Автоматическое управление электрической передачей и электрические схемы тепловозов - Вилъкевич Б.И.

Автор: Вилъкевич Б.И.

Теги: тяга поездов на железных дорогах подвижной состав железнодорожный транспорт микроэлектроника электроника тепловозы издательство транспорт

Год: 1987

Похожие

Тепловозы. Электрическое оборудование. Устройство и ремонт

Тепловоз 2ТЭ116

Как устроен и работает тепловоз

Электрическое оборудование тепловозов. Устройство и ремонт

Текст

Б. И. Вилъкевич
АВТОМАТИЧЕСКОЕ
УПРАВЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПЕРЕДАЧЕЙ
И ЭЛЕКТРИЧЕ ,НИЕ СХЕМЫ
ТЕПЛОВОЗОВ
Б.И. Вилькевич
АВТОМАТИЧЕСКОЕ
УПРАВЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПЕРЕДАЧЕЙ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
ТЕПЛОВОЗОВ
МОСКВА 'ТРАНСПОРТ"!987
ББК 39.22-08
В46
УДК 629.424.1—83+629.424.1.064.5
Рецензенты: А. П. Бородин, А. В. Новиков
Заведующий редакцией В. К- Терехов
Редактор В. К- Тихонычева
Вилькевич Б. И.
В46 Автоматическое управление электрической пе-
редачей и электрические схемы тепловозов. — М.:
Транспорт, 1987. — 272 с.: ил., табл.
Рассмотрены системы автоматического управления электрической
передачей тепловозов различных серий н поколений, сделаны необхо-
димые обобщения. Описание отдельных цепей электрических схем теп-
ловозов увязано с соответствующими системами автоматического уп-
равления. Проведен анализ функциональных требований к цепям
электрических схем тепловозов. Обобщены принципы конструирования
отдельных узлов электрических схем.
Для инженерно-технических работников локомотивного хозяйства,
может быть использована в качестве учебного пособия для студентов
вузов железнодорожного транспорта, а также работниками локомотив-
ных и ремонтных бригад.
3602030000-352
в----------------137.87
049(01)-87
ББК 39.22-08
© Издательство «Транспорт» 1987
ПРЕДИСЛОВИЕ
Достаточно глубокое изучение систем автоматического
управления электрической передачей (САУ ЭПТ) и электри-
ческих схем, обобщенное для различных серий и поколений
тепловозов, является, пожалуй, наиболее сложным при
изучении устройства и принципов работы тепловозов.
Причиной этому, в значительной мере, является то, что
имеющаяся литература ограничивается лишь описанием
отдельных систем автоматического управления электричес-
кой передачей тепловозов, а также описанием электричес-
ких схем без должной увязки с изучением САУ ЭПТ и без
обобщений общих принципов построения электрических
схем и столь необходимого анализа функциональных требо-
ваний к отдельным цепям. Нет в современной литера-
туре и методики изучения сложных электрических схем
тепловозов.
Это послужило основанием к созданию настоящей
книги. Отличительными особенностями книги являются:
описание САУ ЭПТ различных серий и поколений с необхо-
димым обобщением; рассмотрение отдельных цепей элект-
рических схем тепловозов с увязкой с соответствующими
САУ; анализ функциональных требований к цепям электри-
ческих схем тепловозов; обобщение принципов конструи-
рования отдельных узлов электрических схем тепловозов.
В связи с ограниченным объемом книги, естественно,
в ней не представляется возможным привести электричес-
кие схемы и дать их описание для всех многочисленных
серий тепловозов. Поэтому здесь приведены для каждой
цепи лишь наиболее характерные варианты для наиболее
распространенных серий современных тепловозов ЗТЭ10М,
2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ2 и др. Широко
3
используются ссылки на литературные источники, в кото-
рых приведены принципиально-монтажные схемы и их
описание [5 — 12].
Большое внимание в книге уделено методике самостоя-
тельного изучения электрических схем тепловозов. В
частности, облегчению изучения электрических схем
способствуют приведенные структурные схемы управления
и защиты как для сложных САУ, так и для управления
отдельными цепями и их защиты.
В книге при изображении электрических схем использова-
ны условные графические обозначения по ГОСТ 2. 730 — 73,
ГОСТ 2. 755—74, ГОСТ 2. 756—76, которые применяют-
ся в техдокументации тепловозостроительных заводов и
технической литературе. В соответствии с ГОСТ 17703—72
использованы термины «главный и вспомогательный кон-
такты». Согласно ГОСТ 14312—79 использованы термины
