—1 и 5—2
размыкают шунтирующие секции Р1—
РЗ и Р23—Р25
На позиции П5 включаются контак-
торы 24—1, 24—2, 26—1, 26—2, 27—1
и 27—2 Контакторы 24—1 и 24—2 за-
корачивают в цепи тяговых двигателей
III, IV и VII, VIII шунтирующие сек-
ции Р81—Р82 и Р83—Р84, а контакторы
26—1, 27—1, 26—2 и 27—2 подсоеди-
няют двигатели I, II и V, VI к цепи
параллельно двигателям III, IV и VII,
VIII. Это положение сохраняется на
28-й позиции.
Как изменяется ток в двигателях I—
VIII при переходе с последовательного
на последовательно-параллельное соеди-
нение, можно проследить по диаграмме
рис. 235, б, а в двигателях I—IV при
переходе с последовательно-параллель-
ного на параллельное соединение — по
диаграмме рис. 235, в. До момента
двигатели I—VIII включены последова-
тельно и ток в их цепи равен /,_8 (см.
рис. 235, б). В момент включается
в цепь часть секций пускового реостата
и ток 1\_% уменьшается. В момент t2
двигатели V—VIII шунтируются секци-
ями пускового реостата. Это вызывает
возрастание тока /,_4 в двигателях I—
IV и снижение тока /5._8 в двигателях
V—VIII. Затем в момент t3 выключается
контактор 32—0, размыкая цепь, шун-
тирующую двигатели V—VIII В момент
контакторы 30—0 и 31—0 присоеди-
няют двигатели V—VIII к цепи. Переход
на последовательно-параллельное соеди-
нение заканчивается включением урав-
нительного контактора 20—2 (момент t3).
При переходе с последовательно-парал-
лельного на параллельное соединение в
момент t6 (рис. 235, в) включаются сек-
5)
В)
a)
02 Я
'ЯЛ2
ГТТ
Параллельное
соединение
реостатная
о)
8; 10
M
|Е1ыдбаиям|
Последовательное
соединение,
безреостатная
П1________
02
~П^Гя । *°™**™Р» I
м oi
т
т
02
02
ог
9)10
9;Ю
1 >2:0)10
Рис. 236. Принципиальные схемы (а, б, в), скоростные характеристики (г) и таблица замыкания
контакторов (<?) при переходе по схеме моста
ции пускового реостата в цепь двига-
телей. В момент /? двигатели / и // шун-
тируются переходным резистором Р81—
Р82 (двигатели V и VI — резистором
Р83—Р84), в момент 4 размыкаются
цепи шунтирования двигателей. При
этом в цепь двигателей 111 и IV вклю-
чается переходной резистор Р81—Р82
(двигателей VII и VIII — резистор Р83—
Р84) и ток /3_4 уменьшается. В момент
/9 происходит шунтирование переходных
резисторов контакторами, в момент Ло —
присоединение к цепи двигателей I, II и
V, VI. Переход заканчивается включе-
нием уравнительных контакторов 8—1 и
8—2 (момент /и). По мере изменения
тока в двигателях соответственно из-
меняется и сила тяги.
Сопротивление переходного резистора
выбирают таким, чтобы падение напря-
жения в нем было равно или больше
э. д. с. шунтированного двигателя; обыч-
но оиа равна (0,3 4- 0,5) 1чгЛ (здесь /ч —
ток двигателя при часовом режиме). Что-
бы исключить прохождение генератор-
ного тока и уменьшить провал силы тяги,
на современных электровозах в переход-
ные цепи включают запирающие диоды
(например, на электровозах ВЛ 15 диоды
VI— V12, V25—V36, см. рис. 261).
Переход по схеме моста. Значитель-
ное уменьшение силы тяги при переходе
коротким замыканием или шунтирова-
12 Зак 955
нием части двигателей резисторами мо-
жет быть устранено при переходе по схе-
ме моста, что широко применяют
на электропоездах постоянного тока и
электровозах или секциях электровозов
с четырьмя двигателями. Иногда, чтобы
уменьшить резкое снижение силы тяги
на электровозах с шестью двигателями
(например, на части электровозов ЧС2),
переход с последовательного на после-
довательно-параллельное соединение
осуществляется по схеме моста, а с по-
следовательно-параллельного на парал-
лельное — коротким замыканием части
тяговых двигателей. При переходе по схе-
ме моста необходимо, чтобы двигатели
каждой группы имели отдельные пуско-
вые реостаты и свой комплект контак-
торов для ступенчатого изменения сопро-
тивления (рис. 236).
На безреостатной позиции последова-
тельного соединения все секции пусковых
реостатов выведены (рис. 236, а). При
переходе с последовательного соединения
на параллельное вначале включаются
переходные контакторы П1 и П2, которые
параллельно каждой группе двигателей
I, II и III, IV подключают равные по
сопротивлению секции пусковых реоста-
тов. Группы двигателей и эти реостаты
соединены при этом уравнительным мо-
стовым контактором М (рис. 236, б).
Ток от токоприемника протекает по двум
353
Рис. 237. Принципиальная схема прохождения тока в силовой цепи при переходе с СП на П
соединение тяговых двигателей с диодами электровоза ВЛ 11м на позиции ХЗ
цепям: через двигатели I—IV (ток /д)
и через пусковые реостаты — 1Г = £/с/
/(2г). Через мостовой контактор М про-
ходит уравнительный ток /у = I, — 1а.
Направление тока /у зависит от знака
разности I, — /д. При h = /я ток /у = О,
а 2г=и,./1й. В этом случае токораспре-
деление в цепях такое же, как при па-
раллельном соединении групп двигателей
с включением в каждую из них равной
по сопротивлению секции пускового рео-
стата.
Если 2г = UJP, то контактор М вы-
ключается без тока и переход на первую
реостатную позицию параллельного сое-
динения (рис. 236, в) происходит без
изменения тока двигателей, а следо-
вательно, и силы тяги. Однако равен-
ство 2г = £/с//д действительно только при
определенных значениях Ua и UQ.
Баланс токов моста (/д = /г) соответ-
ствует точке пересечения скоростных ха-
рактеристик двигателей на безреостат-
ной позиции последовательного соеди-
нения (кривая С на рис. 236, г) и 1-й
реостатной позиции параллельного сое-
динения (кривая П). Если ток двига-
телей 12 > /д, то он уменьшается при
переходе на параллельное соединение до
1'2, соответственно уменьшается и сила
тяги. Если /1 < 1а, то при переходе ток
увеличивается до и соответственно
возрастает сила тяги. Баланс токов мо-
жет нарушиться и вследствие изменения
напряжения 77с, что приводит к измене-
нию тока 1Г, смещению характеристики
П и точки пересечения кривых С и П.
На моторных вагонах электропоездов
354
с автоматическим управлением обычно
выбирают такую уставку реле ускоре-
ния, при которой для определенного
напряжения сети сохраняется баланс то-
ков. Однако даже в этом случае баланс
токов может быть нарушен при повтор-
ных включениях двигателей после вы-
бега, когда пусковой ток меньше расчет-
ного, или при изменении уставки по току.
Поэтому мостовые контакторы, а также
контакторы П1 и П2 выполняют с дуго-
гашением. Контакторы 1—10, если не
производится обратный переход под то-
ком (например, в групповых системах с
автоматическим управлением), обычно
выполняют без дугогашения.
Переход по схеме с диодами. Приме-
нение диодов в электрических цепях для
перехода с одного соединения тяговых
двигателей на другое позволяет упро-
стить операции и уменьшить время на
переключения. В качестве примера рас-
смотрим схему цепей тяговых двигателей
электровоза ВЛ 11м при переходе с сое-
динения СП на П (рис. 237). Вначале,
при перемещении главной рукоятки конт-
роллера машиниста с 21-й (ходовой) на
22-ю позицию, отключаются реостатные
контакторы, вал группового переключа-
теля ПкГ начинает поворачиваться из
положения СП в положение П. Выклю-
чаются реостатные контакторы и контак-
тор 4 ПкГ; в цепь двигателей вводятся
запирающие диоды Д1—Д24 (ВЛ200-10)
и параллельно включенные пусковые ре-
зисторы Р1 и Р2. Затем включаются кон-
такторы 2, 3, 5, 6 ПкГ, чем и закан-
чивается переключение тяговых двигате-
лей на параллельное соединение. При
одновременном включении контакторов
2, 3, 5 и 6 ПкГ переключения проис-
ходят без разрыва силовой цепи тяговых
двигателей. Обратный переход с соеди-
нения П на СП осуществляется выклю-
чением контакторов 2, 3, 5 и б ПкГ,
при этом автоматически восстанавли-
вается электрическая цепь через диоды
Д1—Д24.
$ 85. Импульсное регулирование
частоты вращения якорей тяговых
двигателей постоянного тока
Импульсное регулирование напряже-
ния тяговых двигателей (см. § 53) обыч-
но сочетают с импульсным регулирова-
нием тока возбуждения. Существуют си-
стемы раздельного и совмещенного регу-
лирования тока якоря и тока.возбуж-
дения. На с. 221 были показаны прин-
ципиальные схемы импульсного регули-
рования напряжения и тока возбужде-
ния в тяговом режиме, в режиме электри-
ческого торможения при различных спо-
собах включения тиристорных прерыва-
телей. Чтобы уменьшить массу (разме-
ры) реакторов и конденсаторов, состав-
ляющую значительную долю массы обо-
рудования преобразователей, обычно вы-
бирают достаточно высокую рабочую
частоту импульсов (до 400 Гц). С целью
снижения установленной мощности пре-
образователя тяговые двигатели соеди-
няют последовательно. В СССР выполне-
ны образцы электровозов и электропоез-
дов с импульсным регулированием на-
пряжения и тока возбуждения
В качестве примера рассмотрим упро-
щенную схему совмещенного регулиро-
вания напряжения и тока возбуждения,
примененную на электропоезде ЭР 12
(рис. 238) Импульсное регулирование
применено только в режиме тяги, так
как у двигателей УРТ-110 возникают при
электрическом торможении недопусти-
мые межламельные напряжения, а также
недопустимый нагрев обмоток в условиях
интенсивного движения.
Импульсное регулирование напряже-
ния осуществляется двухфазным широт-
но-импульсным преобразователем,содер-
12*
жащим два прерывателя ТИП-А и ТИП-
Б, которые работают со сдвигом во вре-
мени на половину периода импульсного
цикла для уменьшения пульсации тока
в контактной сети. Прерыватели под-
ключены к цепи тяговых двигателей че-
рез сглаживающие реакторы ДрЗ и Др4,
что уменьшает пульсацию тока двига-
телей. Для защиты воздушных линий
связи от мешающих влияний системы
регулирования применен двухфазный
Г-образный индуктивно-емкостной фильтр.
Реакторы Др1 и Др2 шунтированы це-
почкой из диодов и тиристоров, с целью
защиты вентилей преобразователя от
перенапряжений при аварийных и пере-
ходных режимах.
После включения быстродействующего
выключателя БВ осуществляется пред-
варительный заряд коммутирующих кон-
денсаторов, а также заряд конденсаторов
С2 и СЗ через резистор R1. При уста-
новке реверсивной рукоятки в положение
Вперед или Назад, а главной рукоятки
в маневровое положение М силовые цепи
моторного вагона собираются, блок-кон-
такт линейного контактора К.Л2 подает
сигнал, по которому начинает работать
блок управления преобразователем, и на
двигателях Ml—М4 плавно увеличивает-
ся напряжение до 300—500 В, поддержи-
вая минимальный ток уставки 120 А.
По мере увеличения коэффициента за-
полнения X от 0,7 среднее значение коэф-
фициента возбуждения 0 плавно умень-
шается до 0,5 при Л = 1. После окончания
регулирования тока возбуждения им-
пульсы управления снимаются, а когда
ток тяговых двигателей становится мень-
ше тока уставки, включается контактор
КШП, шунтирующий прерыватели.
В положении 1 или 2 главной рукоят-
ки контроллера машиниста контактные
элементы в цепи не переключаются, но
ток уставки увеличивается до 160—-220 А
при 0 = 1 и напряжения на двигателях
равны Uz. В положении <3 главной ру-
коятки контроллера, как только напря-
жение на тяговых двигателях достигает
Uz, блок управления включает контак-
торы КОВ и прерыватели ТИП-А и
ТИП-Б производят плавное ослабление
возбуждения Одновременно снижается
напряжение на тяговых двигателях, но
поддерживается неизменным ток в цепях
355
Рис. 238. Схема силовой цепи моторного вагона электропоезда ЭР12 с широтно-импульсным
регулированием напряжения и тока возбуждения в режиме тяги:
ТИП-А и ТИП-Б— прерыватели двухфазного тиристорно-импульсиого преобразователя ТИП-1320,
Др1, С2, Др2, СЗ — реакторы и конденсаторы двухфазного Г-образного индуктивно-емкостного фильтра;
КЛ1, КЛ2 — линейные контакторы; КШП — контактор, шунтирующий прерыватели; КОВ — контактор
ослабления возбуждения; R2 — резистор заземления; КЭ1 — контактор заземления; R7 и R8 — резис-
торы ослабления возбуждения, ДИКС н ДН — соответственно датчики напряжения контактной сети
и тяговых двигателей, В1 — главный разъединитель, ДрЗ и Др4 — сглаживающие реакторы, ЗУ —
заземляющее устройство; Дрб и Дрб— реакторы шунтировки обмоток возбуждения; ДТ1 и ДТ2 —
датчики тока; ДБк1 и ДБк2 — датчики боксоваиия
якорей. Когда прерыватели заперты и ток
якорей замыкается по обратным венти-
лям, ток возбуждения возрастает; когда
прерыватели открыты, создается цепь
шунтирования обмоток тяговых двигате-
лей реакторами Дрб и Дрб и ток возбуж-
дения уменьшается. По мере разгона
поезда относительное время проводящего
состояния прерывателей увеличивается,
коэффициент возбуждения 0 прибли-
жается к —0,5. После достижения коэф-
фициентом 0 значения, близкого к еди-
нице, включается контактор КШП, даль-
нейший разгон поезда происходит по ха-
рактеристике при р = 0,5.
При возвращении главной рукоятки
из положений М, 1, 2 или 3 в положение 0
вначале запираются прерыватели и тем
самым тяговые двигатели отключаются
от токоприемника, а затем отключаются
линейные контакторы КЛ1 и КЛ2. Если
отключаются двигатели, работающие по
автоматической характеристике при
ослабленном возбуждении, вначале от-
ключаются контакторы КОВ, усиливает-
ся возбуждение тяговых двигателей и
уменьшается ток якорей, после чего
происходит отключение контакторов КЛ1
и КЛ2. Такая последовательность отклю-
чений обеспечивает уменьшение перена-
пряжений на прерывателях ТИП-А и
ТИП-Б.
Г л ава 17
ПУСК И РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ
ВРАЩЕНИЯ ЯКОРЕЙ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Э. П. С.
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ТЯГОВОМ РЕЖИМЕ
§ 86.	Способы перехода
с одной ступени на другую
при переключении секций обмотки
тягового трансформатора
Переход по схеме с активным сопротив-
лением. Переход с одной ступени на дру-
гую осуществляют без разрыва силовой
цепи и к. з. секций обмотки трансфор-
матора с помощью переходного резистора
(активного сопротивления), переходного
реактора (индуктивного сопротивления)
и полупроводниковых вентилей. Необхо-
димая плавность пуска достигается вы-
бором достаточно большого числа сту-
пеней. При переходе по схеме с переход-
ным резистором тяговые двигатели пи-
таются от преобразователя, собранного
по схеме моста (рис. 239, а) На 1-й сту-
пени с напряжением Ut1 преобразова-
тель подключен к обмотке трансформа-
тора контакторами 1 и А. Для перехода
на следующую ступень без разрыва сило-
вой цепи вначале включается контактор
2, затем отключается контактор 1. При
этом секция с напряжением AU} шунти-
руется переходным резистором г. Пере-
ход заканчивается включением контак-
тора Б и отключением контактора А (2-я
ступень), что вызывает возрастание вы-
прямленного напряжения на
АС/, = 2Д(С/т2-7/т1) =^Да£/|.
Ток двигателей после включения кон-
тактора 2 и отключения контактора 1
зависит от сопротивления г. Он сохраняет
неизменное значение /drain, если значение
г отвечает равенству rldmi„ = АЕ (здесь
АЕ — приращение э. д. с. двигателя при
увеличении скорости движения и умень-
шении тока от ldma до /drnin). При rldmin <
< AUd ток в цепи двигателей на переход-
ной позиции, когда введено переходное
сопротивление, больше Idmin и выпрям-
ленное напряжение повышается, т е. пе-
реход не сопровождается временным по-
нижением напряжения и потерей силы
тяги. Следовательно, переходные ступени
можно использовать в качестве промежу-
точных пусковых.
Напряжение ступени трансформатора
увеличивают так, чтобы на переходной
позиции ток увеличивался до /drnax. После
уменьшения тока до Idmtn должен вклю-
Рис. 239. Схемы перехода при переключении секций обмотки тягового трансформатора
357
чаться контактор Б, что вызовет вновь
увеличение тока до /dmax. Однако при
этом увеличиваются потери в резисторе г
и его размеры. Обычно переходные резис-
торы рассчитывают только на кратковре-
менную нагрузку, которая определяется
временем действия переключающих ап-
паратов, и число ступеней трансформа-
тора выбирают без учета переходных
ступеней. При переходе на 3-ю ступень
процесс повторяется, т. е. вначале вклю-
чается контактор 3, затем отключается
контактор 2, включается контактор А
и выключается контактор Б.
Переход с активным резистором ши-
роко применяют на э. п. с. при регулиро-
вании напряжения на стороне высшего
напряжения.
Переход по схеме с переходным реак-
тором. В этом случае к средней точке
реактора ПР (рис. 239, б) присоединяют
вывод преобразователя. На 1-й ступени
замкнуты контакторы 1 и 2 и реактор
ПР работает как делитель тока, распре-
деляя нагрузку /т между двумя контак-
торами переключателя ступеней, так как
м. д. с. его полуобмоток направлены
встречно друг другу. При переходе на
2-ю ходовую ступень вначале выклю-
чается контактор 1, а затем включается
контактор 3. На этой промежуточной
ступени к реактору прикладывается на-
пряжение секции и через его обмот-
ку протекает ток намагничивания /р. Соз-
даваемый магнитный поток наводит в об-
мотке э. д. с. самоиндукции Е, отстаю-
щую от потока и тока /р на 90°. В обмотке
также имеются падения напряжения,
обусловленные сопротивлениями гр и хр.
Так как значения гр и хр малы, то напря-
жение на входе преобразователя воз-
растет до U = t/T1 -(- At7i/2, т е реак-
тор в этом случае работает как делитель
напряжения.
При выключении контактора 1 реактор
присоединен одним концом к выводу об-
мотки трансформатора, через одну из его
полуобмоток протекает весь ток нагрузки
/' и э. д. с. самоиндукции возрастает до
Е' = хрЦ (здесь хр — индуктивное со-
противление полуобмотки реактора при
токе /'). Если магнитная цепь реактора
не насыщена, то Е' = ЕЦ/1^ = пЕ, т. е.
э. д. с. самоиндукции возрастает в п раз.
При большой э. д. с. Е' напряжение на
358
преобразователе при переходе может
оказаться меньше, чем Ut. Это вызовет
уменьшение силы тяги. Поэтому хр нельзя
выбирать произвольно большим.
Преимуществами использования пере-
ходного реактора являются возможность
получения промежуточных ступеней на-
пряжения при включении реактора на
секцию и распределение тока нагрузки
на два контактора, что имеет важное зна-
чение при регулировании на стороне
низшего напряжения, когда токи нагруз-
ки контакторов достигают 1300—1500 А.
Кроме того, проще сам переход, для осу-
ществления которого нужно выполнить
две операции (выключить один и вклю-
чить другой контактор), тогда как при
активном переходном сопротивлении не-
обходимы три операции
Однако при таком переходе значи-
тельно утяжеляется дугогашение на кон-
такторах, разрывающих цепь намагни-
чивающего тока реактора. В целях об-
легчения дугогашения в схеме рис. 239, в
(применена на электровозах ВЛ80“ и
ВЛ80т) цепь реактора при всех переходах
предварительно разрывается одним из
двух контакторов с дугогашением А
или Б. Контакторы 1—4 не размыкают
цепь под током, а поэтому они не имеют
дугогашения. Для облегчения дугога-
шения контакторами главного контрол-
лера ЭКГ-8 реактор шунтируют конден-
сатором Сш и резистором гш. При раз-
рыве цепи значительная часть магнитной
энергии реактора расходуется на заряд
конденсатора, затем энергия гасится в
резисторе гш. Плавкий предохранитель
П защищает цепь в случае пробоя кон-
денсатора.
Переход по схеме с переходным реак-
тором применяют на электровозах ВЛ60,
ВЛ60к, ВЛ80, ВЛ80к, ВЛ80т, а также
на электропоездах, где осуществляют
ступенчатое регулирование напряжения
на стороне низшего напряжения. Это
обусловлено прежде всего его простотой
и надежностью.
Переход по схеме с полупроводнико-
выми вентилями (вентильный переход).
Полупроводниковые вентили для пере-
хода с одной ступени напряжения на дру-
гую применяют как в симметричных схе-
мах выпрямления, где выпрямленное на-
пряжение изменяется в каждом полупе-
риоде одинаково, так и в несимметрич-
ных, в которых выпрямленное напря-
жение в зависимости от порядка замыка-
ния контакторов изменяется несиммет-
рично по полупериодам (это позволяет
удвоить число ступеней по сравнению
с симметричной схемой).
В схеме с несимметричным регулирова-
нием напряжения по полупериодам, ко-
торую применяют на электропоездах ЭР9
всех индексов, 1-я симметричная ступень
получается при включенных контакторах
1 и А (рис. 239, г). При переходе на 2-ю
ступень замыкается контактор 2. При
этом в один полупериод подводится к
преобразователю напряжение (7т1, в
другой — напряжение t/Tl A(7i, т. е.
происходит несимметричное выпрямление.
Одновременное замыкание контакторов
/ и 2 не вызывает к. з. секции, так как
встречно включенные вентили ВЗ и В2
исключают возможность протекания
тока по цепи замкнутой секции. Переход
на 3-ю ступень осуществляется включе-
нием контактора Б. В этом случае обе
секции трансформатора подключаются к
преобразователю в оба полупериода и
обеспечивается симметричное выпрям-
ление вентилями плеч /—IV Ответвле-
ния вентилей ВЗ и В1 обесточены, так
как потенциал вывода контактора 2 вы-
ше, чем вывода контактора 1. Переклю-
чения на последующие ступени проис-
ходят аналогично
Таким образом, переход с одной сту-
пени напряжения на другую с помощью
полупроводниковых вентилей обеспечи-
вает бестоковую коммутацию в процессе
переключений контакторов, исключает
применение громоздких переходных реак-
торов и облегчает условия дугогашения
в контакторах. Во время переходов с низ-
шей ступени на высшую контакторы
цепь с током не разрывают Во время
перехода с высших ступеней на низшие,
если контакты контактора размыкаются
в бестоковый полупериод для данного
плеча, то дуга не возникает, если же кон-
такты размыкаются в токовый полупе-
риод, то независимо от действия уст-
ройств дугогашения дуга будет гореть в
течение полупериода.
Переход с помощью вентилей широко
применяют на электропоездах со ступен-
чатым регулированием на стороне низ
шего напряжения. Попытки применить
вентильный переход на электровозах
(например, на электровозах ВЛ62-002
и др ) не дали положительного результа-
та главным образом из-за трудности рас-
пределения нагрузки между несколькими
контакторами.
§ 87.	Ступенчатое регулирование
на стороне низшего напряжения
Ступенчатое регулирование на стороне
низшего напряжения применяют на оте-
чественном э. п. с. и на э. п. с. (преиму-
щественно на электропоездах) зарубеж-
ных железных дорог. Схему ступенча-
того регулирования напряжения измене-
нием коэффициента трансформации
строят так, чтобы иметь минимальное
число выводов тягового трансформатора
и удовлетворительные регулировочные
характеристики. При таком регулирова-
нии применяют одновременно и регули-
рование частоты вращения тяговых дви-
гателей изменением магнитного потока,
которое осуществляют так же, как и на
э. п. с. постоянного тока (см. § 83).
В качестве примера рассмотрим систе-
му регулирования напряжения на сто-
роне низшего напряжения, применяемую
на электровозах ВЛ80к, ВЛ80с, ВЛ80т и
др., с переходными реакторами 25 (рис.
240). На электровозах ВЛ60к, ВЛ80с,
ВЛ80к и ВЛ80т применены мостовые
схемы выпрямления. Вторичная обмотка
тягового трансформатора выполнена в
виде двух раздельных обмоток, каждая
из которых разбита на две полуобмот-
ки — регулируемую 1—01 (или 02—5)
и нерегулируемую al—xl (или х2—а2).
Полуобмотки во время регулирования
соединяются вначале встречно, затем
согласно.
Каждый электровоз ВЛ60к или каждая
секция электровозов ВЛ80с, ВЛ80к и
ВЛ80т имеют по два выпрямителя. Два
плеча каждого из выпрямительных мос-
тов выполнены разомкнутыми. Для
симметрирования напряжения применена
схема, разработанная ВЭлНИИ. Каждая
группа параллельно соединенных тяго-
вых двигателей I—II или III—IV (на
электровозе ВЛ60к три, а на секции
электровозов ВЛ80к, ВЛ80с или ВЛ80т
359
Рис. 240. Упрощенная схема силовой цепи при регулировании напряжения на секции электро-
воза ВЛ80т
два тяговых двигателя) получает питание
через отдельные выпрямители 61, 62,
сглаживающие реакторы 55, 56 в течение
одного полупериода от своей обмотки;
в течение другого полупериода, двига-
тели /—II, например, первой тележки
получают питание от второй обмотки
02—а2, а двигатели III—IV второй те-
лежки — от обмотки al—01. Поочередно
подключая группы двигателей то к одной,
то к другой обмотке, обеспечивают оди-
наковое среднее выпрямленное напря-
жение на всех тяговых двигателях при
неодинаковых напряжениях на выпрями-
телях.
Секции обмоток трансформатора пере-
ключаются поочередно. Например, при
переходе на следующую ступень регули-
рования переключаются секции в первой
обмотке и соответственно изменяется на-
пряжение только на одном преобразо-
вателе, на другом оно не меняется. При
360
переходе на следующую ступень регули-
рования, наоборот, изменяется число вит-
ков второй обмотки, а в первой остается
прежним. Таким образом, на одних сту-
пенях регулирования (нечетных) напря-
жения на выпрямителях одинаковы, на
других (четных) напряжение первой
обмотки больше, чем второй. Неодинако-
вые напряжения групп двигателей вы-
звали бы различные токи в двигателях,
и электровоз не развивал бы наибольшую
силу тяги. Но группы двигателей по-
очередно подключаются то к одной, то к
другой обмотке и работают в одинаковых
условиях (при равных средних напряже-
ниях и с одинаковыми токами), благо-
даря чему электровоз развивает наи-
большую по условиям сцепления силу
тяги.
На нечетных позициях двигатели каж-
дой тележки получают питание от своей
обмотки трансформатора. Ток в цепи
блока дифференциальной защиты БРД
отсутствует. На четных позициях в пер-
вый полупериод двигатели каждой те-
лежки также получают питание от своих
обмоток, а во второй полупериод обра-
зуется цепь питания тяговых двигателей
первой тележки от обмоток 02—а2, а вто-
рой — от обмоток al—01. При таком
соединении в случае любых изменений в
цепях двигателей (например, отключен
двигатель 7, различны характеристики
и т. д.) никаких изменений в работе дру-
гого контура не произойдет: изменится
лишь уравнительный ток в цепи блока
БРД.
В качестве примера ступенчатого регу-
лирования на стороне низшего напряже-
ния с вентильным переходом рассмот-
рим упрощенную силовую цепь мотор-
ного вагона электропоезда ЭР9М. При
поданном напряжении на сетевую обмот-
ку трансформатора Т и замкнутых кон-
такторах 7, 11, 12, ЛК1, ЛК2 (рис. 241)
на 1-й позиции (при нахождении главной
рукоятки контроллера машиниста в ма-
невровом положении М) происходит
симметричное двухполупериодное вы-
прямление. Ток проходит через добавоч-
ный резистор Р1—Р2, вентили перехода
ВП2, ВП4 и плечи ВГ1—ВГ4 выпрямите-
лей. Выпрямленное напряжение на 1-й
позиции 1/д = 7/т12/27л.
При переводе главной рукоятки в по-
ложение I вал главного контроллера под
контролем реле ускорения РУ повора-
чивается до 6-й позиции, далее в поло-
жение 11 — до 10-й, в положение 777 —
до 16-й и в положение IV — до 20-й по-
зиции. На 2-й позиции включается кон-
тактор 9, который шунтирует резистор
Р1—Р2, что соответственно увеличивает
напряжение, подведенное к выпрями-
телю.
После выключения контактора 12 и
включения 2 иа 3-й позиции в один полу-
период (когда напряжение направлено
от вывода 8 к выводу 6) к выпрямителю
подводится напряжение двух секций
6—7 и 7—8, в другой полупериод — од-
ной секции 7—8, так как цепь тока с вы-
водом 6 разомкнута контактором 12. На
этой позиции происходит несимметричное
регулирование напряжения. При пере-
ходе на 4-ю позицию включается контак-
тор 12, режим выпрямления становится
симметричным и пульсация выпрямлен-
ного тока уменьшается. Контакторы 1 и
11 на 4-й позиции обесточены в связи
с тем, что цепь тока замыкается только
через вентили плеч ВП1 и ВПЗ. Наличие
вентильного перехода исключает образо-
вание тока короткого замыкания в секции
при включенных контакторах 1,2, И и 12.
Благодаря этому при переходе на 5-ю по-
зицию контакторы 1 и 11 выключаются,
не разрывая тока. Поэтому контакторы
1—10 выполнены без дугогашения. Ре-
жим выпрямления на 5-й позиции ана-
логичен режиму на 3-й позиции, но на-
пряжение на двигателях I—IV выше, так
как в течение одного полупериода к вы-
прямителю прикладывается напряжение
трех секций, а в течение другого — двух.
Переключения на остальных позициях
Рис. 241. Упрощенная схема силовой цепи моторного вагона электропоезда ЭР9М
361
до 16-й происходят аналогично на не-
четных позициях разомкнут один из кон-
такторов 11 или 12 и осуществляется
несимметричное выпрямление с повышен-
ной пульсацией тока, на четных пози-
циях контакторы 11 и 12 замкнуты и
происходит симметричное выпрямление.
На 17, 18, 19 и 20-й позициях скорость
движения регулируют изменением коэф-
фициента возбуждения (контакторы и
резисторы ослабления возбуждения на
схеме рис. 241 не показаны). Ходовыми
являются 6, 10, 16, 17, 18, 19 и 20-я по-
зиции.
§ 88.	Ступенчатое регулирование
на стороне высшего напряжения
В процессе регулирования на стороне
высшего напряжения переход с одной
ступени на другую осуществляют по
схеме с переходным резистором Харак-
терные особенности регулирования на
стороне высшего напряжения рассмот-
рим на примере схемы электровозов ЧС4
и ЧС4Т. Регулируемая обмотка тягового
трансформатора разделена на 32 секции
и имеет 33 вывода 0—32 (рис. 242) Пер-
вичная нерегулируемая обмотка DO/sDO—
sDl (подробно схема обмоток транс-
форматора показана на рис 118, б) по
команде, данной через контроллер маши-
ниста, подключается к одному из выводов
регулируемой обмотки D32 — D0/sD0 пе-
реключателем ступеней, который со-
стоит из избирателя ступеней, заполнен-
ного маслом, и четырех контакторов
S1 — S4 с дугогашением Переключатель
ступеней позволяет получить 32 позиции.
Каждая позиция является ходовой. Из-
биратель ступеней осуществляет бес-
токовое переключение с помощью двух
лап с коническими роликовыми контак-
тами, которые перемещаются поочередно
по медным пластинам. Каждая из плас-
тин соединена с соответствующим выво-
дом регулируемой обмотки Эти пластины
расположены по двум концентрическим
окружностям. Переключение под током
производят только контакторы S/ — S4,
установленные над масляной ванной пе-
реключателя ступеней (см. рис 118, а).
На нулевой позиции (рис 242, а) лапы
избирателя ступеней находятся в исход-
362
ном положении, замкнуты контакты вы-
водов 0 и 1, контакторы S3 и S4. Так
как на выводе 0 регулируемой обмотки
напряжение равно нулю, то и на первич-
ной нерегулируемой обмотке D0/sD0 —
sDl напряжения не будет, следовательно,
не будет напряжения и на обмотках
pDl — pDO, mDO — mDl, к которым под-
ключены тяговые выпрямители. Каж-
дый выпрямитель является отдельным
агрегатом и питает по три тяговых дви-
гателя.
Переход на 1-ю позицию состоит из
пяти последовательных операций. Вна-
чале включается контактор S2 (рис. 242,
б), которым замыкается цепь питания от
отпайки 1 через резистор R1. Затем от-
ключается контактор S4, в результате
чего вводится в цепь резистор R2 (рис.
242, в). В этом положении точка А под-
ключена одновременно к двум отпайкам
0 и 1. Сопротивления резисторов R1 и
R2 ограничивают ток в замкнутой сек-
ции, т. е. выполняют такую же роль, что
и переходные реакторы при регулирова-
нии на стороне низшего напряжения.
Контактор S/ включается и шунтирует
резистор R1 (рис. 242, г), создавая цепь
питания непосредственно от отпайки 1.
После этого отключается контактор S3
(рис. 242,6), прерывается цепь питания
от отпайки 0 и разрывается цепь изби-
рателя четных отпаек. По существу на
этом заканчивается переход на 1-ю по-
зицию. Однако в цикле перехода пред-
усмотрена пятая операция: перемещение
обесточенного подвижного контакта из-
бирателя на следующую отпайку в дан-
ном примере с отпайки 0 на отпайку 2
(рис. 242, е).
Переход на 2-ю позицию выполняется
также, но соответственно изменяется по-
следовательность включения и отключе-
ния контакторов: вначале включается
контактор S3, который вводит в цепь ре-
зистор R2 (рис. 242, ж), затем выклю-
чается контактор S1 и вводится в цепь
резистор R1 (рис 242, з), потом вклю-
чается контактор S4, шунтирующий ре-
зистор R2 (рис. 242, и), после этого вы-
ключается контактор S2, чем из цепи вы-
водится резистор R1 и перемещается
при обесточенной цепи подвижной кон-
такт избирателя на отпайку 3, что соот-
ветствует 2-й позиции (рис. 242, к). Все
Рис 242. Схемы цепей тока при ступенчатом регулировании напряжения электровоза ЧС4
при переходе с нулевой позиции на 1-ю (а, б, в, г, д, е) и с 1-й на 2-ю позицию {ж, з, и, к)
дальнейшие переходы на нечетные пози-
ции осуществляются точно так же, как
переход с нулевой позиции на 1-ю, а на
четные — как переход с 1-й на 2-ю по-
зицию.
Автоматический набор всех 32 позиций
происходит за 19 с, а переход на одну
позицию длится меньше 1 с. Поскольку на
каждой ступени регулирования вывод
трансформатора подсоединен непосред-
ственно к отпайке автотрансформатора
(сопротивление выведено из цепи пита-
ния), продолжительность использования
любой ступени ничем не ограничена, и
поэтому каждая из 32 ступеней является
ходовой.
К достоинствам способов регулирова-
ния на первичной стороне трансформато-
ра следует отнести малые габаритные
размеры переключающей аппаратуры
(так как токи в 10—20 раз меньше, чем
при регулировании на вторичной сто-
роне), а также возможность рациональ-
ного распределения напряжения по сту-
пеням регулирования. Напряжение сек-
ций первых ступеней регулирования по
условиям трогания электровоза с тяже-
лыми поездами должно быть меньше,
чем напряжение секций средних и выс-
ших ступеней. Это практически осущест-
вимо только при регулировании на сто-
роне высшего напряжения, где каждой
ступени соответствует своя отпайка авто-
трансформатора.
К недостаткам таких способов следует
отнести меньший коэффициент мощности
электровоза, чем при способах регули-
рования на стороне низшего напряжения
Оборудование, механизм переключателя
ступеней, работающего на стороне выс-
шего напряжения, должны быть изготов-
лены с высокой степенью точности для
обеспечения необходимой надежности.
Малейшая неточность в исполнении вы-
соковольтногр переключателя нарушает
согласованность действий контактов и
может привести к тяжелым авариям.
При ступенчатом регулировании на-
пряжения на стороне высшего напряже-
ния применяют и регулирование частоты
вращения тяговых двигателей измене-
нием коэффициента 0, которое осуществ-
ляют так же, как и на э. п. с. постоянного
тока (см § 83).
§ 89.	Плавное регулирование
напряжения
В случае плавного регулирования на-
пряжения на э. п. с. переменного тока с
двигателями пульсирующего тока от-
363
падает необходимость в переходных реак-
торах или резисторах, появляется воз-
можность существенно упростить кон-
тактную переключающую аппаратуру и
даже полностью отказаться от нее (при
бесконтактном регулировании напря-
жения). Кроме того, легче осуществить
инвертирование тока и рекуперацию
энергии при электрическом торможении;
улучшаются пусковые характеристики
и обеспечивается наиболее полное ис-
пользование максимальной силы тяги по
сцеплению. Это особенно существенно
для мощных грузовых электровозов пе-
ременного тока, которые имеют очень
высокое значение коэффициентов тяги
в часовом и длительном режимах. Вес
поезда для них, как правило, ограничи-
вается не нагреванием обмоток двигате-
ля, а условиями сцепления. Плавное
регулирование напряжения для таких
электровозов стало осуществимым лишь
после освоения промышленного изготов-
ления тиристоров. Все другие способы
плавного регулирования с использова-
нием коллекторных регуляторов, ртутных
вентилей, трансформаторов с плавным
регулированием, магнитных усилителей
и др. для электровозов не могли дать
удовлетворительных решений. Поэтому
рассмотрим только примеры плавного ре-
гулирования напряжения с помощью
тиристоров.
Различают плавное межступенчатое
регулирование напряжения с вентильным
переходом и бесконтактное регулирова-
ние. Первый способ регулирования был
применен на опытных электровозах
ВЛ60ку, второй получил широкое рас-
пространение на электровозах ВЛ80р,
ВЛ85 и др.
Применяют также мосты с разным
выпрямленным напряжением; при этом
два моста позволяют получить трехсту-
пенчатое регулирование, а три с соотно-
шением напряжения 1:1:2 — четырехсту-
пенчатое. Представляет интерес схема
с соотношением напряжений мостов
1:2:3, которая дает шесть ступеней, при
соотношении 1:2:4 можно получить семь
ступеней.
Если на электровозах применяют пре-
образователи, выполненные только на
тиристорах, бесконтактная система уп-
равления силовыми цепями резко упро-
364
щается, так как при этом нет необходи-
мости в переключателях ступеней, кон-
такторах и переходных реакторах. Плав-
ное регулирование осуществляют как в
тяговом, так и в тормозном режиме.
В качестве примера рассмотрим дейст-
вие цепей на электровозе ВЛ80₽ (рис.
243, а). Трансформатор Т имеет две сек-
ционированные части вторичной обмотки,
каждая из которых разделена на три сек-
ции с напряжением 300, 300 и 600 В. К
секционированным частям подключены
выпрямительно-инверторные преобразо-
ватели ВИП! и ВИП2. Тяговые двига-
тели подключены к соответствующим
ВИП через сглаживающие реакторы СР.
Схему ВИП можно представить как три
параллельно соединенные однофазные
мостовые схемы с совмещенными смеж-
ными плечами (/—4, 3—6, 5—8). Для
восьмиплечей схемы ВИП действительны
все соотношения обычной однофазной
мостовой схемы. От вторичных обмоток
тягового трансформатора на ВИП по-
дается переменное синусоидальное на-
пряжение с частотой 50 Гц. В каждый
полупериод напряжения трансформа-
тора, имеющий длительность 0,01 с и со-
ставляющий 180°, работают два плеча
моста (рис. 243,6).
Для открытия тиристоров плеч блок
управления выпрямительно-инверторным
преобразователем (БУВИП) в каждый
полупериод вырабатывает импульсы, ре-
гулируемые по фазе ар и нулевые ск>.
Импульсы подаются всегда в начале
полупериода с углом ар=8ч-10°. От-
счет угла импульсов производят от мо-
мента равенства нулю питающего напря-
жения трансформатора в начале полупе-
риода. Импульсы в начале зоны регули-
рования имеют угол около 160° (артах), а
в конце — на низких зонах регулирова-
ния и при малой нагрузке—18—20°
(apmin), на высоких зонах регулирования
и при большой нагрузке 30—40°.
Пуск электровоза начинается с зоны /
Перемещая штурвал контроллера маши-
ниста (КМЭ) из положения ПО (под-
готовка к работе цепей управления ВИП)
в положение HP (начало регулирова-
ния), машинист создает условия для по-
дачи импульсов управления на тиристоры
плеч 3—6 При этом в один полупериод
напряжения трансформатора (сплошные
пряжения на электровозе
ВЛ80₽ (а) и алгоритм ее
работы (б)
О -нерегулируемый по (разе fao.fi) >
^-нерегулируемый, задержанный по (разе faos)'>
(^-регулируемый по (разе fap)
стрелки на рис. 243, а) на плечо 4 по-
даются импульсы управления с углом
“ртах (точка б на рис. 244, д), на плечо
5 — импульсы с од (точка а) и артах (точ-
ка б). В следующий полупериод (штри-
ховые стрелки на рис. 243, а) на плечо 3
подаются импульсы с углом ск> (точка в
на рис. 244,6), на плечо 6—импульсы
с артах (точка г). Одновременная подача
импульсов с углом Ортах на тиристоры
плеч 4 и 5 (точка б) приводит к открытию
этих тиристоров, что вызывает протека-
ние тока через тяговые двигатели по
контуру, показанному на рис. 244, а жир-
ными линиями.
После изменения полярности напряже-
ния трансформаторов в момент, отмечен-
ный точкой в (см. рис. 244,6), откры-
ваются тиристоры плеча 3 и закрываются
тиристоры плеча 5 (рис. 244, б, а). Это
приводит к созданию так называемого
нулевого контура, в котором цепь тока
тяговых двигателей Ml и М2 замыкается
через плечи 3, 4 в обход секций 1—2 (см.
рис. 244, а) трансформатора под дейст-
вием электромагнитной энергии, запасен-
ной в сглаживающем реакторе СР. Этому
нулевому контуру соответствует участок
в—г на рис. 244, б, при этом выпрямлен-
ное напряжение udI равно нулю. В этот же
полупериод в точке г открываются тирис-
торы плеча 6 импульсом с углом артах,
а тиристоры плеча 4 закрываются. В
результате создается контур через плечи
3 и 6 (рис. 244, в). Этому контуру соот-
ветствует участок г—а на рис. 244, 6.
После очередного изменения полярно-
сти напряжения секции 1—2 в точке а
открываются тиристоры плеча 5 (см.
рис. 244, г) и закрываются тиристоры
плеча 3. Это приводит к созданию дру-
гого нулевого контура, в котором цепь
тока тяговых двигателей замыкается че-
рез тиристоры плеч 5 и 6 (в обход секции
1—2 трансформатора) под действием
электромагнитной энергии, запасенной в
сглаживающем реакторе. На участке
а—б (см. рис. 244, 6) выпрямленное на-
пряжение udI при этом также равно нулю.
В точке б снова образуется нулевой
365
Q) Участок d-вYe-ж) —p— ff) Участок в-г.Сш-з) —P— в) Учпстпн ?-п /ч-7п — —
контур (см. рис. 244, е). Дальше процесс
протекания тока через тяговые двигатели
на зоне / регулирования повторяется.
В каждый полупериод напряжения транс-
форматора возникают два контура для
тока, один из них нулевой, при котором
udl = 0; в течение времени существова-
ния другого контура (полезного) выпрям-
ленное напряжение имеет определенное
положительное значение и приложено к
тяговым двигателям. Если в начале зо-
ны / длительность протекания тока по ну-
левым контурам значительно превосхо-
дит длительность существования полез-
ных контуров (см. рис. 244, д), то в конце
ее большую часть полупериода ток на-
грузки протекает по полезным конту-
рам (см. рис. 244, е). В итоге регулиро-
вания в зоне / выпрямленное напряжение
изменяется от нуля до ‘/4 номинального
значения.
Особенностью алгоритма зоны / регу-
лирования является подача двух импуль-
сов с углами ао и ар на плечо 5 (см.
рис. 244, а—з) в один полупериод. Это
необходимо для того, чтобы при работе на
нагрузку с большой индуктивностью
создавать контур для тока через плечи
4 и 5, что позволяет запасти электро-
магнитную энергию в сглаживающем ре-
акторе и обеспечивает ток через плечо 3
в следующий полупериод до момента
открытия тиристоров плеча 6.
В положении 171 штурвала КМЭ авто-
366
матически происходит переход на зону
II регулирования, на которой работают
уже два однофазных моста: малый (пле-
чи 3—6) и большой (плечи 1, 2, 5 и 6).
В начале этой зоны на малый мост долж-
ны подаваться импульсы управления в
начале полупериода, чтобы их тиристоры
были открыты большую часть полуперио-
да. Напряжение секции 1—2 трансфор-
матора в течение этой части полупериода
прикладывается к тяговым двигателям. В
конце каждого полупериода должен ра-
ботать большой мост, на который подает-
ся суммарное напряжение секций al—1
и 1—2.
Предположим в полупериод, отмечен-
ный на рис. 244, ж сплошной стрелкой,
ток проводят тиристоры плеч 4 и 5. В точ-
ке г (рис. 244, з) при той же полярности
напряжения на тиристоры плеча 2 пода-
ются импульсы с углом ар, что приводит
к образованию коммутирующего контура,
в котором под действием напряжения
секции al—1 трансформатора закры-
ваются тиристоры плеча 4 и берут на себя
ток нагрузки Id тиристоры плеча 2. Дан-
ный контур коммутации называют ма-
лым, он обычно существует непродолжи-
тельно, так как индуктивность секции
трансформатора незначительна. Комму-
тацию такого типа называют фазовой,
она начинается всегда в момент подачи
импульсов с углом Ор. После фазовой
коммутации до конца этого полупериода
ток нагрузки Id проводят тиристоры плеч
2 и 5, т. е. большого моста. Этот момент
соответствует участку г—д на рис. 244, з.
После изменения полярности напряже-
ния в точке д (см. рис. 244, з) на тири-
сторы плеча 6 подаются импульсы с уг-
лом а0, в результате чего образуется
большой коммутирующий контур, в кото-
ром под действием суммарного напряже-
ния секций 1—2 и al—1 тягового транс-
форматора закрываются тиристоры пле-
ча 2 и открываются тиристоры плеча 6.
В течение времени существования боль-
шого коммутирующего контура (см. уча-
сток д—е на рис. 244, ж) выпрямленное
напряжение udll равно нулю. После окон-
чания коммутации в этом контуре на
тиристоры плеча 3 подаются импульсы,
задержанные по фазе а0, и образуется
малый коммутирующий контур, в котором
под действием напряжения секции I (см.
рис. 244, е) закрываются тиристоры пле-
ча 5 и открываются тиристоры плеча 3.
Этот контур коммутации соответствует
участку е—ж на рис. 243, ж. Коммута-
цию, начинающуюся в результате подачи
импульсов управления (с углами а0 и ао3,
см. рис. 243,6) в начале полупериода не-
посредственно после изменения поляр-
ности напряжения, называют сетевой,
или основной. Она состоит из двух ча-
стей: коммутации в большом контуре и
коммутации в малом контуре. В кривой
выпрямленного напряжения эта комму-
тация соответствует участку д—ж. После
окончания сетевой коммутации в этот
полупериод ток нагрузки проводят тири-
сторы плеч 3 и 6 (см. участок д—з на
рис. 244, е).
В точке з (см. рис. 244, з) на тиристоры
плеча 1 подаются импульсы с углом ар,
после чего начинается фазовая коммута-
ция в этот полупериод, в результате ко-
торой закрываются тиристоры плеча 3 и
открываются тиристоры плеча 1. После
окончания фазовой коммутации ток на-
грузки проводят тиристоры плеч 1 и 6
большого моста.
При последующем изменении полярно-
сти в точке а (см. рис. .244, з) на тиристо-
ры плеча 5 подаются импульсы с углом
ао, а в точке б на тиристоры плеча 4 —
импульсы с углом а0з (см рис 244, б),
что вызывает начало сетевой коммутации
в этот полуперйод. После ее окончания
ток нагрузки Id протекает через тиристо-
ры плеч 4 и 5; затем процесс включения и
выключения плеч ВИП повторяется.
На участках сетевой коммутации в точ-
ках б и е (см. рис. 244, ж) возникают
кратковременные всплески напряжения,
которые объясняются тем, что после за-
вершения коммутации в большом кон-
туре начинается рост напряжения на на-
грузке, но он прерывается началом ком-
мутации в малом контуре после подачи
импульсов с углом аОз
При повороте штурвала КМЭ от поло-
жения П1 к середине зоны регулирова-
ния и дальше к положению П2 импульсы
с углом ар смещаются от конца полупе-
риода к его середине, а затем к началу.
Напряжение udn в положении штурвала
КМЭ, близком к концу зоны II, имеет
форму, показанную на рис. 244, з. Смеще-
ние импульсов с углом dp к началу полу-
периода приводит к сокращению длитель-
ности работы малого моста и соответст-
вующему увеличению продолжительно-
сти работы большого моста, на который
подано суммарное напряжение секций
al—1 и 1—2 трансформатора. В резуль-
тате регулирования в зоне II напряже-
ние ud/I возрастает от ‘Д Д° */г н0’
минального значения.
Переход в зону III регулирования про-
исходит, когда штурвал находится в по-
ложении П2, и осуществляется путем ав-
томатической мгновенной замены двух
секций al—1 и 1—2 трансформатора
секцией 2—xl.
Предположим, что работает контур из
плеч 1и6 (см. рис. 244, в). После из-
менения полярности напряжения в нача-
ле следующего полупериода вместо пода-
чи импульсов на тиристоры плеч 5 и 4 вы-
даются импульсы на тиристоры плеч 6
и 7 Возникает контур коммутации, в
котором тиристоры плеча 1 закрываются,
а тиристоры плеча 7 открываются. Тири-
сторы плеча 6 проводили ток в преды-
дущий полупериод, поэтому второго кон-
тура коммутации не возникает. После
окончания этой коммутации ток нагрузки
проводят тиристоры плеч 6 и 7. В следую-
щий полупериод уже открываются тири-
сторы плеч 5 и 8. Таким образом осущест-
вляется замена секций al—1 и 1—2 сек-
цией 2—х! в один полупериод напряже-
ния тягового трансформатора Если в
367
конце зоны II работают тиристоры плеч 2
и 5, то в следующий полупериод выдают-
ся импульсы на тиристоры плеч 5 и 8.
При этом секции al—1 и 1—2 трансфор-
матора снова заменяются секцией 2—xl.
При дальнейшем перемещении штур-
вала КМЭ за положение П2 процесс пе-
реключения плеч ВИП носит такой же
характер, как и в зоне II. При этом на
тиристоры плеч 7, 8 (см. рис. 243, а и б)
выдаются импульсы ао, на тиристоры
плеч 5 и б — импульсы Оо3, а на тиристо-
ры плеч 3 и 4 — импульсы ар (рис: 244, и).
К концу зоны III длительность работы
малого моста (плечи 5—8) уменьшается,
а большого (плечи 3,4, 7 я 8) соответ-
ственно увеличивается. В результате вы-
прямленное напряжение udlII увеличива-
ется от 1 /2 до 3Д номинального значения.
В положении ПЗ штурвала КМЭ проис-
ходит переход на зону IV регулирования.
Переключение плеч ВИП в этой зоне но-
сит тот же характер, что и в зоне //.
На тиристоры плеч 7, 8 подаются импуль-
сы а0, на тиристоры плеч 3, 4 — импуль-
сы ctflg, а на тиристоры плеч 1, 2 — им-
пульсы ар. К концу зоны IV длительность
работы малого моста (плечи 3, 4, 7 и 8)
уменьшается, а большого (плечи 1, 2, 7 и
8) соответственно увеличивается. В итоге
выпрямленное напряжение udiv увеличи-
вается от 3/4 до номинального значения.
Для электровоза ВЛ85 принята схема
силовых цепей тиристорного преобразо-
вателя по типу электровоза ВЛ80р. В пре-
образователе применены тиристоры 28—
32-го классов на ток более 500 А.
§ 90.	Регулирование частоты
вращения роторов трехфазных
асинхронных тяговых двигателей
Как известно, частота вращения ni
магнитного поля статорной обмотки и
частота вращения ротора «2 асинхрон-
ного трехфазного двигателя определяют-
ся соответственно как
и, = 60fi/pi;
«2 = «1(1—s) = 60f t(l — s)/p\,
где fi — частота напряжения, подведен-
ного к обмотке статора; р\ — число пар
полюсов; $ = («1 — «г) /«1— скольжение.
368
Используя тиристорные преобразова-
тели, частоту вращения роторов трехфаз-
ных тяговых двигателей регулируют
плавным изменением частоты напряже-
ния, подводимого к обмотке статора.
В зависимости от вида тяговой харак-
теристики электровоза и требуемого
закона регулирования частоты вращения,
т. е. М = const или Р = const, определя-
ют необходимый закон изменения напря-
жения на зажимах тяговых двигателей.
Для обеспечения высокой перегрузочной
способности, к.п.д. и коэффициента мощ-
ности, а также для получения неизменно-
го абсолютного скольжения тяговых
асинхронных двигателей при широком и
плавном регулировании скорости движе-
ния в рабочем диапазоне напряжение
преобразователя должно изменяться по
закону Ui/U2= VMi/Mi(fi/f2).
Регулирование скорости движения из-
менением частоты при постоянном вра-
щающем моменте М обусловливает рабо-
ту двигателя с постоянным магнитным
потоком. Если же скорость движения ре-
гулируют при постоянном значении мощ-
ности, магнитный поток в двигателе из-
меняется обратно пропорционально из-
менению напряжения, а вращающий мо-
мент — обратно пропорционально часто-
те и квадрату напряжения. При исполь-
зовании на электровозах статических
преобразователей частоты практически
может быть обеспечен любой режим регу-
лирования работы тяговых двигателей.
Регулирование частоты вращения ро-
торов трехфазных асинхронных дви-
гателей рассмотрим на примере опытного
отечественного электровоза ВЛ86*. Для
преобразования однофазного, напряже-
ния в трехфазное, регулируемое по вели-
чине и частоте, используют преобразова-
тели UZ1—UZ3 (рис. 245, а). Каждый
преобразователь состоит из четырехквад-
рантного выпрямителя (рис. 245, б) и
автономного инвертора напряжения
UZB с широтно-импульсной модуляцией.
Частота вращения тяговых двигателей
в диапазоне частот 0—45 Гц при разго-
не и торможении до заданной скорости
движения и поддержании этой скорости
регулируется автоматической системой
управления изменением питающего на-
пряжения и его частоты питающего на-
пряжения, в диапазоне 45—105 Гц —
Рис. 245. Упрощенные схемы силовой цепи опытного электровоза ВЛ86* с асинхронными
трехфазными тяговыми двигателями (а) и четырехквадратиого выпрямителя с инвертором (б):
Т — тяговый трансформатор, LU, L12, L15 и L16—сглаживающие реакторы: Ml, М2 — М5 и Мб —
асинхронные трехфазные тяговые двигатели; QFS — главный выключатель; KAI, КА2, КА5 и КА6 —
катушки реле защиты
369
ослаблением возбуждения двигателя при
постоянном напряжении. Каждый выпря-
митель UZB состоит из двух групп ти-
ристорно-диодных мостов с принудитель-
ной коммутацией. В преобразователе
применены тиристоры ТБ-253-800 и дио-
ды Д4-143-800 14-го класса. Емкость
конденсаторной батареи С звена постоян-
ного тока 23,4 мФ. Электровоз ВЛ86*
состоит из двух однотипных шестиосных
секций. На каждой секции установлено
три преобразователя.
§ 91.	Регулирование частоты
вращения роторов вентильных
тяговых двигателей
Вентильный двигатель (см. § 39) яв-
ляется синхронной электрической маши-
ной и может быть выполнен с различ-
ными системами возбуждения. В каче-
стве примера рассмотрим регулирование
частоты вращения роторов вентильных
двигателей с независимым возбуждением
на опытном электровозе ВЛ808. Каждый
вентильный двигатель должен иметь са-
мостоятельный преобразователь, управ-
ляемый синфазно с вращением своего ро-
тора. На электровозе ВЛ80в регулирова-
ние частоты вращения роторов вентиль-
ных двигателей при пуске и во время
движения осуществляют изменением пи-
тающего напряжения и путем ослабления
возбуждения. Каждый вентильный дви-
гатель представляет собой отдельный
блок, содержащий двухполюсный разъе-
динитель-отключатель Р (рис. 246) для
отключения блока при его неисправности,
сглаживающий реактор СД, уменьшаю-
щий пульсацию выпрямленного тока,
преобразователь частоты и числа фаз
ПЧФ с тиристорами Твз выпрямительно-
го звена и Тю инверторного. В блок входят
также линейные контакторы ЛК1 и ЛК2
для оперативных отключений двигателя
и разрыва цепи статорных обмоток при
движении резервом и короткозамыкатель
с четырьмя контактами К.1—К4, защища-
ющий ПЧФ в аварийных режимах. После
замыкания контактов К1—К4 при к.з.
во вторичной обмотке трансформатора
Тр отключается главный выключатель ГВ,
а при к.з. статорной обмотки двигателя
370
цепь разрывается контакторами ЛК1,
ЛК2 после отключения тока возбужде-
ния.
Преобразователь ПЧФ с неявно вы-
раженным звеном постоянного тока по-
зволяет осуществлять поочередное пита-
ние фаз статорной обмотки. В нем одни
и те же тиристоры выполняют функции
выпрямления переменного тока на входе
в статорную обмотку (сетевая коммута-
ция) и коммутации тока в статорной
обмотке в соответствии с изменениями
положения ротора (машинная коммута-
ция). Это обеспечивает более высокий
к.п.д. преобразователя по сравнению с
к.п.д. преобразователя, имеющего явно
выраженное звено постоянного тока,
где в любой момент времени цепь тока
замыкается последовательно через два
комплекта вентилей — выпрямляющие и
коммутирующие.
Система автоматического управления
вентильными двигателями (САУ) состоит
из пяти устройств. Устройство I выпол-
нено в виде контроллера машиниста КМ,
с помощью которого машинист управляет
главным контроллером ГК и ступенями
изменяет напряжение, подводимое к
ПЧФ
Устройство 11 управляет вентилями
выпрямительного звена. Путем сравне-
ния истинного и заданного значений то-
ков якоря и задержки сигналов относи-
тельно времени перехода питающего
напряжения через нуль оно автоматиче-
ски ограничивает ток в обмотке статора
(якоря). Это устройство позволяет осу-
ществить плавный пуск электровоза. Ос-
новное же назначение его — обеспечение
устойчивой работы инверторного звена
ПЧФ.
Устройство III служит для управления
двигателем в режиме трогания. Оно ав-
томатически включает в работу вентили
инверторного звена ПЧФ так, что между
магнитным потоком двигателя и током в
катушках обмотки статора поддержива-
ется угол, близкий к 90°. Этим обеспе-
чивается максимальный пусковой мо-
мент.
Устройство IV осуществляет управ-
ление вентилями инверторного звена
ПЧФ при частотах вращения, больших
5% номинальной. Оно выдает сигнал на
открытие вентилей инверторного звена
^25 кВ, 50 Ги,
Рис. 246. Упрощенная схема силовой цепи четырехосной секции опытного
электровоза ВЛ80в
таким образом, что импульсы несколько
опережают э.д.с. вращения двигателя.
Устройства III и IV действуют автома-
тически.
С помощью автоматического устрой-
ства V регулируется возбуждение дви-
гателя. Пока частота вращения ротора
увеличивается вследствие возрастания
подводимого к нему напряжения, устрой-
ство V совместно с управляемым выпря-
мителем-возбудителем поддерживает маг-
нитный поток двигателя неизменным.
После достижения номинального напря-
жения дальнейшее увеличение частоты
вращения происходит в результате ос-
лабления возбуждения. Это же устрой-
ство служит и для выравнивания нагру-
зок параллельно работающих вентиль-
ных двигателей
Реверсирование вентильных двигате-
лей осуществляют, переключая цепи
управления бесконтактными реле, кото-
рые изменяют очередность подачи им-
пульсов на фазы инверторов.
Глава 18
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ
§ 92.	Сущность
электрического торможения
и условия его осуществления
Тяговые двигатели при электрическом
торможении работают в генераторном ре-
жиме. Создаваемый ими при этом вра-
щающий момент стремится задержать
вращение связанных с двигателями ко-
лесных пар, чем и достигается эффект
торможения. Электрическое торможение
применяют для подтормаживания и регу-
лирования скорости движения поездов
на спусках, а также для остановки поез-
дов или снижения скорости. Электроэнер-
гия, вырабатываемая в процессе электри-
ческого торможения, может быть погло-
щена в резисторах локомотива (реостат-
ное торможение) или передана в контакт-
ную сеть (рекуперативное).
При электрическом торможении устра-
няется возможность нагрева колодок и
бандажей при торможении на затяжных
спусках, а также появления значитель-
ного количества пыли от тормозных ко-
лодок, загрязняющей электрооборудова-
ние и путь. Кроме того, снижаются из-
носы бандажей вдвое и эксплуатацион-
ные расходы по смене тормозных колодок,
осмотру и ремонту тормозной системы,
существенно облегчается управление
тормозным процессом, который может
быть легко автоматизирован. В случае
рекуперации еще обеспечивается и эко-
номия энергии, расходуемой на движение
поезда. На одном электровозе ВЛ80р
можно сэкономить в год 8—10 тыс. руб.
только на тормозных колодках.
Благодаря отсутствию нагревания
бандажей и колодок электрическое тор-
можение по сравнению с механическим
обеспечивает иа затяжных спусках боль-
шую надежность, так как всякое повыше-
ние скорости вызывает автоматическое
увеличение тормозной силы и, наоборот,
понижение скорости — уменьшение тор-
мозной силы. В связи с этим допустимая
скорость движения на спусках при элект-
372
рическом торможении может быть выше,
чем при механическом. Повышение ско-
ростей движения делает применение
электрического торможения уже необхо-
димым, так как с ростом скоростей
эффективность механического торможе-
ния падает при одновременном резком
усилении износа колодок и бандажей.
Эффективность электрического тормо-
жения зависит от степени приближения
реализуемых тормозных сил к их макси-
мальным значениям,определяемым огра-
ничивающими параметрами локомотива,
т. е. от правильности выбора схемы сило-
вых цепей электрического тормоза, удоб-
ства и простоты управления тормоз-
ным процессом, скорости перехода из
тягового в тормозной режим и степени
автоматизации регулирования тормозной
силы.
В СССР рекуперативное торможение
впервые было осуществлено в 1932 г. на
электровозах Сс и ВЛ 19-01, а реостатное
торможение — в 1934 г. на электровозах
ВЛ 19. Рекуперативное торможение наи-
более широко применяют на магистраль-
ных грузовых электровозах для подтор-
маживания поездов при движении на за-
тяжных спусках: оно установлено на оте-
чественных электровозах постоянного то-
ка ВЛ22, ВЛ22М, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10у,
ВЛ 11 и др. Меньшее распространение
получило рекуперативное торможение на
электровозах переменного тока вследст-
вие ряда технических трудностей, свя-
занных с его осуществлением. В СССР
система рекуперативного торможения
впервые была разработана для электро-
возов переменного тока с ионными преоб-
разователями — опытная партия элект-
ровозов ВЛбО11. Построены электро-
возы ВЛ60кр, ВЛ80р с тиристорными пре-
образователями и рекуперативным тор-
можением. Рекуперация на железных
дорогах СССР в 1989 г. позволила сэко-
номить 1622,5 млн. кВт • ч электроэнергии
Реостатное торможение в СССР приме-
няют на электровозах ВЛ80т, ВЛ80с с
бесконтактным автоматическим регули-
рованием тормозного процесса, электро-
возах ВЛ82", ЧС2Т, ЧС4Т и ЧС4 с № 002
по 011 и ЧС4 с № 161, ЧС200, ЧС6, ЧС7,
ЧС8 и др. Система рекуперативно-рео-
статного торможения с использованием
рекуперации в области высокой и сред-
ней скорости и реостатного торможения
в области низкой скорости в СССР при-
менена на электропоездах ЭР22 и
ЭР22М, ЭР2Р, ЭР2Т.
За рубежом на электропоездах и ско-
ростных электровозах широко применяют
реостатное торможение. На грузовых
электровозах применяют как рекупера-
тивное, так и реостатное торможение.
Система электрического торможения
должна обладать следующими свойства-
ми: электрической устойчивостью, при ис-
пользовании рекуперации иа затяжных
спусках — механической устойчивостью,
распределять нагрузку между тяговыми
двигателями по возможности равно-
мерно, допускать минимальные измене-
ния нагрузки двигателей при колебаниях
напряжения в контактной сети, быть на-
дежной и удобной при управлении.
Под электрической устойчивостью по-
нимают способность системы стремиться
к установившемуся режиму и автомати-
чески поддерживать его при всевозмож-
ных отклонениях. Выполнение этого ус-
ловия является важным требованием,
так как в противном случае быстро
протекающие электрические процессы
приводят к ненормальным режимам рабо-
ты и срабатыванию защиты.
Под механической устойчивостью по-
нимают способность системы торможе-
ния развивать такие тормозные силы,
которые стремятся привести ее к устано-
вившейся скорости движения и автомати-
чески восстанавливать эту скорость при
всевозможных отклонениях.
§ 93.	Реостатное торможение
Реостатное торможение с самовозбуж-
дением тяговых двигателей. Построение
схем реостатного торможения с самовоз-
буждением определяется способом соеди-
нения двигателей в тяговом режиме,
значением напряжения контактной сети,
диапазоном скоростей, в котором приме-
няют торможение, требованиями элект-
рической устойчивости и правильного
намагничивания двигателей. Реостатное
торможение с самовозбуждением тяго-
вых двигателей в основном применяют
на э.п.с. постоянного тока.
При двух тяговых двигате-
лях устойчивое реостатное торможение
получается при последовательном их сое-
динении (рис. 247, а). Однако схема
рис. 247, а практически нецелесообразна,
если в тяговом режиме применяют две
группировки двигателей: последователь-
ную и параллельную. Если пренебречь
падением напряжения в обмотках тяго-
вых двигателей, то при последовательном
соединении их пусковое сопротивление
r„ » Полагая Umax = aU3 = aUc
и 1 х /п, получим тормозное сопротивле-
ние rT = 2aUc/I = 2аг„. Здесь а — допу-
стимое отношение напряжения иа двига-
телях в тормозном режиме к напряжению
в тяговом. Для моторных вагонов
(метрополитенов и др.), рассчитанных на
относительно низкое напряжение сети,
часто принимают а « 2. Тогда при после-
довательном соединении двух двигателей
тормозное сопротивление должно быть
примерно в 4 раза больше пускового.
Поэтому такие схемы реостатного тормо-
жения не нашли применения.
В случае параллельного соединения
двух двигателей в тормозном режиме
(рис. 247, б) и двух группировок двигате-
лей в тяговом режиме тормозное сопро-
тивление можно увязать с пусковым по
отдельным ступеням, так как через общий
тормозной резистор проходит ток двух
параллельных групп и rT = at/c/(2/) =
= т^а/2. Чтобы схема рис. 247, б удовлет-
воряла условиям электрической устой-
чивости, на э.п.с. применяют перекрест-
ное соединение обмоток, обеспечивающее
выравнивание токов в параллельных це-
пях.
При переходе на реостатное торможе-
ние реверсируют обмотки возбуждения
или обмотки якорей тяговых двигателей,
чтобы не размагнитить машины, так как
процесс реостатного торможения может
начаться только при наличии остаточного
магнитного потока двигателей, который
индуцирует э.д.с., пропорциональную ча-
стоте вращения их якорей. В схеме рео-
статного торможения, показанной на
373
Рис. 247 Принципиальные схемы реостатного торможения с самовозбуждением
рис. 247, в, можно не применять ревер-
сирование.
При четырех тяговых двига-
телях схемы реостатного торможения
можно получить, соединив двигатели по-
следовательно (рис. 247, г), последова-
тельно-параллельно (рис. 247, е) и парал-
лельно. Схема рис. 247, г применена на
многих моторных вагонах пригородных
электропоездов. Последовательное сое-
динение двигателей используют и в тяго-
вом режиме. Для ограничения потен-
циалов цепи средняя точка с заземлена
через реле заземления РЗ.
Схема рис. 247, е применена на вагонах
типа Е метрополитенов и подобна схеме
рис. 247, в. Тормозные резисторы гт вклю-
чены между точками А и Б. Позиции
реостатного контроллера используются
дважды: при вращении вала в двух на-
правлениях Это обеспечивает 34 позиции
торможения, начиная со скорости 90 км/ч
и кончая скоростью 6 км/ч
374
При повороте вала реостатного
контроллера в положение Вперед вна-
чале усиливается возбуждение двигате-
лей (увеличиваются сопротивления рези-
сторов гш1 и гш2, см. рис. 247, е), а затем
выводятся секции резисторов г1т и г2т в
направлении, показанном стрелками.
При повороте вала в сторону положе-
ния Назад главные резисторы г1т и г2т
присоединяются параллельно секциям г\
и т-2, а на последних ступенях параллель-
но группе, состоящей из г1т и гь дополни-
тельно включается резистор ослабления
возбуждения гш1. Ступени тормозного ре-
зистора переключаются под контролем
РУТ, катушки которого включены в цепи
каждой группы двигателей. Цепи рези-
сторов гш замыкают контакторы КШ1
и КШ2, а переход на реостатное торможе-
ние завершают линейные контакторы
ЛК.З и ЛК4. От перегрузок и токов к. з.
цепи защищают реле перегрузки РП1-3,
РП2-4 и заземления РЗ. Процесс само-
возбуждения на первых позициях рео-
статного торможения форсируют обмотки
подмагничивания ОВГ—ОВ4', включае-
мые контактором ТШ, цепь этих обмоток
шунтирована защитным резистором г3.
В случае параллельного соединения че-
тырех двигателей может быть применено
реостатное торможение с циклическим
(перекрестным) соединением обмоток
возбуждения, которое электрически ус-
тойчиво для определенных сочетаний
параметров цепей, однако в этом случае
усложняются переключения при переходе
с тягового режима на тормозной.
При шести тяговых двигате-
ля х с тремя параллельными цепями при-
меняют двойное циклическое соединение
обмоток возбуждения (рис. 247, д), обес-
печивающее электрическую устойчивость
в случае достаточно равномерного рас-
пределения нагрузок между цепями яко-
рей (схема рис. 247, д была применена на
электровозах ВЛ 19 с реостатным тор-
можением). Применяют также схему рео-
статного торможения с попарным соеди-
нением двигателей (рис 247, ж) и цикли-
ческим соединением внутри каждой пары
Распределение секций тормозных рези-
сторов при равенстве их сопротивлений
позволяет получить в точках Al, В1 и С1
потенциалы, близкие к потенциалам зем-
ли. Последовательное соединение групп
двигателей выравнивает нагрузки и тор-
мозные моменты двигателей
Силу торможения В машинист регули-
рует тормозной рукояткой, ступенями, из-
меняя сопротивление гт Ступени тормоз-
ных сопротивлений определяют из усло-
вия колебания тормозной силы В в опре-
деленных пределах при торможении до
остановки. При определении тормозной
силы, допускаемой по условиям сцепле-
ния, расчетный коэффициент сцепления в
целях повышения безопасности движе-
ния принимают на 20% меньше, чем при
расчете реостатного пуска
Расчет тормозных ступеней обычно
выполняют графическим способом (как
и ступеней реостатного пуска) на один
двигатель. Затем в зависимости от числа
тяговых двигателей и схемы их соеди-
нения рассчитывают общее сопротивле-
ние При построении тормозной диаграм-
мы учитывается ограничение по напряже-
нию на коллекторе тягового двигателя.
Реостатное торможение при независи-
мом возбуждении и противовозбужде-
нии тяговых двигателей в генераторном
режиме. Эти системы реостатного тормо-
жения применяют на современном э п с.
На электровозах и электропоездах пе-
ременного тока предусматривают спе-
циальный тормозной резистор, не исполь-
зуемый в пусковом режиме, на э.п.с. по-
стоянного тока для реостатного тормо-
жения обычно используют пусковой рео-
стат, а для переключения его ступеней —
групповой реостатный контроллер, при-
меняемый при пуске. Чтобы не устанав-
ливать специальный реостатный контрол-
лер на э п.с переменного тока, как пра-
вило, применяют постоянный нерегули-
руемый тормозной резистор, а для под-
держания постоянной тормозной силы в
широком диапазоне скоростей использу-
ют противовозбуждение либо регулиро-
вание с воздействием на ток возбужде-
ния тяговых двигателей. Обмотки воз-
буждения двигателей в режиме реостат-
ного торможения питают либо от машин-
ного возбудителя, либо от одной тяговой
выпрямительной установки, либо от спе-
циально предусмотренной выпрямитель-
ной установки возбуждения
При питании обмоток возбуждения
ОВ1 и ОВ2 (рис 248, а) двигателей Ml
и М2 от возбудителя В или от статиче-
ского источника энергии с э.д.с. Ев и внут-
ренним сопротивлением го ток возбужде-
ния
^в ^в/(^ов Го) ^в/^ово»
где гов — сопротивление обмоток возбуж-
дения ОВ1 и ОВ2, гово— суммарное со-
противление цепи.
Для цепи якорей действительно сле-
дующее уравнение:
(гЯ| + гм + гтУ =	+ Et = Е = СФо,
где гя1 + гя2 — сопротивление обмоток
якорей и добавочных полюсов двигателей
Ml и М2; I — ток в цепи якорей.
Изменяя сопротивление гв, регулируют
ток /в, а следовательно, э. д. с Ев, токи
1В и I и тормозную силу В. В случае сту-
пенчатого регулирования при Ев = const
м. д. с. и ток возбуждения постоянны
Магнитный поток при изменении тока
меняется только вследствие влияния ре-
акции якоря, и зависимость vl близка к
прямолинейной
375
Тормозная характеристика B(v) опре-
деляется зависимостью В(7) и скоростной
характеристикой v(I). Вид характеристи-
ки В(Г) зависит от способа возбуждения
тяговых двигателей, a v(T) — от характе-
ристики цепи нагрузки. Зависимость B(v)
обычно нелинейная, и коэффициент жест-
кости хв = dB/dv, оценивающий форму
тормозной характеристики, различен для
разных ее точек.
Минимальная скорость wmin ограничена
максимальным током возбуждения, кото-
рый может быть допущен по условиям
нагрева обмотки возбуждения. Если при-
нять значение СФтах, соответствующее
Аэтах» ТО Цт,п /(гя G-)/ (^®max)*
Следовательно, скорость umln прибли-
зительно пропорциональна тормозному
сопротивлению, и область действия ре-
остатного торможения можно расширить,
только снижая г,. Минимальная скорость
торможения может быть снижена выведе-
нием ступеней тормозного реостата при
сохранении максимального тока возбуж-
дения. Однако при этом в дополнение
к регулированию возбуждения возбуди-
теля необходимо использовать силовые
контакторы для переключения ступеней
тормозного резистора.
На локомотиве с машинным возбуди-
телем противовозбуждение создается
встречной обмоткой с числом витков швв
(рис. 248, б), через которую протекает
ток якорей двигателей Ml и М2. Не-
достатком схемы рис. 248, б является то,
что коэффициент противовозбуждения
Рп = —dF/dl, определяющий жесткость
тормозных характеристик, зависит толь-
ко от конструктивных параметров двига-
телей и возбудителя, что исключает воз-
можность изменения наклона тормозных
характеристик.
В случае нескольких тяговых двига-
телей при независимом возбуждении и
противовозбуждении применяют различ-
ные схемы реостатного торможения, ко-
торые зависят от способа питания цепей
обмоток возбуждения тяговых двигате-
лей, управления тормозными процесса-
ми, способа противовозбуждения, приня-
той группировки двигателей и резисторов
в тяговом режиме, вида тормозного про-
цесса (одноступенчатый или многосту-
пенчатый) .
Преимущества рассмотренных схем
реостатного торможения с самовозбуж-
дением тяговых двигателей заключаются
в отсутствии возбудителей, независи-
мости режима торможения от наличия
напряжения в контактной сети, а на
э. п. с. постоянного тока — в возмож-
ности использования пусковых резисто-
ров. К недостаткам этих схем следует
отнести ограничение низшей скорости
торможения и трудность контроля само-
возбуждения при автоматическом управ-
лении. При независимом возбуждении и
противовозбуждении устраняются ука-
занные недостатки последовательного
возбуждения, обеспечивается устойчи-
вость систем электрического торможения
во всем диапазоне рабочих нагрузок и
существенно облегчается управление
процессом торможения, поскольку выпол-
няется управление воздействием на цепи
малой мощности.
Ценное свойство систем с противо-
возбуждением — возможность выбора
Рис. 248. Принципиальные схемы реостатного торможения при независимом возбуждении
(а), противовозбуждении (б) и электропоезда ЭР22В (в)
376
Рис. 249. Принципиальные схемы реостатного торможения электровозов ЧС2Т (а) и ВЛ80т (б)
оптимальной жесткости характеристик в
соответствии с требованиями к режиму
торможения. В режиме реостатного тор-
можения разброс нагрузок тяговых ма-
шин при равных токах возбуждения не-
велик; это позволяет питать последова-
тельно соединенные обмотки возбужде-
ния от одного возбудителя В (см. рис.
248, б). Чтобы не устанавливать спе-
циальный реостатный контроллер, на
э. п. с. переменного тока, как правило,
применяют постоянный нерегулируемый
тормозной резистор гт; обычно включают
каждый якорь на свой резистор.
Преимущество схемы с общим резисто-
ром перед схемой с индивидуальными
резисторами в цепях якорей двигателей
состоит в том, что якоря нагружены оди-
наково независимо от расхождений ха-
рактеристик двигателей. Такое соедине-
ние четырех двигателей при напряжении
на токоприемнике 3000 В применяют и в
тяговом режиме, но обмотки включают
последовательно с цепью якорей. Не-
достаток схемы рис. 248, в — повышен-
ная склонность колесных пар к юзу, так
как при этом уменьшается жесткость тор-
мозных характеристик.
В случае параллельного соединения
групп или отдельных двигателей, вклю-
ченных на общий тормозной резистор,
при независимом возбуждении и проти-
вовозбуждении упрощается схема по
сравнению со схемой последовательного
возбуждения, так как электрическую
устойчивость можно обеспечить без при-
нятия специальных мер. Однако парал-
лельное соединение цепей якорей приво-
дит к большой неравномерности их нагру-
зок, вследствие чего приходится в каж-
дую параллельную ветвь включать доба-
вочные резисторы. Если цепь якоря вклю-
чена на отдельный тормозной резистор,
то отпадает необходимость выравнивать
нагрузки параллельных цепей. На
электровозе ЧС2Т (рис. 249, а) тиристор-
ный возбудитель 170 подключен к выво-
дам Р тормозных резисторов. Ток в об-
мотках возбуждения двигателей плавно
изменяется под действием системы им-
пульсного регулирования напряжения.
На электровозах с тяговыми двигате-
лями пульсирующего тока тормозную си-
лу регулируют, плавно изменяя ток воз-
буждения, что обеспечивается измене-
нием угла- открытия тиристоров выпря-
мительной установки возбуждения
(ВУВ). Известно много схем плавного
автоматического регулирования тормоз-
ной силы на э. п. с. На электровозах
ВЛ80т впервые выполнена разработан-
ная МЭИ совместно с ВЭлНИИ система
двухрежимного автоматического регули-
рования, обеспечивающая замедление по
установленным ограничениям тормозного
режима и подтормаживание на спусках
при стабилизированной скорости (рис.
249, б).
При этом системы автоматического ре-
гулирования тормозной силы (САРТС)
не должны допускать влияния случайно-
го изменения режима работы отдельных
тяговых двигателей (например, при юзе
и т. д.) на работу системы в целом Обыч-
но это достигается введением в САРТС
сигналов обратной связи от нескольких
цепей тормозного тока.
Автоматическое регулирование тор-
мозной силы осуществляется регулиро-
ванием напряжения ВУВ-758. В цепь
377
Рис 250. Оптимальные тормозные характеристики (а), часть принципиальной схемы СОАРТС
(б) и развертки КМЭ (в) электровоза ВЛ80т
обмоток возбуждения и якорей включены
датчики тока — трансформаторы по-
стоянного тока ТПТВ и ТПТЯ1 — ТПТЯ8
(рис. 250, а—в). Система регулирова-
ния тормозной силы конструктивно вы-
полнена в виде блока, получившего
название БУВ — блок управления воз-
будителем На каждой секции электро-
воза установлено по одному блоку. С по-
мощью переключателей можно обеспечить
управление тормозным процессом от лю-
бого БУВ из любой кабины тормозной,
рукояткой, с которой связан ротор сель-
сина ДТ. Ротор сельсина питается ста-
бильным переменным напряжением 110 В.
Изменяя угол поворота тормозной руко-
ятки сц, машинист меняет угол поворота
ротора сельсина, а следовательно, и нап-
ряжения на обмотках его статора.
Тормозная рукоятка имеет положе-
ния1: 0, П, ПТ, Фиксированное тормо-
жение и Торможение. В положении П
собирается схема режима реостатного
торможения. Перевод рукоятки в положе-
ние ПТ приводит к плавному нараста-
' На электровозах ВЛ80т до № 784 на
контроллере машиниста было предусмотрено
ручное управление.
378
нию тормозной силы электровоза пример-
но до 100 кН в течение 1—2 с. Когда
рукоятка установлена в позицию Фикси-
рованное положение, заданная скорость
движения равна конструкционной vK и
ток возбуждения двигателей равен нулю.
Поворот тормозной рукоятки в сторону
положения Торможение до тех пор, пока
заданная скорость меньше истинной,
вызывает плавное нарастание тока воз-
буждения.
Статор сельсина имеет три обмотки,
линейные напряжения между которыми
изменяются по одинаковым законам:
между одними оно уменьшается от макси-
мума до нуля при повороте рукоятки
ТГ из нулевого положения в предель-
ное, а между другими растет от нуля до
максимума. Сельсин является задающим
элементом скорости ЗЭС, напряжение вы-
хода U3!i которого определяется углом
поворота Oj рукоятки контроллера ма-
шиниста. Это напряжение сравнивается в
элементе ЭСС с напряжением тахогене-
ратора ТГ, и их разность подается на
вход фазорегулятора ФР.
Напряжения с датчиков ТПТЯ1—
ТПТЯ8 подаются на вход логического
элемента ИЛИ, пропускающего на выход
максимальный из сигналов напряжения
^тптятах- Благодаря ЭТОМу СЛуЧЭЙНЫЙ ЮЗ
отдельных колесных пар, приводящий к
снижению тормозной силы, не сказывает-
ся на работе системы. Напряжение £7ТПТВ
датчика тока возбуждения подается на
функциональный преобразователь ФП,
напряжение £7фп на выходе которого из-
меняется в зависимости от напряжения
на входе. Заданная тормозная характе-
ристика получается, если входное напря-
жение £7Т11ТВ изменяется пропорционально
току в цепи якорей тяговых двигателей
в зависимости от тока возбуждения.
Напряжения Г/фп и £7тптятах с выходов
Ф/7 и элемента ИЛИ подаются на входы
элемента сравнения остановки ЭСО,
напряжение выхода которого подается на
вход фазорегулятора ФР. Последний вы-
рабатывает импульсы, управляющие ти-
ристорами. Фаза импульсов относительно
напряжения, питающего выпрямитель-
ную установку возбуждения, изменяется
в зависимости от значения управляющих
сигналов.
Если заданная скорость больше истин-
ной, то в фазорегулятор ФР подается
максимальный ток управления iycn, вслед-
ствие чего ток возбуждения и тормозная
сила отсутствуют. По мере достижения
заданной скорости движения ток гусп на-
чинает уменьшаться, а ток возбуждения
и тормозная сила — расти.
Система оптимального автоматическо-
го регулирования тормозной системы
СОАРТС электровоза ВЛ80т обеспечи-
вает снижение скорости движения по за-
данным ограничениям в соответствии с
линией abc (см. рис. 250, а) или поддер-
жание ее примерно постоянной на
спусках (линии v' — и(,и2 — игщз — оз,
v4 — v4). Система также осуществляет
разгон поезда по спуску без торможения
до заданной скорости движения, напри-
мер до v2 (линия 0 — v2), затем резко
увеличивает тормозную силу В при не-
большом увеличении скорости движения
(линия v2 — v2). Если при торможении
тормозная сила достигает предельного
значения по какому-либо ограничению,
например по току возбуждения 7В, тор-
мозной силе В или току якоря /т, то
СОАРТС ограничивает рост тормозной
силы В. При дальнейшем росте скорости
движения система регулирует силу В по
предельным параметрам, т. е. сама выби-
рает нужное значение В в зависимости от
веса состава и профиля пути. Управление
в режиме подтормаживания на спуске
сводится к постановке рукоятки ТР в по-
ложение, соответствующее разрешенной
скорости движения.
Таким образом, система СОАРТС в за-
висимости от положения тормозной ру-
коятки дает возможность производить
торможение с максимальной тормозной
силой до заданного значения скорости
с последующей стабилизацией ее, а так-
же разгоняться по спуску без торможе-
ния до заданной скорости с последующим
ростом тормозной силы.
На электровозах ЧС4Т, ЧС8 тормозную
силу регулируют также, как на электро-
возах ВЛ80т, ВЛ80с.
§ 94.	Рекуперативное торможение
Электроподвижной состав постоянного
тока с машинными преобразователями.
Для осуществления рекуперативного тор-
можения используют схемы со стабилизи-
рующими резисторами и с возбудителями
встречного смешанного возбуждения.
Схема со стабилизирующи-
ми резисторами В схеме рис. 251,
а стабилизирующий резистор /?ст сопро-
тивлением гст является общим для цепей
якоря и обмотки возбуждения тягового
двигателя.
Уравнение напряжения для цепи тока воз-
буждения в установившемся режиме
Ев = СвпвФв = /в (гст + гдв + гяв) + /гст,
где Е„, Св, пв, Фв и гяв — соответственно э. д с.,
постоянная, частота вращения, поток и сопро-
тивление обмотки якоря возбудителя В, I,
глг — соответственно ток и сопротивление дви-
гателя Ml.
Из этого выражения следует, что
у_____Е* _________СвпвФв /ггт
* гст + Гдв + Gb ~гст + Ли + Gib
В цепи тока якоря двигателя Ml
=s <4 "4“ ДГця 4" Gt) 4- ст»
откуда можно получить уравнение для ско-
рости:
__	+ ^(^дя ~F Gt) Ч~ /bGt
С Ф
'-'д’+'д
Из уравнения для 1В вытекает, что при
увеличении тока якоря I ток возбуждения
379
Рис. 251 Схемы силовых цепей при рекуперации иа электровозах постоянного тока со стабилизи-
рующими резисторами (а) и с возбудителями встречного смешанного возбуждения (б, в, г, д)
уменьшается и наоборот. Чем больше сопро-
тивление гст, тем резче проявляется эта за-
висимость и тем круче падает характеристика
о(/), обеспечивая малую чувствительность си-
стемы к колебаниям напряжения в контактной
сети При увеличении скорости движения о ток
якоря / возрастает из-за увеличения э д. с.
£д, а следовательно, уменьшаются ток воз-
буждения /в и магнитный поток Фд. Поэтому
тормозная сила В « 0,367СдФд/ будет возра-
стать лишь до определенного максимума,
наступающего при некоторой скорости пк. В
зоне скоростей выше оа тормозная характе-
ристика оказывается механически неустойчи-
вой
С увеличением сопротивления г„ умень-
шаются величины Втах и и„ Область возмож-
ного использования рекуперации ограничена
минимальной скоростью:
umin =	2£Д)/(СдФдmax)	^с/(СдФатах).
т. е. ограничена по току /вгаах
Вид характеристики и(/) и B(v) для схе-
мы рис. 251, а (так как Фдтах =/втах)
определяется внутренними нагрузочными
характеристиками СДФД(/В), реакцией
якоря и насыщением возбудителя [ха-
рактеристикой СВФВ(1В)], изменением
частоты вращения двигателя Д возбуди-
теля в зависимости от его нагрузки.
380
При рекуперации суммарная э. д. с
двигателей 2ЁД должна быть больше
напряжения сети С/с; с уменьшением ско-
рости 2£д уменьшается. Следовательно,
для расширения зоны рекуперации и сни-
жения cimin необходимо с понижением
скорости движения поддерживать Е£д >
> Uc. Это осуществляют в первую оче-
редь, увеличивая число последовательно
соединенных якорей двигателей, т. е. при-
меняя переход с параллельного на после-
довательно-параллельное, а с последо-
вательно-параллельного на последова-
тельное соединения якорей двигателей.
Жесткость характеристик п(/) увеличи-
вается при переходе с параллельного на
последовательное соединение якорей тя-
говых двигателей.
При использовании стабилизирующих
резисторов в рекуперативном режиме не-
обходимо иметь специальный возбуди-
тель, мощность которого значительно
превосходит мощность, необходимую не-
посредственно для питания обмоток
возбуждения; кроме того, ограничивает-
ся область применения рекуперативного
торможения и уменьшается максималь-
ная тормозная сила. При рекуперативном
торможении, например по схеме рис. 251,
а, на электровозе ВЛ22М мощность,
потребляемая обмотками возбуждения
при токе возбуждения /в = 200 Л, состав-
ляет 23,2 кВт. В действительности из-за
наличия стабилизирующих резисторов
применяют возбудитель мощностью
57 кВт, а для его привода — двигатель
мощностью 67 кВт. В стабилизирующих
резисторах теряется также и некоторая
часть энергии, вырабатываемой двигате-
лями в генераторном режиме, что умень-
шает отдачу энергии в сеть. Поэтому на
современных электровозах постоянного
тока с тяговыми двигателями последо-
вательного возбуждения применяют схе-
мы рекуперации с возбудителями встреч-
ного смешанного возбуждения.
Схема с возбудителями
встречного смешанного воз-
буждения. В схеме рис. 251, б при-
менен возбудитель В с двумя обмотками
возбуждения: независимой НО и встреч-
ной ВО. Через обмотку ВО протекает
ток якоря тягового двигателя /. Во время
рекуперации м. д с. обмотки ВО направ-
лена навстречу м д. с. обмотки НО. По
мере увеличения тока рекуперации /
э. д. с. Ев возбудителя, а следовательно,
и ток возбуждения /в уменьшаются. При
уменьшении тока / э. д. с. Ев и ток /в уве-
личиваются. Следовательно, обмотка ВО
возбудителя сглаживает толчки тока и
тормозной силы при изменениях напря-
жения в контактной сети.
Форма рекуперативных характеристик
при возбудителе встречного смешанного
возбуждения будет иной, чем в схеме с
возбудителем независимого возбуждения
и стабилизирующими резисторами. Тре-
бумая крутизна характеристик рекупера-
тивного торможения по схеме рис. 251, б
достигается изменением соотношения
м. д. с. обмоток возбуждения возбудите-
ля при заданном токе zKB. Чем больше
отношение /wBO/iHBwH0, тем больше влияет
ток в якоре на э. д. с. возбудителя Ев и
тем круче характеристики v(I). Однако
одновременно уменьшается максималь-
ное значение тормозного усилия Втах.
В схемах со стабилизирующими ре-
зисторами в каждой параллельной цепи
токи возбуждения определяются только
токами якорной цепи. Поэтому, возмож-
но, н отклонения токов в цепи якорей
будут частично компенсированы отклоне-
ниями токов возбуждения. При одном
возбудителе встречного смешанного
возбуждения на локомотивах с двумя и
большим числом параллельных цепей тя-
говых двигателей не может быть обеспе-
чено удовлетворительное распределение
токов по этим цепям. Неравномерность
токов в параллельных цепях можно огра-
ничить, если для каждой цепи устано-
вить свой возбудитель, э: д. с. которого
уменьшалась бы только при увеличении
тока в цепи своих якорей. Однако иметь
на электровозе большое число возбуди-
телей (например, на электровозах ВЛ8,
ВЛ10у и ВЛ 10 по четыре) нежелательно.
Поэтому на э. п. с. постоянного тока с
числом параллельных цепей двигателей
две и больше применяют один или два
возбудителя встречного смешанного воз-
буждения, а для выравнивания токов в
параллельных цепях — схемы с цикли-
ческой стабилизацией, включая в каждую
параллельную цепь якорей уравнитель-
ные резисторы Ry (рис. 251, д).
Из рис. 251, г видно, что обмотки
возбуждения двигателей /—IV и V—VI11
381
каждой половины электровоза ВЛ 10
соединены по циклической (перекрест-
ной) схеме и питаются раздельно от
возбудителей Bln В2. В каждую парал-
лельную цепь включены встречные (про-
тивокомпаундные) обмотки возбудителя,
обмотки возбуждения тяговых двигате-
лей, якоря которых находятся в различ-
ных параллельных цепях, и уравнитель-
ные резисторы. Например, в первой
секции электровоза обмотки возбужде-
ния двигателей II и III образуют одну
параллельную ветвь, а обмотки возбуж-
дения двигателей I и IV — другую, т. е.
в каждую параллельную ветвь включены
обмотки возбуждения двигателей, якоря
которых находятся в различных цепях.
В каждую параллельную цепь якорей
включены уравнительные резисторы и об-
мотки возбудителей В1 и В2.
Перекрестное соединение обмоток воз-
буждения дает удовлетворительное рас-
пределение токов рекуперации между
якорями двигателей каждой секции. До-
пустим, например, что вследствие рас-
хождения характеристик э. д. с. тяговых
двигателей III и IV несколько меньше,
чем двигателей / и II. Если бы не было
перекрестного соединения обмоток воз-
буждения, ток /з—4 был бы меньше тока
/1-2- Прн перекрестном соединении обмо-
ток возбуждения, когда ток /з-4 стремит-
ся стать меньше тока 1\~2, падение напря-
жения в уравнительном резисторе /?У2
будет уменьшаться, а в резисторе /?У1 —
увеличиваться. В результате потенциал
точки Б относительно земли возрастет
быстрее потенциала точки А. Это вызо-
вет уравнительный ток от точки Б через
параллельные цепи обмоток возбуждения
к точке А.
Уравнительный ток в обмотках воз-
буждения двигателей III и VI будет сов-
падать с основным током 1в3 и /о4, а в
обмотках возбуждения двигателей I и II
он будет направлен навстречу основному
току 1в! и 1в2. Это приводит к умень-
шению возбуждения двигателей I, II и
увеличению возбуждения двигателей III,
VI, благодаря чему уменьшается э. д. с.
и ток /1-2 двигателей /, //, э. д. с и ток
/з-4 двигателей III, VI увеличиваются.
Таким образом, при некотором значении
уравнительных токов в обмотках возбуж-
дения уравниваются токн рекуперации в
382
обеих параллельных цепях двигателей
1—IV. Перекрестное соединение обмоток
возбуждения выравнивает токи в парал-
лельных цепях двигателей й при юзе.
Равномерное распределение токов воз-
буждения и рекуперации между группа-
ми тяговых двигателей первой и второй
секций электровоза достигается регули-
рованием э. д. с. возбудителей В1 и В2
потенциометром /?п, определяющим соот-
ношение токов /н1 и /н2 в обмотках неза-
висимого возбуждения. При передвиже-
нии тормозной рукоятки на высшие пози-
ции увеличиваются э. д. с. тяговых двига-
телей, ток рекуперации и тормозная сила.
Если напряжение в контактной сети неиз-
менно, каждой позиции тормозной руко-
ятки и скорости соответствуют опреде-
ленные рекуперативный ток и тормозная
сила.
Диапазон скоростей рекуперативного
торможения зависит от напряжения в
контактной сети. При напряжении в ней
3600 В и скорости 45—100 км/ч при-
меняют параллельное, при скорости 30—
45 км/ч — последовательно-параллель-
ное (рис. 251, г, д) и при скорости 15—
30 км/ч — последовательное (рнс. 251,
в) соединение якорей двигателей.
Э. п. с. постоянного тока со статически-
ми преобразователями. В рассмотренных
электрических схемах (см. рис. 250 и 251)
используются электромашннные преоб-
разователи. Эти схемы имеют ряд не-
достатков. Так, значительны изменения
тока рекуперации при колебаниях напря-
жения в контактном проводе вследствие
сравнительно большой инерции возбуди-
теля; сложна конструкция; низка надеж-
ность и велики затраты на эксплуатацию
возбудителя, представляющего собой
двухмашинный преобразовательный аг-
регат. Кроме того, к. п. д. преобразовате-
ля не превышает в оптимальном режиме
0,65 и снижается до 0,5 прн уменьшении
тока возбуждения до половины номи-
нального; существенны потери энергии в
резисторах, используемых в схеме цикли-
ческой стабилизации; сложен и имеет
большую длительность процесс перехода
на рекуперацию, трудно создать схему,
обеспечивающую непрерывность тормоз-
ного процесса при перегруппировках тя-
говых машин при изменении скорости
движения.
+	А обмоткам
возбуждения
тяговых дви-
Ф—гателей
Рис 252 Схема преобразователя с подключением обратных диодов к первичной обмотке
инвертного трансформатора ИТ1 (а) и кривые i(t), u(t') (б)
Эти недостатки затрудняют примене-
ние рекуперативного торможения даже
на освоенных электровозах, хотя рекупе-
рация на них применяется в основном
для подтормаживания на спусках. Для
электропоездов (кроме ЭР22, ЭР2Р,
ЭР2Т, ЭР22М н ЭР22В) и особенно для
поездов метрополитена такие схемы ре-
куперации вообще неприемлемы. Исполь-
зование в качестве возбудителей стати-
ческих преобразователей позволяет значи-
тельно улучшить технико-экономические
показатели рекуперативного торможения
в результате резкого улучшения динами-
ческих характеристик; обеспечения вы-
равнивания нагрузок тяговых машин пу-
тем индивидуального регулирования то-
ков возбуждения групп тяговых дви-
гателей, вследствие чего увеличивается
возврат в контактную сеть электроэнер-
гии; повышения к. п д. устройств воз-
буждения; увеличения надежности воз-
будителей и систем рекуперативного тор-
можения в целом.
Известно большое число статических
преобразователей импульсных без звена
постоянного тока и инверторных со зве-
ном переменного тока. Опыт использо-
вания этих преобразователей на электро-
возах ВЛ 10, ВЛ 12, ВЛ 11-295, ВЛ 15,
электропоезде ЭР22В-556 и вагонах
метрополитена 81-714 и Е показал, что
наиболее пригодны для этой цели преоб-
разователи, выполненные по схеме рис.
252, а, где обратные диоды VD01 и VD02
подключены к отпайке первичной обмотки
инверторного трансформатора ИТ1 и ис-
пользуется колебательный контур в ком-
мутирующей цепи. Звено переменного
тока позволяет сравнительно просто
получить требуемое число выводов с
любым постоянным напряжением. Таким
образом, можно иметь только один пре-
образователь и применять для регулиро-
вания напряжения на нагрузке устройст-
во фазового регулирования напряжения.
В режимах, для которых характерно ши-
рокое изменение нагрузки, лучшими
технико-экономическими показателями
обладает преобразователь с колебатель-
ным контуром АКСК (рис. 253, а). По
конструкции он проще трансформатора
ИТ1 и коммутирующего реактора LK
(см. рис. 252, а), обеспечивает лучшие
условия работы тиристоров, обладает
более высоким коэффициентом полезного
действия при широком диапазоне изме-
нении нагрузки.
Одним из основных параметров, опре-
деляющих устойчивую работу инвертора,
383
Рис. 253. Схема преобразователя с использованием колебательного контура в коммутирующей
цепи (а) и кривые i (/), и (t) (б)
является время iB, предоставляемое схе-
мой для восстановления запирающих
свойств тиристоров. Значение tB в схеме
рис. 252, а определяется параметрами
коммутирующего контура и, кроме того,
зависит от тока нагрузки инвертора. С
ростом последнего время /в уменьшается.
Для обеспечения удовлетворительного
значения tB в этой схеме необходимо
применять коммутирующие конденсато-
ры и реакторы соответственно с большой
емкостью и индуктивностью. Эти значе-
ния могут быть уменьшены при исполь-
зовании тиристоров с малым временем
восстановления запирающих свойств.
Однако при этом из-за увеличения ско-
рости изменения токов в коммутирующем
контуре резко возрастут потери в комму-
тирующем конденсаторе.
Существенным недостатком рассмат-
риваемой схемы рис. 252, а является на-
личие в режиме холостого хода боль-
ших токов в контурах, образованных ти-
ристорами VS1, VS2, обратными диодами
VD01, VD02, полуобмотками коммути-
рующего реактора LK и частью первич-
ной обмотки w2 трансформатора. Назна-
чение последней состоит в ограничении
этих токов; наличие ее повышает к. п. д.
преобразователя. Однако одновременно
из-за автотрансформаторной связи меж-
ду основной частью первичной обмотки
384
w’l трансформатора и дополнительной ее
частью w2 в обмотке также возникают
большие токи. Кривые изменения токов
is и iD соответственно через тиристоры
KS/, VS2 и диоды VD01, VD02 в режиме
холостого хода показаны пунктирными
кривыми на рис. 252, б.
Характерной особенностью схемы рис.
252, а является то, что при подаче им-
пульсов тока управления iyl, jy2 током
управления БУ ток is по мере роста
нагрузки вначале уменьшается, а затем
растет пропорционально увеличению тока
нагрузки; ток iD с ростом нагрузки
уменьшается. В значительном интервале
изменения тока нагрузки ток is меньше,
чем при холостом ходе инвертора. Форма
токов is и iD при некотором значении
нагрузки инвертора показана на рис. 252,
б сплошными линиями. С ростом частоты
инвертирования эти токи увеличиваются.
Большие токи в элементах инвертора при
холостом ходе и их рост с увеличением
частоты инвертирования затрудняют ис-
пользование схемы рис. 252, а для пита-
ния потребителей в широком диапазоне
изменения нагрузки и при большой часто-
те напряжения выхода. Несинусоидаль-
ность кривых токов и напряжений во
всех его элементах приводит к росту
потерь в коммутирующих реакторе, кон-
денсаторе н трансформаторе. Из-за на-
личия дополнительной обмоткн w2 транс-
форматора приложенные к тиристорам
прямое и обратное напряжения выше
расчетного напряжения питания, что
учитывают прн выборе тиристоров.
Инвертор, выполненный по схеме рис.
252, а, устойчиво работает на партии
электровозов ВЛ 10 и на опытных электро-
возах ВЛ 12. Однако поочередное проте-
кание тока через полуобмотки коммути-
рующего реактора LK и высокая скорость
изменения этого тока, вызывающая рост
потерь, привели к тому, что масса ком-
мутирующего реактора оказалась прак-
тически равна массе инверторного тран-
сформатора, а конструкция последнего
существенно осложнилась из-за наличия
промежуточного вывода.
Инвертору с колебательным контуром
CKLK по схеме рис. 253, а, свойственны
большее время /в, меньший ток холостого
хода, близкий по форме к синусоидаль-
ным токам и напряжениям во всех элемен-
тах инвертора, кроме трансформатора.
Если амплитудное значение тока iCK в
коммутирующем контуре (реактор LK и
конденсатор Ск) вдвое превышает ам-
плитуду тока нагрузки гн, приведенного к
первичной обмотке трансформатора, то
время /в, в течение которого ток iD проте-
кает через обратный диод, составит от
'/4 Д° Ve периода напряжения выхода
инвертора (рис. 253, б) При этом к тирис-
торам приложено обратное напряжение,
значение которого определяется падением
напряжения в обратных диодах. Ввиду
незначительности последнего время вос-
становления запирающих свойств ти-
ристоров увеличивается Несмотря на
это, в схеме рис. 253, а условия работы
тиристоров существенно лучше, что
позволяет использовать тиристоры с
большим временем восстановления, а
также увеличить частоту инвертирова-
ния Дополнительным преимуществом
схемы рис. 253, а являются малые ско-
рости изменения приложенного напряже-
ния и протекающих по ним токов
Меньшие токи холостого хода и потери
в элементах инвертора из-за близкой к
синусоидальной форме тока обусловли-
вают более высокий к. п. д. инвертора по
схеме рис. 253, а по сравнению с выпол-
ненным по схеме рис. 252, а. Инвертор,
выполненный по схеме рнс. 253, а, впер-
13 Зак 955
вые был применен на электропоезде
ЭР22В-556. Такая схема принята и на
электровозах ВЛ 11 со статическим пре-
образователем, а также использована на
вагоне метрополитена 81-717.
Опыт подтвердил существенные пре-
имущества схемы рис. 253, а перед схе-
мой рис. 252, а. Было установлено, что
при одной и той же мощности инвертора
индуктивность коммутирующего реакто-
ра может быть снижена втрое. Это позво-
ляет применить реактор без стали, бла-
годаря чему уменьшается его масса,
устраняется шум при работе реактора.
Токи холостого хода в схеме рис. 253, а
в 4—5 раз меньше при одних и тех же
мощности и частоте напряжения выхода.
Применение статических преобразова-
телей для питания обмоток возбуждения
тяговых машин в режиме рекуперации
значительно улучшает статические и ди-
намические характеристики рекуператив-
ного тормоза. Одновременно существен-
но уменьшается масса преобразователя
и увеличивается его к. п. д. Установлен-
ный на электровозе ВЛ 11-295 стати-
ческий преобразователь при номинальной
мощности 47,5 кВт имеет к. п. д. более
0,8 при массе 1,7 т, в то время как общий
к. п. д. преобразователя НБ-436А мощ-
ностью 30,4 кВт и массой 19 т в номи-
нальном режиме составляет 0,65.
Возбудитель, от которого питаются
обмотки возбуждения, может быть вы-
полнен полууправляемым или полностью
управляемым. При использовании в ка-
честве возбудителя полностью управляе-
мого выпрямителя. Из-за увеличения эф-
фективных токов в трансформаторе и
сдвига фаз тока и напряжения возраста-
ют потери, снижается к. п. д. инвертора.
Тем не менее предпочтение отдают
возбудителю, выполненному на базе пол-
ностью управляемого выпрямителя. Он
обеспечивает практически безынерцион-
ное изменение знака, приложенного к
обмотке возбуждения напряжения, что
ограничивает изменение тока рекупера-
ции при понижении напряжения в кон-
тактной сети. Испытания системы рекупе-
ративного торможения на макетном
электровозе ВЛ 10-398 и опыт создания
системы рекуперативно-реостатного тор-
можения на электропоездах ЭР22М н
ЭР22В показали, что удовлетворяющие
385
всем требованиям эксплуатации дина-
мические качества системы рекуператив-
ного торможения могут быть получены
только при использовании в качестве
возбудителя полностью управляемого
выпрямителя.
Рекуперативно-реостатное торможение
на э. п. с. постоянного тока. Торможения
рекуперативное и реостатное применяют
в разных диапазонах скоростей. Макси-
мальная скорость птах, при которой начи-
нается рекуперативное торможение, ог-
раничена конструкционной скоростью и
потенциальными условиями на коллекто-
рах тяговых двигателей, минимальная
скорость umin — насыщением магнитной
системы тяговых двигателей и нагрева-
нием их обмоток возбуждения, а также
обмотки НО (см. рис. 251, б) возбуди-
теля. Снизить vmin можно, применяя не-
сколько группировок якорей в процессе
рекуперации. Однако при больших замед-
лениях такая перегруппировка нарушила
бы плавность торможения и привела бы
к уменьшению реализуемой тормозной
силы после перехода с параллельного на
последовательное соединение. Использо-
вание одной группировки при двигателях
обычного исполнения сужает область эф-
фективного использования рекуперации.
Например, если использовать только па-
раллельное соединение двигателей, то ре-
куперативное торможение закончится
при относительно высокой скорости дви-
жения, а если применить последователь-
ное соединение, то тормозную силу в об-
ласти высокой скорости пришлось бы
существенно снизить в связи с ограни-
чением по потенциальным условиям на
коллекторах тяговых двигателей.
При одной группировке якорей двига-
телей диапазон скоростей, в котором
можно осуществить эффективное рекупе-
ративное торможение, может быть зна-
чительно расширен, если применить дви-
гатели, рассчитанные на глубокое ослаб-
ление возбуждения (например, на электро-
поезде ЭР22М до 23,6%).
На отечественных электропоездах по-
стоянного тока для осуществления реку-
перативно-реостатного торможения при-
менена система автоматического измене-
ния тормозной силы при регулировании
тока возбуждения либо с помощью
трехфазного полууправляемого моста с
386
обратными диодами (на электропоездах
ЭР22), либо путем плавного изменения
угла открытия тиристоров полностью
управляемого трехфазного возбудителя,
питающегося от трехфазного синхронно-
го генератора (на электропоездах ЭР22
с № 28, ЭР22М, ЭР22В, ЭР2Р и ЭР2Т,
принципиальные силовые схемы которых
в этом режиме практически одинаковы).
Переход в режим электрического тор-
можения, после установки главной ру-
коятки контроллера машиниста в одно
из тормозных положений и возвращения
вала реостатного контроллера на 1-ю
позицию, начинается с поворота вала
тормозного переключателя в тормозное
положение, при этом включается контак-
тор ОВ (рис. 254, а и б) н обмотки
возбуждения двигателей подсоединяются
к статическому преобразователю СП-,
включается контактор КВ, подающий
напряжение от синхронного генератора
на преобразователь СП. Затем замы-
каются контакты тормозного контакто-
ра Т, вводится в действие система авто-
матического управления торможением
(САУТ), которая выдает управляющие
импульсы на тиристоры СП. В результа-
те силовые цепи переключаются в режим
реостатного торможения с независимым
возбуждением двигателей. Ток возбужде-
ния, соответственно напряжение и ток
якорей двигателей, работающих в генера-
торном режиме, возрастают. Когда
напряжение на якорях четырех последо-
вательно соединенных двигателей Ml—
М4 становится равным напряжению кон-
тактной сети Uc, срабатывает реле вклю-
чения рекуперации РВР н включается
линейный контактор ЛК. Затем отклю-
чается тормозной контактор Т, разрывая
цепь реостатного тормоза. Этим завер-
шается переход на рекуперативное тор-
можение (при Ц. < 3750 В).
Этот процесс продолжается в соответ-
ствии с кривыми 1 и Г (зона /) до
достижения уставки тормозного тока яко-
ря, который затем поддерживается по-
стоянным при непрерывном росте тока
возбуждения и тормозной силы (кривые
2 и 2', зона //)
После достижения наибольшего тока
возбуждения (точки Г и Г') происходит
переход с рекуперативного торможения
на реостатное с последовательным воз-
Рис. 254. Упрощенная схема силовой цепи рекуперативно-реостатного торможения (а) и кривые
изменения тока /т якоря и тормозной силы Вк при снижении скорости движения v и плавном
автоматическом регулировании замедления (б)
буждением двигателей Ml—М4. При
этом вначале включается контактор Т,
в результате чего совмещаются кратко-
временно рекуперативное и реостатное
торможения, затем выключается линей-
ный контактор ЛК и собирается цепь
реостатного торможения с независимым
возбуждением двигателей. Начинает вра-
щаться вал реостатного контроллера РК,
и цепь обмоток возбуждения двигателей
контакторами подключается к тормозно-
му резистору гт. При этом параллельно
СП будет включен резистор гш, через ко-
торый проходит часть тормозного тока.
Если падение напряжения на резисторе
гш равно падению напряжения в обмот-
ках возбуждения двигателей, то СП от-
ключается контактором КВ и осуще-
ствляется переход на последовательное
возбуждение двигателей (зона III). В зо-
не /// снижение скорости движения v
осуществляется постепенным выведением
ступеней тормозного резистора гт контак-
торами РК контроллера (кривые 3 и 3')-
Для полной остановки поезда (зона
IV) применяют механическое торможе-
ние (сила Вкм), действующее совместно
с реостатным (сила Вкэ). При этом умень-
шается сила Вкэ, нарастает сила Вкм, но
сохраняется примерно постоянное значе-
ние Вкэ + Вкм. Переключение с одного ви-
да торможения на другой осуществляет-
ся с помощью электронных реле: вклю-
чения рекуперации РВР, максимального
напряжения РМН, ограничения напряже-
ния КОН, самовозбуждения РСВ, сраба-
тывания реле РМН1, элемента И, ко-
торые срабатывают под воздействием
соответствующих датчиков напряжения и
тока (ДБН, ДНС, ДНК, ДТЯ, ДТВ).
Э. п. с. переменного тока с двигателя-
ми пульсирующего тока. В режиме реку-
перативного торможения такие тяговые
двигатели, как и на э. п. с. постоянного
тока, работают генераторами постоянно-
го тока. Для того чтобы их энергию
передать в контактную сеть, необходимо
постоянный ток преобразовать в перемен-
ный, т. е. осуществить инвертирование.
Для работы инверторов э. п. с. необходи-
ма реактивная энергия, которая отби-
рается от первичной системы электро-
снабжения, что загружает тяговую сеть и
вызывает дополнительные потери энер-
гии. При одинаковых прочих условиях
потребление реактивной энергии в про-
цессе рекуперации в 2,5 раза больше,
чем в тяговом режиме. Поэтому часть
энергии, рекуперируемой электровозом
нлн электропоездом, идет на возмеще-
ние дополнительных потерь, что несколь-
ко снижает технико-экономическую эф-
фективность рекуперации. Реализуемый
коэффициент мощности рекуперирующим
электровозом обычно составляет 0,45—
0,55. Инвертирование тока осуществляет-
ся тиристорными преобразователями (на
электровозах ВЛ80р, ВЛ85), которые
при тяговом режиме работают выпрями-
телями (подробно см. § 103 и рис. 265).
13*
387
Глава 19
НАРУШЕНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
ОБОРУДОВАНИЯ И ЕГО ЗАЩИТА
§ 95. Защита электрических машин
и аппаратов в тяговом режиме
Защита электрических машин от пере-
грузок. Перегрузка тяговых электриче-
ских машин может возникнуть при не-
правильном управлении э.п.с. (например,
чрезмерно быстром переводе рукоятки
контроллера машиниста в процессе пу-
ска, особенно в условиях трогания поезда
на тяжелом подъеме), нарушениях в ра-
боте аппаратов управления (например, в
случае неисправности реле ускорения,
когда происходит быстрое переключение
двух илн более пусковых ступеней), рез-
ких колебаниях напряжения сети, а так-
же при боксовании отдельных колесных
пар, когда двигатели небоксующих осей
принимают на себя большую нагрузку.
Для ограничения перегрузок тяговых
двигателей используют максимальную
токовую защиту, выполненную на элек-
тромагнитных реле. Ток уставки выбира-
ют в соответствии с током, заданным для
данного двигателя по условиям коммута-
ции. Реле перегрузки включают в каж-
дую параллельную цепь двигателей.
Этим достигается правильная реакция
защиты при отключении отдельных цепей
двигателей из-за их неисправности.
Самовосстанавливающиеся реле пере-
грузки воздействуют на быстродейст-
вующий выключатель или главный вык-
лючатель, которые имеют принудитель-
ное восстановление. Реле перегрузки с
принудительным восстановлением воз-
действуют на линейные контакторы или
контакторы, которые подключают элек-
тродвигатели вспомогательных машин к
цепям Восстановление защиты произ-
водит машинист специальной кнопкой
на пульте управления. Во избежание пов-
торной перегрузки двигателей и срабаты-
вания защиты всегда предусматривают
в цепях управления блокировки, которые
разрешают восстановление защиты
только на нулевой или первой позиции
388
главной рукоятки контроллера маши-
ниста. Это вызывает задержку по време-
ни в восстановлении режима тяги, кото-
рая особенно нежелательна для грузовых
электровозов при пуске на тяжелых подъ-
емах, когда потери силы тяги сопровож-
даются значительной потерей скорости.
В связи с этим на отечественных ма-
гистральных электровозах постоянного
тока ВЛ8, ВЛ 10, ВЛ10у, ВЛ 11 и др.
получили распространение способы
ликвидации перегрузок без выключения
цепи тяговых двигателей — так называе-
мая буферная защита.
На моторных вагонах, где перегрузка
двигателей возникает только во время
пуска, реле перегрузки может уменьшить
уставку реле ускорения, как это пре-
дусмотрено на электропоездах.
Защита от коротких замыканий. На
э.п.с. возникновению короткого замыка-
ния способствуют: неудовлетворительное
состояние изоляции машин н аппаратов
вследствие повышенного нагрева, увлаж-
нения или загрязнения; ионизация ок-
ружающей среды нз-за плохой венти-
ляции и повышенного нагрева; неисправ-
ности машин, аппаратов и монтажа; чрез-
мерное повышение напряжения и пере-
напряжения, вызывающие пробой изоля-
ции электрооборудования или переброс
электрической дуги между токоведущими
частями аппаратов и машин или токо-
ведущнми частями н заземленными кон-
струкциями.
Для защиты от коротких замыканий
применяют на электровозах и электро-
поездах постоянного тока быстродейст-
вующие выключатели, а на моторных
вагонах старых серий — линейные кон-
такторы в сочетании с реле максимально-
го тока. В качестве дополнительного
средства защиты на моторных вагонах
применяют высоковольтные плавкие
предохранители, которые устанавливают
на крыше вагонов. Предохранитель дол-
жен прерывать цепь к.з. в тех случаях,
когда аварийный моторный вагон нахо-
дится в так называемой «мертвой зоне»
тяговой сети, где ток к.з. относительно
мал и не достигает уставки защиты тя-
говых подстанций
Ток уставки быстродействующего
выключателя электровоза или мотор-
ного вагона выбирают таким, чтобы не
происходило ложных срабатываний
защиты при реализации наибольшей
силы тяги по сцеплению на высшей
ступени скорости — ступени наибольше-
го ослабления возбуждения тяговых
двигателей при параллельном их сое-
динении
При круговом огне на коллекторах
части тяговых двигателей в последова-
тельной цепи, перебросе дуги на землю
между якорями двигателей и различных
частичных нарушениях изоляции ток
возрастает медленнее, чем при полном
коротком замыкании, и может не дос-
тигнуть уставкн быстродействующего вы-
ключателя. Защиту оборудования в этом
случае обычно осуществляют дифферен-
циальными реле. Дифференциальное ре-
ле может иметь уставку, соответствую-
щую произвольной малой разности то-
ков, что позволяет обеспечить защиту
силовой цепи при любом порядке чере-
дования якорей и обмоток возбуждения
тяговых двигателей, а также во всем
практически возможном диапазоне нагру-
зок. Это реле не реагирует непосредст-
венно на возникновение кругового огня,
но он всегда сопровождается перебро-
сом дуги на корпус двигателя, что вызы-
вает срабатывание дифференциального
реле
На э.п.с переменного тока цепи обмо-
ток тягового трансформатора, преобра-
зователей и тяговых двигателей от токов
к з. защищены главным выключателем,
который, выключаясь, отсоединяет пер-
вичную обмотку трансформатора от
токоприемника. Выключается он под
воздействием независимых датчиков.
Обычно предусматривают трансформа-
тор тока, который включают за главным
выключателем в цепь первичной обмотки
тягового трансформатора Уставку глав-
ного выключателя по току первичной
цепи выбирают несколько выше тока,
соответствующего максимальной силе тя-
ги э.п.с. по сцеплению на высшей ступени
скорости. Так как вероятность пробоя
первичной обмотки на землю мала, то на
э.п.с. переменного тока дифференциаль-
ные реле для защиты не применяют.
Вторичная обмотка трансформатора,
преобразователи, цепи тяговых двига-
телей не имеют соединения с землей.
Поэтому замыкания на землю различных
точек вторичной цепи при перебросах
дуги, пробое изоляции и других повреж-
дениях, круговой огонь на коллекторах
тяговых двигателей, пробой полупровод-
никовых вентилей в плечах мостов пре-
образователей или разветвлений вентиль-
ного перехода только в одной точке не
приводят к аварийному режиму. Однако
нарушение изоляции в двух точках
может привести к короткому замыканию
на землю. Чтобы исключить возможность
возникновения подобного аварийного
режима, необходимо контролировать
изоляцию цепей от земли прн замыкании
на землю в одной точке и вызывать отклю-
чение защищаемой цепи от источника пи-
тания Такой контроль на э.п.с. перемен-
ного тока осуществляет так называемая
земляная защита (рис. 255, а). Выпрями-
тельный мост 86, получающий питание от
понижающего трансформатора 77, вме-
сте с трансформатором служат источни-
ком дополнительного напряжения для
контроля изоляции.
Начало и конец секционированных и
несекционированных вторичных об-
моток тягового трансформатора 3 сое-
динены с землей через конденсаторы
(ЕЮ и др.), для того чтобы на отдельных
точках цепи не возникали перенапряже-
ния относительно земли. Через эти кон-
денсаторы, землю и обмотку реле 88 мо-
жет протекать емкостный ток, который
будет вызывать ложные срабатывания
реле. Для исключения этого в цепь об-
мотки реле 88 включен дроссель 78,
рассчитанный на небольшой ток и имею-
щий значительную индуктивность. Реле
заземления контролирует сохранность
изоляции двух групп тяговых двигателей,
поэтому оно подключено в точке В48
к одной группе, а в точке В49 к другой
Резисторы R37 и R38 исключают замы-
кание накоротко этих двух точек. При
замыкании на землю любой точки сило-
вой цепи, например а, образуется цепь,
показанная на рис. 258, а стрелками.
389
Рис. 255. Схемы защиты от замыканий на землю силовых (а) и вспомогательных (б) цепей
на электровозах переменного тока и помехоподавляющего устройства (в) на электровозах
ВЛ 10, ВЛ10у, ВЛ 11
Через реле 88 начинает протекать ток;
оно срабатывает и своими контактами
разрывает цепь удерживающей катушки
ГВ, что приводит к отключению послед-
него. Контакты реле замыкают цепь
красной сигнальной лампы. Защита
будет срабатывать при замыкании на
землю любой точки вторичной обмотки
трансформатора.
Земляную защиту применяют и ао
вспомогательных цепях электровозов
переменного тока (рис. 255, б, где 123 —
катушка реле заземления).
Защита при пониженном напряжении
Понижение напряжения на токоприемни-
ке, а также быстрое восстановление
номинального напряжения на э.п.с. вызы-
вают нарушение нормальной работы обо-
рудования (понижение охлаждения тя-
говых двигателей при понижении напря-
жения, кругоаой огонь на их коллекто-
рах при толчках напряжения и т. д.).
Чтобы предотвратить это, на электрово-
зах постоянного тока устанавливают
реле пониженного напряжения, которое,
сработав, обычно только включает цепь
сигнальных ламп и сигнализирует ма-
шинисту о падении напряжения в сети.
Выбор дальнейших мер защиты предо-
ставляется машинисту, причем он должен
учитывать условия движения поезда и
профиль пути.
На моторных вагонах постоянного тока
при чрезмерном падении или полном
390
снятии напряжения реле минимального
напряжения (нулевое реле), сработав,
вызывает отключение линейных кон-
такторов, т. е. автоматическое выключе-
ние силовой цепн. Применение мини-
мальной защиты на моторных вагонах
обусловлено, во-первых, легкими усло-
виями пуска электропоезда в случае
его остановки и, во-вторых, наличием
автоматического пуска.
На э.п.с. переменного тока режим
работы при пониженном напряжении
возникает реже, и поэтому специальных
реле пониженного напряжения не пре-
дусматривают. Обычно уровень напряже-
ния машинисты контролируют по по-
казаниям вольтметров. Прн понижении
напряжения нужно осуществить переход
на низшие ступени регулирования ско-
рости, чтобы уменьшить вероятность
возникновения кругового огня на кол-
лекторах тяговых двигателей при после-
дующем резком повышении напряжения
в сети
Помехоподавляющие устройства. На
э.п.с. постоянного тока для комплексного
подавления помех в канале поездной
радиосвязи применяют специальные
помехоподавляющие устройства, сос-
тоящие из реакторов 21-1 (рис. 255, в)
конденсаторов 156-1 и 219-1, блоков раз-
делительного контура 230-1. В этих уст-
ройствах снижение уровня помех
достигается благодаря образованию
резонансного контура, который настраи-
вают на частоту радиостанции (напри-
мер, на 2130 кГц на электровозах
ВЛ 10, ВЛ10у, ВЛ 11) конденсатором
С2 и изменением числа витков катушки
L1.
$ 96. Защита полупроводниковых
преобразователей
Защита при коротких замыканиях
преобразователей. К.з преобразовате-
лей, обладающих малой перегрузочной
способностью, представляют большую
опасность. Если а результате накопления
пробитых диодов (тиристоров) или по
другим причинам произошел сквозной
пробой плеча выпрямительного моста, то
одна из полуобмоток трансформатора че-
рез исправное плечо в прямом направ-
лении и через пробитое плечо в обратном
направлении замыкается накоротко. В
этом контуре протекает аварийный пре-
рывистый ток (до 20 кА), который опасен
как для исправного плеча, так н для элек-
трооборудования этой цепи (обмоток
трансформатора, переключателей н др.).
Кроме того, сквозной пробой плеча вле-
чет за собой появление генераторных
токов в тяговых двигателях.
В этом случае необходимо обеспечить
быстрое отключение цепи от источника
питания.
В СССР на электровозах ВЛбО", ВЛ80“,
ВЛ80т, ВЛ80с устанавливают дифферен-
циальную защиту, реле которой смонти-
рованы в виде блока БРД Дифферен-
циальная зашита отключает главный
выключатель значительно быстрее, чем
другие защиты, и срабатывает не только
при сквозном пробое плеча, но и в других
аварийных режимах (при коротких замы-
каниях в цепях вторичной обмотки
трансформатора, перебросах в тяговых
двигателях и др ). Однако срабатывание
блока БРД увеличивает общее время
действия зашиты до 0,04—0,05 с. На
электровозах ВЛ80р н ВЛ85 защита
преобразователей от токов к.з. и при
опрокидывании инвертора осуществляет-
ся аатоматическимн выключателями В
зарубежной практике известны случаи
применения плавких предохранителей
для защиты параллельных цепей ти-
ристоров
На электропоездах ЭР9 и ЭР9П при
сквозном пробое плеча или ответвлений
выпрямительной установки ток корот-
кого замыкания на низших позициях
ограничивают токоограннчивающими
реакторами, вторичные обмотки которых
служат датчиками, воздействующими
на отключение главного выключателя
при коротких замыканиях.
Однако при регулировании напряже-
ния на стороне высшего напряжения и
низшего со встречно-согласно включае-
мыми полуобмотками сопротивление тя-
гового трансформатора на низших пози-
циях остается достаточно большим и ток
короткого замыкания не больше, чем
на высшей ступени. Поэтому токоограни-
чивающие реакторы как средство за-
щиты выпрямителей совместно с главным
выключателем не получили распростра-
нения.
С повышением надежности современ-
ных кремниевых диодов (тиристоров)
вероятность сквозного пробоя плеч
уменьшается. Поэтому отказываются от
применения короткозамыкателей, плав-
ких предохранителей и других специаль-
ных аппаратов зашиты выпрямителей от
тока н используют для этого главные
выключатели, причем обычно без токо-
ограничиваюших реакторов. Защита
должна обеспечивать сохранность вы-
прямителей при круговых огнях на кол-
лекторах тяговых двигателей. При этом
переходный режим несколько легче ре-
жима к з. за сглаживающим реактором,
так как, кроме реактора, в цепи остаются
обмотки возбуждения двигателей с шун-
тирующими элементами.
Отказ от зашиты выпрямителей при
пробое плеча и короткого замыкания
на стороне выпрямленного напряжения
(до сглаживающего реактора) сущест-
венно снижает требования к быстро-
действию защиты В этом случае для
обеспечения надежной зашиты выпрями-
тели должны иметь некоторый запас
по току с тем, чтобы в эксплуатации
р — «-переходы полупроводниковых
приборов никогда не были нагреты до
предельной температуры и воздействие
тока к.з. (за сглаживающим реактором)
не вызвало бы ее превышения.
Защита при пробое и обрыве цепи оди-
ночных диодов (тиристоров). Большое
391
количество полупроводниковых приборов
в мощных выпрямителях э.п.с. повышает
вероятность их повреждения. При пробое
отдельного диода (тиристора) в после-
довательной цепи возрастает обратное
напряжение на остальных вентилях этой
цепи и увеличивается вероятность про-
боя следующего. Пробой отдельных по-
лупроводниковых приборов не вызывает
нарушения работы выпрямителя и может
остаться незамеченным до сквозного
пробоя плеча. В связи с этим широкое
применение получили различные защиты
или сигнализация о пробое диода (тири-
стора), которые обычно реагируют также
на повреждения (к.з. или обрыв) шун-
тирующих резисторов и контуров RC.
Все многочисленные варианты этих за-
щит основаны на контроле отсутствия
разности потенциалов между нормально
эквипотенциальными точками параллель-
ных цепей в плече выпрямителей или
между диодами (тиристорами) плеча н
специальным делителем напряжения.
Схемы отличаются числом контролируе-
мых точек, видом сопротивлений в дели-
теле и системой датчиков, реагирующих
на появление разности потенциалов.
На электровозах при пробое одиноч-
ного вентиля в любом плече выпрямителя
на низших ступенях обычно на пульте
машиниста загорается сигнальная лампа
с красным стеклом. Если срабатывает
защита от пробоя одиночного полупро-
водникового элемента на высших пози-
циях (например, на электровозах ВЛ80к,
ВЛ80т выше 25-й), кроме загорания сиг-
нальной лампы, происходит отключение
главного выключателя, так как прерыва-
ется цепь питания его удерживающей ка-
тушки.
На электровозах ВЛ80₽ н ВЛ85 при
одиночном пробое тиристоров защита
осуществляется блоками защиты. Кон-
такты выходных реле Р (рис. 256) вклю-
чают сигнальные лампы 304 в кабинах
машиниста. Работоспособность преобра-
зователей при одиночном пробое тирис-
торов сохраняется Тиристоры и шунти-
рующие их резисторы каждого плеча
преобразователя образуют измеритель-
ный мост, в диагональ которого вклю-
чена первичная обмотка трансформато-
ра-датчика Т2—T9. При исправном
состоянии тиристоров все мосты балан-
392
сируются регулируемыми резисторами
R3, R4, R12, R13, R19, R20, R25, R26
так, чтобы ток в диагонали моста был
равен нулю. Параметры резисторов в
мостах блока учитывают разное число по-
следовательно включенных в плечах ти-
ристоров (два — в плечах 5, 6; три — в
плечах 1—4, 7, 8) и возможные разбросы
параметров самих тиристоров и резисто-
ров блоков выравнивания напряжений
преобразователя.
В случае пробоя тиристора в любом пле-
че преобразователя (например, в плече <?)
баланс напряжений в соответствующем
мосте нарушается, и на обмотках трансфор-
матора-датчика Т2 появляется напряже-
ние небаланса. Вторичные обмотки всех
трансформаторов-датчиков включены на
выпрямительные мосты (Д5—Д8, Д9—
Д12, Д13—Д16, ДП—Д20, Д21—Д24,
Д25—Д28, Д29—Д32, Д35—Д36), кото-
рые на стороне выпрямленного напряже-
ния соединены параллельно и работают
по схеме ИЛИ. Их общей нагрузкой яв-
ляются соединенные последовательно об-
мотки управлений (ЗК—ЗН, 4К—4Н,
5К.—5Н, 6К—6Н, 7К—7Н) магнитного
усилителя ТУМЗА-11, работающего в ре-
лейном режиме. Нарушение баланса
напряжений хотя бы в одном мосте
приведет к протеканию тока в обмот-
ках управления магнитного усилителя.
После достижения током заданного
значения магнитный усилитель намаг-
ничивается, ток в цепи его главных об-
моток (А1—Х1, А2—Х2, У1—В1, У2—
В2) и включенной последовательно с
ними катушки реле Р (типа РПВ-396)
резко возрастает, реле срабатывает,
замыкая контактами цепь питания соот-
ветствующей номеру преобразователя
сигнальной лампы на пульте машиниста.
Питание цепей главных обмоток маг-
нитного усилителя и катушки реле Р осу-
ществляется через трансформатор Т1
(380/36 В) и выпрямительный мост
Д1—Д4. Ток срабатывания реле Р регу-
лируют переменным резистором R7. Для
исключения возможности появления
опасных перенапряжений в цепях об-
моток управления их шунтируют цепоч-
кой R16—С.
Поскольку работа преобразователя
ВИП2-2200М при одном пробитом тири-
сторе в плече допускается, то предусмот-
0
Рис. 256. Схема блока сигнализации 3 ВИП-913 электровоза ВЛ80₽
рена возможность отключения цепи
любого трансформатора-датчика моста,
включенного на плечо с поврежден-
ными тиристорами Поэтому после про-
боя тиристора, например в плече 1, дол-
жен быть отключен тумблер В1. В
противном случае при пробое еще одного
тиристора, но в другом плече этого
же преобразователя сигнализация не
сработает, так как реле и сигнальная
лампа уже будут включены из-за наличия
постоянного сигнала от трансформатора-
датчика Т2
На моторных вагонах электропоездов
в случае пробоя диода (тиристора) вы-
прямителя соответствующий датчик
выдает сигнал на вход блока управления
защиты, срабатывание которого вызыва-
ет отключение контактора защиты и раз-
рыв цепи выпрямителя. При этом ос-
тается включенным главный выключа-
тель и сохраняется питание вспомога-
тельных устройств (вентиляции, отопле-
ния и др.) на моторном вагоне с выклю-
ченным выпрямителем.
Защита от перенапряжений. Защита от
атмосферных перенапряжений на оте-
чественном э п. с. осуществляется вен-
тильными разрядниками, включенными в
цепь до главных или быстродействую-
щих выключателей. На электровозах
ЧС4 и ЧС4Т, где контакты главных вы-
ключателей не шунтированы нелиней-
ными резисторами, уровень коммутаци-
онных перенапряжений, воздействую-
щих на цепи выпрямителя и тяговых
двигателей, ограничивается контурами
RC, включенными параллельно вторич-
ным обмоткам тягового трансформатора.
Контурами RC также защищены и вы-
прямительные мосты вспомогательной
цепи. Однако вентильные разрядники
393
способны защитить цепь только от еди-
ничных перенапряжений, так как они га-
сят не только энергию самого перена-
пряжения, но н значительно большую
энергию сопровождающего тока, кото-
рый прерывается только в конце полу-
периода при смене полярности напряже-
ния сети.
Повторяющиеся послекоммутацнонные
перенапряжения несколько ослабляются
контурами RC. Для эффективного по-
давления их необходимы контуры боль-
шой мощности, потери в резисторах ко-
торых значительно снижают к. п. д. пре-
образователей. Поэтому разрабатывают
различные демпфирующие устройства на
полупроводниковых приборах
Защита э. п. с. с импульсными пре-
образователями. В качестве основного
аппарата зашиты используется быстро-
действующий выключатель, который за-
щищает цепи от тока к. з. и при на-
рушениях коммутации двигателей. Од-
нако так как при разряде конденсато-
ра энергия практически полностью и
мгновенно выделяется в структуре тирис-
торов, выключатель не может защитить
тиристоры от тока к. з. в диодном пле-
че. Поэтому необходимая надежность со-
здается запасом прочности изоляции пре-
образователя, сглаживающего реактора
и монтажных соединений этого участ-
ка цепи. Если разместить преобразова-
тель со стороны «земли», то сглажива-
ющий реактор имеет наименьшую ин-
дуктивность, необходимую для сглажи-
вания пульсаций тока при относительно
высокой частоте импульсного преобра-
зователя.
$ 97. Защита оборудования
при нарушении режимов во время
электрического торможения
Нарушение режимов нормальной рабо-
ты оборудования э п. с при электриче-
ском торможении, когда тяговые двига-
тели работают генераторами, может
происходить из-за чрезмерного повыше-
ния напряжения на двигателях, а также
нарушения предельного соотношения то-
ков нагрузки и возбуждения, что повы-
шает вероятность возникновения круго-
вого огня на коллекторах двигателей.
394
При реостатном торможении
с последовательным возбуждением, ес-
ли быстро выключать ступени тормоз-
ного реостата, может возникнуть пере-
грузка. Защиту в этом случае осущест-
вляют реле перегрузки в тяговом ре-
жиме, которые воздействуют обычно на
электропневматические контакторы. Мо-
жет быть осуществлена и буферная за-
щита путем введения в цепь тока сту-
пени тормозного реостата или ослабле-
ния возбуждения. На моторных вагонах
с автоматическим управлением тормо-
жением, как н в тяговом режиме, воз-
можна ликвидация перегрузки сниже-
нием уставки реле торможения или при-
менением специальных систем автомати-
ческого управления работой тиристорных
преобразователей.
Защиту от максимального напряжения,
которое может быть при высоких скоро-
стях н при токах, меньших тока устав-
ки реле перегрузки, осуществляют с по-
мощью реле максимального напряже-
ния. Однако возможность возникновения
круговых огней и перебросов дуги на
землю при этом все же не устраняется
полностью. Для защиты от круговых ог-
ней и перебросов дуги применяют диф-
ференциальные реле, реагирующие на не-
равенство токов в участках последова-
тельной цепи или в двух параллельных
цепях, а также реле заземления.
Защита от перебросов дуги на землю
значительно облегчается в схемах, не
имеющих «глухого» заземления. В этом
случае, как и в схемах э. п. с. перемен-
ного тока, переброс дуги на землю не
сопровождается полным коротким замы-
канием, и защита может быть осущест-
влена с помощью реле заземления, воз-
действующего на главный выключатель.
При реостатном торможении с неза-
висимым возбуждением тяговых двига-
телей и постоянным тормозным сопро-
тивлением перегрузка возможна при
чрезмерно быстром переключении ступе-
ней возбуждения В этом случае защи-
ту осуществляют с помощью реле пере-
грузки и реле максимального напряже-
ния, воздействующих на цепи возбужде-
ния двигателей.
При рекуперативном тормо-
жении нарушения нормальной рабо-
ты электрооборудования могут вызвать:
Рис. 257. Схема действия защиты при к з. в процессе рекуперативного торможения на электро-
возах ВЛ10, ВЛ10у с быстродействующими контакторами 302-1, 302-2, 303-1 и 303-2
к. з. в контактной сети, что приводит к
к. з. тяговых двигателей; чрезмерное
повышение напряжения на двигателях;
снятие напряжения в тяговой сети пе-
ременного тока и др.
На э. п. с. постоянного тока (электро-
возах ВЛ8, ВЛ 10, электропоездах ЭР22,
ЭР22М) при рекуперации применяют
специальные быстродействующие систе-
мы защиты, разработанные ВНИИЖТом.
В них используются быстродействующие
контакторы 302-1, 303-1, 302-2, 303-2
(рис. 257), при выключении которых от-
ключается быстродействующий выклю-
чатель 51-1, ограничивается ток гкз в
обмотках возбуждения тяговых двигате-
лей и происходит интенсивное уменьше-
ние магнитного потока последних. Ско-
рость нарастания тока zK3 тяговых дви-
гателей снижают также включением в
цепи их якорей индуктивных шунтов
71-1, 72-2. Чтобы снизить перенапря-
жения и увеличить скорость отключе-
ния тока iK3, силовые контакты быстро-
действующих контакторов шунтированы
резисторами Р203—Р204, Р207—Р208,
Р211—Р212, Р213—Р214. С этой же
целью применены резисторы Р201—Р202,
Р209—Р210 в цепях якорей генерато-
ров ПГ1, ПГ2 и резистора Р75—Р76 в
цепи обмотки возбуждения электродви-
гателя В1, в которую включены ка-
тушки быстродействующих контакторов
302-1, 303-1, 302-2, ЗдЗ-2. При к. з. в точ-
ке а направление токов рекуперации /,
возбуждения /в, короткого замыкания
iK3, а также э.д.с вращения якорей
Ед и самоиндукция якоря еся, индуктив-
395
ного шунта есиш и генератора есг по-
казаны на рис 257. На э. п. с. перемен-
ного тока для защиты тяговых двига-
телей от токов короткого замыкания их
на преобразователь, которое происходит
при нарушении режима инвертирования,
применяют короткозамыкатели и быстро-
действующие выключатели.
$ 98. Способы защиты
от боксования и юза колесных пар
Боксование наступает, когда сила тяги
F локомотива по абсолютному значе-
нию превышает максимальную силу тре-
ния Tmax = PKty (где Рк — нажатие коле-
са на рельсы; ф — коэффициент сцеп-
ления). При возникновении боксования
одной из колесных пар локомотива по-
стоянного тока напряжение на якоре дви-
гателя боксующей колесной пары стано-
вится больше вследствие увеличения его
э. д. с., а в результате уменьшения тока
двигателя снижается сила тяги. В свя-
зи с ростом проскальзывания уменьша-
ется сила трения Г; обычно она умень-
шается быстрее силы тяги F, т. е. раз-
ность F — Т увеличивается, вызывая
дальнейшее развитие боксования. Бок-
сование также вызывает повышенный
износ бандажей и рельсов.
Юз колесных пар, как и боксование,
приводит к повышению износа бандажей
и рельсов н увеличению напряжения на
якорях двигателей нескользящих колес-
ных пар в последовательной цепи. Осо-
бенно опасен юз при действии механи-
ческого тормоза, что может вызвать пол-
ную остановку скользящей колесной па-
ры и образование «лысок» на банда-
жах.
Прекратить боксование можно, умень-
шив силу F, увеличив нажатие Рк коле-
са на рельс, коэффициент сцепления
(например, путем подачи песка), а так-
же механическим подтормаживанием,
поосным регулированием силы тяги с
контролем сцепления (применением си-
стемы автоматической стабилизации сцеп-
ления). Наиболее целесообразным и
эффективным средством прекращения
боксования является кратковременное
(на 1—2 с) снижение силы тяги боксую-
щей оси (примерно на 1/3).
Если пренебречь механическими и
396
магнитными потерями в двигателе и по-
терями в зубчатой передаче, можно счи-
тать, что сила тяги оси F — сФ1.
Следовательно, уменьшить силу тяги
боксующей оси можно снижением маг-
нитного потока Ф главных полюсов или
тока / двигателя. Этого можно достичь:
шунтированием якоря специальным ре-
зистором, шунтированием обмотки воз-
буждения индуктивным шунтом, перево-
дом двигателей последовательной цепи
с ослабленного на полное возбуждение,
усилением магнитного потока путем под-
питки обмотки возбуждения двигателя
боксующей оси, введением в цепь дви-
гателя боксующей оси специального ре-
зистора, включением уравнителей воз-
буждения.
На электровозах В Л 60* предусмотрена
специальная защита от боксования: в
каждой группе из трех тяговых двига-
телей М1(М4) —М3 (Мб) между якоря-
ми и обмотками возбуждения включены
реле боксования РБ1(РБЗ) и РБ2(РБ4)
(рис. 258, а), добавочные резисторы
Р5ЦР52) и Р53(Р54) и контакты реле
времени 211(212). Когда нет боксования
колесных пар, катушки реле РБ1 и РБ2
не возбуждены, так как они подключены
к однопотенциальным точкам а, б и в це-
пи. При боксовании ток в цепи двига-
теля боксующей колесной пары умень-
шится и в точках а, б или б, в появится
разность потенциалов, в результате чего
реле сработают н создадут цепь питания
реле 269. Последнее замкнет свои кон-
такты в цепи возбуждения вентиля по-
дачи песка и одновременно разорвет
цепь катушек реле времени 211 н 212,
которые через 1 —1,5 с сработают н ра-
зорвут цепь катушек реле боксования;
подача песка прекратится. Если боксова-
ние не прекратится, реле снова срабо-
тают, подача песка возобновится.
Таким образом, реле боксования пе-
риодически срабатывают и обеспечивают
автоматическую подачу песка под колес-
ные пары. При срабатывании реле за-
горается белая сигнальная лампа РБ
Промежуточное реле 269 и реле вре-
мени 211, 212 составляют пульс-пару,
которая обеспечивает импульсную пода-
чу песка под колеса во время боксования.
Подача песка возможна и вручную
соответствующей кнопкой. В этом слу-
чае возбуждается реле 205, которое воз-
действует на реле 269. Реле 205, заменяю-
щее реле боксования и реле времени,
имеет выдержку на отключение 1,2—2 с,
после чего прекращается подача песка.
Затем оно снова возбуждается, и подача
песка повторяется. В этой схеме пульс-
пару составляют реле 205 и 269. Ана-
логично выполнена защита от боксования
на электровозах ВЛ80 всех индексов.
На электровозах постоянного тока
ВЛ 10 (с № 1740 выпуска ТЭВЗ и с
№ 1121 выпуска НЭВЗ), ВЛ10у, ВЛ11,
ВЛ 15 внедрена усовершенствованная
противобоксовочная защита (УПБЗ),
которая получает питание по проводу
К.31 (рис. 258, б) через предохранитель
353-1 (353-2) н кнопку Защита от бок-
сования на кнопочном выключателе 81-1
(82-2). Напряжение на датчики боксо-
вания (типа ДБ-018) 143-1, 144-1, 145-2
Рис 258 Схемы защиты от боксования электровоза ВЛбО* (а) и усовершенствованной проти-
вобоксовочной защиты электровоза ВЛ 10 с № 1740 выпуска ТЭВЗ н с № 1121 выпуска НЭВЗ (б)
397
и 146-2 подается через провод К24. При
боксовании или юзе какой-либо колес-
ной пары срабатывает соответствую-
щий датчик боксования, контактами ко-
торого подается напряжение на сигналь-
ную лампу ПБЗ 448-1 (448-2), через
селеновый выпрямитель 217-2 и провод
К90 на катушки клапанов песочниц.
На позициях с 3-й по 16-ю последо-
вательного соединения тяговых двига-
телей через замкнутые блокировки 11-2
К.СПО-С и 67-1 от провода К.24 полу-
чают питание катушки электропневма-
тических контакторов ослабления воз-
буждения 16-1, 16-2 и контакторов 216-1,
216-2 При срабатывании любого нз дат-
чиков 143-1, 144-1, 145-2 или 146-2 (в за-
висимости от того, какая колесная пара
боксует) возбуждается катушка соответ-
ствующего контактора ослабления воз-
буждения 13-1, 213-1, 13-2 или 213-2 и
создается режим возбуждения IV сту-
пени ослабления боксующей пары двига-
телей; при этом уменьшается тяговое
усилие боксующего двигателя и восста-
навливается сцепление. В случае боксо-
вания в режиме ослабленного возбуж-
дения воздействия на катушку контак-
торов 16-1 и 16-2 не происходит, так
как блокировка 67-1 в цепи проводов
Н412-28 будет разомкнута. Срабатыва-
ние любого из датчиков 143-1, 144-1,
145-2, 146-2 вызывает отключение соот-
ветствующего контактора 13-1, 213-1,
13-2, 213-2, замыкающая блокировка ко-
торого в проводе 31 отключает пита-
ние катушек контакторов ослабления
возбуждения всех групп двигателей.
При переходе на последовательно-па-
раллельное соединение двигателей вклю-
чается уравнительный электропневмати-
ческий контактор 124-2, обеспечивающий
повышение жесткости характеристик
двигателей. В случае боксования на
этом соединении получают питание про-
межуточные реле 102-2 и 103-2, контакта-
ми которых, включенными в цепи кату-
шек реостатных контакторов 6-1, 5-2,
7-2 и 11-2, отключаются те или иные
из указанных контакторов в зависимости
от реостатной позиции соединения.
Уменьшение тока в якорях всех тяговых
двигателей, включая и боксующий, при-
водит к ликвидации режима боксова-
ния. При боксовании колесных пар и
движении на параллельном соединении
датчики боксования включают уравни-
тельные электропневматнческие контак-
торы 124-1, 125-1, 125-2. При этом уве-
личивается ток возбуждения и умень-
шается ток якорей группы с боксующим
двигателем.
В случае боксования колесных пар на
параллельном и последовательно-парал-
лельном соединении тяговых двигателей
в режиме ослабления возбуждения раз-
мыкающие контакты датчиков отклю-
чают соответствующий контактор 13-1,
213-1, 13-2 или 213-2. При отключении
любого из них их собственные блок-кон-
такты 13-1, 213-1, 13-2 нлн 213-2 размы-
кают цепь питания катушек контакторов,
обеспечивая перевод двигателей с ослаб-
ленного на полное возбуждение. Для
восстановления ослабления возбуждения
тормозную рукоятку контроллера маши-
ниста переводят на нулевую позицию.
При отключении группы двигателей
(аварийный режим работы) блокировки
ОД1 или ОДП отключателей двигате-
лей в цепи проводов Н401-Н411 раз-
мыкают цепь катушек уравнительных
контакторов 124-1, 124-2, 125-1, 125-2
и промежуточных реле 102-2 и 103-2 (в
режиме рекуперации эти контакторы н
реле не включаются, так как цепи их
катушек со стороны минуса разомкнуты
блокировкой TKI-M).
Начиная с электровоза ВЛ 10 № 1767
выпуска ТЭВЗ и № 1420 выпуска НЭВЗ,
внедрена защита от юза. С этой целью
в цепь катушки контактора 76-1 вклю-
чены последовательно блокировки дат-
чиков 143-1, 144-1, 145-2 М 146-2.
На электропоездах при автоматичес-
ком торможении с высоким замедлением
достаточно прекратить автоматическое
переключение ступеней, фиксировав до-
стигнутую ступень или понизив устав-
ку реле торможения на моторном ваго-
не, в котором возник юз. Прн этом пони-
жение скорости движения поезда, обеспе-
чиваемое тормозной силой других мотор-
ных вагонов, вызывает падение нагрузки
двигателей и тормозной силы, т е. при-
водит к прекращению юза. Для предот-
вращения совместного действия электри-
ческого и механического торможения на
э. п. с. применяют пневматические вы-
ключатели цепей управления (см. с. 114).
Глава 20
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ
ЭЛЕКТРОВОЗОВ И ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ ПОСТОЯННОГО
И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
§ 99. Построение схем силовых
цепей >. п. с. постоянного тока
Компоновка пусковых и тормозных рео-
статов и их схемы. Схемы соединений
секций пусковых реостатов н относящих-
ся к ним контакторов составляют с уче-
том получения соответствующего числа
позиций реостатного пуска при наимень-
шем числе контакторов; наиболее прос-
той схемы цепей управления реостатными
контакторами; наиболее полного исполь-
зования в тепловом отношении секций
пускового реостата на всех соединениях
тяговых двигателей
Схемы для двух соединений
двигателей. Допустим, что на осно-
вании расчета для реостатного пуска на
первом соединении двигателей установ-
лены ступени реостата г\, г'2, г'3, ..., г'
(рис. 259). Эти ступени можно получить,
разделив реостат на секции а, Ь, с, ..., п,
поочередно выключаемые контакторами
1, 2, 3, п (рис. 259, а, в). При этом
сопротивления отдельных секций должны
быть равны разности сопротивлений
смежных ступеней: а = г\ — r2\ b =
= г'2 — r'3\ c=r'3 — r't и т. д.
Для пуска на втором соединении дви-
гателей необходим новый ряд ступеней —
г", г'г, г", отличающийся от пер-
вого по числу ступеней и по сопротив-
лениям. При этом сопротивление первой
ступени г" всегда меньше, чем г\.
Новый ряд ступеней может быть полу-
чен подразделением того же пускового
реостата на новый ряд секций а', Ь',
п' (см. рис. 259, в) с помощью контак-
торов /', 2', .... п'. Следовательно, од-
ни и те же реостаты могут быть исполь-
зованы для пуска как на первом, так и на
втором соединении двигателей. Однако
при этом возрастает число реостатных
контакторов. Контакторы, действующие
на втором соединении двигателей, будут
нагружены двойным током по сравне-
нию с контакторами, используемыми на
первом соединении. Секции пускового
реостата будут плохо использованы в
тепловом отношении.
Практически пусковые реостаты разде-
ляют на параллельные ветви по числу
Рис. 259 Схемы компоновки секций пусковых реостатов
в)
Позиции	Контакторы				Включение секций
	7	г	3	ч	
1					а.*Ъ tc + d
2	•				b +c+d
3	•	•			c+d
Ч		•		•	d
S			•	•	аП(Ью)Цй
6		•	•	•	dllc/id
7	•	•	•	•	—
399
групп двигателей и пересоединяют вместе
с ними. Разделение пускового реостата
на две параллельные цепи при двух груп-
пах двигателей обеспечивает следующие
преимущества (рис. 259, г):
реостат, рассчитанный применительно
к первому соединению двигателей, при-
годен по току нагрузки для второго
соединения, причем на первой ступени
второго соединения используются почти
все его секции;
устраняется перегрузка контакторов на
втором соединении двигателей, когда об-
щий ток силовой цепи увеличивается
в 2 раза;
обеспечивается наиболее полное ис-
пользование секций реостата и контак-
торов, выбранных для первого соеди-
нения двигателей, при пуске на втором.
Например, если первая ступень г" по-
лучена с использованием всех или почти
всех секций, то, очевидно, поочередным
выключением их можно получить новый
убывающий ряд ступеней, причем в за-
висимости от порядка выключения этих
секций таких рядов может быть несколь-
ко. Подбор состоит в том, чтобы найти
ряд ступеней, который совпадал бы с рас-
четным рядом Гз , и т. д.
Для соблюдения определенной очеред-
ности действия индивидуальных контак-
торов требуется их взаимное электри-
ческое блокирование, которое часто бы-
вает не согласовано с необходимой оче-
редностью действия этих контакторов на
других стадиях пуска. Это вызывает не-
обходимость применения дополнительных
блокировок, что значительно усложняет
цепь управления. Кроме того, выклю-
ченные секции могут быть использова-
ны при пуске на том же соединении
двигателей, но только во вновь образо-
ванной параллельной цепи резисторов.
В цепях с переходом с одного соеди-
нения на другое методом короткого за-
мыкания или шунтирования части дви-
гателей для подбора ступеней сопротив-
лений используют уравнительное соеди-
нение между параллельными группами
пускового реостата, так как при его от-
сутствии на параллельном соединении
для обеспечения равенства нагрузок дви-
гателей необходимо обеспечить равен-
ство сопротивлений параллельных це-
пей реостата на всех ступенях.
400
Для увеличения числа реостатных по-
зиций также применяют параллельное
включение секций в каждой из групп.
В качестве примера рассмотрим схему
рис. 259, а. Наибольшее сопротивление
в этой схеме получится, если вклю-
чить контактор 1 при выключенных ос-
тальных. При этом все три секции будут
включены последовательно (позиция 1 на
рис. 259, д). Далее поочередно могут
быть выключены секции а и Ь. На пози-
ции 3 в цепи остается только секция с.
В обычной схеме эта ступень была бы
последней. Но в схеме рис. 259, а бла-
годаря наличию контактора 4 можно по-
лучить еще две реостатные позиции с
сопротивлениями, меньшими, чем на по-
зиции 3. Для этого предварительно не-
обходимо выключить контакторы 1 и 2,
что допустимо, так как при включенном
контакторе 3 контакторы 1 и 2 выклю-
чаются, не разрывая цепи тока. Если
затем включить контактор 4, то парал-
лельно секции с подсоединяются вклю-
ченные последовательно секции а и Ь,
т. е. получается новая реостатная пози-
ция (см. рис. 259, д). Далее включе-
нием контактора 2 можно получить по-
зицию 5.
Другой пример переключения секции в
группе, часто применяемый в схемах
электровозов, показан на рис. 259, б. В
отличие от схемы 259, а здесь полу-
чают три параллельные цепи и, как это
видно из рнс. 259, е, возможны шесть
реостатных позиций Для сокращения
числа реостатных контакторов такие пе-
реключения секций применяют на всех
соединениях двигателей.
При использовании комбинированного
переключения секций учитывают особен-
ности индивидуальной и групповой си-
стем. Например, в схеме рис. 259, б при
переходе с позиции 4 на позицию 5 (см.
рис. 259, е) включению контактора 3
должно предшествовать выключение кон-
тактора 2. Для обеспечения этого при
индивидуальной системе управления по-
требовалось бы сблокировать контактор
3 с контактором 2, что на позиции 6
вызвало бы выключение контактора 3
при повторном включении контактора
2. Необходимость в блокировках отсут-
ствует в том случае, когда между та-
кими позициями, как 4 и 5, есть пози-
ции, которые не зависят от переключений
в данной группе и могут быть исполь-
зованы для предварительного размыка-
ния соответствующих контакторов в
этой цепи.
При групповой системе такого разде-
ления операций между двумя позициями
можно не соблюдать, так как необхо-
димая очередность действия двух или не-
скольких контакторов всегда может
быть обеспечена соответствующей кон-
фигурацией шайб кулачкового вала
Схема пусковых реостатов
для трех соединений двигате-
лей при переходах коротким
замыканием или шунтировани-
ем. В схемах с тремя соединениями дви-
гателей пусковые реостаты разделяют на
несколько групп, чтобы путем различ-
ных комбинаций включения добиться
наиболее полного их использования на
всех соединениях двигателей.
Например, для шести двигателей, ес-
ли не учитывать маневровые и допол-
нительные позиции и считать, что мак-
симальный ток /тах для пуска нВ всех
соединениях одинаков, соотношение со-
противлений первых позиций для после-
довательного, последовательно-парал-
лельного и параллельного соединений
двигателей будет г\; г" = г\/\ и г'" —
= г;/9.
Для последовательно-параллельного
соединения, как и для рассмотренного
случая, необходимо соединить пусковые
реостаты в две параллельные цепи. Со-
противление первой позиции параллель-
ного соединения можно получить при пол-
ном использовании всего реостата r'h
подразделив его на три группы по ‘/3 г\
и включив их параллельно. Чтобы по-
лучить все три комбинации, реостат не-
обходимо разделить на четыре группы
с сопротивлениями ‘/згь '/згь '/вИ и
‘/еИ в каждой. Для последовательного
соединения все эти группы должны быть
включены последовательно, для после-
довательно-параллельного — в две па-
раллельные цепи с г" = Г./4 и для парал-
лельного — в три параллельные цепи
с r{"= Н/9.
Сопротивление всего пускового рео-
стата, определяемое первой маневро-
вой позицией, обычно больше, чем тре-
буется для составления первых пози-
Рис. 260 Схемы соединений групп пусковых
реостатов для трех соединений тяговых двига-
телей
ций последовательно-параллельного н
параллельного соединений. Это дает воз-
можность несколько упростить схему рео-
стата и ограничиться только тремя груп-
пами (рис. 260, а).
При распределении общего сопротив-
ления по группам в этом случае долж-
но быть учтено, что на 1 -й позиции после-
довательно-параллельного соединения дви-
гателей сопротивления параллельных
групп А и Б Аг В должны быть при-
близительно равны, точнее, должны быть
соблюдены неравенства: А > 2г" и Б +
+	2г". При этом неравенства А >
> 2г" и Б + В > 2г" допустимы, так
как, выключая одну или несколько сек-
ций в каждой из этих групп, можно по-
лучить необходимое сопротивление 2г"
для каждой группы.
Для параллельного соединения по тем
же соображениям А > Зг(" Б > Зг'" и
В Зг'". Если учесть, что между двумя
группами, например А и В, имеется урав-
нительное соединение на всех позициях
перехода, то равенство сопротивлений
этих групп необязательно и достаточ-
но, чтобы А || В ’/г ‘ Зг"'-
Несколько иные соотношения получа-
ются для схем с тремя соединениями
при восьми двигателях. В этом слу-
чае г" = 1 /4 r't и г\"= */8г{, т. е. соот-
ношение сопротивлений первых позиций
для таких схем почти совпадает с соот-
ношением для предыдущей схемы.
Если на каждом соединении предусмот-
реть число параллельных цепей реостата,
равное числу параллельных цепей дви-
гателей (рис. 260, б), получим. г" —
= 4j\ и г("= 7,6г(.
Таким образом, сопротивления, вы-
бранного для пуска на последователь-
401
ном соединении, здесь недостаточно для
получения первой ступени параллель-
ного соединения. Однако с учетом ма-
невровых ступеней сопротивления пуско-
вого реостата обычно достаточно для
получения первой ступени параллельного
соединения.
Схемы пусковых реостатов
при переходе по схеме моста
и с диодами. В таких схемах рео-
статы подразделяют на две группы. На
параллельном соединении отсутствует
уравнительное соединение между груп-
пами, поэтому группы должны иметь
одинаковые сопротивления и состоять из
одинаковых секций.
На последовательном соединении дви-
гателей группы реостатов включают так-
же последовательно, что позволяет пере-
ключать секции в группах не одновремен-
но, а поочередно и таким образом по-
лучить двойное число позиций. Такое чис-
ло позиций обычно бывает избыточным,
и хотя колебания тока получаются не-
сколько неравномерными, но они не
выходят за принятые пределы.
Схемы тормозных резисто-
ров При построении схемы тормозных
резисторов стремятся прежде всего ис-
пользовать секции пусковых реостатов
и их контакторы. Для получения боль-
ших сопротивлений иа первых позициях
торможения группы резисторов обычно
соединяют последовательно, а затем пе-
реключают на соответствующее число
параллельных ветвей. На последних тор-
мозных позициях обычно не удается по-
лучить достаточно мелкие ступени сопро-
тивления без постановки дополнительных
контакторов, что усложняет систему. По-
этому при подборе ступеней тормозных
резисторов коэффициент неравномерно-
сти повышают на 20—50% по сравне-
нию с его значением для реостатного
пуска. После окончания компоновки
пуско-тормозных реостатов строят дейст-
вительную тормозную диаграмму
§ 100. Силовые цепи
электровоза ВЛ 15
Тяговый режим. Перед пуском и раз-
гоном электровоза вначале, закрыв две-
ри высоковольтных камер и крышевых
402
люков, машинист включает аккумулятор-
ные батареи обеих секций. Затем, если
отсутствует воздух в пневматической се-
ти, он включает вспомогательные ком-
прессоры, и воздух поступает к венти-
лю безопасности V18 (рис. 261) и к ма-
нометру на пульте помощника машинис-
та. После включения кнопок «Токопри-
емники», «Токоприемник II, IV» или «То-
коприемник I, III» поднимаются подвиж-
ные рамы с полозами токоприемника
ХА2 или ХА1 на обеих секциях. Пос-
ле этого включают быстродействующие
выключатели, для чего устанавливают
рукоятку блокировочного устройства тор-
мозов 5Q2 и поворачивают ее вниз до
отказа, затем — выключатель управле-
ния S21; запускают вспомогательные
машины и устанавливают реверсивно-
селективную рукоятку контроллера ма-
шиниста в положение М Вперед (Назад),
что соответствует нормальному режиму
тяги. В этом положении реверсивно-
селективной рукоятки валы реверсоров
Q3 и Q4 занимают положение Впе-
ред (Назад), валы тормозных переклю-
чателей Q5, Q6 обеих секций — положе-
ние М (моторный), валы групповых пе-
реключателей Q1 — положение С, пере-
ключателей Q2 — положение С-СП, вал
переключателя аварийного режима —
положение Нормальный.
После перевода главной рукоятки конт-
роллера машиниста на 1-ю позицию
включаются линейные контакторы Ki,
К2, К4, Кб и контакторы ослабления
возбуждения К25—К32. В каждой сек-
ции собираются цепи из шести после-
довательно соединенных тяговых двига-
телей с полностью введенными пуско-
выми реостатами R1—R15 и ослабле-
нием возбуждения двигателей 2-й сту-
пени Цепь с «Землей» (рельсами) сое-
диняется через дифференциальное ре-
ле КА1, последовательно соединенные
шунты RS4, RS5 счетчиков электро-
энергии PH, PJ2, заземляющие устрой-
ства ХАЗ — ХА8.
На 2-й позиции главной рукоятки конт-
роллера машиниста отключаются кон-
такторы ослабления возбуждения К25—
К32 и тяговые двигатели работают в ре-
жиме полного возбуждения. Дальнейшим
перемещением главной рукоятки осуще-
ствляются включение и переключение
реостатных контакторов и ступенчатое
уменьшение сопротивления пусковых ре-
зисторов, вплоть до полного выведения
их на ходовой 20-й позиции. Для даль-
нейшего увеличения скорости движения
и силы тяги на этой позиции воз-
можно применение четырех ступеней ос-
лабления возбуждения путем установки
тормозной рукоятки контроллера маши-
ниста на позиции ОВ1 —ОВ4. На по-
зиции ОВ1 включаются контакторы
К25 — К28, подсоединяя резисторы R21 —
R24, R26 — R29, R31 — R34, R36 — R39
и индуктивные шунты L5—L8 параллель-
но обмоткам возбуждения групп дви-
гателей Ml, М2, М3, М4 и М5, Мб соот-
ветственно (см. рис. 261). На последую-
щих ступенях ослабления возбуждения
с помощью соответствующих контакто-
ров уменьшают сопротивление шунти-
рующих резисторов.
На 20-й ходовой позиции включаются
линейные контакторы КЗ, Кб и уравни-
тельные К7, К8 для подготовки цепей
к переключению двигателей с последо-
вательного (С) на последовательно-
параллельное (СП) соединение.
При установке главной рукоятки в
21-ю позицию отключаются реостатные
контакторы и вал группового переклю-
чателя Q1 начинает поворачиваться из
положения С в положение СП—П, но
пусковые резисторы в цепь двигателей
до переходной позиции Х2 не вводятся,
так как ток протекает по шунтирующей
их цепи (рис. 262, а). На переход-
ной позиции XI размыкается контакт
Q1-1 группового переключателя: в цепь
двигателей вводятся запирающие диоды
V13 — V24. На позиции Х2 размыкаются
контакты Q1-2 и Ql-З группового пере-
ключателя: в цепь двигателей вводятся
параллельно включенные пусковые рези-
сторы R1—R5, R6—R10, R11—R15.
На позиции ХЗ замыкаются контакты
Ql-4, Ql-5, Ql-6, Q1-7, чем заканчивает-
ся без разрыва силовой цепи переклю-
чение тяговых двигателей на СП. Сопро-
тивления включенных в цепь пусковых
резисторов определены из условия огра-
ничения броска тока в параллельных
группах тяговых двигателей в пределах
допустимого значения на переходной по-
зиции XI. Чтобы при переходе сила тя-
ги не уменьшалась значительно, сопро-
тивление резисторов переходных позиций
для мощных грузовых электровозов под-
бирают с учетом больших нагрузок (на
электровозе ВЛ 15 оио равно 1,5798 Ом).
Возникновению генераторного тока при
переключении двигателей с соединения
С на СП препятствуют запирающие
диоды V13 — V24.
Перемещение главной рукоятки конт-
роллера машиниста по позициям с 21-й
по 35-ю приводит к ступенчатому вы-
ключению пусковых резисторов до пол-
ного их выведения на 35-й ходовой по-
зиции, т. е. разгон электровоза происхо-
дит на последовательно-параллельном
соединении тяговых двигателей.
На 35-й позиции включаются линейные
контакторы К48, К49, чем подготавлива-
ется переход с последовательно-парал-
лельного на параллельное (П) соеди-
нение. При перемещении главной рукоят-
ки контроллера машиниста на 36-ю пози-
цию отключаются реостатные контакто-
ры, вал группового переключателя начи-
нает поворачиваться из положения С —
СП в положение П без разрыва силовой
цепи, но пусковые резисторы до переход-
ной позиции Х2 не вводятся в цепи
двигателей: ток протекает по шунти-
рующим цепям (рис. 262, б). На позиции
XI генераторным токам препятствуют
диоды VI — V12 и V25 — V36.
На позиции Х2 размыкаются контакты
Q2-3, Q2-4 и в цепь двигателей вво-
дятся параллельно включенные пусковые
резисторы R1 — R5, R6 — R10 и R11 —
R15. На позиции ХЗ замыкаются кон-
такты Q2-5, Q2-6, Q2-7, Q2-8, Q2-9 и
Q2-10 группового переключателя и обра-
зуются цепи параллельного соединения
тяговых двигателей.
При перемещении главной рукоятки
контроллера машиниста с 36-й позиции
на 46-ю ступенями выключаются пуско-
вые резисторы (полностью выводятся на
46-й ходовой позиции); дальнейший раз-
гон электровоза происходит на парал-
лельном соединении групп двигателей.
На 35-й и 46-й позициях, как и на 20-й,
установив тормозную рукоятку контрол-
лера машиниста в соответствующее по-
ложение, можно применить четыре сту-
пени ослабления возбуждения
На электровозе ВЛ 15 предусмотрено
в маневровом режиме использовать 12
403
хлг
zoo
XA1
Рис. 261. Схема силовых цепей
404
VZS... V36
^132
QF5
U1U
KA7
PAZ
^as-i
PA1
SB-677
m
Ю9
110
Q6-4
MB
PSZ
RSI
\K*0
R55
РАЗ
153
15*
151
152
KZB
Секция A
T5
LB
151
152
153
15*
Q.F5
06-7
a*-*