«зажим» вместо «клемма», «колодка» вместо «розетка» или
«рейка», «колодка с выводными зажимами» вместо «клеммная
рейка», «разъемное контактное соединение» вместо «штеп-
сельный разъем». Буквенные обозначения концов об-
моток электрических машин приведены в соответствии с
ГОСТ 2582—81.
РАЗДЕЛ I
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ
Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЧЕСКОМ УПРАВЛЕНИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ
1.1. Виды электрических передач
и основные требования, предъявляемые к ним
Наиболее распространенным видом передачи теплово-
зов является электрическая. Еще недавно большинство
тепловозов строилось с тяговыми электрическими машина-
ми постоянного тока {электрическая передача постоян-
ного тока, рис. 1). В последние годы интенсивно стали
проводиться научно-исследовательские и опытно-конструк-
торские работы по созданию электрической передачи с син-
хронным тяговым генератором (СГ) и асинхронными тяго-
выми электродвигателями (АТД) (электрическая передача
переменного тока). Все вновь созданные тепловозы выпу-
щены с синхронным тяговым генератором, выпрямитель-
ной установкой (ВУ) и тяговыми электродвигателями по-
стоянного тока (ТД) (электрическая передача переменно-
постоянного тока).
Одним из основных требований, предъявляемых к
электрической передаче, является полное использование
на тягу свободной мощности дизеля при всех скоростях
движения.
11ри постоянной мощности дизеля и неизменной нагруз-
ке от вспомогательных механизмов и машин тяговый гене-
ратор должен работать в режиме постоянства мощности,
при котором для генератора тока
Рг = ir иГ Ю-з const, (1)
где /'г — мощность тягового генератора постоянного тока, кВт;
/г — ток нагрузки тягового генератора, А;
Иг — напряжение тягового генератора, В.
5
Рис. 1. Принципиальные схемы электрической передачи:
а — постоянного тока, б — переменного тока, в — переменно-постоянного тока
Для генератора переменного тока с выпрямительной
установкой (система СГ — ВУ) при работе в режиме по-
стоянства мощности
Pd~^d Ud 10-3 = const, (la)
где Pd — мощность тягового генератора на выходе ВУ, кВт;
Id — выпрямленный ток, А;
Ud — выпрямленное напряжение, В.
Для выполнения этого требования напряжение t/r,
Ud должно принудительно изменяться обратно пропорцио-
нально току нагрузки /г, Id:
иг = Рг 10;i /,. = const//r;
Ud=~pd 103//d = const//d.
(2)
(2а)
Такая зависимость (называемая внешней характеристи-
кой генератора) изображена на рис. 2 линией БГ и имеет
форму гиперболы. Для использования полной мощности ди-
зеля и во избежание его перегрузки мощность тягового ге-
нератора должна изменяться примерно пропорционально
мощности дизеля и обратно пропорционально нагрузке
от вспомогательных механизмов и машин.
Рис. 2. Внешняя характеристи-
ка тягового генератора
6
В целях уменьшения ин-
тенсивности боксования ко-
лесных пар на ряде теплово-
зов применяется так называе-
мая динамическая жесткая
характеристика тягового ге-
нератора по напряжению,
при которой при уменьшении
тока нагрузки вследствие
боксования колесных пар
напряжение не увеличивает-
ся (см. линию BE на рис. 2)
и в то же время изменение
тока нагрузки тягового генератора при отсутствии бок-
сования вызывает обратно пропорциональное изменение
напряжения по гиперболической зависимости (линия БГ).
В области больших токов нагрузки тягового генератора
должно быть обеспечено ограничение максимального тока
(линия АБ на рис. 2), а в области малых токов нагрузки —
ограничение напряжения (линия ГД).
Для работы тепловоза с пониженной мощностью сни-
жают позицию контроллера машиниста (КМ), что умень-
шает частоту вращения валов дизель-генератора и возбуж-
дение тягового генератора. Изменение мощности по пози-
циям должно быть равномерным и соответствовать работе
по экономической характеристике силовой установки. Для
выполнения последнего условия на каждой из промежу-
точных позиций также необходимо поддерживать постоян-
ную мощность. При снижении позиции КМ ограничивае-
мые значения тока и напряжения тягового генератора
должны уменьшаться (рис. 3, а). Однако в ряде случаев
по соображениям улучшения тяговых свойств тепловоза
отказываются от ограничения пускового тока на низких
разгонных) позициях (рис. 3, б) или желательно сохра-