R54
R93
R36\R37]R38\R3S
Г*(ЗВ)
W
I 900
I 923
к>ХЗ Л4»
0X2 X5 it-
940
997
RS Z	РАЗ
Секция Б
Q15-1
165
секции электровоза ВЛ 15
405
Рис 262. Схема прохождения тока при переключении тяговых двигателей Ml—Мб с соединения
С на СП—П (а) и с соединения СП—П на П (б)
последовательно соединенных тяговых
двигателей Для перехода в этот режим
необходимо при нулевом положении всех
рукояток контроллера машиниста пере-
ключить один из двух тумблеров блока
S31 из положения Н (нормальный)
в положение А (аварийный). Это вызо-
вет поворот вала режимного переклю-
чателя Q15 (см. рис. 261) в первой или
во второй секции электровоза в поло-
жение МС. Устанавливая реверсивно-
селективную рукоятку в положение М,
переводят валы реверсоров Q3, Q4 в по-
ложение М. Когда главная рукоятка
контроллера машиниста установлена в
1 -ю позицию, линейные контакторы замы-
каются в той секции, в которой режим-
ный переключатель находится в прежнем
положении Н
Порядок включения и выключения рео-
статных контакторов на позиции соеди-
нения маневрового режима аналогичен
соединению С в нормальном тяговом ре-
жиме. На 20-й позиции возможно при-
406
менение четырех ступеней ослабления
возбуждения тяговых двигателей
Рекуперативный режим. Перед пере-
ходом в режим рекуперации электродви-
гатели вентиляторов переводят на работу
в режиме «Высокая скорость» и вклю-
чают тиристорные преобразователи U 1.2,
U1.3 и U14 (см. рис. 261) и реле мо-
торного тока КД2. Затем реверсивно-
селективную рукоятку устанавливают в
положение, соответствующее соединению
тяговых двигателей (П, СП или С). Сое-
динение тяговых двигателей выбирает
машинист в зависимости от скорости
движения и напряжения в контактной
сети. Рабочие зоны действия рекупера-
тивного торможения электровоза следую-
щие: от 100 до 50 км/ч — параллель-
ное соединение тяговых двигателей, от
64 до 33 км/ч — последовательно-парал-
лельное, от 34 до 17,5 км/ч — последо-
вательное.
При нахождении тормозной и глав-
ной рукояток контроллера машиниста на
Рис 263 Схема прохождения тока при рекуперации на параллельном соединении групп тяговых двигателей Ml—Мб секции электро-
воза ВЛ 15
нулевой позиции и установке реверсив-
но-селективной рукоятки в положение П
валы групповых переключателей Q1 и
Q2 поворачиваются в положение, соот-
ветствующее параллельному соединению
двигателей. После перемещения тормоз-
ной рукоятки иа позицию П валы тор-
мозных переключателей Q5 и Q6 уста-
навливаются в положение, соответствую-
щее тормозному режиму; при этом вклю-
чаются контакторы К45, К46, К47, под-
соединяющие цепи обмоток возбуждения
двигателей к зажимам тиристорных пре-
образователей W-2, V/-5, У1-4\ линей-
ные контакторы А2, К4 и подготав-
ливающие силовые цепи обмоток якорей
тяговых двигателей к рекуперативному
режиму. При установке тормозной руко-
ятки иа позицию ПТ включаются кон-
такторы КМБ4 (см. рис. 261), запускаю-
щие тиристорные преобразователи. При
этом начинает расти ток возбуждения и
соответственно э. д. с. тяговых двигате-
лей, однако рекуперация начнется лишь
в момент, когда э. д. с. двигателей ста-
нет больше напряжения в контактной
сети.
Это обеспечивается тем, что вклю-
чение линейных контакторов К1, КЗ, К5
(см. рис. 260) поставлено в зависимость
от срабатывания соответственно реле ре-
куперации KV6, KV5, KV4. После того
как они сработают, включаются линей-
ные контакторы К1, КЗ, К5 (рис. 263),
и образуются цепи тока рекуперации.
На позиции ПТ происходит предва-
рительное торможение, осуществляется
питание задатчика тока 135 (см. рис. 276)
и задатчика скорости 136, ввод цепей
электровоза в режим рекуперации с ог-
раничением тока якоря до 100 А.
Переключение обмоток якорей с парал-
лельного соединения на последовательно-
параллельное осуществляется контакта-
ми группового переключателя Q2 в ре-
жиме выбега после исчерпания возмож-
ности реализации необходимой тормоз-
ной силы на соединении П из-за сниже-
ния скорости движения электровоза. Пе-
реключение обмоток якорей с последо-
вательно-параллельного на последова-
тельное соединение, когда прекращается
реализация тормозной силы, осуществля-
ется также в режиме выбега контактами
группового переключателя Q1.
408
Работа цепей при аварийных режимах.
Предусмотрено движение электровоза
при повреждении части тяговых двига-
телей, быстродействующих выключате-
лей, пусковых резисторов и вспомогатель-
ных машин. В случае повреждения лю-
бой пары тяговых двигателей в зави-
симости от создавшегося положения ма-
шинист по своему усмотрению может вы-
бирать одну из двух схем аварийного
режима: с использованием либо восьми,
либо десяти двигателей.
При повреждении быстродействую-
щего выключателя QF1 предусматрива-
ется подключение шести тяговых дви-
гателей секции, соединенных последова-
тельно с QF1 режимным переключате-
лем Q15, к шести последовательно
соединенным тяговым двигателям другой
секции с исправным выключателем.
§ 101. Силовые цепи
электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
Режим тяги '. В режиме тяги эта цепь
обеспечивает реостатный пуск поезда,
ослабление возбуждения тяговых двига-
телей, изменение направления движения
поезда переключением (реверсировани-
ем) обмоток возбуждения тяговых дви-
гателей. Сопротивления пуско-тормоз-
ных резисторов и резисторов ослабления
возбуждения в процессе разгона поезда
изменяют силовым реостатным контрол-
лером, имеющим 20 позиций.
Разгон поезда до каждой ходовой
позиции (их четыре) определяется соот-
ветствующим положением главной руко-
ятки контроллера машиниста. Вал сило-
вого реостатного контроллера поворачи-
вается автоматически под контролем
СУРК БЭР (рис. 264). Силовые цепи
переводятся в тяговый или тормозной
режим тормозным переключателем.
Маневровое положение. При
установке главной рукоятки контроллера
машиниста в положение М (маневро-
вое) вал реверсивного переключателя
переводится в положение, соответствую-
щее положению реверсивной рукоятки
1 Действие аппаратов и замыкания кон-
такторов силовых цепей на моторных ваго-
нах ЭР2Р и ЭР2Т одинаковы.
О
(О
Ppi
ПП
m
-мДНКг------
♦/Г24? ▼ R21
Cl ±
ТП9
R9
R19
R18
RS Ro
R8
Ml
MZ
TtZ L
R37
\R35
TpB
WhZ
C4^=
CZ
nm'
TtI
TpL
ЗУ
Jlpl
---<ш2 ш!>
Л
1 п5ЭР
WhZ
ПрЗ
КД63 WA69
МЧ
М3
Рис. 264. Схема силовых цепей моторного вагона электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
ТрД
R1

/«
OB
тСб^
C3±
—/jin 131Д32 ДЗЗ ДЗЧ ДЗУ Д36 Д37 Д38 Д39 ДЧО
М^М KI 1<1—К	И	WWW—М—м-
R2S
„ ь Л. 7Z7 к 77 к 72 1.75 V /4
тпз
R1S
R10XR11 \R12 \R13\RW
ппг
Тт9
THS

Ml М2 М3 МЧ


ТрД
Whl
]R3Z
ПО 5 7
дгзу™^1™
Д2Ч
_	P3R2
вЫ>Щ“
41W
PH rnzrn
контроллера машиниста, вал тормозного
переключателя устанавливается в поло-
жение тягового режима; включаются ли-
нейный ЛК и линейно-тормозной ЛКТ
контакторы. Вал силового реостатного
контроллера в положении М остается
на 1-й позиции. В результате собирается
цепь из четырех последовательно соеди-
ненных тяговых двигателей, в которую
полностью введены пуско-тормозные ре-
зисторы (12,83 Ом), при полном воз-
буждении.
Если главную рукоятку контроллера
машиниста установить в положение Ш,
происходит автоматический пуск поезда
под контролем системы управления
СУРК и блока электронных реле БЭР
(т. е. системы СУРК БЭР) до выхода
на безреостатную ходовую характерис-
тику (до 14-й позиции). При этом по-
очередно выводятся ступенями секции
пуско-тормозных резисторов контактами
силовых контакторов реостатного конт-
роллера.
Цепи пуско-тормозных резисторов
обеспечивают получение 14 позиций рео-
статного пуска при использовании лишь
девяти силовых контакторов реостатного
контроллера. Переход с одной позиции
на другую осуществляет система СУРК
БЭР, которая позволяет валу реостатно-
го контроллера повернуться на следую-
щую позицию только тогда, когда ток
тяговых двигателей снизится до тока
уставки. Для обеспечения плавности пу-
ска сопротивления ступеней пуско-тор-
мозных резисторов подобраны так, что
броски тока при переходе с позиции иа
позицию минимальны. После того как на
14-й позиции реостатного контроллера
все пуско-тормозные резисторы выведе-
ны, автоматический пуск заканчивается.
Первой ходовой является 14-я позиция
при полном возбуждении двигателей.
При установке главной рукоятки конт-
роллера машиниста в положение П2 раз-
гон поезда происходит, как и в поло-
жении П1 Вал реостатного контроллера
не фиксируется на 14-й позиции, и с
уменьшением тока до уставки система
СУРК БЭР переводит его на 15-ю по-
зицию. На этой позиции включаются
контакторы Ш и 10 реостатного конт-
роллера, в результате чего параллельно
обмоткам возбуждения тяговых двигате-
410
лей подключается шунтирующая цепь
резисторов (0,6865 Ом) и возбуждение
ослабляется до 59,5%. При повороте ва-
ла реостатного контроллера на 16-ю по-
зицию включается контактор 11, кото-
рый шунтирует резистор R10 и ослаб-
ляет возбуждение двигателей до 41,5%.
При установке главной рукоятки конт-
роллера машиниста в положение ПЗ вал
реостатного контроллера сначала пере-
ходит на 17-ю позицию, шунтируя кон-
тактором 12 резистор R11 и ослабляя
возбуждение до 32,3%, а затем — на
18-ю позицию, где возбуждение ослаб-
ляется до 26,5%. Контактор 13 шунти-
рует резистор R12.
Когда главная рукоятка контроллера
машиниста установлена в положение
П4, вал реостатного контроллера пере-
ходит на 19-ю позицию, шунтируя кон-
тактором 14 резистор R13. Происходит
ослабление возбуждения до 21,0%. Пос-
ле того как ток двигателей снизится до
тока уставки, реостатный контроллер пе-
рейдет на 20-ю позицию, на которой
контактор 15 шунтирует резистор R14 и
ослабляет возбуждение до 18,0%. На
20-й позиции может быть достигнута наи-
большая скорость движения электропо-
езда.
При отключении тяговых двигателей
на позиции ослабления возбуждения сна-
чала размыкается контактор Ш, усили-
вая возбуждение тяговых двигателей, а
затем, с выдержкой времени, отключа-
ются контакторы ЛК и ЛКТ. Усиле-
ние возбуждения вызывает уменьшение
тока якоря, что уменьшает «искрение»
на коллекторах двигателей, возникающее
при размыкании линейных контакторов.
Условия коммутации контакторов облег-
чаются также из-за наличия «нулевых»
диодов ДЗО — Д40 и тиристора Тт9, по
цепи которых замыкается ток, обуслов-
ленный индуктивностью тяговой цепи.
Тиристор Тт9 предотвращает протека-
ние токов, вызванных э. д с. самовозбуж-
дения.
Режим электрического торможения.
Силовая цепь в режиме электрическо-
го торможения обеспечивает: реостат-
ное торможение с независимым возбуж-
дением тяговых двигателей; рекупера-
тивное торможение, реостатное тормо-
жение с самовозбуждением тяговых дви-
гателей, совместное действие электро-
пневматических тормозов всех вагонов
и реостатного торможения моторных ва-
гонов в конце торможения и до пол-
ной остановки; замещение в случае от-
каза электрического торможения элект-
ропневматическим. Кроме того, пред-
усмотрены следующие переходы: с ре-
остатного торможения с независимым
возбуждением на рекуперативное, с ре-
куперативного торможения на реостат-
ное с самовозбуждением, с рекупера-
тивного торможения на реостатное с не-
зависимым возбуждением в случае повы-
шения напряжения в контактной сети,
с реостатного торможения с незави-
симым возбуждением на реостатное с
самовозбуждением.
При установке главной рукоятки конт-
роллера машиниста в 3-е тормозное по-
ложение в силовой цепи произойдут
следующие переключения: вал силового
реостатного контроллера возвратится на
1-ю позицию; вал тормозного переклю-
чателя перейдет в положение тормозно-
го режима; включится контактор ОВ (см.
рис. 264), подключая обмотки возбуж-
дения тяговых двигателей к тиристор-
ному преобразователю; включится кон-
тактор КВ, подающий питание в систе-
му САУТ и через трансформатор воз-
буждения ТрВ на тиристорный преобра-
зователь; включатся контакторы Т и
ЛКТ, и система САУТ начнет выдавать
управляющие импульсы на тиристоры
преобразователя. Цепи начнут работать
в режиме реостатного торможения с не-
зависимым возбуждением. При этом воз-
растет ток возбуждения двигателей (ге-
нераторов), а вследствие этого и их
э д. с.
Когда напряжение якоря на тяговых
двигателях становится близким к напря-
жению в контактной сети, срабатывает
реле включения рекуперации (РВР)
электронного блока БЭР и включает
линейный контактор ЛК- В этот момент
на реостатное торможение с независи-
мым возбуждением накладывается крат-
ковременно рекуперативное торможение.
Начать рекуперативное торможение воз-
можно только при напряжении в кон-
тактной сети менее 3750 В
После включения линейного контакто-
ра ЛК отключается тормозной кон-
тактор Т и остается собранной лишь
цепь рекуперативного торможения. Она
состоит из цепи тока возбуждения тя-
говых двигателей и цепи тормозного
тока. Когда ток возбуждения достиг-
нет 250 А, в системе автоматического
управления сработает реле самовозбуж-
дения РСВ и переведет силовую цепь
тормозного режима с независимым воз-
буждением на реостатное торможение
с самовозбуждением. При этом про-
исходит кратковременно рекуперативно-
реостатное торможение. После включе-
ния тормозного контактора Т отключает-
ся линейный контактор ЛК-
В дальнейшем при уменьшении тор-
мозного тока по мере снижения скоро-
сти СУРК выдает команду на переклю-
чение силового реостатного контроллера.
При повороте его вала с 1-й позиции
на 2-ю запирается тиристорный преобра-
зователь и отключается контактор ОВ.
Контактор 16 реостатного контроллера
подключает обмотки возбуждения дви-
гателей к обмоткам якорей с постоян-
ным ослаблением возбуждения до 80%.
На этом завершается переход на рео-
статное торможение с самовозбужде-
нием.
Параллельно обмоткам возбуждения
подключена шунтирующая цепь: тормоз-
ной контактор Т, резисторы ослабления
возбуждения R24, Rll, R12, R13, R14,
R15, шунт амперметра А2. На 3-й по-
зиции реостатного контроллера контак-
тор КВ отключается. В дальнейшем
для поддержания тормозной силы рео-
статный контроллер начинает постепенно
выводить ступени пуско-тормозных ре-
зисторов под контролем СУРК БЭР
(в такой же последовательности, как и
на первой ходовой позиции) до 14-й по-
зиции. В конце реостатного торможения
на 11-й позиции реостатного контрол-
лера начинает действовать электропнев-
матическое торможение и совместно с
реостатным продолжается до полной ос-
тановки. При отключении торможения
на высоких скоростях силовая цепь вна-
чале переключается с рекуперативного
торможения на реостатное, затем сни-
мается возбуждение тяговых двигателей
и после этого с выдержкой времени
размыкаются контакты контакторов Т
и ЛКТ Отключение электрического
411
торможения на низких скоростях осу-
ществляется с предварительным снятием
ослабления возбуждения тяговых двига-
телей контактором Ш Такая последова-
тельность переключений уменьшает иск-
рение на коллекторах тяговых двига-
телей и облегчает условия работы кон-
такторов ЛК, Т и ЛКТ.
Если рукоятка контроллера машиниста
установлена в тормозное положение
П4, переход на электрическое торможе-
ние происходит аналогично рассмотрен-
ному. При установке рукоятки контрол-
лера машиниста в тормозное положение
П5 электропневматическое торможение
начинается на всех вагонах поезда. На
моторном вагоне оно накладывается на
электрическое, что может привести к юзу.
Поэтому в том случае, когда давление
в тормозных цилиндрах достигнет ус-
тавки автоматического выключателя тор-
можения (АВТ) цепи электрического тор-
можения отключаются.
§ 102. Построение схем
силовых цепей электровозов
и электропоездов переменного
тока
Построение силовых цепей э. п. с. пере-
менного тока определяется, кроме рас-
смотренных условий, компоновкой пре-
образователей тяговых двигателей и
сглаживающих реакторов.
Как было сказано, на отечественном
э. п. с. применяют групповую систему,
при которой от одного выпрямителя с
самостоятельной системой вентиляции и
защиты питается группа тяговых двига-
телей, например Ml, М2, М3, М4 или
М5, Мб (см. рис. 265). В цепи каж-
дой группы двигателей предусмотрен
общий сглаживающий реактор L5—L7.
Во Франции, ФРГ используют блоч-
ную систему, при которой каждый тяго-
вый двигатель питается от отдельной
выпрямительной установки с самостоя-
тельным мотор-вентилятором и сглажи-
вающим реактором.
В групповой системе с общим сгла-
живающим реактором уменьшается мас-
са сглаживающего оборудования и об-
легчается монтаж. К недостаткам ее от-
носят повышение пульсации выпрям-
412
ленного тока, когда из-за неисправно-
сти отключается один из тяговых дви-
гателей, а также тяжелый переходный
процесс для двигателей, включенных па-
раллельно, при круговом огне по кол-
лектору одного из них. Сохранение сте-
пени сглаживания выпрямленного тока
при отключении поврежденного двигате-
ля и смягчение процессов в исправных
двигателях, включенных параллельно
при круговом огне по коллектору на
одном из них, достигаются примене-
нием индивидуальных сглаживающих ре-
акторов. Применять групповые или ин-
дивидуальные сглаживающие реакторы
решают на основании технико-экономи-
ческих расчетов в зависимости от веса,
габаритов и стоимости, которые выше
для индивидуальных реакторов. При
этом учитывают также требуемую сте-
пень сглаживания выпрямленного тока
и допустимое повышение пульсации при
отключении неисправных двигателей по
условиям их коммутационной устойчи-
вости.
Блочную систему применяют на э. п. с
реже. При ней приходится устанавли-
вать большое число мотор-вентиляторов,
устройств защиты и выпрямителей.
На электровозах по условиям разме-
щения оборудования в кузове обычно
при двух группах тяговых двигателей
применяют два выпрямителя, а при трех
группах — три; они получают питание от
различных обмоток тягового трансфор-
матора. На шестиосных электровозах ча-
ше всего (на электровозах ВЛбСГ и др.)
при неисправности одного выпрямителя
группы тяговых двигателей разъедини-
телями соединяют последовательно и
подключают к исправному. В этом слу-
чае почти в 2 раза снижается скорость
движения электровоза, но он сохраняет
полную силу тяги по сцеплению. После-
довательное соединение групп тяговых
двигателей исключает перегрузку вы-
прямителя. Если бы группы двигателей
были подключены к исправному выпря-
мителю параллельно, то приращение его
нагрузки вызвало бы в 2 раза большую
потерю выпрямленного напряжения, сни-
жение жесткости характеристик тяговых
двигателей, а следовательно, повышение
склонности электровоза к боксованию.
Если электровоз состоит из двух сек-
ций (электровозы В<Л80к, ВЛ80т, ВЛ80с,
ВЛ80₽, ВЛ85), работающих по системе
многих единиц, то при неисправности
одного выпрямителя иа секции его от-
ключают разъединителями QS11, QS12,
QS13 или групповым контактором (см.
рис. 265). Одновременно выключаются и
линейные контакторы, что исключает
самовозбуждение двигателей при дви-
жении локомотива. Отключение двигате-
лей также можно производить н спе-
циальными отключателями. В таких схе-
мах резервирование выпрямителей не
предусматривают.
На двухсекционных электровозах двой-
ного питания (электровозы ВЛ82 и др.),
где каждая секция имеет тяговый транс-
форматор и один выпрямитель, в слу-
чае повреждения выпрямителя или транс-
форматора предусматривают питание
всех тяговых двигателей от неповреж-
денного. Для этого на секции с повреж-
денным выпрямителем или трансформа-
тором отключают главный выключа-
тель, а двигатели разъединителем под-
ключают к выпрямителю исправной сек-
ции.
В этом режиме последовательно
соединенные тяговые двигатели каж-
дой секции питаются параллельно от
выпрямителя исправной секции. Пере-
ключение двигателей с последовательно-
параллельного соединения на последо-
вательное на каждой секции исключает
перегрузку выпрямителя, а следователь-
но, повышение жесткости характеристик
тяговых двигателей в аварийном ре-
жиме.
В случае необходимости может быть
отключена и вся неисправная секция и
будут работать тяговые двигатели только
исправной.
На моторных вагонах, которые, как
правило, работают по системе многих
единиц, группа тяговых двигателей по-
лучает питание от одного выпрямителя
(электропоезда ЭР9, ЭР9П, ЭР9Е). При
неисправности выпрямителя его отклю-
чают вместе с тяговыми двигателями
и аварийный режим движения электро-
поезда обеспечивается исправными мо-
торными вагонами. Также при блочной
компоновке оборудования в случае по-
вреждения выпрямителя или тягового
двигателя отключают целиком блок.
§ 103. Силовые цепи
электровоза ВЛ85
Общие сведения. Схемы электрических
цепей электровоза ВЛ85 разработаны
на базе схем силовых цепей серийных
электровозов, и в первую очередь элек-
тровоза ВЛ80р. На каждой шестиосной
секции электровоза ВЛ85 (рис. 265) уста-
новлен тяговый трансформатор ОНДЦЭ-
10000/25-82 УХЛ2, у которого обмотка
высшего напряжения подключается к
контактной сети через токоприемник
ХА1 (по одному иа каждой секции), реак-
тор помехоподавления L1, высоковольт-
ный разъединитель QS5, главный вы-
ключатель QF5, фильтр Z1 и трансфор-
матор тока Тб. На стороне низшего на-
пряжения имеются три группы тяговых
обмоток al—х2, аЗ—х4, а5—хб, об-
мотка возбуждения а7—х7 и обмотка
собственных нужд х9—а9. Однофазный
ток выпрямляется тиристорными пре-
образователями UU, U12 и U13, U14 ти-
па ВИП-4000 УХЛ2, в которых примене-
ны тиристоры 28—32-го классов на ток
500—800 А. Эти преобразователи выпол-
няют выпрямление и плавное четырех-
зонное регулирование напряжения на
тяговых двигателях в режимах тяги и
рекуперативного торможения при трех
секциях тягового трансформатора. Каж-
дый преобразователь подключен к груп-
пе тяговых двигателей, содержащей
два двигателя, соединенных параллельно
(рис. 266, а). Для защиты в цепи каж-
дого двигателя установлен быстродей-
ствующий выключатель (QF1, QF2).
На электровозе ВЛ85 предусмотрено
автоматическое управление со слеже-
нием, обеспечивающее в режиме тяги
разгон до заданной скорости с задан-
ным током тяговых двигателей и поддер-
жание заданной скорости в режиме ре-
куперации (предварительное подтор-
маживание, поддержание заданного тор-
мозного усилия при остановочном тор-
можении и заданной скорости при дви-
жении на спусках). Оно также обеспе-
чивает ограничение максимального тока
тяговых двигателей и защиту электрообо-
рудования в аварийных режимах путем
снятия импульсов управления с тиристо-
ров преобразователя. Имеется также и
ручное управление без слежения, кото-
413
ХА?
fl?
L1
82 i
035
83
USB
830
Секция 2
К F1
035
К QF5
066
OF 5
85
KZ
850
Ж
УАЗ
'НИИ.
е
17
.3 1Z
сз его С16 сп
К обмотке
собственных нужд
C40Z
С403
0404
С403
С402\С401

С406
21
86™

KV6
В151
026
яд
I I
B15Z
8153
КА11
C41,C4Z
К41
v
КМ2
В15Ч
8156
016-
। '4
Б
В15 в
8157
U15
•А
Б
F4
KV1
К1.К2
Сеть'
021
8153
А13 Г20
Г * /7 21
КА58\А1у ^4+
С410

03 04
КЗ,К4
Кб
01
R5
В»
иг

[]«
С405
PJ1
C4Z1
КТ7-—
К Т7-
C4ZZ
328 ,,
К 620
05 2J
0407
У?
С403
СЗ
~ЗВ0В
С13
К11 \
ш______
Г
В16 О
РАЗ
RSZ
8161
8147
В108
6161
ТЗ
017
01В
61ЧЧ
8148
KV5
ГТ6146
Рис 265 Схема силовых цепей
414
Bl
811
a1 BIZI1
х1
Cl
011
851
021
B13
\KAir
831
833
832
C601$C602j f0603jc604
м 8 А56 8 А55
852
B10Z
]aj5
К U12 тяговых
двигателей М3 и М4
^AZ R21
2 3 ^^4]832
C31...C33
№	Т17 81
853
873 32
1 A171
855
/*Ц511
1 А173
8 A56
87532
U11
2
2
tH
J
4
2
tM~I- 8232
A11
8117	।---
U С76	(
В118Т 11___ к
PV2
\Д2
ат.
A11
KA57'

A11
B203
К A 56
A
05
81
У.8Т1
KV1
6
A1
______8231
KkSsT1
М2
Д2
8204
KA57

P8 R20
А
8121
HP
02
QP
8115
454
В215
R3,P4
8144
L11
L12
В161
85
КЗ
0.52
8Z0S
41 R10
секции электровоза ВЛ85
8221
X
8503
8508
B144
8161
415
88
В21
С5
'aS В2Ц3 В23]х5
KA7f
С25
С26
825
С15
В4г
835
843
861
Г4 ...
862

2
КАВ R22
R37
С37...С39
~Й1	Т26 ~1	|Д45
' о IjlaaJ О'"
Н2'
0617
'нЗ акЗ
К AS
С6
С16
___уч КА56
863(	=
WQS13
865
и 13
3 ______
4
тИ
Sr
8632
,д
L7
А16
8631
крл рог
| Секция 2
\К11
М1
Мб
'X
Т20
К А57
№.+РЛЗ
8503
К А58
B5Z1
МО
К5
КЗ
8501
А13
0F1	|
РА1 !
РВ
А10
В50В —
V
02
В510
0.81
ОТ
01
81
М5
А13
'зС.кп Г1К~У1
В504
РЗЮ .
А
R20
\0FZ\==\llS5>
8603
8604
8130_______
Л Мб
Д2____
~2	А11
'fKASB
<Л4
вт
084 f
R3.R4 !
8515
L15
Рис 265 (продолжение)

Кб
7?4
мбПвю
8610
К2
082
ОТ
8615
В162
8603
8161
В162
В161
416
Рис. 266. Упрошенные силовые схемы блока (а) и плеча преобразователя с двумя последова-
тельными тиристорами (б)
рым можно пользоваться прн отказе
автоматического; в режиме ручного уп-
равления блок автоматики полностью от-
ключается и не влияет на работу элек-
тровоза. Наличие двух выпрямительных
установок возбуждения (по одной на
каждой секции) обеспечивает возмож-
ность работы в режиме рекуперации
третьей (прицепной) секции и также
увеличивает надежность электровоза.
Каждый ВИП имеет восемь плеч 1—8,
образующих мостовую схему. Внутрен-
ние плечи преобразователя состоят из
четырех параллельно и двух последова-
тельно соединенных тиристоров, внеш-
ние — из четырех параллельно и трех
последовательно соединенных тиристо-
ров. С целью улучшения распределения
тока по параллельно соединенным ти-
ристорам в каждую последовательную
ветвь включены ненасыщающиеся реак-
торы L (рис. 266, б). Для этой же цели
осуществляется диагональное подключе-
ние плеча, что обеспечивает эквивалент-
ность контуров силового тока во всех
параллельных ветвях плеча. Равномер-
ное распределение напряжений между
последовательно включенными тиристо-
рами каждого плеча и снятие коммута-
ционных перенапряжений обеспечивают
цепи выравнивания напряжений, состоя-
щие из шунтирующих резисторов /?„, и
ЯС-цепей. Выравнивающие цепи подсое-
динены ко всем параллельно включен-
ным тиристорам через резисторы связи
/?св сопротивлением 0,12—0,15 Ом. В
преобразователе эти цепи включены по-
следовательно, что позволило упростить
компоновку схемы, уменьшить число
резисторов связи и упростить замену
14 Зак 95 5
тиристоров. Это стало возможным бла-
годаря наличию второго управляющего
вывода у тиристоров Т353-800. Конту-
ры тока цепей выравнивания напряжений
н контуры тока управления отделены
друг от друга с целью повышения поме-
хоустойчивости силовых цепей в целом.
Тяговый режим. Фазовое регулирова-
ние в пределах каждой из четырех зон
осуществляется изменением угла откры-
тия тиристоров плеч, выполняемого бло-
ком управления. Чем больше часть прово-
дящего полупериода, в которую ток про-
ходит через тиристоры, тем больше сред-
нее выпрямленное напряжение на тяго-
вых двигателях.
В зоне /(рис. 267, а и рис. 266) цепь
тока тяговых двигателей Ml, М2 обра-
зуется плечами 3, 6 и 4, 5, которые под-
ключены к выводам секции al—1 и х1—
х2 обмотки трансформатора. Тиристоры
плеч 3, 5 открываются импульсами, выра-
батываемыми блоком управления с по-
стоянным углом а0, соответствующим ми-
нимальному углу открытия, а тиристоры
плеч 4, 6 — импульсами с регулируемым
углом арег. Если в один из полупериодов
нагружены тиристоры плеч 4, 5, то в сле-
дующий при открытии тиристоров плеча
3 в момент а0 происходит коммутация то-
ка с тиристоров плеча 5 на тиристоры
плеча 3; энергия цепи выпрямленного
тока разряжается по нулевому контуру:
тиристоры плеч 4, 3 тяговые двигатели,
сглаживающий реактор L5. При угле
открытия арег тиристоров плеча 6 происхо-
дит коммутация тока на них с тиристоров
плеча 4 и далее ток нагрузки проходит
через тиристоры плеч 3 и 6
В последующий полупериод при угле
417
5J ^peg
Рис. 267 Алгоритм работы в режиме тяги
ВИП (о) электровоза ВЛ85 и диаграммы на-
ТиристОр закрыт пряжений на выходе ВИП в зонах I(б) и /И(в)
а0 тиристоров плеча 5 закрываются ти-
ристоры плеча 3 и образуется нулевой
контур для разряда энергии: тиристоры
плеч 6, 5, тяговые двигатели, сглажи-
вающий реактор. Таким образом, происхо-
дит чередование нулевых контуров, что
позволяет не усиливать по току плечи
ВИП, работающие в зоне /.
Для реализации таких режимов работы
ВИП в зоне I необходимо на тиристоры
плеча 5 в один и тот же полупериод на-
пряжения сети подавать импульсы с
углом арег, изменяемым от л до а0, и им-
пульсы управления с фазой а0. Это объяс-
няется тем, что тиристоры плеч 3 и 5, на
которые подаются импульсы управления
в начале полупериода (а0), при работе
на нагрузку с большой индуктивностью,
не удерживаются открытыми до прихода
импульсов с фазой арег на тиристоры
плеч 4, 6 Поэтому, подавая дополнитель-
ные импульсы на тиристоры плеча 5,
создают цепь тока через тиристоры плеч
4, 5, что позволяет запасти электромаг-
нитную энергию в реакторе L5 В даль-
нейшем тиристоры плеча 5, получая им-
пульсы управления с фазой а0, будут
удерживаться в открытом состоянии бла-
годаря разряду электромагнитной энер-
гии реактора, и импульсы с фазой
арег с тиристоров плеча 5 можно снять.
В зоне II плавным изменением угла
открытия тиристоров плеч 1, 2 осущест-
вляется регулирование выпрямленного
напряжения от UdH0M/4 до udnou/2. Ток в
течение полупериода будет проходить
418
следующим образом: в начале полупе-
риода от секции 1—xl обмотки трансфор-
матора, через тиристоры плеча 3, цепи
тяговых двигателей, плечо 6 В момент
открытия тиристоров плеча 1 происходит
коммутация тока с тиристоров плеча 3 на
тиристоры плеча 1. С этого момента .тя-
говые двигатели питаются от секций
al—1, 1—xl обмотки трансформатора.
Аналогично ток будет проходить и во
второй полупериод, но в работе будут
участвовать тиристоры плеч 2, 4 и 5.
Для дальнейшего увеличения выпрям-
ленного напряжения при полностью от-
крытых тиристорах плеч 1 и 2 нагрузка
переводится с секций al—1, 1—xl на сек-
цию х!—х2 обмотки. Переход осущест-
вляется без потери силы тяги и бросков
тока и происходит следующим образом.
Нагрузка тиристоров плеч 1, 2, 5, 6
переводится на тиристоры плеч 5, 6, 7, 8
без изменения тока якоря. Это достигает-
ся подачей на блок логики аппаратуры
управления синхроимпульсов в момент
(£>t = л/2. Если синхроимпульс поступает
при полностью открытых тиристорах плеч
1, 6, то в течение <£>t = (л/2) + а0 должны
быть выполнены логические операции,
запрещающие подачу импульсов управ-
ления в следующий полупериод на ти-
ристоры плеч 2 н 5 и разрешающие откры-
тие тиристоров плеч 6, 7. Тогда под дейст-
вием э. д. с. всей вторичной обмотки
происходит коммутация тока с тиристо-
ров плеча 1 на тиристоры плеча 7. Ток
нагрузки проходит по цепи: тиристоры
плеч 6, 7, секция xl—х2. Тиристоры пле-
ча 6 при этом нагружены током в те-
чение всего периода. Дальше тиристо-
ры плеч 6, 7 чередуются с тиристорами
плеч 5, 8, находясь под током половину
периода. Если же синхроимпульс посту-
пает при открытых тиристорах плеч 2, 5,
тогда тиристоры плеча 5 открыты еще
не один полупериод, так как должны
быть открыты тиристоры плеч 5 и 8 (рис
267, а).
Дальнейшее повышение напряжения
осуществляется путем подачи импульсов
с уголом а0 на тиристоры плеч 5, 8 и 6, 7 и
плавным изменением угла открытия их в
плечах 3 и 4 от максимального значения
до а0. Выпрямленное напряжение будет
плавно изменяться от UdH0M/2 до 3udHOM/4.
Ток по тиристорам указанных плеч в
течение полупериода будет протекать
следующим образом: в начале полупе-
риода через тиристоры плеч 5, 8 (или 6,
7); с момента подачи импульса на откры-
тие тиристоров плеча 3 (или 4) начинает-
ся коммутация тока с тиристоров плеча
5 (или 6) на тиристоры плеча 3 (или 4).
При полностью открытых тиристорах
плеч 3 и 4 тиристоры плеч 5, 8 и 6, 7
открываются с углом открытия а0.
В зоне IV (рис. 267, в) к работающим
тиристорам плеч 3, 8 и 4, 7 подключаются
тиристоры плеч 1 н 2 с углом открытия
Орег. Таким образом, к секциям III, 11
обмотки трансформатора прибавляется
секция I. В момент открытия тиристоров
плеч 1 и 2 с углом открытия а0 выпрямлен-
ное напряжение будет наибольшим. Пос-
ле этого все тиристоры плеч /, 2, 3, 4, 5, 6,
7, 8 будут открываться с углом а0. Для
уменьшения напряжения последователь-
ность переходов обратная.
Остановимся на некоторых особен-
ностях работы преобразователя при па-
раллельном соединении мостов. Так, в
зоне III в режиме тяги тиристоры плеч 5,
8 и 6, 7 открываются в начале полупе-
риода управляющим импульсом с углом
а0, а тиристоры плеч 3 и 4 — импульсом
с углом арег. Если в один из полуперио-
дов ток проходит через плечо 8, секции
III и II, плечо 3, тяговые двигатели, то в
начале следующего полупериода управ-
ляющие импульсы с фазой а0 подаются на
тиристоры плеч 6 и 7. При этом образуют-
ся два контура коммутации тока: пле-
чи 3, 7, секции II, III и плечи 6, 8, секция
III Коммутация начинается в контуре,
где напряжение выше, т. е. в первом.
При этом тиристоры плеча 7 открываются,
а плеча 3 закрываются. После заверше-
ния коммутации тока в первом контуре
(угол коммутации начинают откры-
ваться тиристоры плеча 6 во втором кон-
туре (угол коммутации ?")• Поскольку
коммутация тока происходит поочередно
в контурах с большим и меньшим напря-
жениями, потенциальные условия для
начала ее в плечах, находящихся в кон-
туре с меньшим напряжением, могут
создаваться позже поступления иа них
импульсов с фазой а0. В этом случае
коммутация тока в контуре с меньшим
напряжением может не начаться, либо
не все тиристоры плеча примут нагрузку.
Чтобы исключить это, осуществляется
автоматическое слежение за окончанием
коммутации тока в контуре с большим
напряжением, т. е. управляющий им-
пульс, на тиристоры малого контура
подается в момент, когда напряжение
на обмотке трансформатора восстановит-
ся и создадутся потенциальные условия
для начала коммутации в этом контуре.
В конце зон 11,111 и IV при подаче уп-
равляющих импульсов на тиристоры с уг-
лом открытия арег во время коммутации
тиристоров с углом открытия а0 может
нарушиться параллельная работа ти-
ристоров, т. е. часть тиристоров плеча
будет закрыта. Это возможно при сня-
тии управляющих импульсов до оконча-
ния коммутации в случае, когда ток че-
рез отдельные тиристоры будет меньше
тока удержания вследствие резкого сни-
жения напряжения обмоток трансфор-
матора и, следовательно, анодного нап-
ряжения тиристоров. Чтобы исключить
это, предусмотрено автоматическое огра-
ничение угла арег.
Рекуперативное торможение. Все пере-
ключения в силовой цепи при переходе из
режима тяги в режим рекуперативного
торможения и наоборот производятся пе-
реключателями QT (см. рис. 265). При
этом якорь каждого тягового двигателя
отключается от своей обмоткн возбужде-
ния и подключается к ВИП последова-
тельно с блоком резисторов R10, пред-
назначенным для обеспечения большей
электрической устойчивости рекупера-
419
14*
тивного торможения, а также для улуч-
шения распределения тока между двумя
параллельно включенными якорями тяго-
вых двигателей. Чтобы обнаружить юз
между равиопотенциальными точками
блока резисторов R10, включают панели
защиты от А1. Обмотки возбуждения
двигателей обеих секций электровоза
соединяются последовательно. Резисто-
ры Rl, R2 выводами 1, 2 (см. рис. 265)
подключены параллельно обМоткам воз-
буждения. Ток возбуждения измеряет-
ся амперметром РА2. Обмотка тягового
трансформатора с выводами х7, а7, а8
и выпрямительные установки возбужде-
ния U14, U15 одной из секций электро-
воза (в которой включен блок управле-
ния) образуют схему двухпол упер иодно-
го выпрямления с нулевой точкой для
питания обмоток возбуждения тяговых
двигателей. При этом в другой секции
выпрямительные установки возбуждения
отключены переключателем Q1.
Напряжение холостого хода между вы-
водами а7—а8, а8—х7 составляет 270 В.
Включаются и отключаются обмотки
возбуждения электропневматическим
контактором КП. Обратная связь по току
с системой регулирования обеспечивает-
ся датчиком тока Т20. Для снижения
уровня перенапряжений в цепи возбуж-
дения предусмотрены конденсаторы С41,
С42 и соединенная с ними последователь-
но панель резисторов R41.
От тока перегрузки цепь возбуждения
защищена реле КАП, а от тока короткого
замыкания — реле КА12. При включении
реле КАП отключается контактор КП,
а при включении реле КА12 — главный
выключатель QF5. Контроль замыкания
цепей возбуждения на «землю» осущест-
вляется реле контроля «земли» Кб, при
включении которого включается сиг-
нальная лампа Н27. При работе трех
секций по СМЕ обмотки возбуждения
тяговых двигателей третьей секции пи-
таются от трансформатора своей секции.
Для обеспечения питания обмоток воз-
буждения провода В161, В162 должны
быть соединены друг с другом.
В режиме рекуперативного торможе-
ния тормозное усилие регулируется плав-
ным изменением тока возбуждения тяго-
вых двигателей и плавным изменением
напряжения на выходе ВИП, работаю-
щих в инверторном режиме. Ток возбуж-
дения регулируют измеиеиием угла от-
крытия тиристоров выпрямительных ус-
тановок возбуждения U14, U15. Тиристо-
ры открываются управляющими импуль-
сами, вырабатываемыми блоком А57 и
подаваемыми через выходные усилители
импульсов выпрямительных установок
возбуждения на управляющие электроды.
Плавное регулирование напряжения
на выходе ВИП производится в зонах
/—IV. В зоне /V (рис. 268, а) тиристо-
ры плеч 1, 2, 7, 8 открываются с углом
опережения 0. Импульсы управления
формируются системой авторегулирова-
ния инвертора, входящей в блок А57,
обеспечивающей постоянство угла пога-
сания б = 0 + у. Датчиком угла комму-
тации у являются трансформаторы тока
Т21—Т26 с реакторами L21— L26.
Регулирование в зоне IV осуществляет-
ся изменением фазы открытия тиристоров
плеч 3 и 4. Ток двигателей в начале по-
лупериода протекает через тиристоры
плеч 1, 8 (или 2, 7). В момент подачи
управляющего импульса на тиристоры
плеч 3 (или 4) происходит коммутация
Рис. 268. Алгоритм работы в режиме рекуперации ВИП (а) электровоза ВЛ85 и диаграммы
напряжений иа выходе ВИП (б, в)
тока с тиристоров плеч /, 2 на тиристоры
плеч 3, 4. В дальнейшем ток до конца
полупериода будет протекать через ти-
ристоры плеч 3, 8 или 4, 7.
Переход на регулирование в зоне III
(рис. 268, б) осуществляется подачей
импульсов с углом опережения 0 на ти-
ристоры плеч 3, 8 и 4, 7 и закрытием ти-
ристоров плеч /, 2. Регулирование осу-
ществляется изменением фазы открытия
тиристоров плеч 5, 6. По окончании регу-
лирования в зоне Ш выполняется синх-
ронный перевод нагрузки с тиристоров
плеч 5, б, 7, 8 на тиристоры плеч 1, 2, 5, 6.
Последние открываются с углом Р, обес-
печивая переход в зону //, в которой
изменением угла открытия тиристоров
плеч 3 производится дальнейшее умень-
шение напряжения на выходе ВИП.
В зоне / (рис. 268, в) тиристоры плеч
3, 4, 5, 6 работают как в режиме инверти-
рования, так и в режиме выпрямления с
противовключением тяговых двигателей.
Изменением фазы открытия тиристоров
плеч 3, 4, 5, 6 обеспечивается электри-
ческое торможение до полной остановки.
Это дает возможность с большой точ-
ностью остановить поезд, а также оса-
дить его или удержать на уклоне, не при-
меняя пневматические тормоза.
§ 104.	Схема силовых цепей
электровоза ВЛ86*
На каждой шестиосной секции электро-
воза для преобразования однофазного
тока промышленной частоты в трехфаз-
ный регулируемых частоты и напряже-
ния установлены три однофазных пре-
образователя напряжения U1—U3 (рис.
269) с промежуточным звеном постоянно-
го тока и трехфазными автономными
инверторами. Выпрямительная часть
преобразователя для двух тяговых дви-
гателей Ml, М2; М3, М4 или М5, Мб со-
стоит из двух пар тиристорно-диодных
мостов, каждая из которых получает пи-
тание от отдельной тяговой обмотки
al—xl, а2—х2, аЗ—хЗ, а4—х4, аб—
х5, аб— хб трансформатора через реак-
торы LI 1—L16. На стороне постоянного
тока все мосты соединены параллельно.
Тиристорные плечи управляются по ме-
тоду широтно-импульсной модуляции
(ШИМ). Такой способ позволяет под-
держивать неизменным напряжение на
выходе выпрямителя (1670 В) незави-
симо от колебаний напряжения на токо-
приемнике электровоза, кроме того,
почти устраняется фазовый сдвиг меж-
ду напряжением и током, в результа-
те чего коэффициент мощности элект-
ровоза становится близким к единице. В
тяговом режиме преобразователь вы-
прямляет ток и большая часть энергии
передается диодами. При рекуперации
наибольшая токовая нагрузка приходит-
ся иа тиристоры, а через диоды проте-
кает лишь реактивная составляющая тя-
гового тока.
Звено постоянного тока преобразовате-
ля состоит из батареи С, фильтровых кон-
денсаторов, которые служат накопителем
энергии, обеспечивающим постоянство
мощности на валах тяговых двигателей
Ml—Мб независимо от пульсаций в кон-
тактной сети Для управления тиристор-
ными плечами инвертора, как и выпря-
мителем, применяется широтно-импульс-
иая модуляция. Каждый тяговый двига-
тель получает энергию от своего инвер-
тора, что позволяет осуществлять при не-
обходимости индивидуальное регулиро-
вание силы тяги.
В цепях электровоза отсутствуют тра-
диционные реверсивные и тормозные пе-
реключатели. Изменение направления
движения и перевод из тягового в тор-
мозной режим и обратно осуществляют-
ся в соответствии с алгоритмом управле-
ния инвертором по команде от контрол-
лера машиниста.
Полупроводниковые приборы преобра-
зователей скомпонованы в силовые моду-
ли по шесть штук. Каждый из полупро-
водниковых приборов размешается меж-
ду двумя медными пустотелыми охлади-
телями. В схеме циркуляции теплоотво-
дящей жидкости они включены последо-
вательно. Сам модуль подключен к систе-
ме охлаждения быстроразъемными само-
запираюшимися штуцерами. Это позво-
ляет быстро заменять весь модуль, не
сливая жидкость и не теряя ее.
При частоте сети 50 Гц рабочая часто-
та тиристоров довольно высокая (около
250 Гц), а поэтому велики потери энер-
гии в трансформаторе и однофазном пре-
образователе. В то же время способ-
421
Рис 269. Схема силовых
422
Л1 ft лг Л1 те я? л-t тэ л?
цепей электровоза ВЛ86*
423
ность цепей преобразователя работать с
коэффициентом мощности, близким к
единице, является его ценным качеством.
§ 105.	Силовые цепи моторного
вагона электропоезда ЭР9Е
В отличие от силовых цепей секции
электровоза ВЛ85 на моторном вагоне
электропоезда ЭР9Е тяговые двигатели
Ml— М4 постоянно соединены в две па-
раллельные цепи: в каждой по два тяго-
вых двигателя последовательно. Такое
соединение двигателей принято иа всех
электропоездах переменного тока. Оно
позволяет повысить общее напряжение на
вторичной обмотке трансформатора, сни-
зить массу и габаритные размеры комму-
тационной аппаратуры В цепь двигате-
лей включен общий сглаживающий реак-
тор СР (рис. 270); к выпрямителю тя-
говые двигатели подключены линейными
контакторами ЛК1 и ЛК2, имеющими
контакты с двумя разрывами. Контакты
контактора Л К.1 включены со стороны
«плюса», а контакты ЛК2 — со стороны
«минуса» по одному в каждую цепь дви-
гателей, чтобы исключить образование
контура генераторного тока (т. е. тормоз-
ного контура) при движении вагона, от-
ключенного от контактной сети
Трансформатор ОДЦЭР-1600 со
встроенным реактором СР самовентили-
руемый, имеет обмотки высшего напря-
жения А — X, низшего напряжения (вто-
ричную), состоящую из восьми секций
с девятью выводами 0—8 и обмотку соб-
ственных нужд. Обмотка А — X подсое-
динена к токоприемнику Т через реактор
защиты от радиопомех ДП, воздушный
выключатель ВВ и высоковольтный ввод.
Второй конец этой обмотки соединен с
заземляющим устройством ЗУ, парал-
лельно которому включен заземляющий
реактор ДЗТ, шунтируемый в нормаль-
ных условиях этим устройством. В случае
обрыва цепей в устройстве ЗУ обмотка
А — X заземляется через обмотку ДЗТ,
соединенную с кузовом вагона.
В обмотке низшего напряжения сред-
ний вывод 0 заземлен через реле заземле-
ния РЗ и добавочный резистор R17. При
появлении в силовой цепи «земли» реле
РЗ срабатывает и отключает выключа-
424
тель ВВ. Заземление среднего вывода
0 снижает вдвое потенциал электрообору-
дования по отношению к «земле» и
исключает возможность образования в
силовой цепи двух заземляющих конту-
ров, при которых некоторые участки об-
мотки трансформатора в случае к. з.
окажутся незащищенными.
Выпрямитель УВП-5 выполнен иа таб-
леточных силовых диодах с групповыми
охладителями, имеет естественное воз-
душное охлаждение. Он состоит из четы-
рех групп вентилей, включенных по одно-
фазной мостовой схеме, в которой имеет-
ся так называемая «расщепленная часть»
с вентилями перехода ВП1 — ВП4.
При реализации сил тяги на моторном
вагоне электропоезда происходит пере-
распределение сцепного веса, причем раз-
гружаются 1-я и 3-я (по ходу движения)
колесные пары и дополнительно нагру-
жаются 2-я и 4-я. Разница в нагрузках
наиболее нагруженной и разгруженной
(лимитирующей) колесных пар моторных
вагонов может достигать 35 • 103 Н и
более. На электропоезде ЭР9Е примене-
на система поосного выравнивания коэф-
фициентов тяги — система ПВКТ.
При отключенной системе ПВКТ и
уставке /П1 электронного реле ускорения
(ЭРУ), равной 365 А, среднее ускорение
груженой секции в процессе разгона до
скорости 60 км/ч равняется 0,7 м/с2,
в то время как при включенной ПВКТ
и /п2 = 425 А оно для тех же условий со-
ставляет 0,79 м/с2. Превышение темпе-
ратуры обмоток якорей при этом не пре-
восходит допустимого значения 120 °C.
Поосное выравнивание коэффициентов
тяги достигается шунтированием ре-
зисторами обмоток возбуждения тяговых
двигателей разгруженных колесных пар и
одновременным повышением уставки
ЭРУ с /П| до /п2. При этом, например,
в случае движения вперед для 1-го и 3-го
двигателей сохраняется тяговое усилие,
а для догруженных 2-го и 4-го двигате-
лей тяговое усилие увеличивается до
Fi. В отличие от известных способов шун-
тирования обмоток возбуждения двигате-
ля на моторном вагоне электропоезда
ЭР9Е средние точки последовательно
включенных обмоток возбуждения 1, 2 и
3, 4 соединены со средними точками шун-
тирующих резисторов.
В процессе пуска до 16-й позиции ва-
ла главного контроллера двигатели раз-
груженных колесных пар постоянно
шунтированы независимо от направления
движения. Начиная с 17-й позиции, не-
обходимая степень ослабления возбужде-
ния всех тяговых двигателей обеспечи-
вается замыканием контакторов Ш1 —
Ш4. При разгоне до 16-й позиции для
двигателей разгруженных колесных пар
коэффициент Р принят равным 0,59.
В качестве датчика тока тяговых дви-
гателей для электронного реле ускоре-
ния ЭРУ использован магнитный усили-
тель УМ, рабочие обмотки которого под-
ключены к источнику переменного напря-
РОВ

ОП
дзт
ЗУ
/ВС
ТТ5

__сз
ТТ2
\Р17
РЗ
ВК2
W- ни и1 -
и и и к -I
и и и и—
вкз
ИНИН------
l!^-W-W-K-
И И и-и---
«-и
И—И
«на
и-»
Й-Н-
«-«
та-
и
мН” вм
4-W
ma-
12
ВП
ВГ2
ВК1
И	й	И И
И	И	И И
И	к-	и-н
«-И---И	и-	к- к
W и ш И	И	НН
ШЗ----и	И’	и- и
ЛК2
Кб ПРУ
Н2
0В2 В2
0В1
КЗ
В1
Рис 270 Схема силовых цепей моторного вагона электропоезда ЭР9Е
I_______________________I
Н1
Ш2
ОВЗ
К5
ОВЧ
кв шз
ШЛО:
т
А
3

Л
m
425
жения. Изменение уставки ЭРУ произ-
водят переключателем уставок ПУ (уста-
новлен в кабине машиниста рядом с кон-
троллером). Реле ЭРУ выполнено таким
образом, что в начале пуска первым
включается контактор главного контрол-
лера ГК1. В течение времени задержки
происходит разгон электропоезда на ма-
невровой позиции Ток двигателей мень-
ше уставки ЭРУ, и по истечении време-
ни задержки вал главного контроллера
переключается на 2-ю позицию. Если и
при этом ток двигателей меньше уставки
ЭРУ, длительность разгона на 2-й пози-
ции также будет определяться временем
задержки ЭРУ, по истечении которой
вал ГК переключится на 3-ю позицию
Когда ток двигателей выше уставки
ЭРУ, вал переходит на следующие по-
зиции в момент снижения его до уставки
Для ускоренного отключения воздуш-
ного выключателя на электропоезде
ЭР9Е предусмотрен специальный блок,
воздействующий на отключающую ка-
тушку ВВО В качестве датчиков для
такого отключения используют трансфор-
маторы тока ТТ2 и ТТ4 и быстродейст-
вующее дифференциальное реле БДР.
Ускоренное отключение достигается бла-
годаря питанию катушки этого реле от
аккумуляторной батареи (нет пульсаций)
и большой скорости нарастания тока в
цепи катушки ВВО Блок ускоренного
отключения снижает собственное время
отключения выключателя до 0,018—0,02 с
(вместо 0,020—0,028 с). При срабаты-
вании реле заземления РЗ своими кон-
тактами разрывает цепь катушки удер-
жания ВВУ воздушного выключателя.
Пуск и регулирование скорости движе-
ния осуществляет машинист, поворачи-
вая главной рукояткой вал контроллера.
§ 106.	Особенности схемы силовых
цепей электропоезда ЭР29
Схемы цепей электропоезда ЭР29 пре-
дусматривают импульсно-фазовое регу-
лирование напряжения при отсутствии
короткого замыкания секций вторичной
обмотки тягового трансформатора Т1М
(рис. 271, а и б) в моменты коммута-
ции тока нагрузки с одного плеча ВИП
на другое, что обеспечивается колеба-
426
тельным процессом в контуре, состоящем
из вторичной обмотки и подключенных
через демпферное устройство ДУ кон-
денсаторов входного фильтра С1 и С2.
Импульсно-фазовое регулирование поз-
воляет повысить коэффициент мощности
до 0,95 при полном выпрямленном на-
пряжении и уменьшить мешающее влия-
ние ВИП на линии связи. Применена
также принудительная коммутация плеч
преобразователя. Обеспечиваются сле-
дующие режимы работы: маневровый,
автоматический пуск до максимального
ослабления возбуждения тяговых двига-
телей от преобразователя УПК; рекупе-
ративное торможение от максимальной
скорости до 5—10 км/ч; рекуперативное
торможение, действующее одновременно
с электропневматическим на прицепных
вагонах, автоматическое замещение ре-
куперативного торможения электропнев-
матическим при дотормаживании на ос-
тановках и в случае неисправности
цепей рекуперативного торможения; без-
дуговое оперативное отключение цепи тя-
гового и тормозного тока двигателей
Режимы работы задают контроллером
машиниста, штурвал которого имеет 10
положений: нулевое, два тяговых и семь
тормозных. Уставка пускового тока уста-
навливается с помощью дополнительного
переключателя, тормозного — штурва-
лом контроллера машиниста. Сигналы
задания режимов работы передаются
напряжением постоянного тока ПО В.
Преобразователь ВИП моторного ва-
гона подключен к тяговому трансформа-
тору Т1М прицепного вагона через три
высоковольтных разъема хб, х7 и х8\ к
ВИП через общий сглаживающий реак-
тор L1, линейные контакторы КМ1, КМ2
и защитные KM3F, KM4F подключены
две группы тяговых двигателей Ml, М2 и
М3, М4 последовательного возбуждения.
Направление движений и режимы рабо-
ты электропоезда (тяга — тормоз) изме-
няют контакторами переключателя КС1.
Чтобы ток равномерно распределялся
по параллельным группам тяговых дви-
гателей при рекуперативном торможении,
обмотки возбуждения и якорей вклю-
чаются контакторами переключателя
КС2 по перекрестной схеме.
Преобразователь имеет главные плечи
VI — V4 и переходное плечо V5. Парал-
Рис. 271. Схема силовых цепей вагонов
электропоезда ЭР29 (а) и кривые вы-
прямительного напряжения при им-
пульсно-фазовом регулировании (б)
лельно катодным плечам V3, V4 подклю-
чен узел принудительной коммутации
(УПК)- Плавное ослабление возбужде-
ния тяговых двигателей при пуске и реку-
перации осуществляют тиристоры плеч
V6, V7, шунтированные диодами V8, V9.
Выключение тиристоров осуществляется
общим УПК- Ограничение допустимого
по коммутации коэффициента возбужде-
ния обеспечивается добавочными резис-
торами Rl, R4
В начале положительного полупериода
напряжения ток /<< замыкается через пле-
чи VI, V3, образующие буферный контур.
При угле регулирования а включается
переходное плечо V5, замыкающее цепь
тока нагрузки через одну вторичную
полуобмотку 0—1 трансформатора Т1М.
Когда ток в его первичной обмотке дос-
тигает значения /Ах = 1л/к (где k — ко-
эффициент трансформатора), соответст-
вующего приведенному току нагрузки,
включается вентильное плечо V2. При
этом образуется цепь тока нагрузки через
всю вторичную обмотку 1—2 трансфор-
матора; демпферное устройство ДУ от-
ключает конденсаторы фильтра. Выпрям-
ленное напряжение ud при этом равно
напряжению вторичной обмотки.
До окончания данного полупериода
напряжения в течение времени, соответ-
ствующего углу коммутации у равного
полупериоду собственных колебаний
фильтра, УПК выключает вентильное
плечо V3, выводя вторичную полуобмотку
О—1 из цепи тока нагрузки. Полуобмот-
427
ка 0—2 остается подключенной к наг-
рузке через УПК и вентильное плечо
V2. В течение ук конденсаторы фильтра
подсоединены к полуобмоткам трансфор-
матора, и ток в его первичной обмотке
плавно уменьшается по косинусоидаль-
ному закону до нуля. После выключения
УПК вторичная обмотка 1—2 отсоеди-
няется от нагрузки, ток тяговых двига-
телей замыкается через» вентильные пле-
чи V2, V4, образующие буферный кон-
тур. В отрицательный полупериод напря-
жения сети процессы протекают анало-
гично.
Тяговый режим осуществляется следу-
ющим образом. После установки штур-
вала контроллера машиниста в одно из
тяговых положений вал реверсивного
переключателя КС1 поворачивается в по-
ложение, соответствующее направлению
движения, а вал тормозного переклю-
чателя КС2 — в положение тяги с пос-
ледовательным включением обмоток воз-
буждения и якорей двигателей Регу-
лирование тока и напряжения разреша-
ется после включения линейных контак-
торов КМ1, КМ2. На маневровой позиции
контроллера ток двигателей регулирует-
ся до заданного напряжения 300 В, кото-
рое затем поддерживается на постоянном
уровне.
В тяговом положении рукоятки конт-
роллера вначале происходит плавное
регулирование напряжения двигателей
изменением угла включения тиристоров
плеч VI, V2, V5. Когда напряжение ud
достигает полного, автоматически ослаб-
ляется возбуждение двигателей регу-
лированием угла включения шунтирую-
щих тиристоров плеч V6, V7. При этом
поддерживается заданная уставка пус-
кового тока якорей до скорости, соот-
ветствующей характеристике минималь-
ного ослабления возбуждения. Далее
поезд разгоняется на автоматической
характеристике, соответствующей мини-
мальному коэффициенту ослабления воз-
буждения При оперативном отключении
тяговых двигателей ток якорей вначале
плавно уменьшается до нуля, выключа-
ются преобразователь ВИП, а затем ли-
нейные контакторы КМ1, КМ2.
Когда рукоятку контроллера устанав-
ливают в одно из тормозных положений,
вал реверсивного переключателя КС1
поворачивается в положение, противо-
положное тяговому. Тормозной переклю-
чатель КС2 подключает обмотки воз-
буждения параллельных групп двигате-
лей Ml—М4 по перекрестной схеме
После включения линейных контакторов
КМ1, КМ2 начинается торможение с
противовключением двигателей до тех
пор, пока ток в цепи якорей не достигнет
100 А Затем ВИП автоматически пере-
ходит в инверторный режим и происхо-
дит рекуперативное торможение с само-
возбуждением двигателей.
В зоне высоких скоростей тормозной
ток регулируется плавным изменением
коэффициента ослабления возбуждения
(изменением угла включения шунтирую-
щих тиристоров плеч V6, V7), при низ-
ких скоростях — плавным изменением
среднего значения э.д.с. трансформатора
(регулированием угла включения тирис-
торов плеч VI, V2, V5).
При скоростях торможения выше
84 км/ч ток якорей имеет ограничение
по коммутации тяговых двигателей иа
уровне 320 А (с одноступенчатым пере-
ходом на допустимую уставку по тор-
мозной силе — 460 А). Оперативное от-
ключение цепи тормозного тока осуще-
ствляется так же, как в тяговом режиме.
Постоянное ускорение или замедление
поезда независимо от загрузки-вагонов
обеспечивает авторежимное устройство.
Оно корректирует заданную уставку
пуско-тормозного тока. Защита тяговых
двигателей от перегрузок и коротких
замыканий осуществляется быстродей-
ствующими контакторами KM3F, KM4F
с электронным управлением Защита
преобразователя и трансформатора в
случае коротких замыканий, замыканий
на землю и атмосферных перенапря-
жений обеспечивается так же, как на
электропоезде ЭР9Е Дополнительно
ВИП снабжен электронной защитой от
перенапряжений в УПК при нарушении
алгоритма управления тиристорами.
Блоки управления движением выпол-
нены на интегральных микросхемах се-
рий КМ511 и К553. Их напряжение
питания ±15 В стабилизируется ключе-
вым транзисторным стабилизатором и
потенциально развязано с поездными
цепями. В блоках управления предус-
мотрены также ячейки диагностики.
Глава 21
СХЕМЫ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
И ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
§ 107.	Построение отдельных узлов
схем управления силовыми цепями
По монтажу цепи управления разде-
ляют на одно- и двухпроводные: в одно-
проводиых вторым проводом служит
корпус локомотива, в двухпроводных
имеются изолированные от корпуса це-
пи, к которым присоединяют «плюс» и
«минус» от источников энергии.
Монтаж однопроводных цепей проще,
дешевле: проводов требуется примерно
на 10—20% меньше, чем для монтажа
двухпроводных. Замыкание однопровод-
ной цепи иа корпус в одной точке при-
водит к перегоранию предохранителя,
т. е к отключению цепи. Однако про-
верить исправность изоляции в однопро-
водных цепях трудно, это связано с зат-
ратой большего времени, так как необ-
ходимо отсоединять от корпуса в раз-
личных местах значительное число про-
водов. Кроме того, в болтовых соеди-
нениях повышается действие электро-
коррозии, а также изменяется напря-
жение в цепи. Чтобы стабилизировать
напряжение по отношению к корпусу,
иногда на электровозах (ЧС2, ЧС4,
ЧС4Т, ЧС6, ЧС7, ЧС8, ЧС200 и др.)
однопроводную систему дополняют вто-
рым проводом (например, на ЧС2 —
провод 499, на ЧС4 — провод 999 и т. д.),
который в нескольких местах соединяют
с корпусом.
Надежность двухпроводной цепи вы-
ше, так как замыкание на корпус в одном
месте не приводит к прекращению ра-
боты электрических аппаратов Однако
в случае замыкания на землю двух и
более проводов цепей управления воз-
можны нарушения работы системы уп-
равления и сгорание предохранителей.
На отечественных электровозах, как
правило, применяют одиопроводные цепи
управления, на электропоездах и тепло-
возах — двухпроводные. За рубежом (в
Англии, Швеции, Швейцарии и др.) на
э.п с. чаще используют двухпроводные
цепи управления.
Различают схемы цепей управления
контактные и бесконтактные Первые
применяют при использовании контакт-
ных коммутирующих аппаратов, вто-
рые — при силовых тиристорных преоб-
разователях, а также для выполнения
отдельных функций (в качестве блоки-
ровок и др.).
Контактные блокировки в цепях управ-
ления реверсорами, тормозными перек-
лючателями и 1-й позиции. Контакты
реверсоров и тормозных переключателей
не имеют дугогасительных устройств,
поэтому они должны переключать только
обесточенные силовые цепи Одновремен-
но необходимо обеспечить замыкание
силовой цепи только после поворота
валов или барабанов переключателей
в положение, соответствующее положе-
нию рукояток контроллера машиниста.
На каждом контроллере реверсивная
рукоятка механически сблокирована с
главной (см. § 74), чем исключается
возможность ошибочного перевода его
реверсивного вала, когда главная руко-
ятка находится не на нулевой позиции,
т. е. при замкнутой силовой цепи. Однако
приходится применять еше электричес-
кое блокирование, чтобы обеспечить за-
мыкание силовой цепи только после
поворота вала реверсора в положение,
соответствующее положению реверсив-
ной рукоятки независимо от давления
сжатого воздуха и степени пропуска
его манжетами привода реверсора.
Если установить, например, реверсив-
но-селективную рукоятку контроллера
машиниста в положение М Вперед, а
главную — иа 1-ю позицию (рнс 272, а),
то от провода НПО (Hill) напряжение
будет подаваться на провода Н235
(Н222) и Н237 (Н224), а от провода
Н237 (Н224) через контактор реверсив-
но-селективного вала — на провода 1 (2)
и 3. Провод 3 подводит напряжение
429
a)
1 о
2 02
' %
25 's
г
I
лг
Назад Вперед
М м
- О
П
П
§

5 !
S
'is
3
2
1
О
Н237
(Н224)
____(Я
Н235
Нонтпроллер машиниста (НМ)
18-2 Н8
H51
25
26
26	ОДП Н15 0Д1Н14_ ТНП-Т Н27 -ОСПО-СП-П п^'п
.3-1
Т~\ ЗпереО I
~LJ8nepeffaj-
Впа Н9 '-^Вп!
ГЖ
чж U
<34-1
M68
7
НазНТНаз!
Наз.П
994(100-2)
1(2)
fl
Н52Г Н53
24
О
НСПД-С-СП КСП1-С-СП
"И	К20	Н66
+50В	I '-----гЯ-
!
ТНЦ-М
\3-z*faA тк1-м.
ОДП Н22 17-г
испо-У'испо-с f
~^ода~~^12
24
То
К92
^НСПП-Л	К 25
ПСП О-С	Н65

Главный вал НМ
Рис. 272. Схемы блокировок в цепях управления реверсорами, тормозными переключателями,
1-й позиции на электровозе ВЛ 10, ВЛ1(г (а), реостатного контроллера с приводом Л Н Ре-
шетова на электропоездах постоянного тока (б) и узлы схемы управления с электрическими
блокировками прямых и обратных переходов (в—е)
430
к катушкам вентилей TKI-M и ТКП-М
тормозных переключателей, провод 1 —
к катушкам вентилей Вперед I и Вперед II
реверсоров.
Валы тормозных переключателей по-
ворачиваются в положение тягового ре-
жима, а реверсоров — в положение Впе-
ред, при этом замыкаются все блок-кон-
такты TKI-M, ТКП-М, Вп! и Bnll.
Тогда от провода 1 через блок-контакты
Bnll, Bnl, провод Н52, блок-контакт
TKI-M, провод Н53, замыкающий кон-
такт быстродействующего выключателя
51-1 напряжение подается на провод
КН- В результате этого возбуждаются
катушки вентилей линейных контакторов
3-1, 4-1 и 3-2, цепь которых со стороны
корпуса кузова замыкается по проводу
Н65, блок-контакт КСПО-С, провод Н66,
блок-контакт КСП1-С-СП, провод К20,
блок-контакт КСПП-С-СП, провод О,
контакторы главного вала и тормозного
вала контроллера машиниста
Из рис. 272, а видно, что блок-контакты
реверсоров Bnll, Bnl, быстродействую-
щего выключателя 51-1, тормозных пере-
ключателей ТКП-М, TKI-M, групповых
переключателей КСПО-С, КСП1-С-СП,
КСПП-С-СП и контакторы главного и
тормозного валов контроллера машинис-
та обеспечивают включение линейных
контакторов 3-1, 4-1, 3-2, а следователь-
но, замыкание силовой цепи только после
включения быстродействующего выклю-
чателя 51-1 и установки: реверсоров в
положение, соответствующее положению
реверсивно-селективной рукоятки; тор-
мозных переключателей в тяговый ре-
жим; групповых переключателей КСПО,
КСП1 и КСПП в положения, соответ-
ствующие последовательному соедине-
нию тяговых двигателей; главной рукоят-
ки на 1-ю позицию, а тормозной — на
нулевую.
При включении линейного контактора
4-1 замыкается его блок-контакт в про-
водах Н65-Ж, который шунтирует все
блокировки групповых переключателей и
контакторы контроллера машиниста в
проводах Н65, Н66, К20, О, Ж-
При такой системе блокировок маши-
нист должен задержать главную руко-
ятку на 1-й позиции, чтобы обеспечить
срабатывание аппаратов в определенной
последовательности. Перевод главной
рукоятки на следующие позиции (на
2-ю и др.) прн неоконченном процессе
включения аппаратов вызовет размыка-
ние цепи провода 0 контакторов главного
вала контроллера машиниста, и линей-
ные контакторы 3-1, 4-1 и 3-2 не вклю-
чатся. Если бы не было блокировки 1-й
позиции, то при быстром переводе глав-
ной рукоятки на 2-ю и последующие по-
зиции силовая цепь замыкалась бы при
частично выведенных секциях пускового
реостата и возникали бы недопустимые
толчки силы тяги
В режиме рекуперации после вклю-
чения преобразователя и установки
рукояток — реверсивно-селективной, на-
пример, в положение П (параллельное
соединение якорей тяговых двигателей),
главной на позицию 1, тормозной на
позицию 02 — напряжение через контак-
торы реверсивно-селективного вала по-
дается на провода 4, 7 и 24. По проводам
7 и 24 получают питание катушки венти-
лей групповых переключателей КСПО,
КСП1 и КСПП, валы которых повора-
чиваются в положения, соответствующие
параллельному соединению якорей тяго-
вых двигателей. Замыкаются блок-кон-
такты КСПО-СП-П, КСП1-П, КСПП-П.
После этого возбуждаются катушки
вентилей TKI-T и ТКП-Т тормозных пере-
ключателей, цепь которых со стороны
корпуса замыкается через провод 26
и контактор тормозного вала контрол-
лера машиниста. Их валы из тягового
режима поворачиваются в тормозной при
разомкнутой силовой цепи, так как цепь
катушек вентилей линейных контакторов
3-1 и 4-1 разомкнута блок-контактом
ТКП-М. Провод 25 соединяется с корпу-
сом только на 1-й тормозной позиции;
когда валы тормозных переключателей
находятся в тормозном положении, замк-
нуты блок-контакты TKI-T, ТКП-Т и
включены контакторы 18-1 и 18-2 (на
рис. 272, а эта цепь не показана). Систе-
ма электрических блокировок в цепях уп-
равления реверсорами, тормозными пере-
ключателями и 1-й позиции, показанная
на рис. 272, а, применена на электровозах
ВЛ 10, ВЛ10у и ВЛ8.
Питание катушек вентилей линейных,
мостовых (на электропоездах) контакто-
ров через блок-контакты реверсоров
осуществляется на э.п с. всех серий оте-
431
чественного производства. Однако бло-
кировку 1-й позиции выполняют по-раз-
ному. При неавтоматическом управлении
блокировки 1-й позиции включают в це-
пи аналогично схеме рис. 272, а, т. е. в
соответствии с разверткой главного вала
контроллера машиниста и поворотом ва-
ла групповых переключателей в исход-
ное положение. Если валы переключа-
телей не повернутся в положение пос-
ледовательного соединения тяговых дви-
гателей, то их блок-контакты КСПО-С,
КСП1-С-СП, КСПП-С-СП в проводах
0-Н65 будут разомкнуты и цепь управ-
ления на 1-й позиции не соберется.
На электропоездах с автоматическим
управлением главную рукоятку контро-
ллера машиниста при пуске можно уста-
новить сразу в любое положение, а
чтобы вывод ступеней пускового реос-
тата происходил только при замкнутой
силовой цепи, предусматривают систему
блокировок При отсутствии таких блоки-
ровок вывод ступеней пускового (тормоз-
ного) реостата начинался бы сразу после
установки рукоятки контроллера маши-
ниста в рабочее положение, прежде чем
в силовой цепи и катушке реле уско-
рения появится ток и реле начнет контро-
лировать процесс пуска (торможения)
Обычно такие блокировки выполняют
по схеме рис. 272, б.
На моторном вагоне, нвпример, элек-
тропоезда ЭР2 после подачи напряжения
на провод НА, поворота вала реверсора
в положение Вперед и замыкания блок-
контакта Вп возбуждается катушка вен-
тиля мостового контактора М (при этом
блок-контакт Л К.1-2 замкнут) Этим за-
канчивается замыкание (сборка) сило-
вой цепи при нахождении главной ру-
коятки контроллера машиниста в по-
ложение М (маневровый режим). Если
главная рукоятка была установлена
сразу в положение /, то через контактор
Кб контроллера машиниста напряжение
подается на провод 10 и через провод
10А на моторном вагоне, контактор реос-
татного контроллера РК1-8, блок-контакт
реле ускорения РУ, резистор Р40—Р41,
блок-контакты мостового контактора М,
переключателя вентилей ПВ2 и реле
БР1 — на катушку вентиля PKI привода
реостатного контроллера. Вал реостатно-
го контроллера поворачивается с 1-й
432
позиции на 2-ю, выводя из силовой
цепи ступень пускового реостата под
контролем реле ускорения. Таким обра-
зом, независимо от нахождения главной
рукоятки контроллера машиниста вал
реостатного контроллера поворачивается
с 1-й позиции на последующие только
при полностью собранной силовой цепи
и токе тяговых двигателей, меньшем
тока уставки реле ускорения.
Контактные блокировки на электрово-
зах с индивидуально-групповой системой
управления. Блокировки прямых
переходов. Их предусматривают для
обеспечения срабатывания аппаратов
силовой цепи в определенной последо-
вательности, что позволяет в ряде слу-
чаев предотвратить опасные переклю-
чения при неисправности отдельных ап-
паратов, упростить контроллеры маши-
ниста и снизить стоимость монтажа
Блокировки прямых переходов обычно
применяют электрические, реже — элек-
тромагнитные, пневматические.
На 1-й позиции замкнута цепь катуш-
ки контактора 67 (рис 272, в), а на 2-й —
цепь катушки контактора 65. При пере-
воде рукоятки на 2-ю позицию контактор
67 включается. Схема рис. 271, в не
определяет очередности действия контак-
торов 67 и 65: контактор 67 может вык-
лючаться раньше или позже, чем кон-
тактор 65 Поэтому схема рис. 272, в
пригодна только в тех случаях, когда
очередность действия контакторов в
силовой цепи безразлична. Если требует-
ся включать контактор 65 только после
выключения контактора 67, в цепь ка-
тушки контактора 65 вводят размыкаю-
щий блок-контакт контактора 67 (рис.
272, г). Если, например, требуется дву-
мя контакторами обеспечить три сту-
пени ослабления возбуждения, то в цепь
катушки контактора 65 вводят парал-
лельно блок-контакту 67 замыкающий
блок-контакт контактора 65. В этом слу-
чае на 2-й позиции будут включены
блок-контакты 65 и 67, а на 3-й катушка
контактора 65 будет продолжать пи-
таться через собственный замыкающий
блок-контакт.
Аналогичные приемы используют так-
же для взаимного блокирования инди-
видуальных контакторов с групповыми
переключателями (см. рис. 272, а, прово-
да 0-Н65, К.11— К22 и др.). Если требует-
ся, чтобы на определенной позиции ва-
ла, например, реостатного контроллера
выключался или включался какой-либо
индивидуальный контактор, то в цепь
его катушки вводят соответствующий
блок-контакт РК (см. рис. 272, б, про-
вода 11Д—НЕ и др.).
Увеличение числа блок-контактов ус-
ложняет конструкцию аппарата и сни-
жает надежность локомотива. Поэтому
всегда стремятся уменьшить их число.
Для упрощения системы блокировок
иногда используют выдержку во времени
действия аппаратов (например, группо-
вых аппаратов и индивидуальных кон-
такторов)
Блокировки обратных пере-
ходов. При переводе главной руко-
ятки контроллера машиниста с высших
позиций на низшие для получения
необходимой последовательности обрат-
ного перехода часто требуется систему
блокировок и развертку вала контролле-
ра выполнять иначе, чем при прямом
переходе. Кроме того, индивидуальные
контакторы и групповые переключате-
ли имеют разное время срабатывания.
Чтобы обеспечить строгую последова-
тельность выключения и включения
контакторов, исключить разрыв силовой
цепи индивидуальными контакторами
при обратном переходе, в цепи управ-
ления вводят дополнительные блокиров-
ки (электрические блокировки, блокиро-
вочные вентили включающего действия
и др.).
Рассмотрим ряд примеров. На 28-й
позиции (рис 272, д) — 1-й реостатной
позиции параллельного соединения тяго-
вых двигателей — ряд реостатных инди-
видуальных контакторов 45, 52, 39 и др
(которые для упрощения схемы на
рис. 272, д не показаны) выключены и
в силовую цепь. На 1-й реостатной по-
зиции параллельного соединения тяго-
вых двигателей включены секции пуско-
вого реостата. При переводе с 28-й на
27-ю позицию цепь питания провода
3 размыкается, а цепь провода 2 замы-
кается. Возбуждаются катушки венти-
лей КСП привода и вал группового
переключателя поворачивается, перехо-
дя из положения, соответствующего
параллельному, в положение, соответ-
ствующее последовательно-параллельно-
му соединению. Замыкается блок-кон-
такт КСП-СП в проводах 2—1Д, и
включаются реостатные контакторы 52,
45, 39, которые шунтируют секции
пускового реостата в цепи тяговых
двигателей. Если бы не было блокировки
КСП-СП в проводах 2—1Д, то при
переводе главной рукоятки с 28-й на
27-ю позицию до момента поворота ва-
ла группового переключателя в после-
довательно-параллельное положение из-
за разности времени срабатывания его
привода сразу же включились бы инди-
видуальные реостатные контакторы 45,
52, 39 и др. и шунтировали бы секции
пускового реостата. В результате тяго-
вые двигатели сразу же переключа-
лись бы с 28-й на 36-ю позицию (без-
реостатную параллельного соединения),
что привело бы к значительному толчку
тока и перегрузке двигателей. Эта
перегрузка была бы особенно большой,
если главную рукоятку переводили бы
с 27-й на 28-ю позицию, а затем обратно
на 27-ю, т е. если процесс перехода со-
вершался при незначительной скорости.
Если главная рукоятка при обратном
движении переведена быстро, без за-
держки на 16-й позиции, то линейный
контактор 55 выключается только после
включения контактора 47 До этого
катушка вентиля контактора 55 полу-
чает питание от провода 10 через замы-
кающий блок-контакт контактора 47
(он остается включенным до 1-й пози-
ции) и размыкающий блок-контакт кон-
тактора 47. При прямом переводе глав-
ной рукоятки с 16-й на 17-ю позицию
катушка вентиля контактора 55 полу-
чала питание от провода 6 через замы-
кающий блок-контакт контактора 47.
От этого провода возбуждалась в пер-
вый момент и катушка вентиля кон-
тактора 49 через размыкающий блок-
контакт своего контактора. Таким обра-
зом, благодаря наличию блокировок
контакторов 49 и 47 в проводах 6-10-6А-
6Б осуществляется перевод питания ка-
тушек вентилей контакторов 49 и 47 с
провода 6 на провод 10, чем исклю-
чается разрыв силовой цепи при пере-
ходе с последовательно-параллельного
на последовательное соединение тяговых
двигателей.
433
Перевод питания катушек вентилей
с одного провода на другой с целью
обеспечения нужной последовательности
срабатывания аппаратов широко приме-
няют на электровозах постоянного тока
ВЛ10, ВЛ8 и др. Однако, как видно из
схемы рис. 272, д, строгая последователь-
ность включения и выключения аппара-
тов при прямом и обратном перемеще-
нии главной рукоятки достигается при-
менением большого числа блок-контак-
тов. На ряде электровозов (ВЛ22М без
рекуперации, ВЛ23 и др.) для умень-
шения их числа установлены электро-
пневматические блокировочные вентили
включающего действия. В этом случае
при переводе главной рукоятки с 36-й
на 28-ю позицию происходит выключе-
ние и включение реостатных контакто-
ров согласно развертке кулачковых шайб
главного вала контроллера машиниста.
Перевод главной рукоятки с 28-й на
27-ю позицию вызывает снятие напря-
жения с провода 6 и подачу его на
провод 5 и все провода реостатных
контакторов (рис. 272, е). При этом
прекращается питание катушки блоки-
ровочного вентиля 125 (так как блок-
контакт КСП-СП в проводах 5-4А
разомкнут) и подача сжатого воздуха
к вентилям реостатных контакторов
7, 16 и 18 (например, на электровозе
ВЛ22М без рекуперации к контакторам
7, 9, 10, 14, 15, 16 И 18). Реостатные
контакторы, несмотря на возбуждение
катушек их вентилей, не включаются,
а цилиндры приводов их через вентиль
125 соединены с атмосферой. От провода
5 получают питание три катушки венти-
лей привода группового переключателя
КСП, и его вал поворачивается в поло-
жение, соответствующее последователь-
но-параллельному соединению. В конце
поворота вала замыкается блок-контакт
КСП-СП в проводах 5-4А и возбуждает-
ся катушка вентиля 125. В результате
этого включаются реостатные контакто-
ры, которые питаются сжатым воздухом
через вентиль 125, чем и обеспечивается
необходимая последовательность вклю-
чения аппаратов при переводе главной
рукоятки с 28-й на 27-ю позицию. На
электровозах ВЛ 11 и др. для уменьше-
ния числа контактных электрических
блокировок применяют диоды.
434
Контактные блокировки на электро-
возах с групповой системой управления.
Если иа электровозах применяют много-
позиционные главные контроллеры (на
электровозах ЧС2, ЧС2\ ЧС7 н др.),
то последовательность действия силовых
цепей обеспечивается простейшими сле-
дящими (на ЧС2, ЧС2Т, ЧС7 и др.)
или шаговыми (на ЧС4, ЧС4Т, ВЛ60к,
ВЛ80к, ВЛ80т, ЧС8, ВЛ80с и др.) уст-
ройствами.
Например, в схеме следящего устрой-
ства (рис. 273, а) питание катушек
0471, 0482 сдвоенных электромагнитных
вентилей привода главного контроллера
осуществляется через контакты команд-
ного барабана 3012 контроллера маши-
ниста по проводам 339, 340. На нулевой
позиции штурвала катушки 0471 и
0482 не возбуждены и вал привода
находится в положении I. Для того чтобы
катушки 0471 и 0482 возбуждались и
выключались в соответствии с положе-
нием кулачкового вала и вала пневма-
тического привода, в цепь, связывающую
эти валы и барабан 3012, введены
электромагнитные защелки 3013 и 3014.
В цепи катушек включены блок-коитакты
вала привода, один из них ГКП, IV
замкнут в положениях привода // и IV,
а второй ГК.1, III — в его положениях
I и III.
Эта электрическая связь исключает по-
ворот барабана 3012 на следующую
позицию, пока кулачковый вал главно-
го контроллера не установится на пози-
цию, соответствующую положению бара-
бана.
После поворота вала в положение
Вперед или Назад и замыкания его
блок-контакта U — V напряжение с про-
вода 300 подается на провод 330. Тогда
возбуждается катушка защелки 3014
(цепь через блок-контакт ГК.1, III и
контакты двухполюсного переключателя
ЗОН защелок). Защелка освобождает
храповик барабана 3012. При установ-
ке штурвала на подготовительную пози-
цию X напряжение подается на провод
339, в результате чего возбуждается
катушка 0471 привода. Вал его пово-
рачивается на 90 ° в положение //, а
кулачковый вал — на 7,5 °. Дальнейший
поворот барабана 3012 задерживается
защелкой 3013. На 1-й позиции штур-
300
3012
1 X О
3013
3014
К позиции О л~~~ „
К позиции 42
0451
353
пгкт-н. ш-г?
]^55
02 р
02 о
ПГК1-Ш.Н
344
FZo
410
368
368
ПГК1,Л,Ш,ДГ
°J2
t 415 368
409 | у
гко-п1^
419
422
?___
I 3011
г
0158
пгкол.ш: д

310
411
1 02°
I 12о
423
^2*1----
в
ГК1-32
-----П 01511
425
330
ззз I-----L
339	____
318
12Г ШП I
^НЧ4
351
352
лгкш
499

S Т 447 | u.
352
L__*LJ
351
t>h-K—
0159
пгкзг-ш
999
Рис. 273. Упрощенные схемы управления силовыми цепями на электровозах ЧС2, ЧС2Т (а) и
ЧС4, ЧС4Т (б)
вала по цепи, проходящей через предох-
ранитель 318, получает питание катушка
0482 вентиля привода. Так как возбуж-
дены катушки 0471 и 0482, вал привода
поворачивается в положение III, тяго-
вые двигатели и секции пускового реос-
тата соединяются последовательно и
подсоединяются к токоприемнику. При
перемещении штурвала контроллера ма-
шиниста на 2-ю и последующие позиции
катушки 0471 и 0481 вентилей поперемен-
но возбуждаются, и вал привода пово-
рачивает кулачковый вал на следующие
позиции. На каждой позиции барабан
3012 контроллера машиниста запирается
защелкой, пока не завершится поворот
вала привода на позицию, соответствую-
щую позиции штурвала. Для перехода
с высших позиций на низшие необходим
обратный порядок действия защелок
3013 и 3014, что достигается переклю-
чением контактов переключателя ЗОН,
механически связанного со штурвалом
контроллера.
На электровозах переменного тока с
неавтоматической шаговой системой
управления, кроме положений для шаго-
вого управления (например, -)-/ — на-
бор по одной позиции, —1 — сброс
по одной позиции на электровозе
ЧС4 или ФП — фиксация пуска, РП —
ручной пуск на электровозах ВЛ80т,
ВЛ80к, ВЛвО0, ВЛ60к и др.), предус-
матривают положения Автоматический
набор, Автоматический сброс, на кото-
рых происходит быстрое вращение вала
главного контроллера в сторону высших
или низших позиций и отключение глав-
ного выключателя.
На электровозах ЧС4, ЧС4Т переклю-
чение ступеней тягового трансформатора
осуществляет главный контроллер (пере-
ключатель ступеней) с пневматическим
приводом (см. рис. 175). Так в схеме
рис. 273, а, для управления приводом
главного контроллера служат два венти-
ля, катушки 0158, 0159 которых получают
питание через контроллер машиниста
435
(рис. 273, б). Отличие состоит в том, что
полный поворот кулачкового вала с од-
ной позиции на следующую происходит
при повороте вала привода главного
контроллера в два положения — из / в III
или из III в I и т д. В этом случае на
нулевой позиции штурвала, после вклю-
чения выключателя управления, поворо-
та барабана реверсора в положение,
соответствующее установке реверсивной
рукоятки, например в положение ХВп
(движение вперед), через систему блок-
контактов подается напряжение на про-
вод 415. От провода 415 через контакты
А2 — В2 барабана 34021 контроллера
машиниста, провод 419, контакты выклю-
чателя управления 368 получает питание
катушка реле управления 353 и включа-
ются его замыкающие контакты.
Набор 1-й позиции кулачкового вала
осуществляется постановкой штурвала
контроллера машиниста в положение
(набор по одной позиции). При этом раз-
мыкаются контакты А2—В2 барабана
34021, однако питание катушки реле 353
продолжается по цепи: провод 404,
замыкающий контакт реле управления
353, контакты К —L барабана привода
главного контроллера, замкнутые в поло-
жениях I-II, III-IV, замыкающий блок-
контакт выключателя управления 368,
провод 409, контакты С2— D2 барабана
34021, провод 419. Замыкаются контак-
ты Е2— F2 барабана 34021 и через кон-
такты U — V блокировочного барабана
01511 главного контроллера возбуждает-
ся катушка реле набора 351. Переклю-
чаются его контакты. Тогда через кон-
такты реле 351 и привода ПК.1-П, IV
подается напряжение на катушку венти-
ля 0158. Вал привода поворачивается из
положения I в положение // и от провода
404 через контакты реле 351 и привода
ПКП-Ш получает питание катушка вен-
тиля 0159. Вал привода поворачивается
в положение III. В момент перехода из
положения // в положение /// контакты
К — L барабана привода разомкнут цепи
катушки реле 353, которое своим контак-
том разомкнет цепь подачи напряжения
на провод 409 и обесточит катушку реле
набора 351. Последнее замкнет свой раз-
мыкающий контакт и создаст новую цепь
питания катушек вентилей 0158, 0159'.
размыкающий контакт реле сброса 352,
436
провод 431, блок-контакт ПГКШ- Фикси-
руется III положение привода, что соот-
ветствует 1-й позиции кулачкового вала
главного контроллера. Чтобы набрать
2-ю позицию, машинист должен повер-
нуть штурвал в нулевое положение, чем
снова подаст питание на реле 353 (зам-
кнутся контакты А2— В2 барабана
34021), и опять вернуть в положение
чтобы возбудить катушку реле 351,
которое прервет питание катушки венти-
ля 0158. Вал привода повернется в по-
ложение iy, однако в нем не останется,
так как в момент перехода из положения
III в положение IV разомкнется цепь
питания катушки вентиля 0159 (разом-
кнется блок-контакт ПГКП-1П). При по-
вороте вала привода из IV положения
в положение I контакты L — К его бара-
бана разомкнут цепь питания катушки
реле 353, которое своим замыкающим
контактом разорвет цепь подачи напря-
жения на провод 409 и отключит реле
351. В результате вентили 0158 и 0159
окажутся невозбужденными и вал приво-
да зафиксирует положение /, соответст-
вующее 2-й позиции кулачкового вала.
Набор 3-й и всех нечетных позиций
осуществляется аналогично набору 1-й
позиции, а набор каждой четной пози-
ции — набору 2-й. Для того чтобы набор
позиции осуществлялся автоматически,
штурвал поворачивают в положение
«+». При этом контактами А2— В2
барабана 34021 создается постоянная
цепь питания катушки реле 351. Последо-
вательность включения и выключения
катушек вентилей 0158, 0159 та же, что
описана выше. Вал привода будет вра-
щаться постоянно, так как катушки реле
353 и 351 все время возбуждены. Набор
прекратится либо после того, как кулач-
ковый вал повернется на 32-ю позицию
(блок-контактом ГКО-31 прервется цепь
питания катушки реле 351), либо после
поворота штурвала в нулевое положение
(контакты Е2 — F2 разомкнут цепь пита-
ния катушки реле 351).
Для сброса позиций штурвал повора-
чивают в положение —1 (сброс одной
позиции) или в положение «—» (авто-
матический сброс). В этом случае вен-
тилями 0158 и 0159 управляют реле 353
и реле сброса 352. Катушка реле 353
питается от провода 404 через замыкаю-
щий контакт реле 353, контакт ПК.Г1,
11у 111, IV, кнопку маневрового контролле-
ра набора позиций 344, блок-контакт
выключателя управления 368, контакты
G2—12—К2 барабана 34021, G — Н
барабана 01511 кулачкового вала. Цепь
питания катушки реле 353 осуществляет-
ся так же, как при наборе. Катушки
вентиля 0158 и 0159 питаются через
размыкающие контакты реле 351, 352 и
контакты барабана привода в последова-
тельности, обратной той, которая была
при наборе позиций, в результате вал
привода вращается в обратную сторону.
При автоматическом сбросе позиций (в
положении «—») контакты А — В бара-
бана 34021 замкнуты и вал привода
вращается либо до нулевой позиции,
либо до тех пор, пока штурвал контролле-
ра машиниста не будет установлен в по-
ложение 0.
Для защиты переходных резисторов
главного контроллера от перегорания в
случае застревания кулачкового вала
между позициями в цепи управления
включено реле времени 356. Катушка К1
этого реле питается от провода 404 через
контакты S — Т барабана привода. Если
вал задержится между позициями доль-
ше чем на 0,5—0,8 с, контакт реле 356
разомкнет цепь питания удерживающей
катушки главного выключателя.
Маневровый контроллер с положения-
ми кнопки Набор по одной позиции и
Автоматический сброс установлен в каби-
не управления со стороны машиниста
для удобства управления электровозом
при маневрах.
Блокировки для обеспечения работы
э.п.с. по системе многих единиц. При ра-
боте э.п.с. по системе многих единиц
аппараты одного локомотива могут ока-
зывать влияние на работу аппаратов
другого. В схеме рис. 272, е провода 5,
6, 7, 14, 15 и 16 двух электровозов с ин-
дивидуально-групповой системой управ-
ления соединены через межэлектровоз-
ные соединения при работе по системе
многих единиц. Предположим, что блок-
контакты К.СП-П в проводах 6-6А нет
Тогда на 28-й позиции, например, на пер-
вом электровозе в случае неисправности
привода группового переключателя его
вал будет находиться в положении пос-
ледовательно-параллельного соединения
На втором электровозе благодаря зам-
кнутому блок-контакту КСП-СП в прово-
дах 7—6А на первом электровозе (этот
блок-контакт необходим для обеспечения
требуемой последовательности срабаты-
вания аппаратов) и подаче напряжения
на провод 6 вал группового переключа-
теля повернется в положение параллель-
ного соединения тяговых двигателей На-
личие блок-контакта КСП-П в проводах
6—6А исключает нарушение очередности
срабатывания групповых переключате-
лей на электровозах, работающих по сис-
теме многих единиц
Если имеется групповая система управ-
ления (на электровозах переменного то-
ка) , то должна быть обеспечена синхрон-
ная работа групповых аппаратов, т. е.
исключена возможность работы на раз-
личных ступенях напряжения, с различ-
ными силой тяги и нагрузкой тяговых
двигателей. В этом случае в цепях уп-
равления предусматривают специальные
блокировки, которые задерживают пово-
рот вала аппарата, перешедшего на сле-
дующую ступень раньше, до тех пор, пока
не завершится переход вала группового
контроллера другого локомотива (или
секции локомотива).
В качестве примера рассмотрим син-
хронизацию цепей групповых переклю-
чателей на электровозах ВЛ80к и ВЛ80т.
При синхронной работе аппаратов их ва-
лы находятся в одной и той же позиции
и в обеих секциях замкнуты блок-кон-
такты ГП1 (на позициях 1-й, 4-й, 7-й и
т.д.), ГП2 (на позициях 2-й, 5-й, 8-й и
т д.) или ГПЗ (на позициях Ш, 3-й, 6-й,
9-й и т. д.). Контакты реле синхрониза-
ций 265 и 266 (рис. 274) в цепи катушки
контактора 208 серводвигателя привода
переключателя разрешают набор (реле
265) и сброс (реле 266) позиций в обеих
секциях.
В случае несогласованной работы
переключателей (из-за быстрого перево-
да главной рукоятки контроллера КМЭ,
заклинивания зубьев шестерни привода,
нарушения цепи электродинамического
торможения и др ) на одну позицию,
когда главная рукоятка установлена в
положении ФП или ФВ в секции, на-
пример 1-й, где переключатель находится
на 4-й позиции, а во 2-й секции — на
3-й, от провода Э9, через блок-контакт
437
63 Ч
1 311
39]
51	638___53
ГПП1-33
266
636
ГПО-32
635
639
265
ПР~Р it Е6
______206 |
'\ГПпр2\\ГПпр1 Н4°
„р-р Уппр2\гППР1_________
\Т '\ПР-0
КМЗ
1-я секция электровоза.
2-я секция электровоза
КМЭ
HZ5 £
ГПП\ГПП
Т~бзо
пр-р_________
Блокировочный
валГП
ГП1 626
t-rnzs '
3^	626.
ГП2^
ГП1 Н251.
К?
33
265
634
266
НЗв
а
т-51 638 53
ГПП1-33
633
311
Блокировочный
вал ГП
1-ЛР-Р
630
\ гпп
\ГПП\ ГПО-32 635
Рис. 274
Схемы цепей синхронизации работы
ГП1 626
"$Гп£>
188
"^632
187
.&Н31
288 628 ГПП032
266
ГПпоз2
266^ ГПпоз2 £
^632
187631
ГПЗ	[_
ПР~О\ \ПР-0
265
'\ГПлр2'\ ГПпр1
206
206
ГПпоз2
главных переключателей электровоза ВЛ80к
ГП1, провод ЭЗЗ, межсекционное соеди-
нение, провод ЭЗЗ 2-й секции, блок-кон-
такт ГПЗ и селеновый вентиль 187
подается напряжение на катушку реле
265 Одновременно через провод Э29,
провод ЭЗО 1-й секции, селеновый вен-
Рис 275 Схема бесконтактной блокировки
438
тиль 188 возбуждается катушка реле 266.
Замыкаются контакты реле 265 и 266.
Следовательно, во 2-й секции реле 265
разрешает набор позиции, а в 1-й —
сброс. Для того чтобы валы переклю-
чателей сошлись на одну и ту же пози-
цию, достаточно установить главную
рукоятку в положение РП, РВ, АП или
АВ.
Селеновые вентили 187 и 188 исклю-
чают возбуждение катушек реле 265 и
266 при работе групповых аппаратов. Ес-
ли серводвигатели приводов вращаются
с разной скоростью (например, в одной
секции аккумуляторная батарея доста-
точно заряжена, в другой — разряжена),
то при наборе или сбросе многих по-
зиций может наступить рассогласование
на одну позицию. Тогда реле 265, 266
остановят вал опережающего переклю-
чателя и дадут возможность валу отстав-
шему догнать его.
Все эти переключения производятся
автоматически без вмешательства маши-
ниста.
На электропоездах синхронизация
групповых переключателей отсутствует,
так как на каждом моторном вагоне
переключение позиций контролируется
собственным реле ускорения. Фиксация
валов групповых аппаратов всех мотор-
ных вагонов на позициях, соответствую-
щих положению главной рукоятки кон-
троллера машиниста, обеспечивается
системой блокировок (см. § 109).
Управление контактными аппаратами
бесконтактными элементами. На бескон-
тактных элементах выполняют высоко-
стабильиые усилители, реле, сложные и
быстродействующие логические устрой-
ства и автоматические системы управ-
ления В таких системах используют
электронные, микроэлектронные, в от-
дельных случаях транзисторно-магнит-
ные элементы с прямоугольной характе-
ристикой намагничивания. Для примера
рассмотрим действие индукционного дат-
чика и исполнительного органа, которые
широко применяют в качестве бескон-
тактных блокировок, реле, контроллеров
машиниста и в других устройствах.
Индукционный датчик имеет ферромаг-
нитную систему с двумя зазорами at
и а2 (рис. 275), на стержнях которой
расположены обмотки входная w5, питае-
мая от источника переменного тока, и
выходные wl, w2, w3 и w4. Если зазоры
а, и а2 одинаковы, выходные обмотки
имеют равное число витков, и в один из
зазоров не входит сектор с из материала
с хорошей электропроводностью, маг-
нитные потоки Ф1 и Ф2 равны, э.д.с. всех
выходных обмоток одинаковы по ампли-
туде и фазе, выходное напряжение близ-
ко к нулю. При введении в зазор а2
сектора с магнитный поток будет демпфи-
ровать вихревые токи и на выходе дат-
чика возникнет переменное напряжение.
Исполнительным органом может быть
транзистор VT, триггер или тиристор,
выходное напряжение которого исполь-
зуют либо для непосредственного пи-
тания катушки К аппарата, либо для пи-
тания логических элементов Для предот-
вращения воздействия перенапряжения
на транзистор VT при размыкании цепи
катушки К она шунтирована диодом VD
§ 108. Цепи управления
электровоза ВЛ 15
Тяговый режим. Для приведения элек-
тровоза в движение необходимо вста-
вить ключ в специальное гнездо устрой-
ства тормозов SQ2 (рис. 276) и вклю-
чать выключатель управления S21 в ка-
бине машиниста, из которой производит-
ся управление. Затем реверсивно-селек-
тивную рукоятку контроллера машиниста
устанавливают в положение М в соот-
ветствии с выбранным направлением дви-
жения (например, Вперед). В этом поло-
жении от провода Э301 через контакт
выключателя управления S21, провод
501, автомат SF1, замыкающий контакт
SQ2, размыкающий контакт KV21, элек-
тропневматический клапан V14, контакты
1-2 (3-4) реверсивно-селективного вала
контроллера машиниста SA1 напряжение
подается на катушки вентилей реверсо-
ров Q3 и Q4. Валы реверсоров уста-
навливаются в положение, соответствую-
щее выбранному направлению движения,
и замыкаются контакты цепей управле-
ния реверсоров. Эти контакты подают на-
пряжение на катушку промежуточного
реле KV24 и провод Э563 (от провода
501). От провода Э563 напряжение по-
дается на катушки М вентилей тор-
мозных переключателей Q5 и Q6, валы
которых занимают положение М (мо-
торное) .
При установке главной рукоятки на
1-ю позицию и нахождении реверсивно-
селективной рукоятки в положении М за-
мыкаются кулачковые контакты контак-
торов (контакторных элементов) 31-32,
33-34, 39-40, 41-42, 43-44, размыкаются
контакты 83-84, 85-86, 87-88 главного ва-
ла контроллера машиниста, напряжение
подается на провода Э566, Э533, Э582,
Э586. Провод Э585 соединяется с кор-
пусом электровоза. От провода Э586
напряжение подается на катушки кон-
такторов ослабления возбуждения К.25,
К26, К27, К28, от провода Э533 — на
катушки контакторов К29, КЗО, К31, К32,
от провода Э582 — на реле времени
439
V101 KV30 KV30
,	.629. .851 Aie(f4B)- M PS (14В)	^832	1-И	Y14(ffA) SF3 <0001
		N V110	
501
А1(9в) -*---Sl—
+SOB
SF1 SQZ
Локомотивная сигнализация
Контроллер машиниста SM	Конта* ты
Гармозной вал	ПТ П 0 I П Ш 1У																													
																													95-96 97-98 99-100 101-102 103-104 105-106 107-108 109-110 111-112 113-114 115-116 117-116 119-120
																													
																													
																													
																													
																													
																													
																													
																													
																													
																													
																													
																													
Назад Вперед
1-2
3-4
$-6
7-a
з-io
11 — 12
13-14
13-16
17-18
19-го
21-22
23-24
25-26
831(9А)
503
		|Л?7 KV31 3740 ГЛ 7QO 1

VkVZ9
SOI SM86 [_£**
~^~KZB Ш KM71
KT10 ш ш
^544^547^ 536
	^34 —о
95	^96
	—О
	^50
?L^	,100
	,102
rw	,104
105.	рЮб
107Л™
К37
3531
113 .,114
117 .,11В
116 .116
109 .,110
119 ^120
18
23 .,24
19 ^20
21 J? 22
3532
V106 3 [
9533
d5
3534
^V179 9553
3524^456
КМв>>(7А)
591
9535
V155
3536	571
9956
957
9561
9562
9563
3564
9565
Q5(13A)
3SZS
3713
9537
25
Рис. 276. Схема цепей
440
503 Jjl 378
503______s KV23~
503 JrKV31
81 R113 Y203
Bl
3439
о
83
KV33
R114- V204-
Г*—3 W ЧТЮ
io
545
480
J- 379
R115 VZ05
JKVZ5 I r-\KM71
KV33
KV3lf
449
KV32
343
KV 30 уюз
~ £4-
----l=J-----ИЭ-
R121	V211
K25
----i=l------K-
R113 VZ03
K2B
K27
K2B I
K31, K3Z
3730

81
Y7
V105
Y8
743
83
Y3
B2
Y10
«S'
400
a3
747
R130 V2Z0
Y6
R135 VZ25
64
348
R118 ^Y-205
K47
3533
KZ3.K30
R127 V217
-a—M-
300
KV3Z
300
81
К4Ч
Jr 350
"Хзг-i КЗЗ, K34-
K44 SPZ
^VZ07
R11B
SSZ N r~ispB
K37,K38
R1Z8
340
4X
KVZO
83
3533______
K35,K36
R120 V210
YZ18
KV32
B2
571
- VZ31 ^141
 M l—,~|g*
300	3381 1
*-l I 8 0 J. '
НАЗ НАЗ
Эйб2__
300
3561
3562
3563
K33,K40 Kl^f°5z
Секция A
R143 y233 VZ34 H144
4=H4
80 r-i
51
51
0.1
K1B
S1(8A) -~~2-
эччг
C7
U7
хгхз
2
2
BZ-1X3
733
738
Q15
527
528
85 as
3713
9557
VZ32 R14Z
—W-(=H
773^
374^
HA3
ВП L-1
KY24
307 I-1
Я145
HAS
81 X3
~ 791
792
»2 о
B3 ХЗ
4
- о 5o
793
794

Вкл
BbtKX
U13
3
5
6
3
4
5
6
V235
\700
3593
управления электровоза ВЛ 15
BZ ХЗ
CF^T37
\	798
cZ о ——
7
8
Н151 j—V LZ1	В154 KJ д—1
L—1 N V241	PI i—b V244
500
576
|o» & -
81-1 хз
718
713
7^0
790
o4
-1X3
01(10A)
371
775
az
VZ45 R155
as
M
as
V24B
R159 V249
557
500
□ K4B,K47
I-|K4J~
KVZ1 Li
ai(WA)\
K45
KV22
387 _
*SF15
аю
559
K46
554\
9158
555
594
K47
441
			—		28 |гз^ зз				3584 9565		*b	
											Ц10 I' I	
					_31 ^,32				9586	r~ I		
					33^.34				9582	I I		
					33			9583		Ц10		
					р37^33 33^*0			L_ 3585				—
								9588				
				—	43^44 47^ 48	V156 3584	617						
		320 S1(BB)			49^50	^га<? 9812	1<1 506						
					51^52	V159 9822 |^	507						
					53^54	*^V160 9623	|^4 506						
					ss^rSBa	Y161™ 3624 i^t	310						
					57^.58	^V162 3625	|^i 511						
					59^80	V163^ 9626	512						
					61^82	Му#* 3327	$13						
					63^64	V165 9828 LSI	314						
					65^86	^V166 "29	$15						
					67^68	V167^ 3630 i^i	526						
					89^ 70	S631	541						
					77^72	У189 3632 l>f	560						
					73^74	^V17D 9633	1-И 590						
					75>70	V171 303*	885						
					77^78	™V172 3635	i^i 692						
					73^80	V173 "21	698						
					81^82	1<1И74 3370	i^i 495						
					83^84	И/75-^ 3695 i^i	496						
					85^86	ЯВЯ6	ЬЯ7						
					89Jf-90	N 435	 S1(6B) 637	1	'						
		— &42S.				81(88) 677 ^ 675 ' SF1B(98)						
Рис 276 (продолжение схемы цеп
442
3564
К2
ai
Ml
R1B3 2253
ai az
3565	572
КМ72
545
559
3566
81
3562
Ц2_
К44
____взз
аг
3583
т
КГ11
n 500
8F1	KM7Z KAZ
539	602
<71
KT11
12255 Я1В5
400
PC
К224	К231
598
КТ12 V1
V1Z0
—
3385	3588
814
R16k 2254
-a—1^
I I—I	596
614
V121	К41 СВ
_________________ 533 [~1е?е <
V25B R1BB 1 U Г I
7W Г"| I И *—г
\KA10
21Z2
-KJ-
KV2B Ц5 ,
Т / КМ7
508
510
681
sq6 6П
*~L1 I ...I^,kzgz —. R17Z
512_______511 J П*5' EH P-1
i' ...лыУгвз______ U	Hi
' ' O1R173
~nJ I-----ГТТТ1 ,______,R174
£13___Lryffl7 IX	S67 t V(1OA)
nJ r -  Kvi HZg7 _____ R177
515
526
m	541 u
685
бзг
698
jn^=o£fL_
~u t~~^^,^73„Ri83
617
КЗ К45
605
л-иГТ
К2 К4В
60 7
KVS I е*2
495
496
497
KVZ1
KVZZ
( VZ77 R1B7
г-Й-чЬ
КЗ
as
2278 R18B
г-Й-чЬ
KZ
642 П
кг ai
К47 К1
. 608 .. 814
S-B. KVB
500 Л \
639
I7v77^^=^zg4
KZ2
R1BB
ни—S-i
V27B
614
К1
J-1 606
1/775 R188
НН—С=ь
500
К44
as
500
ей управления электровоза ВЛ15)
УгВЗ R130
НН—<=Ь
556
k/ff
Таз
\603
'це
649
556
ав
! кмво
589
КЛ7
/ SP3
638 I
//гдг
815 I
ggg^l 580
ТТпЮ
443
КТ11, от провода 3566— на катушки
вентилей линейных контакторов KI, К2,
К4, Кб. Включаются все указанные
контакторы, и образуется цепь из шести
последовательно соединенных со второй
ступенью ослабления возбуждения (до
55%) тяговых двигателей (через пус-
ковые резисторы).
На 2-й позиции главной рукоятки раз-
мыкаются контакты 39-40, 41-42, 43-44,
выключаются контакторы ослабления
возбуждения и тяговые двигатели рабо-
тают в режиме полного возбуждения.
При дальнейшем перемещении главной
рукоятки до 20-й позиции включительно
с помощью реостатных контакторов про-
исходит уменьшение ступенями сопротив-
ления пусковых резисторов в обоих
секциях электровоза, работающих по сис-
теме многих единиц ', согласно разверт-
ке главного вала. На 20-й ходовой пози-
ции полностью выведены из цепи тяговых
двигателей пусковые резисторы и можно
получить четыре ступени ослабления воз-
буждения /—IV
При установке тормозной рукоятки в
положение 1 через контакт 97—98 тор-
мозного вала, провод Э531, размыкаю-
щие контакты контакторов К32 и К45,
провод 579, размыкающие контакты дат-
чиков боксования Bl, В2, ВЗ напряже-
ние подается на катушки вентилей кон-
такторов ослабления возбуждения
К25 — К28. Последние включаются,
шунтируя обмотки возбуждения тяговых
двигателей полностью введенными резис-
торами, специально предназначенными
для ослабления возбуждения. Катушки
вентилей этих контакторов получают
также питание через контакт 99-100 тор-
мозного вала, провод Э532, свои замы-
кающие контакты и контакт контактора
КМ71
От провода Э532 напряжение подается
на катушку реле KV20, а через замыкаю-
щий контакт этого реле — на катушку
контактора КМ71. Дальнейшее переме-
щение тормозной рукоятки приводит к
возбуждению катушек вентилей контак-
торов: в положении ОВ2 — контакторов
1 Электрические цепи обеспечивают са-
мостоятельную работу секций в двухсекцион-
ном составе электровоза Возможность работы
отдельных секций не предусмотрена
444
К29 — К32, в ОВЗ — контакторов КЗЗ —
К36 и в ОВ4 — контакторов К37 — К40.
Для получения последовательно-па-
раллельного соединения тяговых двига-
телей необходимо сначала тормозную ру-
коятку установить на нулевую позицию,
а затем перевести главную рукоятку с
20-й на 21-ю. При замыкании контактов
27-28 и 35-36 главного вала напряже-
ние от провода 502 через контакт 27-28,
провод 3564 подается на катушки вен-
тилей групповых переключателей Q1 сек-
ции электровоза. Валы переключателей
поворачиваются и занимают положение,
соответствующее последовательно-па-
раллельному соединению. От провода 505
через контакт 35-36 главного вала на-
пряжение подается на провод Э583, под-
готавливая цепь питания катушки реле
времени КТ11. Размыканием контакта
33-34 главного вала снимается напря-
жение с провода Э582 и катушки реле
времени KV11. Однако контакт КТ 11
в цепи проводов 602—596 в течение не-
которого времени остается замкнутым и
катушки вентилей линейных контакторов
К1, К2, К4, Кб возбуждены.
После поворотов валов групповых
переключателей Q1 в положение СП-П
замыканием контакта Q1 в цепи проводов
577-575 восстанавливается цепь питания
катушки реле КТ11. Об установке валов
переключателей в положение СП-П сиг-
нализирует загорание лампы КП (конт-
роль перехода) при переводе главной
рукоятки контроллера с 20-й в 21-ю пози-
цию. Гаснет лампа КП после того, как
валы групповых переключателей в обеих
секциях займут положение СП-П.
При переводе главной рукоятки с 21-й
на 35-ю позицию происходит реостатный
пуск электровоза на последовательно-
параллельном соединении тяговых двига-
телей. На 35-й ходовой позиции через
контакт 45-46 главного вала контроллера
от провода 3581 подается напряжение
на катушки вентилей контакторов К48,
К49, которые, включаясь, подготавлива-
ют цепь для перехода иа параллельное
соединение тяговых двигателей. После
установки главной рукоятки на 36-ю по-
зицию размыкается контакт 35-36 и замы-
кается контакт 29-30 главного вала. Ка-
тушка реле времени КТ 11 теряет пита-
ние, однако ее контакт в проводах
602-596 на некоторое время остается зам-
кнутым, а катушки вентилей линейных
контакторов — возбужденными. От про-
вода 502 через контакт 29-30, провод
Э565 напряжение подается на катушки
вентилей групповых переключателей Q2.
Их валы поворачиваются и занимают по-
ложение П. Замыканием контакта Q2
в проводах 578-575 восстанавливается
цепь питания катушки реле КТ11. Об
установке валов переключателей в поло-
жение П сигнализирует лампа КП (как
и при повороте валов групповых пере-
ключателей в положение СП).
Перемещение главной рукоятки с 36-й
на 46-ю ходовую позицию приводит к
реостатному пуску электровоза на па-
раллельном соединении тяговых двигате-
лей. На 46-й позиции (ходовой), как и на
20-й и 35-й, возможно применение всех
четырех положений ослабления возбуж-
дения.
Рекуперативный режим. Перед перехо-
дом на рекуперативное торможение вклю-
чают тиристорные преобразователи (ТП)
и реле моторного тока КА2 обеих секций.
При этом главная и тормозная рукоятки
должны находиться на нулевой позиции.
Затем реверсивно-селективную рукоятку
переводят в одно из выбранных поло-
жений П, СП или С в зависимости от
скорости движения электровоза. При
установке реверсивно-селективной руко-
ятки в положение П по проводам Э564
и Э565 напряжение подается на катушки
вентилей групповых переключателей Q1,
Q2 и их валы занимают положения соот-
ветственно СП-П и П. Контакты Q1 и Q2
замыкают цепь питания от провода Э565
(замыкающий контакт Q1, провод 572,
замыкающий контакт Q2, провод 575)
катушки реле времени КТ11.
При установке тормозной рукоятки на
позицию П от провода 501 через контакт
105-106 тормозного вала, контакт 13-14
реверсивно-селективного вала, провод
Э566, контакты QF1, KV24, KV31, КА2,
Q10 напряжение подается на катушки
вентилей Т тормозных переключателей
Q5 и Q6. Их катушки возбуждаются,
и валы тормозных переключателей зани-
мают положение, соответствующее ре-
куперативному режиму. От провода 505
через контакт 15-16 реверсивно-селектив-
ного вала, контакт 101-102 тормозного
вала, провод Э533, контакты Q5 и Q6 по-
лучают питание катушки вентилей кон-
такторов К45, К46, К47, которые под-
ключают обмотки возбуждения тяговых
двигателей к тиристорным преобразова-
телям. От провода 604 через контакты
Q5, Q6, Q9, Q15 напряжение подается
на катушки вентилей линейных контак-
торов К2, К4, Кб. Они включаются,
но линейные контакторы К1, КЗ, К5 еще
отключены; они включатся после того,
как сработает реле рекуперации KV4,
KV5, KV6.
При переводе тормозной рукоятки на
позицию ПТ провод Э537 через контакт
115-116 контроллера машиниста соеди-
няется с корпусом («землей») и от прово-
да 604, через контакт реле SP3, замы-
кающие контакты контакторов КМ64,
КМ71, К47 и К45 напряжение подается
на катушки контактора КМ72 и промежу-
точных реле KV21 и KV22. После включе-
ния контактора КМ72 получает питание
система управления преобразователями
по проводу Э524, преобразователи начи-
нают работать. Контактами реле KV21
и KV22 подготавливаются цепи включе-
ния реостатных контакторов. Цепи ре-
куперации собираются после включения
линейных контакторов К1, КЗ и К5. На
катушки их вентилей напряжение подает-
ся от провода Э566, но они не возбуж-
даются до тех пор, пока не сработают ре-
ле рекуперации KV6, KV5, KV4. Реле
KV4, KV5 и KV6 включаются на позиции
ПТ, когда суммарная э.д.с. тяговых дви-
гателей превысит напряжение контакт-
ной сети. Катушки вентилей контакторов
К1, КЗ и К5 соединяются с корпу-
сом кузова по цепи: провода 606, 642,
643, замыкающие контакты контакторов
К47, К46, К45, провода 608, 607 и 605,
контакты реле KV6, KV5, KV4, провод
612, кнопка S17 (проверка САУРТ),
провод Э537, контакт 115-116 тормозно-
го вала контроллера, провод 600, корпус.
На соединении П по проводу Э565 через
замыкающий контакт Q2, провод 591,
контакты контакторов К1, КЗ и КЗ на-
пряжение подается к катушкам реостат-
ных контакторов К22, К23, К17, К18, К12,
К13. Цепи этих катушек соединены с кор-
пусом при замкнутых контактах реле
KV21 и KV22. При включении кон-
такторов К12, К13, К17, К18 и К22, К23
445
выводятся соответствующие пусковые
резисторы.
На позиции ПТ тормозной рукоятки
получает питание электроблокировочный
вентиль SP6 по проводу Э534 через кон-
такты тормозного переключателя Q5,
контактора К2 и пневматического выклю-
чателя управления SP2. Вентиль SP6
отключает тормозные цилиндры секции
от воздухораспределителей во избежа-
ние заклинивания колесных пар при слу-
жебном торможении поезда во время ре-
куперации. Допускается возможность
применения электрического торможения
и одновременно приведение в действие
вспомогательного (прямодействующего)
крана при давлении в тормозных ци-
линдрах ниже 130—150 кПа. При более
высоком давлении цепи электрического
тормоза разбираются пневматическим
выключателем управления SP3, контакт
которого < включен в цепь катушек кон-
тактора КМ72, реле K.V21 и KV22. После
разрыва контактором КМ72 цепи управ-
ления преобразователями ток возбужде-
ния тяговых двигателей падает и они
переходят в тяговый режим, при токе
100 А отключается реле КА2, которое
своим контактом разрывает цепь пита-
ния катушек вентилей линейных кон-
такторов.
Для служебного снятия рекуператив-
ного торможения тормозную рукоятку
перемещают в сторону нулевой позиции
до тех пор, пока ток в цепи тяговых дви-
гателей не достигнет 100 А; при этом сра-
батывает реле КА2 и своим контактом
разрывает цепь питания катушек венти-
лей линейных контакторов, контактора
КМ72, реле KV21 и KV22 Линейные
контакторы разрывают цепь тяговых дви-
гателей, а контактор КМ72 — цепь уп-
равления преобразователями. При срыве
рекуперации размыкается контакт кон-
тактора К2, вентиль SP6 теряет пита-
ние и открывается доступ воздуху в тор-
мозные цилиндры независимо от поло-
жения крана машиниста. Это обеспе-
чивается электроблокировочным венти-
лем У9, который, возбуждаясь, через
размыкающий контакт контактора К2
создает параллельную цепь питания тор-
мозных цилиндров.
При разрядке тормозной магистрали
до 290—270 кПа контакт пневматическо-
446
го выключателя SP2 размыкается и от-
ключает катушку вентиля SP6, в резуль-
тате чего приводится в действие пнев-
матический тормоз и при давлении в тор-
мозных цилиндрах 190—150 кПа цепи
электрического торможения разбирают-
ся, так как размыкаются контакты реле.
Последующий сбор цепей рекуператив-
ного торможения возможен после уста-
новки тормозной рукоятки в позицию 0,
на которой происходит включение реле
КА2. Во избежание срыва рекуператив-
ного торможения в результате отключе-
ния реле KV4, KV5, KV6 контакты этих
реле в цепи линейных контакторов шун-
тируются замыкающими контактами со-
ответствующих линейных контакторов
К5, КЗ и К1.
На соединении СП включаются кон-
такторы КЗ и Кб. При этом от провода
Э564 по цепи: размыкающий контакт
Q2, провод 591, замыкающий контакт
линейных контакторов КЗ и К5 напряже-
ние подается к катушкам реостатных
контакторов К17, К18 и К12, К13. На сое-
динении С включается линейный контак-
тор К1 и через провода Э582, Э534, кон-
такт Q5, размыкающий контакт группо-
вого переключателя Q1, провод 591, за-
мыкающий контакт К1, провод 681 на-
пряжение подается к катушкам реостат-
ных контакторов К22, К23, а от провода
681 через размыкающие контакты Q1
по проводам 639, 680 — соответственно
к катушкам реостатных контакторов К12,
К13 и К17, К18.
Аналогично действию цепей управле-
ния на соединении П протекает работа
цепей управления электровоза в режиме
рекуперативного торможения на СП или
С соединения тяговых электродвигате-
лей.
При установке реверсивно-селективной
рукоятки в положение СП прекращается
подача напряжения на включающие ка-
тушки вентилей групповых переключате-
лей Q2 и их валы занимают положение
С-СП, а при установке реверсивно-
селективной рукоятки в положение С
прекращается подача напряжения на
включающие катушки вентилей группо-
вых переключателей Q1 и они занимают
положение С.
Действие цепей управления в аварий-
ных режимах. Схемы электрических це-
пей предусматривают сохранение работо-
способности электровоза в следующих
аварийных режимах: повреждение тяго-
вых двигателей, быстродействующего
выключателя в цепях тяговых двигате-
лей, быстродействующего выключателя
во вспомогательных цепях, пусковых ре-
зисторов. Переключение тяговых двига-
телей, отключение поврежденного бы-
стродействующего выключателя БВ1 или
пусковых резисторов производится пере-
ключателями Q/5 с помощью тумблеров
MCI или МС2 (см. рис. 276)
Когда тумблер MCI в первой по ходу
секции электровоза установлен в поло-
жение А, вал переключателя Q15 пово-
рачивается в положение Л (аварийный);
при этом не включаются контакторы Д’/,
Кб, тяговые двигатели отсоединены от
БВ1 и пусковых резисторов. При уста-
новке тумблера МС2 в положение А то
же самое происходит во второй секции
электровоза; контакты переключателя
Q15 размыкают цепи групповых переклю-
чателей QI, Q2, что исключает поворот
валов групповых переключателей в по-
ложение СП при переводе главной руко-
ятки на 21-ю позицию.
§ 109.	Цепи управления
электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
Тяговый режим. Чтобы осуществить
пуск электропоезда1 (рис. 277), внача-
ле нажимают на кнопку безопасности
главной рукоятки КнБ, блокировка кото-
рой замыкает цепь питания катушки реле
РКБ от провода 15 через предохрани-
тель Пр51, провод 15А, контактор 6 глав-
ного вала. Реле РКБ срабатывает и за-
мыкает свои контакты в проводах 15А —
15АС (шунтирует контактор 6 главного
вала), 43А—43 (шунтирует контакт 1
реверсивного вала) и 22Е — 2
Затем переводят реверсивную рукоят-
ку в положение Вперед (или Назад)',
при этом замыкаются и размыкаются
соответствующие контакты реверсивного
вала. Катушка реле РКБ получает пи-
' Действия аппаратов цепей управления
на вагонах ЭР2Р и ЭР2Т в основном одина-
ковы Различия имеются только в выполнении
электронных блоков
тание через собственный контакт в про-
водах 15А—15АС', подается также на-
пряжение на провод 42 по цепи: про-
вод 15, выключатель ВУ, предохрани-
тель Пр54, провод 22, контакты тормоз-
ного переключателя ППТ, провод 22Д,
блокировка кнопки Возврат защиты, кон-
такт 3 реверсивного вала, провод 22В,
контакт 16 главного вала, провод 42.
После этого устанавливают главную ру-
коятку в маневровое положение М; при
этом замыкаются контакты 7, 9 и 17 глав-
ного вала. Напряжение с провода 22В
через контакты 9 главного вала подает-
ся на провод 22Г, а через контакт 7
на катушку контактора времени хода
КВХ по цепи: провод 22Г, блокировка
ключа автостопа ЭПК, провод 30. Кон-
тактор КВХ включается и своими кон-
тактами в проводах 22В — 22М через
контакты 4 (5) реверсивного вала по-
дает напряжение на провод 11 (12), сиг-
нальные лампы ЛК и Т, соединенную
проводом 60 с проводом 30. Контакты
КВХ в проводах 22М—22Е совместно
с контактами РКБ подают напряжение
на провод 2.
После подачи напряжения на провод
11 (12) возбуждается катушка вентиля
Вп (Наз) и вал реверсора поворачива-
ется в положение, соответствующее по-
ложению реверсивной рукоятки контрол-
лера машиниста. После переключения
силовых контактов реверсора замыкает-
ся его низковольтный контакт в прово-
дах НА—НБ (12А—НБ), подготав-
ливая цепь питания для линейно-тор-
мозного контактора ЛКТ. По проводу
2 через контакты РУМ, АВУ и ПЛКТ
напряжение подается на катушку вен-
тиля ТП-М, и вал тормозного переклю-
чателя устанавливается в положение тя-
гового режима После замыкания кон-
тактора ТП10 включается реле ПТП-М
по цепи: провод 22, предохранитель Пр19,
провод 22П, контактор ТАЮ, резистор
R44, катушка реле ПТП-М, провод 30А,
контакты РУМ, провод 30.
Включение контактора ЛК возможно
лишь в том случае, если РУМ включен,
контакты АВУ замкнуты (давление воз-
духа в тормозной магистрали не менее
0,35 МПа), тормозной переключатель
находится в тяговом режиме, контакты
реле напряжения PH замкнуты (реле
447
Контроллер машиниста
_________КМ
Вперед 0 назад
Головной. вагон
43А
~43^
п
t
АЛС
1Цг^22В
ггм
Тяга
4 з г 1 м
22Ш
22Ш
эпк
СП
С20
22А
47
47
49В
49В
44А
~4^
ЭЛТ
44
43А
604А
33
Кнв Возврат защиты

Z2
НВТ
Торможение
Кн7
2
Тормоз
7 2 3 45
75А
15АС
~2ЯГ
' квх) КВТ7 2 квх^.
60 * ЛКит\^Л10
'~15А ^~РкГ<У
73АС_____ I КВХ
229	.	ft 30А
40
~40^
чкКиБ 75ЯГУ\РК6_ЗО
Лгтти—-
Г\НВТ
ЗПК
С13
40К
^49
Контроль п
Л1
42
604А''
34
1 1 1 ---hr
ОтпускрПТ/Л
лз
49
1)4 Двери jo
U 21А£	„ С12
BA PJTT
' -44К
ви
тгкА ЛрЯ^Е'Ьге
6046 \Z_jt5B
Торможение
Нн5 Отпуск
РО
«о
45________________
40 Я	40 В ^1^40 И
'	Д.5Ч —1
---------
ППТ
РКТ
ггл
ЧЧВ'
Т ЛШЖТТаИ
♦ ttt
604>
В04А\
ЭЛТ
В2Б
40Р РКТ
30
____>5А
у)р51'
I 75
ВОЗА
в
4В
42
22
P>Z 45А Л59
-'ЧЧф
ск
ккм
43
зож
Рис 277 Схема цепей управления
448
Моторный вагон
11 X- РУМ	11 А____ГМ”
I Bn //j L-I
САУТ
итА16 Д17
ПЛКТ птп-м
РК16-17
РК1-13
ЗА
МТ
Наз
ЧР РУМ Наз У
>	р—>	—
^Ш 2Б ЛНТ 2Д,
БЭР
!ррб1 рн вв -лн pm
2
\ПТП-М^- ~
птп-т
РМТ l/OX^S
човж*' СЭР ।—
зол
' ~РУМ
РУМ
PC
.^ЧЛплнт
23/ 2Г I	ПТП-Мs'
«от ПТ чон зокр
'ПШ ЧОУ РМ/^вУрСВ 
ЧОН 1------
4Б________Hl
Торможение
40 вв
«<м
 чог \	РН1-2
~РУЙГ\ X БЭР ,
рс’р^ «ол^у ррб~\
]Ю^иРС чом
ПТП-ТI ^КЗ юг
«ом
ПШ юл

PH/ юя
БЭР
РН1 \РРБ
РМТ мс** ^КнЗв
пов
f	Р К IS-19
33
34
SSH
ев ж
СУРН
1М
1Г		PHI
J£		PHU
S14	1-1	
Нулевая уставка 1у
ПШ \87К
42
30
"W
22П
РУМ
304
Пр1Э ПЛКТ 22С ^РНЩ 1М
~1 ТП10 223	птп^к,
r-у ПТП-Т
ТП-Т
чг 3-й уставка Ig
'м l-я уставка 1Я
1-я уставка Ig
РУМ
Кн35
ЛК
САУТ I
вп
43
50
so
42
вв
'4ия ггр Н55 ш —L
^jiJzLZZ
7гл|	t—\R3e » ггг£Г~1^
22 ГБ	г—22м1-П-1ПЛК
ST 22rsC2Z-.R4022пд~\ ПТ |_|
22 гг	,_.R5S
QPBT1 30
_	п рВТ2
.R72
КГ\
Урлп
1И
22Г4П ЛШ
рвтг _____________
rso ПРГ
РВТ2
44	ччх
47
7г
РНТ
30	__
Секвенция
________JWB27
49
во
электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
57
65^ S7L
sen
РК32

SSH I 57Ж
15 Зак 95 5
449
срабатывает при напряжении в контакт-
ной сети не ниже 2300 В и целости
предохранителя Пр1), включен быстро-
действующий выключатель, вал рео-
статного контроллера РК находится на
1-й позиции (в силовую цепь напряже-
ние подается только при полностью вве-
денных пуско-тормозных резисторах)
Цепь включения контактора ЛК следую-
щая: провод 2, контакты РУМ,
контакты АВУ, ПТП-М, РРБ БЭР, PH,
БВ, катушка вентиля контактора ЛК,
контакт РК1, провод ЗОА, контакты РУМ,
провод 30.
После включения контактора ЛК про-
исходит включение реле ПЛК по цепи:
провод 22П, контакт ЛК, резистор R39,
катушка реле ПЛК, провод ЗОА, контакт
РУМ, провод 30. Реле ПЛК включает-
ся, замыкает свой контакт в проводах
11Б—ИВ и тем самым подает питание
на катушку вентиля контактора ЛКТ по
цепи: провод 11 (12), контакты РУМ,
контакт Вп (Наз), контакт ПЛК, катуш-
ка вентиля контактора ЛКТ, провод ЗОА,
контакты РУМ, провод 30. Контактор
ЛКТ включается и контактом в прово-
дах 22П—22ГА замыкает цепь питания
реле ПЛКТ, которое своими контактами
в проводах ЗОИР—ЗОА совместно с кон-
тактом ПТП-М в проводах ЗОЕ—ЗОИР
обеспечивает дальнейшее питание катуш-
ки вентиля контактора ЛК на позициях
2—20 реостатного контроллера. На этом
сбор цепи в маневровом положении глав-
ной рукоятки заканчивается Мгновенное
загорание сигнальной лампы ЛК и Т
свидетельствует о том, что реле-повтори-
тели ПЛК контакторов ЛК на всех мо-
торных вагонах включились и движение
происходит прн маневровом положении
главной рукоятки (1-я позиция РК).
Контроль за правильным включением
аппаратов и целостью проводов цепи
управления электропневматическим тор-
мозом осуществляется срывным клапа-
ном СК, который при потере питания
воздействует на ЭПК, вызывая сраба-
тывание пневматического тормоза Ка-
тушка клапана СК получает питание по
цепи: провод 44, контакт 21 главного
вала контроллера машиниста, провод
44А, контакты тормозного переключа-
теля ППТ(1) в головной кабине, про-
вод 44Б, диод Ц54, выключатель ЭПТ,
450
контакт реле контроля тормоза РКТ, про-
вод 43А, контакт реле РКБ, провод 43,
контакты тормозного переключателя
ППТ (3) в кабине хвостового вагона, про-
вод 30. При движении электропоезда
срывной клапан СК получает питание
по цепи: провод 22В, контакты контак-
тора времени торможения КВТ, провод
40Я, диод 53, резистор R42, выключа-
тель ЭПТ, контакт реле РКТ, провод
43А, контакт РКБ, провод 43, контакты
ППТ(3) в кабине хвостового вагона,
провод 30.
Если отпустить при движении кноп-
ку КнБ, не устанавливая главную и ре-
версивную рукоятки в положение 0, то
якорь реле РКБ отпадет и его контакт
в проводах 43—43А разорвет цепь пита-
ния катушки СК со стороны «минуса»,
в результате чего сработает пневмати-
ческий тормоз. Другие контакты РКБ
в проводах 22Е—2 отключат цепи тяго-
вых двигателей Перед тем как отпустить
кнопку КнБ, необходимо перевести глав-
ную рукоятку в положение 0, остановить
поезд, поставить реверсивную рукоятку
в положение 0. Если реверсивную рукоят-
ку перевести в 0 при движении поезда, то
контактом 2 реверсивного вала будет
разомкнута цепь АЛС и вызвано сра-
батывание ЭПК и электропневматиче-
ские тормоза придут в действие.
В 1-м положении рукоятки контрол-
лера машиниста дополнительно включа-
ется контакт 10 главного вала, который
подает напряжение на провод 1. Далее
через контакты РУМ, контактор РК1-
13 (замкнутый с 1-й по 13-ю позицию),
контакты ПЛКТ, ПТП-М напряжение по-
дается в систему управления РК СУРК,
входящую в блок электронных реле БЭР
Под контролем этой системы начнет осу-
ществляться поворот вала РК с позиции
на позицию в соответствии с током яко-
рей тяговых двигателей. Контакты ПЛКТ
и ПТП-М в проводах 1Б—1М исклю-
чают переход вала РК с 1-й позиции во
2-ю до окончания сборки силовой цепи
в положении М. На 2-й позиции вал РК
остается до тех пор, пока ток тяговых
двигателей не уменьшится до значения,
при котором электронное реле ускорения
подаст сигнал на переход со 2-й пози-
ции на 3-ю. Ток тяговых двигателей на
2-й позиции увеличивается, так как по-
степенно выводится пуско-тормозной
резистор R1 (см. рис. 264). Поворот вала
реостатного контроллера со 2-й позиции
на 3-ю происходит в том же порядке,
как ис 1-й на 2-ю. Таким же образом
вал будет поворачиваться до 14-й по-
зиции и остановится, так как контак-
тор РК1-13 на этой позиции разомкнет-
ся и цепь питания катушек вентилей
РК прервется.
При установке главной рукоятки конт-
роллера во 2-е положение замыкается
контакт 11 главного вала и напряжение
подается на провод 3, а по нему на
катушку контактора Ш по цепи: провод
3, контакты РУМ и АВТ, провод ЗОА,
контакты РУМ, провод 30. Контактор
Ш, включившись, контактом в проводах
22П—22Г замыкает цепь питания реле-
повторителя ПШ. Контактор Ш под-
готавливает цепь ослабления возбужде-
ния тяговых двигателей, а контакт ПШ
в проводах ЗГ—1Б подает напряжение
в систему СУРК по цепи: провод 3, кон-
такты РУМ, контактор PKJ4-15 (вклю-
чен на 14-й и 15-й позициях), контакты
ПШ, ПЛКТ, ПТП-М, провод 1М. Под
действием сигнала от системы СУРК вал
реостатного контроллера переходит с
14-й позиции на 15-ю; переход его с 15-й
позиции на 16-ю происходит аналогично.
На 16-й позиции отключается контактор
РК14-15 и движение вала реостатного
контроллера прекращается.
Когда главную рукоятку контроллера
устанавливают в 3-е положение, замыка-
ется контакт 12 главного вала, подаюший
напряжение на провод 5. Через кон-
тактор РК16-17 (замкнут на 16-й и 17-й
позициях) напряжение подается на про-
вод 1Б. Поворот реостатного контрол-
лера с 16-й позиции на 17-ю, а затем
на 18-ю происходит так же, как и на
2-м положении рукоятки контроллера
машиниста. На 18-й позиции размыка-
ется контакт РК16-17', движение вала
реостатного контроллера прекращается.
После этого главную рукоятку контрол-
лера устанавливают в 4-е положение, в
котором замыкается контакт 13 глав-
ного вала и подается напряжение на
провод 6, через контактор РК 18-19 и про-
вод 1Б. Вал реостатного контроллера
начинает поворачиваться так же, как и
при 3-м положении главной рукоятки.
15*
Если рукоятку контроллера машиниста
сразу установить в 4-е положение, то
валы реостатных контроллеров всех ваго-
нов доходят до 20-й позиции; при этом
осуществляется разгон поезда до наи-
высшей скорости движения. Если глав-
ную рукоятку из 1-го — 4-го положения
перевести в положение М, то снимает-
ся напряжение с проводов 1, 3, 5, 6;
валы реостатных контроллеров останутся
на позициях, которые они достигли к
этому моменту. Кроме того, отключе-
ние контактора Ш вызовет усиление воз-
буждения тяговых двигателей. Отклю-
чение тяговых двигателей осуществля-
ется установкой главной рукоятки в по-
ложение 0. При этом теряет напряже-
ние также провод 22У и катушка кон-
тактора КВХ. Конденсатор С13, разря-
жаясь на катушку КВХ, создает выдерж-
ку времени на отключение данного кон-
тактора. Благодаря ей отключение на
позициях ослабленного возбуждения
происходит в два приема: сначала от-
ключается контактор Ш, вызывая уси-
ление возбуждения тяговых двигателей
и уменьшение тока якорей, затем после
отключения контактора КВХ снимается
напряжение с проводов 2 и 11(12),
отключаются контакторы ЛК и ЛКТ,
разрывая цепь тяговых двигателей. Этим
облегчается работа контакторов и тяго-
вых двигателей
После отключения контактора ЛКТ за-
мыкается цепь возврата вала РК на 1-ю
позицию: провод 22, предохранитель
Пр19, провод 22П, контакт ПЛКТ, кон-
тактор РК2-20, провод 1М, система
СУРК.
Вал реостатного контроллера возвра-
щается на 1-ю позицию и остается в ней,
так как контактор РК2-20 разомкнут.
Режимы торможения. Главная рукоят-
ка может быть установлена в следую-
щие тормозные положения: 1-е поло-
жение — фиксация любой тормозной по-
зиции, например при торможении для
ограничения скорости на уклоне (тормо-
жение малоэффективное), 2-е положе-
ние — автоматическое электрическое
торможение с пониженным замедлением
и дотормаживанием электропневмати-
ческим тормозом, применяют при ско-
рости менее 50 км/ч; 3-е положение —
нормальное электрическое торможение и
451
дотормаживание электропневматичес-
ким тормозом, применяют при скорости
более 50 км/ч; 4-е положение — нормаль-
ное электрическое торможение совместно
с электропневматическим торможением
на прицепных вагонах; 5-е положе-
ние — нормальное электрическое тормо-
жение совместно с электропневмати-
ческим торможением на всех вагонах.
При установке главной рукоятки конт-
роллера машиниста сразу в 3-е тормоз-
ное положение (нормальное) замыка-
ются контакты 9 главного вала, в резуль-
тате чего подается напряжение на провод
22Г. Замыкаются также контакты 8 глав-
ного вала, подающие напряжение на
катушку контактора времени торможе-
ния КВТ по цепи: провод 22Д, контакт
кнопки Возврат защиты, контакт 3 ре-
версивного вала, провод 22В, контакты
9 главного вала, провод 22Г, контакт
8 главного вала, катушка контактора
КВТ, провод 30. Контактор КВТ вклю-
чается, в результате чего получают пи-
тание провода 40Я, 22М и 11 глав-
ного вала контроллера машиниста, по-
дающие напряжение на провод 3 и ка-
тушку вентиля контактора Ш. Контак-
тор Ш включается и своим контактом
в проводах 22П—22Г замыкает цепь
питания реле-повторителя ПИ1.
Нажав кнопку Торможение на пульте
управления в головной кабине, подают
напряжение по проводу 40 (контакты
переключателя Торможение, провод 4Л4,
контакты РУМ, провод 42А, контакт
ПЛКТ) на катушку вентиля тормозного
переключателя ТП-Т. Вал этого переклю-
чателя устанавливается в тормозное по-
ложение, его контакт ТТ11 в проводах
22П—22Я подает напряжение на катуш-
ку реле повторителя ПТП-Т. По проводу
40 получают питание катушки контак-
торов ОВ и КВ. Контактор ОВ подклю-
чает обмотки возбуждения двигателей
к тиристорному преобразователю, кон-
тактор КВ подает напряжение на транс-
форматор возбуждения ТрВ (см. рис.
264).
После включения реле-повторитель
ПТП-Т замыкает контакт в проводах
40Г—40Н, в результате чего подается на-
пряжение на катушку вентиля контак-
тора Т. Включившись, этот контактор
своим контактом в проводах 22П—22ГВ
452
подает напряжение на реле-повторитель
ПТ, а оно своим контактом в проводах
11Б—ИВ — на катушку контактора
ЛКТ, замыкающего своим контактом в
проводах 22П—22ГА цепь питания реле-
повторителя ПЛ К.
Включением контакторов ОВ, КВ, Т
и ЛКТ заканчивается сбор силовой це-
пи. Мгновенноё загорание сигнальной
лампы ЛК и Т свидетельствует о том,
что реле-повторители ПТ контакторов
Т на всех моторных вагонах возбуж-
дены и происходит реостатное тормо-
жение с независимым возбуждением.
Размыкание контактов ЛКТ в проводах
20А—87Л ведет к плавному нарастанию
тока и напряжения якорей двигателей.
Когда э. д. с. двигателей станет близкой
к напряжению контактной сети (разница
200 В), сработает реле включения ре-
куперации РВР в БЭР и своим контак-
том в проводах 40Т—40АЖ подаст на-
пряжение на катушку контактора ЛК
по цепи: провод 40, контакты переклю-
чателя Торможение, контакты РУМ,
РСФ, РРБ, КЗ, ПТ ПТ, РМН, ПШ, РВР,
РМТ, ПТП-Т, РРБ БЭР, PH, БВ, ка-
тушка контактора ЛК, контактор РК1,
провод ЗОА, контакты РУМ, провод 30.
Контактор ЛК, включившись, замыкает
цепь питания реле-повторителя ПЛК, а
оно своим контактом в проводах 40Н—
40Л отключает контактор Т, который
контактом в проводах 22П—22ГВ отклю-
чает реле-повторитель ПТ.
Это приводит к переходу с реостат-
ного торможения с независимым возбуж-
дением на рекуперативное. Если напря-
жение контактной сети превысит устав-
ку реле РМН (3950 В), то реле сра-
ботает и своим контактом в проводах
40Н—40Л подаст питание на контактор
Т, а он — на реле-повторитель ПТ. Кон-
такт реле РМН в проводах 40У—40Б от-
ключит контактор ЛК, а он — реле-по-
вторитель ПЛ К- Таким образом, произой-
дет переход на реостатное торможение
с независимым возбуждением. Контакт
ПТ в проводах 40Т—40Н обеспечивает
перекрышу между контакторами ЛК и
Т, что исключает полное прекращение
тормозного тока при переходе.
Некоторые неисправности в цепях мо-
гут привести к уменьшению э. д. с. дви-
гателей и изменению направления тока
якорей, т е. вместо режима торможения
возникает режим тяги, что недопустимо.
На изменение направления тока якоря
реагирует реле РМТ, которое, разомкнув
свой контакт в проводах 40АЖ—40Х,
отключает контактор ЛК, а он — реле
ПЛК. Реле ПЛК своим контактом в про-
водах 40Н—40Л замыкает цепь питания
контактора Г, а он — реле ПТ, в резуль-
тате чего осуществляется переход с ре-
куперативного торможения на реостат-
ное с независимым возбуждением.
По мере снижения скорости движе-
ния система автоматического управле-
ния торможением (САУТ) увеличивает
ток возбуждения двигателей. Когда он
достигнет максимального значения, сра-
батывает реле перехода на самовозбуж-
дение РСВ (уставка 250 А) Реле РСВ
контактом в проводах 40Н—40Л подает
питание на контактор Т. Контакт РСВ
в проводах 40Б—40Н и контакт ПТ в
проводах 40Т—40Н отключают контак-
тор ЛК, который разрывает цепь пита-
ния реле-повторителя ПЛК, осуществляя
переход с рекуперативного торможения
на реостатное с самовозбуждением. Кро-
ме того, контакты ПТ (в проводах ЗЕ—
IX), ПЛК (в проводах IX—1П), РСВ
(в проводах 1П—1М) и контакт РК1-
10, замыкаясь, собирают цепь питания
системы СУРК'. провод 22Г, контакт 10
главного вала, провод 1, контакты РУМ,
контакт РК1-13, контакт ПШ, контакт
РК1-10, контакты ПТ, ПЛК, РСВ, про-
вод 1М, система СУРК- Система СУРК
начинает осуществлять управление рео-
статным контроллером так же, как в ре-
жиме тяги. На позиции 2 вала РК за-
мыкается контактор РК2-11 (в прово-
дах 87Н—20А) и после отключения кон-
тактора ЛК уставка системы САУТ ста-
новится нулевой, к этому моменту от-
ключается контактор ОВ (разомкнулся
контактор РК1 в проводах 40В—40Я).
Цепь реостатного торможения с самовоз-
буждением уже собрана, и торможение
продолжается, в процессе его выводятся
пуско-тормозные резисторы. При пере-
ходе на позицию 3 контакт РК1-2 в
проводах 40Г—40К размыкается, отклю-
чая контактор КВ, контакты которого
размыкают цепь трансформатора воз-
буждения ТрВ (см. рис. 264); тиристор-
ный преобразователь выключается.
Разомкнутый контакт ПТП-М в про-
водах ЗОЕ—ЗОИЯ исключает повторное
включение контактора ЛК, которое мо-
жет произойти из-за отпадания якоря
реле РСВ при отключении контактора
КВ. На 11-й позиции размыкается кон-
такт РК1-Ю в проводах ЗЕ—ЗГ и вал
реостатного контроллера останавлива-
ется. Дальнейшее электрическое тормо-
жение с самовозбуждением становится
малоэффективным, и тогда подключа-
ется электропневматический тормоз, дей-
ствующий до полной остановки электро-
поезда. На всех тормозных позициях
рукоятки контроллера замкнут контакт
20 главного вала, в результате чего
подается напряжение с провода 44 на
провод 49, подводящий питание к катуш-
кам вентилей отпуска ВО электропнев-
матического тормоза.
На 11-й позиции реостатного контрол-
лера замыкается контакт РКП-20, кото-
рый подает напряжение на провод 9
(реле РЗТ в блоке БЭР включено), а по
нему — на катушки реле времени тор-
можения РВТ2 всех моторных вагонов
по цепи; провод 1А, контактор РКП-20,
контакт реле ПРТ, катушка реле РВТ2,
провод 30. Реле РВТ2 срабатывает и
своим контактом подает напряжение иа
катушку промежуточного реле торможе-
ния ПРТ Реле ПРТ включается, замы-
кает контакты в проводах 1Ж—1Р (ста-
новится на самоподпитку) и 44—44х
(подает напряжение на провод 50, в ре-
зультате чего катушки вентилей тормо-
жения ВТ моторного и прицепного ва-
гонов возбуждаются). Начинается на-
полнение тормозных цилиндров мотор-
ного и прицепного вагонов. Контакт
ПРТ в проводах 1Н—1Д размыкается,
якорь реле РВТ2 отпадает с выдерж-
кой времени, и реле размыкает свой кон-
такт в проводах 44—50, разрывая им
цепь питания катушек вентилей тормо-
жения ВТ. Выдержка времени на отклю-
чение реле РВТ2 необходима для созда-
ния в тормозных цилиндрах давления
около 100 кПа (1 кгс/см2), достаточ-
ного для полной остановки электро-
поезда.
При установке главной рукоятки конт-
роллера во 2-е тормозное положение це-
пи работают аналогично. Однако кон-
такт 15 главного вала не замкнут и про-
453
вод 41 обесточен Питание системы САУТ
переведено на другой канал, которому
соответствует более низкая уставка си-
стемы, в результате чего торможение
происходит при пониженном замедлении.
В 1-м тормозном положении рукоятки
замыкается контакт 14 главного вала и
по проводу 4 напряжение подается на
катушку реле пониженной уставки РПУ.
Оно своими контактами переводит систе-
му САУТ на питание по каналу, ко-
торому соответствует минимальная ус-
тавка по току. В то же время провод
теряет питание, так как контакт 10 глав-
ного вала разомкнут. Данное положе-
ние используют для так называемого
отпуска электрического торможения без
разбора цепей. Так как напряжение с
провода / снято, то не может вклю-
читься электропневматический тормоз.
При установке главной рукоятки конт-
роллера в 4-е тормозное положение на
моторных вагонах будет продолжаться
электрическое торможение с нормальной
уставкой. Однако дополнительно замк-
нется контакт 18 главного вала, кото-
рый подает напряжение на катушки вен-
тилей ВТ всех прицепных вагонов по
проводу 8 (включается реле торможе-
ния промежуточное РТП). Катушка вен-
тиля ВО через кнопку Отпуск по прово-
ду 49 получает питание при всех тор-
мозных положениях рукоятки контрол-
лера. Таким образом, совместно с элект-
рическим торможением на моторных ва-
гонах действует электропневматический
тормоз на прицепных вагонах
Для полного отпуска тормозов необ-
ходимо главную рукоятку контроллера
установить в положение 0. Если тре-
буется сохранить электрическое тормо-
жение на моторных вагонах, то глав-
ную рукоятку необходимо перевести в
3-е или 2-е тормозное положение и кноп-
кой Отпуск снять напряжение с катушек
вентилей ВО прицепных вагонов.
В случае необходимости ступенчатого
торможения электропневматический тор-
мозом прицепных вагонов главную ру-
коятку контроллера переставляют из 3-го
положения в 4-е и обратно. Если ру-
коятка контроллера установлена в 4-е
тормозное положение, можно получить
замедленное электрическое торможение,
нажав кнопку Пониженная уставка.
454
При установке главной рукоятки конт-
роллера в 5-е тормозное положение про-
исходит электрическое торможение на
моторных вагонах и одновременно дейст-
вуют электропневматические тормоза
всех вагонов. Дополнительно включается
контакт 19 главного вала, и по проводу
47 напряжение подается на катушку ре-
ле контроля тормоза РКТ, которое, вклю-
чившись, своим контактом в проводах
47—50 подает напряжение на провод
50 и катушки вентилей ВТ моторных
и прицепных вагонов. Начинается элект-
ропневматическое торможение, которое
накладывается на электрическое, что мо-
жет привести к заклиниванию колес
В этом случае давление в тормозных
цилиндрах моторных вагонов не должно
превышать 240—250 кПа (2,4—2,5 кгс/
см2), иначе сработает автоматический
выключатель торможения АВТ и своими
контактами в проводах ЗА—ЗБ отключит
контактор Ш, а он — повторитель ПП1.
Если успела собраться цепь рекупера-
тивного торможения, то контакты реле
ПШ в проводах 40Т—40У и 40Н—40Л
осуществят переход на реостатное тор-
можение. Одновременно в системе САУТ
контакты ПШ в проводах 20А—87Н и
ПЛК в проводах 87Н—87Л переведут
питание системы на другой канал, что
равносильно уменьшению уставки до
нуля. Электрическое торможение таким
образом прекращается. Давление в тор-
мозных цилиндрах при электропневмати-
ческом торможении определяется време-
нем нахождения главной рукоятки в 5-м
положении. Для ограничения силы тор-
можения рукоятку контроллера следует
перевести в 3—1-е положение. Чтобы
получить ступенчатое торможение, необ-
ходимо главную рукоятку контроллера
переставлять из 5-го тормозного поло-
жения в 4-е и обратно. Ступенчатый от-
пуск производят, нажав кнопку Отпуск.
При этом кнопка Торможение в проводе
8 должна быть включена.
При срыве электрического торможения
на каком-нибудь моторном вагоне при
2, 3, 4 или 5-м положении рукоятки конт-
роллера машиниста автоматически всту-
пает в действие электропневматический
тормоз на данном вагоне На остальных
моторных вагонах будет продолжаться
электрическое торможение Это происхо-
дит следующим образом. При нахож-
дении рукоятки контроллера в одном из
тормозных положений контакт 16 глав-
ного вала разомкнут, провод 42 обесто-
чен и реле времени торможения РВТ1
отключено. Контакт 10 главного вала
замкнут (2—5-е положения), напряже-
ние подается на провод 1, а по нему и
на катушку реле РВТ2. Так как ток яко-
рей двигателей отсутствует, то реле РЗТ
не возбуждено и его контакт в прово-
дах 1А—1Н замкнут. Если же возник-
нет ток в якорях, то реле РЗТ срабо-
тает и своим контактом в проводах
1А—1Н предотвратит включение элект-
ропневматического тормоза.
Если же ток якорей не возникнет,
то по истечении выдержки времени якорь
реле РВТ1 отпадет и оно своим кон-
тактом в проводах 1Н—1Ж включит
реле ПРТ. Дальнейшая работа электро-
пневматического тормоза аналогична
режиму дотормаживания. Отличие за-
ключается в том, что контакты РЗТ в про-
водах 9—1Н препятствуют срабатыва-
нию электропневматического тормоза на
остальных вагонах Кроме того, посколь-
ку катушка реле РВТ2 находилась под
напряжением более длительное время,
то выдержка времени РВТ2 будет боль-
ше, следовательно, и торможение будет
более эффективным, что необходимо на
высоких скоростях. При снижении ско-
рости до 40—30 км/ч производят ступен-
чатый отпуск электропневматического
тормоза кнопкой Отпуск.
Для прекращения торможения уста-
навливают главную рукоятку контрол-
лера машиниста в положение 0. Если
это происходит при рекуперативном тор-
можении, то размыкаются контакторы
11 и 8 главного вала (отключаются
контакторы Ш и КВТ) Контакты ПШ
в проводах 40Т—40У и 40Н—40Л осу-
ществляют перевод на реостатное тор-
можение с независимым возбуждением,
а контакты ПШ и ПЛК в проводах
20А—87Н, 87Н—87Л в системе САУТ
уменьшают до 0 уставку по току. При
этом осуществляется плавное умень-
шение тормозной силы. По истечении
выдержки времени, обеспечиваемой кон-
денсатором С12, отпадает якорь кон-
такторов ЛК и ЛКТ, которые выклю-
чаются почти без разрыва тока.
Аналогично прекращают реостатное
торможение при независимом возбуж-
дении Порядок отключения крнтакто-
ров Ш, Т, ЛКТ при реостатном тор-
можении с самовозбуждением сохраня-
ется прежний, но воздействие на систе-
му САУТ незначительно. Однако кон-
тактор Ш вводит в цепь возбуждения
резистор R23, что приводит к значитель-
ному уменьшению тормозного тока
Проверка цепей. Работу цепей про-
веряют в режимах тяги и торможения.
В проверке участвуют двое: один управ-
ляет контроллером машиниста, другой
нажимает на кнопку Проверка схемы
и реле PC, проверяя работу цепей каж-
дого моторного вагона
В тяговом (маневровом положении)
режиме цепи проверяют при опущенных
токоприемниках. В кабине машиниста
выполняют все операции, как при обыч-
ной подготовке поезда к движению. За-
тем главную рукоятку устанавливают в
положение М. После этого на моторном
вагоне нажимают кнопку. При проверке
схемы контакт PC в проводах 2В—2Г
шунтирует разомкнутые контакты РРБ и
PH, что позволяет собрать цепи, соот-
ветствующие положению М. Для провер-
ки работы цепей при других положениях
рукоятки контроллера надо подать на
БЭР напряжение 220 В переменного
тока через розетку Ш6 от постоянного
источника н выключатель Секвенция
установить в положение 2 (секвенция). В
рабочем положении этот выключатель
устанавливают в положение 1 (нормаль-
ное) .
При проверке цепей в режиме электри-
ческого торможения выполняют все опе-
рации, что н в режиме тяги Для
осуществления электрического тормо-
жения главную рукоятку устанавливают
в положение 3 или 2 н, нажав на кноп-
ку Проверка схемы, собирают цепи, не
переводя рукоятку реостатного контрол-
лера.
§ 110.	Цепи управления
электровоза ВЛ85
Общие сведения. Управляет электро-
возом машинист, как было описано вы-
ше, с помощью контроллера машиниста
SM, выключателей и тумблеров Меха-
455
нические блокировки валов SM исклю-
чают перемещения реверсивно-режимной
рукоятки в нулевое положение, а также
в положение Р (рис. 278) при нахож-
дении главного вала штурвала в рабо-
чем положении, главного вала штурвала
при нахождении положения 0 реверсив-
но-режимной рукоятки, поворота штур-
вала из положения 0 в положение ИР
при положении Р реверсивно-режимной
рукоятки и рабочем положении рукоятки
скорости. С валом штурвала сблокиро-
ваны сельсины В1 и В2. Сельсин В1
является задатчиком тока якоря в ре-
жиме тяги и тормозного усилия в ре-
жиме рекуперации при автоматическом
регулировании скорости, а В2 — задат-
чиком угла открытия тиристоров ВИП
при ручном регулировании. С валом ру-
коятки скорости сблокирован сельсин ВЗ,
который при автоматическом регулиро-
вании является задатчиком скорости
движения электровоза в режимах тяги и
рекуперативного торможения, а при руч-
ном регулировании — задатчиком угла
открытия тиристоров ВУВ в режиме
рекуперативного торможения. Ревер-
сивно-режимной рукояткой задается на-
правление движения, режим работы
электровоза (тяга или рекуперация) и
степень ослабления возбуждения тяго-
вых двигателей.
Работа по системе многих единиц и
автоматическое регулирование обеспе-
чиваются блоком автоматического уп-
равления А55, напряжение на который
(разъем Х5, выводы 9 и 10) подается
от автотрансформатора Т35 (см. рис.
265).
Измерительными элементами токов тя-
говых двигателей, входящими в систе-
му управления преобразователями, яв-
ляются датчики тока якорей Tl, Т2, дат-
чик тока возбуждения Т20 и блоки из-
мерений А59, А60. Датчики тока под-
ключены к блокам измерений прово-
дами А1—А14. Питающее напряжение
на блоки измерения (выводы 15, 16)
подается от обмотки собственных нужд
тягового трансформатора.
В качестве датчиков скорости электро-
воза используются тахогенераторы В1,
В2, ВЗ. К блоку автоматического управ-
ления А55 каждой секции подключены
как тахогенераторы своей секции (про-
456
водами А61—А69), так и тахогенераторы
другой секции (проводами А81—А89).
В качестве датчиков углов коммутации
используются трансформаторы Т21—Т26
в комплексе с реакторами L21—L26, ко-
торые подключены к блоку управления
А57 проводами А171—А182. По выходам
выпрямителей импульсов напряжения,
поступающих от датчиков углов ком-
мутации, блоки управления А57 обеих
секций электровоза включены параллель-
но между собой проводами А161—А163.
Проводами А161, А163 запараллелены
выходы выпрямителей импульсов напря-
жения, поступающих от датчиков, рабо-
тающих на первой и второй зонах регу-
лирования. Проводами А162, А163 запа-
раллелены выходы выпрямителей им-
пульсов напряжения, поступающих от
датчиков, работающих на третьей н чет-
вертой зонах регулирования.
Тяговый режим при автоматическом ре-
гулировании. При установке реверсивно-
режимной рукоятки в положение Вперед,
ПП (или Назад, ПГТ) возбуждается ка-
тушка промежуточного реле KV13 веду-
щей секции по цепи: контакты 13—14
вала контроллера SM, крана машиниста
SQ3, провод Н23 (контакты SQ3 размы-
кают цепь при экстренном торможении
краном машиниста). Включившись, реле
KV13 контактами в проводах Н34—Н35
подает напряжение на катушку вентиля
Тяга переключателя QT, вал которого по-
ворачивается из положения Торможение
в положение Тяга (без токовой нагрузки,
так как контакты реле времени КТ 10 за-
мыкаются с выдержкой времени после
отключения ВУВ и блоков питания ВИП
от обмотки собственных нужд тягового
трансформатора). После поворота пере-
ключателя QT в положение Тяга и замы-
кания его контактов в проводах Н36, Н39,
Н40, Н41 включается промежуточное ре-
ле KV15, которое своими контактами в
проводах Н152—Н156 подготавливает
цепь включения электромагнитных кон-
такторов КМ41, КМ42 и КМ43, которыми
подключаются блоки питания ВИП
А61—А63. Включение реле KV15 воз-
можно, если в цепи ее катушки замкнуты
контакты: реле KV12, KV13, KV14, пере-
ключателя SA5, пневматического вы-
ключателя SP2 и электромагнитных
контакторов КМ 14, КМ 17. Контакты
KV12—KV14, SA5, SP2, КМ14, КМ17
предназначены для отключения реле н,
следовательно, прекращения режима
тяги в следующих случаях:
срабатывание электрОпневматического
клапана У25 автостопа. При этом через
контакты 13—14 контроллера машиниста
и контакты клапана У25 в проводах
Н21—Н22 подается напряжение на ка-
тушку реле KV12. Реле возбуждается,
контактами в проводах Н35—Э4 отклю-
чает реле K.V15, а контактами в прово-
дах Н99—Э19 подает питание на электро-
пневматический клапан У4. Через вклю-
ченный клапан У4 подается сжатый воз-
дух в тормозные цилиндры. Одновремен-
но контакты KV12 в проводах Н322—Э52
замыкаются, включают электропневма-
тические клапаны песочниц;
экстренное торможение краном маши-
ниста. При этом контакты SQ3 в про-
водах Н21—Н23 отключают реле KV13,
которое контактами в проводах Н34—
Н35 отключает реле KV15, контакты
SQ3 в проводах Н99—Э19 подают пита-
ние на электропневматический клапан У4,
контакты в проводах Н319—Э51 — на
электропневматический клапан У17 тифо-
на н контакты в проводах Н322—Э52 —
на электропневматические клапаны пе-
сочниц;
обрыв тормозной магистрали. При сни-
жении давления воздуха в тормозной ма-
гистрали на 0,02 МПа (0,2 кгс/см 2) н
более контакты ДДР пневмоэлектриче-
ского датчика SP1 подают питание на
катушку реле K.V14, которое, замкнув
контакты в проводах Н21—Н24, включа-
ет сигнальную лампу Н6 и, разомкнув
контакты в проводах НЗЗ—Н34, отключа-
ет реле KV15. При снижении давления на
0,06—0,08 МПа (0,6—0,8 кгс/см 2) н бо-
лее в тормозные цилиндры поступает сжа-
тый воздух. Когда давление воздуха в
них достигнет 0,04—0,07 МПа (0,4—0,7
кгс/см2), размыкаются контакты ДТЦ
датчика SP1, и реле KV14 размыкает
контакты, подготавливая цепь питания
катушки реле KV15 и отключая сигналь-
ную лампу Н6 Панель диодов V31 в цепи
катушки реле KV14 исключает подачу
напряжения на сигнальную лампу Н6
через контакты ДДР при отключенном
реле На панель диодов V32 разряжает-
ся энергия, запасенная в катушке реле
KV14 при ее отключении, с целью об-
легчения условий работы контактов дат-
чика SP1. При отпуске тормозов контак-
ты ДТЦ замыкаются после размыкания
контактов ДДР',
отключение секции; при этом размы-
каются контакты SA5;
саморасцеп секций; размыкаются кон-
такты SP2 при снижении давления воз-
духа в тормозной магистрали до 0,27—
0,29 МПа (2,7—2,9 кгс/см2);
отключение двигателя вентилятора си-
стемы охлаждения тягового трансформа-
тора; при этом размыкаются контакты
КМ 14;
отключение двигателя масляного насо-
са системы охлаждения тягового транс-
форматора. При этом размыкаются кон-
такты КМ17. Контакты КМ17 в цепи ка-
тушки реле KV15 могут быть шунтирова-
ны контактами промежуточного реле
KV47. Это необходимо для зимнего
периода эксплуатации при температуре
ниже —15 °C.
При установке штурвала в положение
П (см. рис. 278) и включении контакто-
ров КМ41—КМ43 подается напряжение
от обмотки собственных нужд тягового
трасформатора на блоки питания ВИП
А61—А63. В этом случае происходит сле-
дующее:
подается напряжение 110 В переменно-
го тока на сельсины В2 и ВЗ от панели
питания А56 по цепям: на сельсин В2 —
провод А21, контакты SA1, провод А22,
контакты 79—80 контроллера и провод
А24, контакты 75—76 контроллера; на
сельсин ВЗ — провод А21, контакты SA1,
провод А22, контакты 79—80 контролле-
ра и провод А24, контакты SA10, провод
А26, контакты 77—78 контроллера. В об-
щую цепь питания сельсинов включены
контакты SA1, соединенные с панелью
А56 проводами А35, А38,
выход сельсина В2 подключается к
блоку автоматического управления А55
по цепям: провод А27, контакты SA1,
провод А29 и контакты 69—70 контрол-
лера, провод АЗЗ, контакты SA10, про-
вод А34, контакты SA1, провод А39,
выход сельсина ВЗ подключается к
блоку автоматического управления А55
по цепям: контакты 65—66 контроллера,
провод А48, контакты SA10, SA1, провод
А44 и провод А45;
457
Диаграмма замыкания контактов контроллера SM
_____Позиции
Вал Назад Вперед гыК‘
ПП О ПП0П1 .ОПЗ Р______
Реверсивно-режимный	1 1 1 1 1 1 Mill III	
	1 1 1 1	
		
	1 1 1 1 1	
	1 1 1 *	
	1 1 1 1 ;l|l 1 1 1 । 1 и 11 1 1 1 1	
21-22
23-24
SM
Скорость
А65
V1. V4
Скорость
4 3 Z.1 НРП О БВ
1 -2
5-е
17-18
19-20
26
25-26
51-52
-14
'-16
-В
-10
-12
27 -28
29-30
31 -32
53-54
55-56
57-58
59-60
61-62
63-64
65-66
67-68
69-70
71 -72
73-74
75-76
77-78
АЧЗ\ АЧ9
2	92	92	SA5	Н4
	33'	'эз		Н7
	Н035'		SA5	
	Н321 '			
	Н014 ’			
Н20
Н532
Н20'
нзег'
№25'
Н31
Н24 \R^74	HZS
' I йЛ-|	KVVt W13
I 1 И32 JI* Н33 - нзц 935
36	т*
В схеме ИДМБ 66115Z. СоГзЗЛ
28
53\54_
55^56
310
НО26
345
Н031
321
37
38
39
31
У7о
АН-
A11-RT...A13-PT
Н52 П
345
37
98
39
31
*
Н195
Н197'
Н1жр^42'
~-^-jH024
hizo^ эго
KV4Z нт
K'lZ°HZS3n<^fr~\HZ6‘f П*М15
П/7
К4
Кб
KV31
KV55
Л_____
LYJ
РЗЮ ।
21
Н95
Уг4
'~Н87 1	^ИJ7~Z7
'	№21... KV23
Д2—-----------------1
нт______LJ__________
KV13
919
БАЮ
3141 х
SM
А27
О) si
А34
319
Н027л
___АЗЗ^
А41
Н535
Н535
А37
БАЮ
R6 R5
XZ-9
XZHO
.А45
76
о
78
64
66~
68
^70
^72
БАЮ
К SA1 прободу АЧ7 и блоку
управления А57
Рис 278. Схема цепей управления 1-й секции
458
A11-QP ..A13-QP Вперед
Н35
1S~
Секция 1
KV90 КУЮ
Секция 2
КУЮ KV90
A11-QP...A13-Q.P Тяга
ЗЮ
312
Н95
KV1Z
Н35
\QfT ЦТ
Торможение
Н37
SA5 7
\зе (А11-йТ
A1Z
КА11 Inrj nf\
Н59 550,Ц '	L
ЦГ2
910
Вм 55
313
313

Э1В
р
321
А11-ЦГ А12-ЦТ A13-QT
НЗЗ Н40	Н42
~>-А13	нвв
I/
771 КМ15 КУ 15 VКУЮ
w.\нвг ^,нез	\нз4
।	|П- КУ21
КМ17 КМ14 КУ15
ХКУ21
\Н31
/ КУЮ
КМ41...КМ43
_____£_А_Х.
\AV,?J
*	5 А?
Секция 1 СекцияZ
——р2—
эн Л 311
КТ*
325
Г*~1 KV18
| H9Z__________________________________Г
A11-QT KV2Z KV1B Uty _ L
нее нэз HS4 \г .	71
Ч Т Г^» ?
5 I U3 5
зге
УЗ
УЗ
324	Г"!
НА
U31
Елок управления
Ведущий
SB Секция 1
01
изв
Ui-
02
Ведомый
SB
низ пр 01
2
иЗЯ „м-т
КТЧ
ш
H1U3
Блок управления
Ведущий
Секция 2	вб
01
U37
35 Вкя
Н112 ЧР Н111
К SM
а
сг
Ведомый
SB U3B
М-
313
313 '
313
317
SA1
К SM
U33
SA1.
^Э)>
КТ5

316
чиР-
.SA1

3Z3
V»	321
Ь1 H130KVJ° Н131 KVJ5 322
V Н1ззГ\К11 ,

КГ5
31В
КУ25 г Ш КГЦ
|~| lAi‘H143 H13Z у
4—--------------------
П	321_________
,	2 322 KVJ? Н131 К^°
.	Г1Н133 
Н130
К11

(схема 2-й секции аналогична) электровоза ВЛ85
459
подается напряжение 50 В постоянно-
го тока на блок автоматического управле-
ния А55 для обеспечения питания кату-
шек контакторов ослабления возбужде-
ния в зоне 4 регулирования. Напряжение
подается по цепи: контакты 61—62 конт-
роллера, провод 31, контакты SA10, про-
вод Н630-,
подается напряжение 50 В постоянно-
го тока на панель питания А56 для запре-
та регулирования при данном (а также
нулевом) положении штурвала. Напря-
жение подается по цепи: контакты 59—60
контроллера, провод 320, контакты SA1,
провод Н680;
включается промежуточное реле K.V91.
Напряжение на катушку реле подается
через контакты 63—64 контроллера. При
работе по системе многих единиц реле
включается на ведущем электровозе.
Контактами реле KV91 в проводах
А131, А136 и А132, А137 выходы блоков
измерения А59, А60 ведущего электро-
воза подключаются к блокам автомати-
ческого управления А55 ведущего и ведо-
мого электровозов. Напряжением с выхо-
дов пропорционально току якорей тяго-
вых двигателей ведущего электровоза и
для ведомого электровоза задается ток
якоря. Контактами реле KV91 в проводах
А75, А76 на ведущем электровозе размы-
кается цепь питания реле в блоке А55, ко-
торое в обесточенном состоянии подклю-
чает регулятор тока якоря к выходу сель-
сина В2 и отключает от выхода блоков
А.59, А60 ведомого электровоза. На ведо-
мом электровозе цепь питания реле в бло-
ке А55 замыкается и, возбудившись, реле
отключает регулятор тока якоря от выхо-
да сельсина В2 и подключает к выходу
блоков А59, А60 ведущего электровоза,
которые при этом становятся задатчика-
ми тока якоря для ведомого электрово-
за. Контакты реле KV91 предназначены
для разрыва цепи реле токовой зашиты,
после ее срабатывания, при установке
штурвала контроллера в положение 0.
Скорость электровоза задается пово-
ротом рукоятки скорости При этом на-
пряжение, соответствующее задаваемой
скорости, с выхода сельсина ВЗ подает-
ся на блок А55 (по цепи, описанной
выше) и через панель А65 — на указа-
тель скорости PV5 (вольтметр, отградуи-
рованный в км/ч).
460
Ток якоря тяговых двигателей задают,
поворачивая штурвал из положения HP
к положению 4. При этом с выхода сель-
сина В2 подается соответствующее на-
пряжение на блок А55 (по цепи, описан-
ной выше) и размыканием контактов
59—60 контроллера снимается запрет на
регулирование (обесточивается про-
вод 320)
Измерение тока осуществляется вольт-
метром PV5, отградуированным в ки-
лоамперах. Напряжение на вольтметр по-
дается от блоков измерений А59, А60
через резисторы R134,	R135 (см.
рис. 265) и контакты переключателя
SA6, обеспечивающие возможность конт-
роля тока посекционно. Резисторы R134,
R135 предназначены для корректировки
показаний вольтметра по показаниям
амперметров РА1. Напряжение, пропор-
циональное току якоря, от блоков изме-
рений подается также на блок автомати-
ческого управления А55 (проводами
А145, А146)
Напряжение, задающее зону регулиро-
вания и фазу импульсов управления ти-
ристорами ВИП, подается по проводам
А141, А143 от блока автоматического уп-
равления А55 через панель питания А56
на блок управления А57
При срабатывании токовой зашиты (в
блоке автоматического управления А55)
по проводам А97—А99 подается напря-
жение + 24 В от блока А55 на блок А57,
что обеспечивает снятие импульсов уп-
равления с проводов А101— А109 О сра-
батывании зашиты сигнализирует лампа
НЗЗ, цепь которой замыкается контакта-
ми реле блока А55 (провода Н410, Н463)
Если срабатывает реле боксования, то
замыкаются контакты соответствующего
промежуточного реле из числа KV61—
KV63 и подается команда на изменение
угла регулирования тиристоров ВИП с
целью уменьшения выходного напряже-
ния.
Режим рекуперативного торможения
при автоматическом регулировании. Под-
готовка к работе в режиме рекуператив-
ного торможения начинается с установки
реверсивно-режимной рукоятки контрол-
лера машиниста в положение Р (штурвал
в положении 0). При этом по проводу И51
на блок автоматического управления А55
и панель питания А56 подается напря-
жение 50 В постоянного тока, необходи-
мое для переключения системы управле-
ния в режим, соответствующий рекупера-
тивному торможению Штурвал устанав-
ливают в положение П, при этом:
включается контактор КМ40, подклю-
чая синхронный компенсатор М40 к
трансформатору Т18;
возбуждается промежуточное реле
KV25 и замыкает цепь питания выход-
ных усилителей выпрямительных устано-
вок возбуждения V14, VI5. Питание уси-
лителей осуществляется напряжением
380 В переменного тока через контакты
реле KV25 и переключателей Q/ (вклю-
чается только на той секции, в которой
включен блок управления), QT (устанав-
ливается в положение Торможение при
переводе реверсивно-режимной рукоятки
в положение Р);
подается напряжение 110 В переменно-
го тока на сельсины В2, ВЗ от блока
питания А56 по цепям: на сельсин В2 —
провод А21, контакты А1, провод А22,
контакты 79—80 контроллера и провод
А23, контакты SA1, провод А26, контакты
SA10, провод А27, контакты 75—76 конт-
роллера; на сельсин" ВЗ — провод А21,
контакты ЗЛ /, провод А22, контакты 79—
80 контроллера и провод А23, контакты
SA1, провод А26, контакты 77—78 конт-
роллера
Остальные цепи не отличаются от опи-
санных для режима тяги Внешние цепи,
используемые для управления контакто-
рами ослабления возбуждения с помо-
щью блока автоматического управления
(провода Н630, Э137—Э139), а также к
токовой защите в этом блоке (провода
А97—А99, А152, Н410, Н463) остаются
такими же, как в режиме тяги, но ника-
ких функций не выполняют.
Тормозное усилие задается с помощью
сельсина В2 путем поворота штурвала в
диапазоне НР1—4 (увеличение тормоз-
ного усилия) Скорость задается с по-
мощью сельсина ВЗ путем поворота ру-
коятки скорости. Импульсы управления
выпрямительными установками возбуж-
дения U14, U15 подаются от блока уп-
равления А57 по проводам А111—А113
Напряжение, задающее фазу импульсов
управления, поступает на блок А57 от
блока автоматического управления А55
через панель питания А56 (провода А142,
А143). Информация о токе возбуждения
тяговых двигателей поступает в блок ав-
томатического управления от блока изме-
рений А59 по проводам А129, А130.
Ручное регулирование. Переход на руч-
ное регулирование осуществляется вклю-
чением тумблера S120. При этом сраба-
тывает переключатель SA10 и производит
следующее:
отключает блок автоматического уп-
равления А55 от автотрансформатора
Т35 блоков измерений, сельсинов В2 и ВЗ,
провода Э1. В результате блок А55 выво-
дится из работы;
отключает вход сельсина ВЗ от панели
питания А56 и выход сельсина от панели
выпрямителя А65;
подготавливает цепь питания сельсина
В1;
подключает выходы сельсинов Bl, В2 к
панели питания А56 и выход сельсина
ВЗ к блоку управления А57;
замыкает цепь питания (+24 В) реле в
блоке управления А57 (провода А115,
А116), при включении которого обеспечи-
вается плавный вход в режим рекупера-
тивного торможения,
подключается выход (по току якоря)
блоков измерений А59, А60 к панели
питания А56 (провода А155, А156) и че-
рез фильтр панели — к блоку управления
А57 для обеспечения плавного входа в
режим рекуперативного торможения
Режим тяги. Цепи собираются так же,
как и при автоматическом регулировании.
Ток тяговых двигателей регулируют пу-
тем поворота штурвала контроллера ма-
шиниста от позиции ИР к позиции 4
При этом от сельсина В2 на блок управ-
ления А57 через панель питания А56
подается регулируемое напряжение,
которым задается зона регулирования и
угол открытия тиристоров ВИП Напря-
жение подается по цепям: провод А27,
контакты SA1, провод А32, блок А57
и контакты 69—70 контроллера, провод
АЗЗ, контакты SA10, провод А37, контак-
ты SA1, провод А40, панель А56, блок
А57 Рукоятка скорости не используется
и может находиться в любом положении
Режим рекуперативного торможения
Цепи собираются так же, как и при ав-
томатическом регулировании. Тормозное
усилие регулируется с помощью штурва-
ла и рукоятки скорости контроллера ма-
461
шиниста. Рукоятка скорости непосредст-
венно используется для регулирования
тока возбуждения. Эту рукоятку повора-
чивают из положения 0 после перевода
штурвала в положение HP. Когда воз-
можность увеличения тормозного усилия
путем регулирования тока возбуждения
с помощью рукоятки скорости исчерпа-
на, для увеличения его поворачивают
штурвал из положения HP к положе-
нию 4.
При повороте рукоятки скорости под
действием сельсина ВЗ на блок управле-
ния А57 подается регулируемое напря-
жение, которым задается угол открытия
тиристоров выпрямительных установок
возбуждения. Напряжение подается по
цепям: контакты 35—36 контроллера,
провод А41, контакты SA10, провод А43,
контакты SA1, провод А46 и провод А45,
контакты SA1, провод А47.
Когда штурвал перемешается в диапа-
зоне НР-4 под действием сельсина В1, на
блок управления А57 через панель пита-
ния А56 подается регулируемое напряже-
ние, которым задается зона регулирова-
ния и угол открытия тиристоров ВИП.
Напряжение подается по цепям, провод
А27, контакты 1, провод А32, блок А57,
контакты 71— 72 контроллера,
провод А28, контакты SA10, провод А30,
контакты SA1, провод А31, панель А56,
блок А57.
При ручном регулировании в режиме
рекуперативного торможения разбор це-
пей следует начинать с установки рукоят-
ки скорости в положение 0. Этим обеспе-
чивается бестоковое отключение контак-
тора КП при последующей установке
штурвала в положение 0.
§ 111.	Цепи управления
электровоза ВЛ86*
Режим движения электровоза задается
контроллером машиниста, имеющим ру-
коятки главную (штурвал), реверсивно-
режимную и скорости. С валами рукояток
главной скорости механически связаны
потенциометры заданных значений на-
грузки и скорости. При установке главной
рукоятки в рабочую зону (за положение
«НР» — начало регулирования) с потен-
циометра заданного значения нагрузки
462
снимается напряжение, пропорциональ-
ное углу поворота вала контроллера. Оно
подается на преобразователь Напряже-
ние — частота и в виде частотного сигна-
ла поступает в систему управления.
От потенциометра заданного значения
скорости в систему управления через пре-
образователь Напряжение—частота
подается сигнал, пропорциональный за-
данной скорости. Она фиксируется
прибором Скорость, который установлен
на пульте машиниста. Система управле-
ния сравнивает заданное значение ско-
рости с фактическим, получаемым в ре-
зультате обработки сигналов от датчи-
ков частоты вращения тяговых двига-
телей, и отрабатывает тяговое усилие,
необходимое для достижения и поддер-
жания требуемой скорости, не превышая
значения нагрузки, заданные главной ру-
кояткой контроллера. Если машинист вы-
берет нагрузку, меньшую необходимой,
то заданная скорость не будет достиг-
нута Фактическую скорость движения
определяют по локомотивному скоросте-
меру.
Вместо традиционных амперметров иа
нем установлены три прибора, шкалы ко-
торых проградуированы в процентах.
Один из иих показывает заданное зна-
чение нагрузки в процентах от номиналь-
ной, а два других — фактическую нагруз-
ку 1-го и 12-го тяговых двигателей, также
в процентах от номинальной. Нагрузка,
равная 100%, соответствует максималь-
ной допустимой в продолжительном ре-
жиме.
Если напряжение на токоприемнике
равно 25 кВ, а заданное значение на-
грузки — 100%, то показания фактиче-
ской и заданной нагрузок в общем слу-
чае будут одинаковы При заданной на-
грузке более 100% система управления
обрабатывает тяговое усилие сначала в
соответствии с ограничением по макси-
мальному моменту (силетяги), а начиная
со скорости 48 км/ч — в соответствии с
ограничением максимальной мощности.
В этом случае показания приборов фак-
тической нагрузки по мере разгона
электровоза будут уменьшаться от задан-
ной нагрузки (нулевая скорость) до на-
грузки, равной 100%
Замеренные показания заданной /3 и
фактической /ф нагрузок могут также от-
личаться в следующих случаях, напряже-
ние на токоприемнике менее 25 кВ (/3/ф),
сработала защита от боксования или
юза (/3/ф); скорость электровоза достиг-
ла заданной (/3/ф); заданное значение
нагрузки меньше уставки режима предва-
рительного торможения в режиме рекупе-
рации (/3/ф).
Если напряжение на токоприемнике
электровоза достигло 29 кВ, то на пульте
машиниста загорается красная сигналь-
ная лампа При напряжении 29,5—30
кВ сила тяги автоматически уменьшается
так, что при напряжении 30 кВ становит-
ся равной нулю, и преобразователи от-
ключаются.
Формирование характеристик рекупе-
ративного торможения осуществляется
тем же способом, что и тяговых. Однако
за счет потерь в двигателях и зубчатой
передаче действительное тормозное уси-
лие на ободах колес при одинаковых
значениях нагрузки больше, чем тяговое
усилие.
Система управления локомотива вы-
полнена на трех уровнях:управление соб-
ственно электровозом, управление дви-
гателем тележки, управление двигателем
оси.
Световые индикаторы сигнализации
расположены на пульте машиниста, на
передней панели шкафа управления, пе-
редней части печатных плат каждого бло-
ка управления, на самих блоках преобра-
зователей
Кроме общепринятых для электровозов
переменного тока, на пульте машиниста
имеются красные лампы Ci (первая сек-
ция) и С2 (вторая секция), сигнализи-
рующие о неисправностях в блоках уп-
равления электровоза, тележки или оси.
Они также свидетельствуют об отсутст-
вии напряжения питания аппаратуры уп-
равления и повышении температуры ох-
лаждающей жидкости в преобразовате-
лях Световые индикаторы шкафа уп-
равления дают информацию о неисправ-
ном блоке (блок электровоза, тележки
или оси), а индикаторы, расположенные
на печатных платах, указывают конкрет-
ное место неисправности.
Кроме того, на пульте машиниста рас-
положены сигнальные лампы, загораю-
щиеся при понижении или повышении
напряжения на токоприемнике по сравне-
нию с допустимым, а также сигнальная
лампа белого цвета, загорающаяся при
боксовании или юзе колесных пар. На
каждом тиристорном модуле силовых
преобразователей установлено по три
световых индикатора, сигнализнруюших
об исправной работе тиристоров.
При опускании токоприемника фильт-
ровые конденсаторы разряжаются через
цепь, состоящую из контакторов и рези-
сторов. Контроль за отсутствием напря-
жения на батарее конденсаторов осуще-
ствляется тремя независимыми друг от
друга световыми индикаторами, смонти-
рованными на передней стенке преобра-
зователя. Они загораются при напряже-
нии более 48 В.
На электровозе предусмотрены меры
обеспечения безопасности ремонтного
персонала. Так, заземление конденсатор-
ных батарей при обслуживании выполня-
ется специальными заземлителями, за-
крепленными на боковой стейке коридора
кузова. Их зажимы подключают к шаро-
вым выводам батареи фильтровых кон-
денсаторов с помощью специальной изо-
лированной штанги, хранящейся вместе с
заземлителем.
§ 112.	Цепи управления
электропоезда ЭР9Е
На электропоезде ЭР9Е, так же как и
на всех электропоездах, применена авто-
матическая система управления с группо-
выми контроллерами, снабженными при-
водами Л Н. Решетова (см § 65). В
качестве датчика тока тяговых двигате-
лей использованы магнитные усилители
Изменение уставки электронного реле ус-
корения ЭРУ осуществляет машинист пе-
реключателем уставок РУ (рис. 279),
установленный в кабине машиниста ря-
дом с контроллером КМ Реле ЭРУ вы-
полнено таким образом, что в начале пус-
ка всегда включается контакт ГК1 (1-я
позиция вала группового контроллера).
После подготовки электропоезда к работе
(включения аккумуляторной батареи,
поднятия токоприемников, включения
главных выключателей, пуска вспомога-
тельных машин, приведения аппаратуры
автостопа в рабочее состояние и др.)
производят разгон на маневровом поло-
463
Головной вагон
Контроллер машиниста КМ
Моторный вагон
зо
ГКЗ
Главный вал
8
30
7_
~з ™
15В
РУМ
РУМ
КнЗ Вкл.ВВpgg2 р№1 UlPIgg ВМц/ру /-щ
130_____________
~	Опы;,.
15Вн	РЗ
ГвВ2^~\1Р п^г
ПВВ1 шр1рпн 1РР1ВВУ U
I К12 гуПВВГ J ШР1	ШР1
возврат
ПВВ2 РП
56^25
\1Д1
\В7 РОП
26_______
158 КнЧ<
Токаприем.
поднят
15
15
153
ТРТ
.ТРТ'
>ием
1	опущен
I m
1	клп-п
РОП клп-о.
6ТМ
РНТ г^КНТ
Рис 279 Схема цепи управления электропоезда ЭР9Е
464
жении М. Для этого вначале нажимают
на главную рукоятку, блокируя вентиль
экстренного торможения и замыкая кон-
такт механизма безопасности КБ. Затем
переводят реверсивную рукоятку КМ в
одно из положений, например Вп, а глав-
ную — в положение М.
Выпрямленное напряжение НО В от
регулятора-преобразователя через поезд-
ной провод 15 подается на провод 3, а
через контакт КБ механизма безопасно-
сти и контактор реверсивного вала — на
провод 11 Тогда на моторном вагоне по
проводу 11 через контакты РУМ получает
питание катушка вентиля Вп реверсора и
вал его поворачивается в положение
Вперед. Замыкаются его блок-контакты
Вп и получает питание катушка линей-
ного контактора ЛК1.
Цепь катушки ЛК1 замкнута, если
включен контактор КЗ зашиты выпрями-
теля, достаточно давление воздуха в тор-
мозной магистрали и замкнут блок-кон-
такт АВУ, включен размыкающий блок-
контакт блинкера БТМ (он размыкается
при нагреве масла свыше 90 °C), замкну-
ты контакты контактора КИТ масляного
насоса трансформатора, реле перегрузки
РП и ГК1 группового контроллера на 1-й
позиции (на последующих позициях кон-
такт ГК1 шунтируется контактом ЛК2)
Блок-контакт КИТ шунтируется контак-
том заземлителя трансформатора ЗТ,
обеспечивая возможность проверки си-
стемы управления при опущенном токо-
приемнике. После включения контактора
ЛК! его блок-контакт замыкает цепь пи-
тания катушки вентиля контактора ЛК2
от провода 3 Контактор ЛК2 включается
и завершает сбор силовой цепи в положе-
нии М. Раздельное питание катушек
вентилей линейных контакторов ЛК1,
ЛК2 по двум проводам 3 и 11 (или 12)
устраняет возможность самохода поезда
при неисправностях в цепях управления.
Автоматический пуск до 6-й позиции
включительно происходит при нахожде-
нии главной рукоятки в положении 1. При
этом дополнительно подается напряже-
ние иа провод 7. На моторном вагоне от
него через контакты ТКЗ, РУМ, ЛК2, РБ
напряжение подается на электронное ре-
ле ускорения с бесконтактным переклю-
чателем вентилей ЭБРУ При наличии на-
пряжения на проводе 1М и напряжения
220 В в системе ЭБРУ оиа начинает
выдавать на катушки вентилей ГК1 и
ГКП поочередно импульсы напряжения,
длительность которых с некоторым запа-
сом превышает длительность поворота
вала главного контроллера (ГК) с пози-
ции на позицию. Вал ГК начинает пово-
рачиваться на следующие позиции, уве-
личивая напряжение и ток в цепи тяговых
двигателей Когда ток двигателей превы-
сит уставку, система ЭБРУ прекратит
чередование импульсов и вал ГК зафик-
сируется на достигнутой позиции. По ме-
ре разгона поезда ток тяговых двигателей
уменьшается и, когда он сравняется с ус-
тавкой, система ЭБРУ переключит пода-
чу напряжения с одного вентиля на дру-
гой. Вал ГК повернется на очередную по-
зицию, ток двигателей возрастет, и вал
ГК вновь будет зафиксирован. Таким об-
разом ток двигателей автоматически под-
держивается на заданном уровне. При
повороте на 6-ю позицию размыкается
контакт ГКЗ, размыкая цепь питания
системы ЭБРУ и вал ГК фиксируется.
Если главную рукоятку установить в
положение //, /// или IV, то через кон-
такты ГК4, ГК5 и ГК8 аналогично опи-
санному выше напряжение будет пода-
ваться на систему ЭБРУ, и в зависимости
от выбранного положения главной ру-
кояткой вал ГК будет зафиксирован на
10, 16 или 19-й позиции. На 19-й пози-
ции тяговые двигатели будут работать
при коэффициенте возбуждения 32,0%.
При установке главной рукоятки в по-
ложение 0 прерывается питание катушек
вентилей линейных контакторов ЛК1,
ЛК2 и размыкается цепь тяговых дви-
гателей Замыкается размыкающий блок-
контакт ЛК1 в проводах 15ГР-1Д и от
провода 15ГА; через блок-контакты ГК2,
замкнутый со 2-й по 20-ю включительно
позицию, и ЛК1 восстанавливается цепь
питания катушек ГК1, ГК2. Вал главного
контроллера проходит 20-ю позицию и ос-
танавливается на 1-й в результате раз-
мыкания блок-контакта ГК-2. Тоже самое
произойдет, если машинист отпустит глав-
ную рукоятку. Разомкнется контактор
КБ и снимется напряжение с прово-
дов 1, 2, 8, 10, 11 (12). Кроме того, если
реверсивная рукоятка находится в поло-
жении Вп (Из), срабатывает клапан
безопасности и происходит торможение.
Глава 22
ПОСТРОЕНИЕ И ПРИМЕРЫ СХЕМ
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН, ПРИБОРОВ ОТОПЛЕНИЯ И ЦЕПЕЙ
УПРАВЛЕНИЯ ИМИ
§ 113.	Построение и примеры
схем цепей вспомогательных
машин и приборов отопления
электровозов
Схемы цепей вспомогательных машин
и приборов отопления строят в соот-
ветствии с принятой системой вспомо-
гательных машин и нх защиты, спосо-
бом обогрева салонов электропоездов и
кабин управления э.п.с., способом огра-
ничения пускового тока. На э.п.с. с
электродвигателями постоянного тока
для ограничения пускового тока /п вклю-
чают последовательно с их обмотками
дополнительные демпферные резисторы
Сопротивление демпферного резистора
гд обычно определяют из соотношения
4 = ^нк/Од + гдв) < 5/„,
где UHll — номинальное напряжение на
коллекторе; гдв — суммарное омическое
сопротивление обмоток электродвига-
теля.
В цепях двигателей компрессоров, ко-
торые работают в повторно-кратковре-
менном режиме (обычно ПВ = 50%),
демпферные резисторы оставляют пос-
тоянно включенными. Пуски двигателей
вентиляторов и преобразователей (воз-
будителей) происходят относительно
редко, поэтому демпферные резисторы
включают так, чтобы они частично или
полностью автоматически выводились
при достижении определенной частоты
вращения электродвигателя' В этом
случае полезно увеличивать сопротивле-
ние демпферного резистора, так как поте-
ри энергии на его нагрев невелики.
Чтобы снизить износ контактов контак-
торов, иногда двигатели вспомогатель-
ных машин шунтируют диодами. В этом
случае при включении контактора К (рис.
280, а) диод не оказывает влияния на
работу двигателя МВ. При включении
466
контактора /< через диод замыкается
цепь тока, вызванного э.д.с самоиндук-
ции, возникающей при разрыве цепи.
При отсутствии диода электромагнитная
энергия цепи электродвигателя превра-
щается в тепловую на размыкающих кон-
тактах контактора /С, что ускоряет их
выход из строя. Рассмотрим ряд схем
высоковольтных вспомогательных цепей.
Вспомогательные высоковольтные цепи
электровоза ВЛ 10. Высоковольтные вспо-
могательные цепи (кроме двигателей П1
и /72) от тока короткого замыкания
(к.з ) защищены быстродействующим
выключателем 53-2 и дифференциальным
реле 54-1 (рис. 280, б). Ток к.з огра-
ничен общим демпферным резистором
Р79, Р80. Электродвигатели П1 и 772
преобразователей защищены от тока к.з.
быстродействующим выключателем 51-1
и дифференциальным реле 52-1, а от пере-
грузок — реле перегрузки 57-1 и 57-2.
Электродвигатели К.1, К2 и Bl, В2
соответственно компрессоров и вентиля-
торов, а также электрические печи элек-
тромагнитными контакторами 41-1, 41-2,
42-1, 42-2, 43-1, 43-2, 44-2 подключают
к цепи токоприемников 45-1 и 45-2
через крышевые разъединители 47-1 и
47-2, дроссель помехоподавления 21-1,
дифференциальное реле 54-1, общий дем-
пферный резистор Р79-Р80 и быстродей-
ствующий выключатель 53-2. Электро-
двигатели П1 и /72 подключают к цепи
токоприемников электромагнитными кон-
такторами 40-1 и 40-2, что обеспечивает
включение двигателей и печей отопле-
ния при отсутствии сжатого воздуха в
резервуарах электровоза. Чтобы снизить
перенапряжения и увеличить скорость
разрыва цепи возбуждения тяговых дви-
гателей в режиме рекуперации при корот-
ком замыкании, обмотки возбуждения
двигателей В1 и В2 шунтируют резисто-
рами Р75—Р76, Р77—Р78. С этой целью
катушки быстродействующих контакто-
ров 302-1, 303-1, 302-2, 303-2 включают
последовательно в цепь двигателя венти-
лятора В1 (см. рис. 261).
Чтобы снизить потери энергии в дем-
пферных резисторах, для пуска двигате-
лей Bl, В2, П1 и П2 предусмотрены
пусковые панели с электромагнитными
контакторами 55-1, 55-2, 56-1 и 56-2. Кон-
такторы 55-1 и 55-2 выключают часть
демпферных резисторов и включающие
катушки, а контакторы 56-1, 56-2 пол-
ностью выводят демпферные резисторы
при достижении машиной определенной
частоты вращения в зависимости от тока
В цепь контактов контактора 56-1
включен вентиль 295-1 для сохранения
направления тока в катушке контак-
тора. При работе с частыми пусками,
характерной для электродвигателей К1
и К2 компрессоров, пусковые панели
используются малоэффективно. Приме-
нять их нецелесообразно и для электро-
двигателей малой мощности с непрерыв-
ным режимом работы.
Двигатели В1 и В2 приводят в дейст-
вие вентиляторы, охлаждающие тяговые
двигатели. Во всех случаях, когда от-
сутствует опасность недопустимого на-
грева обмоток тяговых двигателей (при
Рис. 280. Схемы высоковольтных цепей вспомогательных машин и приборов отопления электро-
воза ВЛ 15
467
езде резервом или с легким составом)
и попадания в них снега, двигатели
вентиляторов В1 и В2 не должны ра-
ботать в режиме высокой частоты вра-
щения. Для уменьшения расхода элек-
троэнергии, износа мотор-вентиляторов,
снижения шума предусмотрено последо-
вательное соединение двигателей (низ-
кая частота вращения) и параллельное
(высокая частота вращения).
Двигатели В1 и В2 с одного соедине-
ния на другое переключаются переклю-
чателем вентиляторов 59-2. При высокой
частоте вращения замкнуты контакты
ПВ-В, при низкой — ПВ-Н.
Разъединители 47-1 и 47-2 наружной
установки предназначены для отключе-
ния цепей токоприемников от силовой
цепи электровоза в обесточенном сос-
тоянии или отключения неисправного то-
коприемника. Чтобы произвести переклю-
чение, замок разъединителя отпирают
ключом кнопочного выключателя КУ-
После этого рукоятку разъединителя
можно оттянуть вниз и произвести пере-
ключения. Этим исключается попадание
под высокое напряжение при работе в
высоковольтных камерах в случае обрыва
контактного провода и падения его на
токоприемник.
Разъединители 46-1 и 46-2 предназна-
чены для заземления цепей токоприем-
ников при открытых дверях высоковольт-
ных камер. Разрядник 48-2 подключен
к цепи токоприемников и служит для
защиты электрооборудования от пере-
напряжений, возникающих в контактной
сети при грозовых электрических разря-
дах.
Помехоподавляющий реактор 21-1 и
конденсатор 156-1 подключены в виде
Г-образного звена к цепи токоприемни-
ков и служат для подавления радио-
помех, возникающих в результате работы
электрических машин, аппаратов нару-
шения контакта между полозом токопри-
емника и контактным проводом.
Вентиль защиты 205-2 имеет две ка-
тушки: высоковольтную и низковольт-
ную. Первая подключена к цепи токо-
приемника через катушку реле контроля
защиты 105-2 и резистор Р51-Р52 с сопро-
тивлением 21 300 Ом, вторая питается от
цепи управления напряжением 50 В через
кнопку Пантографы иа кнопочном вы-
468
ключателе. Пневматическая часть за-
щитного вентиля включена в цепь пнев-
матических блокировок дверей высоко-
вольтных камер и лестниц на крышу ку-
зова (см. рис. 283).
Вольтметры подключены к цепи токо-
приемников через резистор Р53-Р54 соп-
ротивлением 1 333 000 Ом и служат для
контроля напряжения контактной сети.
Розетки 49-1 и 50-1 подключаются к си-
ловой цепи шинным разъединителем
58-1 во время передвижения электрово-
за в депо при питании от источника
низкого напряжения (250—440 В).
Высоковольтные вспомогательные цепи
электровозов ВЛ80* и ВЛ80е. Как было
указано (см. § 55), на отечественном
э.п.с. переменного тока для привода вспо-
могательных машин применяют трехфаз-
ные асинхронные с короткозамкнутыми
роторами двигатели, которые питаются
от асинхронных расщепителей фаз, или
же для преобразования однофазного
напряжения в трехфазное используют
конденсаторы.
Две фазы расщепителя фаз ФР
(рис. 281) подключены к выходам х-а4
обмотки собственных нужд тягового
трансформатора 3. Запуск расщепителя
фаз асинхронный при помощи резистора
гб, включаемого на время пуска кон-
тактором 119. После включения контак-
тора 119 включается контактор 125, ко-
торый подключает обмотки расщепителя
фаз на напряжение 380 В. Электродви-
гатели МВ1, МВ2 (привода вентиляторов
для охлаждения тяговых двигателей),
МВЗ, МВ4 (привода вентиляторов для
охлаждения выпрямительных установок,
радиаторов тягового трансформатора и
сглаживающих реакторов), МК (привода
компрессора), МН (привода масляного
насоса системы охлаждения тягового
трансформатора) включаются электро-
магнитными контакторами 127, 128, 129,
130, 124 и 133.
При включении двигателей вентилято-
ров и компрессора одновременно вклю-
чаются емкости 165—168 и 171. Включе-
ние дополнительных емкостей улучшает
симметрию трехфазной системы напря-
жений, что в свою очередь облегчает
условия запуска и работы двигателей
Кроме трехфазных цепей, имеется еще
ряд однофазных вспомогательных цепей,
кТРПШиТН
На 2-ю секцию
Рис 281. Схемы высоковольтных цепей вспомогательных машин и приборов отопления электро-
воза ВЛ80с
469
питаемых напряжением 380 В: обмотка
переменного тока защитного вентиля
104; отключающий электромагнит глав-
ного выключателя; цепи защиты от замы-
кания на «землю» в силовых цепях;
трансформатор 112 питания сельсинов
УП и СД; нагреватель 196 калорифера
обдува лобовых стекол кабины машини-
ста, включаемый контактором 195; транс-
форматор, регулируемый подмагничива-
нием шунтов ТР ПШ, и трансформатор
напряжения TH; печи кабины 173, 175,
включаемые контактором 134 и обеспе-
чивающие минимальный обогрев; печи
кабины 174, 176 и 177, включаемые кон-
тактором 159 и обеспечивающие мак-
симальный обогрев; обогреватели сануз-
ла 179 и 180 (только во второй секции
электровоза), включаемые контактором
136; вольтметр 97, измеряющий напряже-
ние на обмотке собственных нужд тя-
гового трансформатора 3, отградуиро-
ванный по напряжению контактной сети.
Для питания вспомогательных машин
от сети депо в цепях предусмотрены
розетки 108—110 (в этом случае нож
переключателя 111 на электровозе дол-
жен быть установлен вниз) Если подать
напряжение на розетки 108—ПО, когда
включены разъединители 126, то напря-
жение 380 В сети депо по межсекцион-
ному соединению будет подано на обмот-
ку собственных нужд тягового трансфор-
матора другой секции. При этом на пер-
вичной обмотке трансформатора возни-
кает напряжение 25 кВ. Если главный
выключатель в этой секции выключен и
обмотка высокого напряжения замкнута
на «землю», то напряжение сети депо
будет подано в цепь с коротким замы-
канием. Для предотвращения этого
разъединители секции 126 должны быть
все время отключены и запломбированы.
В случае выхода из строя одного из
расщепителей фаз необходимо снять
пломбы и включить разъединители 126 в
обеих секциях; переключить вниз нож
переключателя 111 в той секции электро-
воза, в которой вышел из строя расщепи-
тель фаз. При этом вспомогательные
машины обеих секций будут питаться от
одной обмотки собственных нужд тягово-
го трансформатора и одного расщепителя
фаз рабочей секции электровоза
Для обеспечения нормальной работы
470
вспомогательных машин при напряжении
контактной сети 12 кВ (при аварийных
режимах тяговых подстанций) необходи-
мо переключить вверх нож переключате-
ля 105, произведя переключения с вы-
вода а4 обмотки собственных нужд на вы-
вод аЗ. После переключения при напря-
жении контактной сети 12 кВ на вспомо-
гательных машинах окажется напряже-
ние 290 В, что вполне достаточно для их
нормальной работы.
Защита от коротких замыканий всех
вспомогательных цепей осуществляется
токовым реле 113, действующим на от-
ключение главного выключателя От-
дельные цепи защищены от коротких
замыканий плавкими предохранителями
114, 115, 117, 118, 120, 121, 122 и 198
Электродвигатели от перегрузки защи-
щены тепловыми реле 137, 139, 141—148,
153, 155, вызывающими отключение кон-
тактора, в цепи которого сработало реле.
Все тепловые реле выполнены с само-
возвратом, т. е. по прошествии времени,
необходимого для остывания биметалли-
ческой пластинки реле, замыкается его
контакт. Защита от замыкания на «зем-
лю» вспомогательных цепей осуществля-
ется реле заземления 123, включенным
на две фазы через селеновые выпря-
мители 157, 158 и добавочный резистор
г51. Снижение уровня перенапряжений,
возникающих при попадании молнии
в контактную сеть, осуществляется кон-
денсатором 172.
Система вспомогательных машин с
расщепителем фаз применена на электро-
возах ВЛ80т с № 712, ВЛ80р, ВЛ60к,
ВЛ85 и др.
На электровозах ВЛ80т с № 702 до
№ 711 преобразование однофазного на-
пряжения в трехфазное осуществляется
конденсаторами. Для этой цели между
фазами С2 и СЗ включен дополни-
тельный конденсатор. Остаточный заряд
с этого конденсатора снимается раз-
рядным резистором. Также увеличен
(до четырех банок) каждый конден-
сатор 165—168 и 171. Двигатели, как
и на электровозе ВЛ80к, включают
электромагнитными контакторами 124,
127—130 и 133. При постоянно включен-
ном конденсаторе 164 и малой нагруз-
ке, обусловленной двигателем МН, соз-
дается большая несимметрия трехфазно-
го напряжения. Поэтому схемой управ-
ления вспомогательными машинами
исключается одиночная работа двигателя
МН масляного насоса. Его включают
только после пуска двигателя МВ1
или Л4ВЗ вентиляторов. Также затруд-
нен пуск одиночного двигателя М/С ком-
прессора (особенно зимой). В связи с
этим двигатель М/С включают после пус-
ка двигателя МВ1 или МВ2. В этом слу-
чае роль расщепителя фаз выполняют ра-
ботающие двигатели вентиляторов, кото-
рые способствуют увеличению пускового
момента двигателя компрессора.
§ 114. Примеры схем
высоковольтных цепей машин
и приборов отопления
электропоездов
Цепи высоковольтных машин и прибо-
ров отопления чаще всего имеют инди-
видуальную защиту, осуществляемую
реле перегрузки РПД, РПК, которые
дополнены тепловыми реле ТР1, ТР2
(рис. 282, а). Для уменьшения пусковых
токов и бросков токов при колебаниях
напряжения в контактной сети в цепи
каждой машины включают демпферные
резисторы.
На промежуточных вагонах электро-
поезда ЭР2Р установлены двигатели
АМ-М (рис. 282, б) трехфазного синхрон-
ного генератора с аппаратурой комму-
тации и защиты. Для пуска электро-
двигателя АМ-М включают контактор
КП. После увеличения частоты вращения
резистор R5 автоматически шунтируется
контактором ПКП. Диоды Д1—ДЗ и реле
обратного тока РОТ, шунтированное дио-
дом Д4, предназначены для предотвра-
щения перекрытий по коллектору дви-
гателя АМ-М и перегорания предохра-
нителя Пр2 в случаях резкого изме-
нения напряжения в контактной сети.
Реле РОТ отключает контактор ПКП при
появлении обратного тока двигателя в
момент снятия напряжения в контакт-
ной сети. Резистор R4 ограничивает ток
Р37
шс
РПО
ЗК1
зк4 \мке
ЗП
МК5\Мк\ МКЗ
РВ4
ТР2
ЭК2
ЭК5
ЭКЗ
рво б)
ТР1
рпд
ТР1
\КК1
НН
сг
Р82
РВ1
Д1
Пр1
рзкг
РЗК1
ког
R29
ню
Ш1
Ш2
\К01
ЭК2
хГкоз
ЗП1
Н11
Пр2
ТрС
W1
ТР2
Я1
РПП
РВЗ
дг
н
Пр1
R1
R2
К цепям отопления
R3
КП
&~4\АМ-Г
РОТ
Я2
ам-г
м-м
Д1
Д2
-И-
R5
ДЗ
>
ПКП


к
Рис 282. Схемы высоковольтных вспомогательных машин и приборов отопления вагонов электро-
поездов ЭР2 (а) и ЭР2Р (б)
471
в случае резких колебаний напряжения
контактной сети. Реле РПП защищает
электродвигатель АМ-М от токов пере-
грузки, воздействуя на отключение кон-
тактора КП.
На электропоездах ЭР9 всех индек-
сов и ЭР22, ЭР22В применяют сис-
тему вспомогательных машин с трехфаз-
ными асинхронными двигателями.
$ 115. Управление
токоприемниками, защитными
аппаратами, вспомогательными
машинами, отоплением,
песочницами, звуковыми
сигналами и освещением
Токоприемниками, быстродействующи-
ми и главными выключателями, быстро-
действующими контакторами на э.п.с уп-
равляют обычно с помощью кнопочных
выключателей и тумблеров.
Рассмотрим ряд примеров. Схемы це-
пей управления токоприемниками во мно-
гом зависят от типа их клапанов (им-
пульсные, неимпульсные), пневматиче-
ской схемы питания сжатым воздухом
приводов токоприемников и блокировок
безопасности, которые обеспечивают за-
щиту локомотивных бригад от попадания
под высокое напряжение.
В целях обеспечения безопасности
и управления по системе многих единиц
подъем и опускание токоприемников на
электровозах осуществляют тремя кноп-
ками Пантографы, Пантограф передний
и Пантограф задний (рис. 283, а). На
электровозах ВЛ80т, 87180“, включая
на выключателе 223 кнопку Пантографы,
подают питание на катушку постоянного
тока защитного вентиля 104 через раз-
мыкающие контакты разъединителей
19 и 20, чем контролируют отключен-
ное положение их ножей. Защитный вен-
тиль срабатывает и открывает клапан,
подавая воздух к пневматической бло-
кировке ПБ1. Воздух давит на поршень
блокировки, заставляя выходить шток.
Но шток может выйти только тогда,
когда закрыта штора высоковольтной
камеры (ВВК). После перемещения
поршня и штока в крайнее положение
открывается отверстие в цилиндре пнев-
472
матической блокировки ПБ1 и воздух по-
дается к блокировке ПБ2 двери ВВК.
Таким образом, пневматические блоки-
ровки ПБ1 и ПБ2 контролируют закры-
тие всех штор и дверей ВВК. Затем
подается воздух к реле давления 232 и
клапану токоприемника 245. Реле дав-
ления срабатывает. Контакты его замы-
каются, но токоприемник не поднимает-
ся, так как его клапан 245 еще не открыт.
Следовательно, если включены разъеди-
нители 19, 20 или не закрыта штора
либо дверь ВВК, то не включаются кон-
такты реле давления 232 и токоприемник
не может быть поднят ни в 1-й, ни во 2-й
секциях.
При включении кнопки Пантограф пе-
редний или Пантограф задний собирает-
ся цепь катушки клапана 245 переднего
или заднего токоприемника, если замкну-
ты контакты реле давления 232, размы-
кающие контакты разъединителей сек-
ций 126 в обеих секциях электровоза
(разъединители секций 126 контролиру-
ют отключенное положение ножей разъ-
единителя). Клапан токоприемника 245
открывается, и начинается подъем токо-
приемника. После подъема токоприемни-
ка и включения главного выключателя 4
возбуждается катушка переменного тока
защитного вентиля 104. Следовательно,
контроль за блокированием высоковольт-
ной камеры осуществляет реле давления
232, которое в пневматической цепи стоит
после блокировок ПБ1, ПБ2. Если высо-
ковольтные камеры не заблокированы,то
блокировки ПБ1, ПБ2 закрывают доступ
воздуху к реле давления 232 и оно своим
контактом прерывает цепь питания ка-
тушки клапана 245 от провода Э15.
Токоприемник опускают, отключая
кнопку Пантограф задний или Панто-
граф передний. Перекрещивание прово-
дов Э27, Э28 и Э16, Э17 обеспечивает
согласованную работу токоприемников
при управлении из любой кабины.
Кнопки кнопочных выключателей (КУ)
пульта машиниста закрывают замками в
выключенном положении. Для открытия
замков кнопочных выключателей имеется
одна пара ключей. Если открыть замок
КУ ключом, то вынуть ключ из замка
нельзя, что исключает одновременное
включение кнопок в обеих кабинах. Если
бы КУ не закрывались замками, то одно-

1 секция
i +50В
19
236
236
Г00-3~^ 862 П
223
2-я секиия Панпгогра^ы t
О) 223
ш пантографы
+50В !
\Л%328
Ъ^327
126
~380В
Пантограф
аО
Пантограф задний
Пантограф задний
337
331
5РД
235
^232
316	^316
2ЛЛ
го380В
Пантограф передний
г- 223
Включение ГВ и Возврат реле^
ИМЭ выключение ГВ
223
го/
335
328
327
/26
R34
L4
689
201
ГППОЗ. 1
204
| ПР-Р
313
I ГПР-Р
813 ^РП1 РП2 РПЗ РП4 264
I вод	ноз U4 1
L-—_лу Л
^00886 207 HG5_________HS1И
707 г-1	. \	!
ГПО
ПИЗ
47
0130
«43—1
47
6100 ।
51-1
Возврат 51~1
^Шра/11\
68-1
(8131)
68(51-1)
Н71
850
871______ '.............. I	Р136 ,—}Р137
I 51-2 к85	57-1 830 ^52-1	Щ-М
303-1134 302-1^65
[7x7	^302-28135 ^303-2	ТК1-Т^____
608 ^50-2672 279-16740-1132
I	T6I-M
Кб
66
Рис. 283 Схемы управления токоприемниками ГВ (а и б) и БВ (в)
51-1
110-1
473
временное управление электровозом из
обеих кабин могло бы привести к аварии.
При опущенных токоприемниках и от-
ключенных контакторах К распредели-
тельного щита могут параллельно вклю-
читься две аккумуляторные батареи.
Если одна из них сильно разряжена,
а другая полностью заряжена, то между
батареями появится уравнительный ток:
заряженная батарея начнет заряжать
разряженную. Так как внутреннее со-
противление разряженной батареи мало,
этот ток может быть достаточно боль-
шим, что приведет к быстрому разряду
аккумуляторных батарей или к перего-
ранию предохранителей.
При поднятом токоприемнике, вклю-
ченных контакторах К в случае одно-
временного управления электровозом с
обоих пультов управления возможно па-
раллельное включение трансформаторов
ТРПШ. Вследствие различных уставок
регуляторов напряжения на вторичных
обмотках ТРПШ могут оказаться нерав-
ные напряжения. Та обмотка, которая
имеет большее напряжение, примет на се-
бя большую часть нагрузки двух секций.
В результате могут перегореть предохра-
нители или выйти из строя оборудова-
ние.
После длительной стоянки в пневма-
тических резервуарах электровоза обыч-
но нет сжатого воздуха. Если накачивать
воздух вспомогательным компрессором
для подъема токоприемника, то происхо-
дит быстрый разряд аккумуляторной ба-
тареи, так как электродвигатель вспомо-
гательного компрессора потребляет зна-
чительный ток. Поэтому переключают пи-
тание этого двигателя на аккумулятор-
ную батарею 2-й секции (с помощью
переключателя на распределительном
щите) и накачивают воздух в пневмати-
ческие цепи цилиндра токоприемника
и резервуара главного выключателя толь-
ко той секции, где осуществляется подъ-
ем токоприемника и включение главного
выключателя. Для этого во 2-й секции
шторы и двери ВВК в закрытом по-
ложении замыкают двумя механическими
замками. Ключи этих замков вставляют
и поворачивают на 90° в замках блоки-
ровочного устройства 235 этой секции.
После поворота рукоятки блокировочного
устройства замыкается его контакт, шун-
474
тирующий контакт реле давления 232.
Следовательно, закрытие штор и дверей
ВВК в управляющей секции контроли-
руется пневматическими аппаратами,
а в управляемой секции — механически-
ми замками. Ключи можно вынуть толь-
ко в закрытом положении замков. Замки
и ключи в 1-й и 2-й секциях разные.
Это сделано для того, чтобы нельзя было
закрыть замки в 1-й секции и открыть
этими ключами замки во 2-й. Такими
же замками закрыты и ящики розеток
для питания вспомогательных машин от
сети депо. Чтобы открыть замки ящиков
розеток, необходимо закрыть шторы и
двери ВВК этой секции, иначе при подаче
напряжения от сети депо на розетки мо-
жет произойти поражение электрическим
током.
На электровозах переменного тока с
блочным расположением оборудования
(на электровозах ЧС4 и др.) для обес-
печения техники безопасности предусмат-
ривают специальные реле безопасности, в
цепь катушек которых включены блоки-
ровки от всех съемных щитов и сеток
высоковольтных аппаратов. Если какой-
либо из этих аппаратов не заблокиро-
ван, реле безопасности, сработав, своим
размыкающим контактом отключает
главный выключатель.
На электровозах постоянного тока
ВЛ 10, ВЛ8 и др. токоприемниками так-
же управляют с помощью кнопок Пан-
тографы, Пантограф передний и Панто-
граф задний. Для исключения доступа
к высоковольтным аппаратам, располо-
женным в высоковольтной камере и на
крыше электровоза, предусмотрены пнев-
матические блокировки, защитный вен-
тиль и механические блокировки, связы-
вающие входные двери ВВК и смотровые
дверцы. Открыть последние можно толь-
ко при полностью открытых входных две-
рях ВВК. Механические блокировки так-
же исключают закрытие входных дверей
при открытых смотровых дверцах. С
входными дверями механически связаны
разъединители, которые при открытых
дверях заземляют цепи токоприемников.
На электропоездах токоприемники
опускают из любой кабины управления
независимо от того, из какой кабины
был произведен их подъем. Следователь-
но, машинист может переходить из од-
ной кабины в другую, не опуская токо-
приемники, а также опускать их из каби-
ны любого вагона Для уменьшения из-
носа контактного провода и накладок
полозов на некоторых нерасцепляемых в
эксплуатации электропоездах соединяют
токоприемники кабелем, проложенным на
крышах вагонов, и работают с умень-
шенным числом токоприемников. В этих
случаях предусматривают возможность
выключения из силовой цепи любого
токоприемника
Главные выключатели и быстродей-
ствующие выключатели являются основ-
ными защитными аппаратами. Поэтому в
цепи их удерживающих катушек вклю-
чают блок-контакты многих защитных и
контролирующих аппаратов.
Для включения главных выключателей
на обеих секциях электровоза ВЛ80к
вначале на кнопочном выключателе 223
(рис. 283, б) включают кнопку Выключе-
ние ГВ, затем — импульсную кнопку
Включение ГВ и возврат реле, чем обес-
печивают питание:
удерживающих катушек дифферен-
циальных реле 21 и 22 через резисторы
R34 и R35 (реле не включаются из-за
недостаточного тока);
катушки реле времени 204 через блок-
контакт ГП поз. 1 главного контроллера.
Реле включается и замыкает свой кон-
такт в цепи катушки 4 уд электромагни-
та главного выключателя 4, подготав-
ливая его для включения;
катушки 4 вкл и катушки промежу-
точного реле 207.
Главный выключатель включается и
размыкает свой размыкающий блок-кон-
такт 4 в цепи включающего электро-
магнита, предотвращая длительное про-
текание в этой цепи тока, так как вклю-
чающий электромагнит не рассчитан на
длительную работу.
После размыкания блок-контакта 4,
включения реле 207, которое размыкает
свой контакт в цепи включающего
электромагнита, предотвращается пов-
торное включение главного выключателя
в случае его включения на короткое за-
мыкание в силовой цепи. Замыкается
контакт реле 207, шунтируя резисторы
R34 и R35. Ток в катушке реле 21 и 22
увеличивается, и реле включаются. Если
опять в цепь катушек реле 21 и 22 будут
введены резисторы, то реле останутся
включенными. Замкнутся контакты реле
21 и 22, после чего включится проме-
жуточное реле 264. Замыкающие кон-
такты этого реле создают цепь питания
собственной катушки. Теперь может быть
разомкнут блок-контакт ГПО, но удержи-
вающий электромагнит будет получать
питание через замыкающие контакты ре-
ле 21, 22 и 264. Так как в цепи удержи-
вающего и включающего электромагни-
тов имеются блок-контакты ГПО, то
обеспечивается включение главного вык-
лючателя только на нулевой позиции
главного переключателя.
Отключается главный выключатель
при размыкании цепи удерживающего
электромагнита контактами: промежу-
точного реле 264, дифференциальных
реле 21 и 22, реле времени 204, реле за-
земления силовых цепей 88, реле 113
вспомогательных цепей, реле РМТ макси-
мальной токовой защиты главного вык-
лючателя и реле давления РД. Контакты
реле давления РД размыкаются и от-
ключают главный выключатель при сни-
жении давления воздуха в резервуаре
выключателя до 0,49 МПа (4,9 кгс/см2).
Контакты реле замыкаются при увели-
чении давления воздуха до 0,58 МПа
(5,8 кгс/см2), разрешая включение глав-
ного выключателя.
При включении кнопки БВ (рис. 283, а)
на кнопочном выключателе 81-1 (82-2)
электровоза ВЛ 10 напряжение от про-
вода К50 подается на провод К71 и к
кнопке Возврат БВ-1. (Ут провода К71
напряжение подводится к разрядному
резистору Р136—Р137 (41 Ом), а через
размыкающий контакт быстродействую-
щего выключателя 51-1 к красным сиг-
нальным лампам. По проводу К100 через
добавочный резистор напряжение по-
дается на катушку дифференциального
реле 52-1, но его контакты остаются
разомкнутыми. После включения кнопки
Возврат БВ-1 напряжение по проводу
Н 130(Н 131) через контактор контролле-
ра машиниста, замкнутый на нулевой
позиции, провод 47 подается одновремен-
но на катушку Возврат 51-1 и на вклю-
чающую катушку дифференциального
реле 52-1 через размыкающий контакт
52-1. Включаясь, дифференциальное
реле замыкает контакты 52-1 в цепи
475
удерживающей катушки БВ. Тогда по
проводу К71 через размыкающие кон-
такты реле перегрузки 57-2 и 57-1 дви-
гателей преобразователей, контакты диф-
ференциального реле 52-1, блокировку
тормозного переключателя TKI-M, замк-
нутую в тяговом режиме, провод Н6 по-
дается напряжение на удерживающую
катушку быстродействующего выключа-
теля 51-1.
При возбуждении электромагнитного
вентиля Возврат 51-1 сжатый воздух
поступает в цилиндр привода БВ. Якорь
перемещается к полюсам электромагни-
та, изменяя положение блок-контактов.
Контакты 51-1 размыкаются и сигналь-
ные лампы гаснут, но силовые контак-
ты БВ еще не замкнулись. После выклю-
чения импульсной кнопки Возврат БВ
катушка вентиля Возврат 51-1 теряет
возбуждение, сжатый воздух нз цилиндра
привода выходит в атмосферу, толкаю-
щий рычаг отводится пружинами в исход-
ное положение и силовые контакты за-
мыкаются.
Одновременно в цепь катушки диф-
ференциального реле 52-1 вновь вводится
сопротивление, увеличивающее его чув-
ствительность. При выключении диффе-
ренциального реле 52-1 контакты его раз-
мыкают цепь удерживающей катушки
51-1. Возникшая в катушке значительная
э.д.с. самоиндукции разрядится на рези-
стор Р136—Р137, и контакты будут защи-
щены от повреждения электрической ду-
гой, возникающей при размыкании. По
проводу Н6 параллельно удерживающей
катушке 51-1 через блокировку тормоз-
ного переключателя TKI-M, провод К98
подводится напряжение к кнопкам Низ-
кая частота вращения вентиляторов и
Высокая частота вращения вентилято-
ров.
При работе электровоза в режиме
рекуперативного торможения блокировки
тормозного переключателя TKJ-M в про-
водах Н5-Н6 и Н6-К98 разомкнуты. Удер-
живающая катушка 51-1 получает пита-
ние по проводу Н5 через замыкающие
блок-коитакты 302-1, 303-1, 302-2, 303-2
быстродействующих контакторов, замк-
нутую блокировку TKJ-T тормозного
переключателя и провод Н6. От этого же
провода через контакты автоматического
выключателя управления 88-1, замыкаю-
щие блокировки электромагнитных кон-
такторов 40-1, 40-2 двигателей преобра-
зователей, а также через контакты про-
межуточного реле 279-1, которые замкну-
ты при нормальном положении реле по-
вышенного напряжения, подводится на-
пряжение к кнопкам вентиляторов.
Контакты автоматического выключате-
ля управления 88-1 отключают венти-
ляторы, контакторы БК, а также быстро-
действующий выключатель 51-1, преры-
вая режим рекуперативного торможения
при снижении давления в тормозной ма-
гистрали до 0,29—0,27 МПа (2,9—2,7
кгс/см2). Это исключает возможность
юза при одновременном использовании
электрического и пневматического тор-
можения. Блокировки контакторов преоб-
разователей необходимы для того, чтобы
при выключении этих контакторов в
случае их неисправности выключился
БВ. Если этого не произойдет, то тяговые
двигатели, потеряв независимое возбуж-
дение, перейдут в двигательный режим.
По проводу Н5 при включенных быстро-
действующих контакторах через их за-
мыкающие блокировки 302-1, 303-1,
302-2 и 303-2 получает питание катушка
промежуточного реле 170-1. Если это реле
выключено, по проводу КЮО через раз-
мыкающий контакт реле 170-1 получают
питание лампы, сигнализирующие о по-
ложении быстродействующих контакто-
ров.
Кроме того, по проводу KJ00 через
блокировки быстродействующих выклю-
чателей и промежуточного реле 170-1
напряжение подается к сигнальным лам-
пам АВР (аварийные).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Быстрицкий X. Я..Дубровский 3. М-.Ребрик Б. Н.
Устройство и работа электровозов переменного тока. 4-е изд.,
перераб и доп. М.: Транспорт, 1982 406 с.
2.	Зорохович А. Е., Калинин В. К. Электротехника
с основами промышленной электроники. М : Высшая школа, 1980.
458 с.
3.	И гон ин А. Н., Ильченко Т. Ф. Тяговые трансформа-
торы. М.: Транспорт, 1968. 142 с.
4.	Калинин В. К., Михайлов Н. М., X л е б и и к о в В. Н.
Электроподвижной состав железных дорог. М.: Транспорт, 1972.
536 с.
5	Пассажирские электровозы ЧС4 и ЧС4Т/В. А. Каптелкин,
Ю. В. Колесов, И. П. Ильин и др. М.: Транспорт, 1975. 384 с.
6	Раков В. А. Локомотивы и моторвагонный подвижной
состав. М.: Транспорт, 1979. 213 с.
7.	Тепловозы/В. Д. Кузьмич, Э. К. Похомов, Г. М. Русаков,
И. П. Бородулин. М.: Транспорт, 1987. 540 с.
8.	Тихмеиев Б. Н.Трахтман Л.М. Подвижной состав
электрифицированных железных дорог. Теория работы электрообо-
рудования. Электрические системы и аппараты. М.: Транспорт, 1980.
471 с
9.	Электровоз ВЛ80₽. Руководство по эксплуатации. М.: Тран-
спорт, 1985. 541 с
10.	Электровоз ВЛ 11. Руководство по эксплуатации. М..
Транспорт, 1983. 464 с.
11.	Электровозы ВЛ 10 и ВЛ10у. Руководство по эксплуатации.
М.: Транспорт, 1981. 519 с.
12.	Электропоезда/3. М. Рубчинский, С. И. Соколов, Е. А. Эглон,
Л. С. Лынюк. М.: Транспорт, 1983. 415 с.
13.	Электропоезд Э9П. Руководство по эксплуатации. 2-е изд.
М.: Транспорт, 1969. 327 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
От автора............................ 3
Введение............................. 4
Глава 1
Общие сведения об электровозах
и электропоездах
§ 1.	Классификация электровозов и
электропоездов . ................... 14
§ 2.	Основные узлы и аппараты элек-
тровозов и электропоездов ...	21
Глава 2
Тележки и автосцепные устройства
§ 3.	Назначение и классификация
рам; усилия, действующие на них 22
§ 4.	Конструкция рам тележек ...	23
§ 5.	Колесные пары.................. 32
J 6. Буксовые узлы.................. 36
§ 7.	Общие сведения о рессорном
подвешивании и его влиянии иа
снижение сил взаимодействия ко-
леса и рельса....................... 39
§ 8.	Схемы и элементы рессорного
подвешивания........................ 41
J 9. Конструкция рессорного подвеши-
вания и упругие опоры кузовов 46
§ 10.	Гидравлические гасители колеба-
ний ................................ 55
§11.	Передача вращающего момента
и классификация тяговых пере-
дач ................................ 57
§	12.	Конструкция	опорно-осевого под-
вешивания и	зубчатой	передачи	58
§	13.	Конструкция	рамного	подвеши-
вания и передача вращающего
момента..................................... 60
Глава 3
Автосцепные устройства и кузова
§ 14.	Автосцепные устройства . ...	67
§ 15.	Назначение и классификация ку-
зовов электровозов и электропоез-
дов ................................ 71
§ 16.	Конструкция кузовов электровог
зов................................. 72
§ 17.	Конструкция кузовов электропо-
ездов .............................. 75
§ 18.	Планировка вагонов электропоез-
дов. Устройство дверей, окон и
упругих переходных площадок 77
§ 19.	Жесткие опоры и шкворневые уз-
лы кузовов.......................... 80
Глава 4
Системы вентиляции и расположение
электрического оборудования
§ 20.	Системы вентиляции иа электро-
возах ................................ 86
§ 21.	Системы вентиляции и отопления
на электропоездах............... 87
§ 22.	Расположение электрического
оборудования	на	электровозах	90
§ 23.	Расположение электрического
оборудования	на электропоездах	96
Глава 5
Использование сцепного веса
и движение электровоза на прямых
н кривых участках пути
§ 24.	Использование сцепного веса
электровоза..................... 100
§ 25. Движение электровоза иа пря-
мых и кривых участках пути . .	102
Глава 6
Схемы и приборы пневматических цепей
электровозов и электропоездов
§ 26.	Пневматические цепи.........104
§ 27.	Пневматические устройства и ап-
параты ........................... 108
Глава 7
Тяговые двигатели
§ 28.	Условия и номинальные режимы
работы тяговых двигателей . . .	116
§ 29.	Общие сведения об устройстве
тяговых двигателей постоянного и
пульсирующего тока.................. 118
§ 30.	Остовы....................... 120
§ 31.	Главные полюса................123
§ 32.	Добавочные полюса.............128
§ 33.	Якоря тяговых двигателей ...	130
§ 34.	Подшипниковые узлы и моторно-
осевые подшипники тяговых дви-
гателей .......................141
§ 35.	Щетки, щеткодержатели, крон-
штейны и траверсы тяговых дви-
гателей ...................... 144
§ 36.	Улучшение коммутации тяговых
двигателей.....................148
§ 37.	Вентиляция тяговых двигателей	151
§ 38.	Основные технические данные и
примеры конструктивного выпол-
нения тяговых двигателей ...	154
§ 39.	Особенности конструкции бес-
коллекторных тяговых двигателей
переменного тока...............165
478
Глава 8
Тяговые трансформаторы
§ 40.	Основные параметры и узлы тяго-
вых трансформаторов ....	171
§ 41.	Конструкция основных узлов тя-
говых трансформаторов . . . .	174
§ 42.	Основные технические данные и
примеры конструктивного выпол-
нения тяговых трансформаторов 181
Глава 9
Реакторное оборудование, фильтры,
магнитные усилители, датчики тока
§ 43.	Реакторы...................... 188
§ 44.	Индуктивные делители и индук-
тивные шунты........................ 193
§ 45.	Реакторы помехоподавления, це-
цепей защиты и собственных
нужд, фильтры, конденсаторы	196
§ 46.	Магнитные усилители, датчики
тока, измерительные и импульс-
ные трансформаторы..............200
Глава 10
Преобразователи электровозов
н электропоездов
§ 47.	Назначение и структурные схемы
преобразователей .................... 203
§ 48.	Схемы преобразователей . . .	205
§ 49.	Диодные и диодно-тнристорные
выпрямители в силовых цепях 208
§ 50.	Тиристорные и диодно-тиристор-
ные выпрямители, используемые в
цепях вспомогательных машин,
управления и освещения .	211
§ 51.	Тиристорные и диодно-тиристор-
ные выпрямительно-инверторные
преобразователи цепей тяговых
двигателей пульсирующего то-
ка .................................. 214
§ 52.	Схемы . преобразователей часто-
ты и числа фаз........................217
§ 53.	Схемы преобразователей с им-
пульсным управлением тяговыми
двигателями э.п.с. постоянного
тока..................................220
§ 54.	Конструкция преобразователей 223
Глава 11
Вспомогательные машины
н аккумуляторные батареи
§ 55.	Системы вспомогательных машин 227
§ 56.	Мотор-компрессоры, мотор-веити-
ляторы и мотор-насосы ....	230
§ 57.	Длители напряжения и расщепи-
тели фаз........................235
§ 58.	Мотор-генераторы и двухмашин-
ные агрегаты.........................238
§ 59.	Генераторы управления ....	240
§ 60.	Аккумуляторные батареи . . .	242
Глава 12
Электрические аппараты цепей
напряжением выше 1000 В
§ 61.	Аппараты напряжением выше
1000 В и требования, предъявляе-
мые к ним.......................244
§ 62.	Токоприемники..................244
§ 63.	Разъединители и отключателн	252
§ 64.	Индивидуальные контакторы . .	253
§ 65.	Групповые контакторы.........	265
§ 66.	Реверсоры, тормозные переключа-
тели, переключатели напряжения
и мотор-вентиляторов............276
§ 67.	Резисторы......................280
§ 68.	Электрические печи, калориферы,
нагреватели.....................281
Глава 13
Аппараты защиты н автоматических
устройств управления
§	69.	Автоматические выключатели	283
§	70.	Быстродействующие контакторы	298
§	71.	Реле, бесконтактные датчики,
регуляторы напряжения и блоки
защиты.........................300
§ 72. Плавкие предохранители . . .	314
§ 73. Разрядники и ограничители на-
пряжений ......................316
Глава 14
Аппараты цепей управления,
вспомогательные н личной
безопасности
§ 74.	Контроллеры машиниста . .	319
§ 75.	Выключатели управления, разъе-
динители, кнопочные выключате-
ли и посты, распределительные
щиты и панели аппаратов . . .	323
§ 76.	Заземляющие штанги, сельсины,
сигнализаторы, устройства кон-
троля рода тока и переключения
воздуха................................325
§ 77:	Амперметры, вольтметры, счетчи-
ки электрической энергии, тахо-
генераторы и частотомеры . . .	327
§ 78.	Арматура различных соединений,
осветительная. Шины, кабели,
провода, изоляторы.....................328
Глава 15
Общие сведения
об электрических цепях
электровозов и электропоездов
§ 79.	Контактные системы управления 332
§ 80.	Бесконтактные системы управле-
ния ................................335
§ 81.	Классификация цепей и требова-
ния, предъявляемые к электриче-
ским схемам.........................337
479
Глава 16
Пуск и регулирование частоты
вращения нкорей тяговых двигателей
э.п.с. постоянного тока
в тяговом режиме
§ 82.	Способы регулирования частоты
вращения якорей тяговых двига-
телей постоянного тока и реостат-
ный пуск..............................343
§ 83.	Регулирование частоты вращения
якорей тяговых двигателей пос-
тоянного тока.........................344
§ 84.	Способы перехода с одного соеди-
нения тяговых двигателей на дру-
гое ..................................348
§ 85.	Импульсное регулирование часто-
ты вращения якорей тяговых дви-
гателей постоянного тока . . .	355
Глава 17
Пуск и регулирование частоты
вращение якорей тнговых
двигателей а.п.с. переменного тока
в тяговом режиме
§ 86.	Способы перехода с одной ступени
иа другую при переключении сек-
ций обмотки тягового трансфор-
матора ..............................357
§ 87.	Ступечатое регулирование на сто-
роне низшего напряжения . . .	359
§ 88.	Ступенчатое регулирование на
стороне высшего напряжения . .	362
§ 89.	Плавное регулирование напряже-
ния .................................363
§ 90.	Регулирование частоты вращения
роторов трехфазных асинхронных
тяговых двигателей...................368
§ 91.	Регулирование частоты вращения
роторов вентильных тяговых дви-
гателей .............................370
Глава 18
Электрическое торможение
§ 92.	Сущность электрического тормо-
жения и условия его осуществле-
ния ............................372
§ 93.	Реостатное торможение ....	373
§ 94.	Рекуперативное торможение	379
Глава 19
Нарушение режимов работы
оборудования и его защита
§ 95. Защита электрических машин и
аппаратов в тяговом режиме . .	388
§ 96.	Защита полупроводниковых пре-
образователей .......................391
§ 97.	Защита оборудования при нару-
шении режимов во время электри-
ческого торможения...................394
§ 98.	Способы защиты от боксования
и юза колесных пар.................396
Глава 20
Электрические схемы силовых цепей
электровозов и электропоездов
постоянного н переменного тока
§ 99.	Построение схем силовых цепей
э.п.с. постоянного тока ....	399
§ 100.	Силовые цепи электровоза ВЛ15 402
§ 101.	Силовые цепи электропоездов
ЭР2Р и ЭР2Т............................408
§ 102.	Построение схем силовых цепей
электровозов и электропоездов
переменного тока.......................412
§ 103.	Силовые цепи электровоза ВЛ85 413
§ 104.	Схема силовых цепей электрово-
за ВЛ86Ф...............................421
§ 105.	Силовые цепи моторного вагона
электропоезда ЭР9Е.....................424
§ 106.	Особенности схемы силовых це-
пей электропоезда ЭР29 . . .	426
Глава 21
Схемы цепей управления
электровозов н электропоездов
постоянного и переменного тока
§ 107.	Построение отдельных узлов
схем управления силовыми цепи-
ми ................................... 429
§ 108.	Цепи управления электровоза
ВЛ15...................................439
§ 109.	Цепи управления электропоез-
дов ЭР2Р н ЭР2Т........................447
§ ПО.	Цепи управления электровоза
ВЛ 85 ................................ 455
§ 111.	Цепи управлении электровоза
ВЛ86Ф..................................462
§ 112.	Цепи управления электропоезда
ЭР9Е . :...............................463
Глава 22
Построение и примеры схем
вспомогательных машин,
приборов отопления и цепей
управления ими
§ 113.	Построение и примеры схем
цепей вспомогательных машин и
приборов отопления электрово-
зов .................................466
§ 114.	Примеры схем высоковольтных
цепей машин и приборов отоп-
ления электропоездов ....	471
§ 115.	Управление токоприемниками,
защитными аппаратами, вспомо-
гательными машинами, отопле-
нием, песочницами, звуковыми
сигналами н освещением . . .	472
Список литературы...............  .	477