нить ограниченное значение пускового тока не завися-
Рнс. 3. Внешняя характеристи-
ка тягового генератора:
а — с ограничением пускового то-
ка на всех позициях КМ; б — при
отсутствии ограничения пускового
тока на низких позициях КМ: в —
с ограничением пускового тока
(линия ЛЬ), не зависящим от вы-
соких позиций КМ
7
щим от позиции КМ (рис. 3, в). На большинстве теп-
ловозов предусматривается режим аварийного возбужде-
ния, при котором тяговый генератор работает при всех
позициях КМ при постоянном напряжении независимо от
тока нагрузки, без ограничения максимального тока или
напряжения.
Для сокращения необходимой степени управления
тягового генератора и расширения интервала скоростей
движения, при котором используется полная мощность
дизель-генераторной установки, на тепловозах применяет-
ся управление током ТЭД путем ослабления возбуждения
их или переключения двигателей с одной схемы соедине-
ния на другую.
1.2. Основные понятия автоматического управления
применительно к САУ электрической передачей
Понятие об автоматическом управлении. Автомати-
ческое управление — это такой способ управления, при
котором необходимые операции выполняются посредством
системы, функционирующей без вмешательства человека,
в соответствии с заранее заданными условиями.
Функции автоматического управления могут быть чрез-
вычайно многообразными. Применительно к оборудованию
тепловозов это могут быть: поддержание необходимых
режимов работы машин и агрегатов; поддержание постоян-
ными или изменение по заданным законам каких-либо
физических величин, характеризующих режимы работы;
включение и выключение машин и агрегатов; реверсирова-
ние ТЭД и их торможение; осуществление определенной
последовательности операций; защита от недопусти-
мых режимов работы; контроль состояния физических
величин или режимов работы.
Совокупность объекта управления и автоматических
управляющих устройств называется системой автомати-
ческого управления (САУ).
Два основных принципа автоматического управления.
Основным признаком, по которому могут быть подразде-
лены САУ, является воздействие на систему управления
действительного состояния объекта управления. Если в
системе происходит непрерывный контроль управляемой
величины и в зависимости от ее значения осуществляется
воздействие на объект управления, то такая система назы-
8
Задание \ИЗ e=xextxoc
хвх
УЗ
Нагрузка (Возиу та-
ющее Воздействие)
Управляемая
Величина
Обьект удрайдгм/я I
хвыи
Обратная связь ±Хцс
Рнс. 4. Структурная схема САУ по отклонению управляемой вели-
чины:
УЭ - управляющий элемент; ИЗ - измерительный элемент регулятора;
УСС - узел суммирования сигналов; хвых — выходная (управляемая) вели
чина; хвх — задание (настройка); ±хос сигнал обратной связи; Е — рассо-
гласование
вается САУ по отклонению управляемой величины
(такую систему иногда называют системой автоматичес-
кого регулирования САР). Если воздействие на объект
управления осуществляется вне зависимости от состоя-
ния управляемой величины, то такая система называется
системой автоматического управления (САУ) по воз-
мущающему воздействию (или системой автоматического
управления по произвольно изменяемой нагрузке). В ком-
бинированных системах автоматического управления соче-
таются оба принципа управления как по возмущающему
воздействию, так и по отклонению управляемой величины.
Структурная схема САУ по отклонению управляемой
величины представлена на рис. 4. Здесь управляемая
величина воздействует на вход регулятора через обратную
связь. Обратной связью в общем случае называется воз-
действие (сигнал) от управляемой величины на вход сис-
темы или, другими словами, на работу регулятора. Сигна-
лом называется физическая величина, используемая для
передачи команды или информации.
Если система состоит из нескольких последовательно
включенных элементов, то воздействие от управляемой
величины на вход системы называется главной обратной
связью, а воздействие от выхода какого-либо элемента на
вход предыдущего (по цепи прохождения сигнала) назы-
вается дополнительной (местной) обратной связью (рис.
5). Если обратная связь увеличивает воздействие входного
сигнала на выходной (сигнал обратной связи складывает-
ся с входным сигналом), то она называется положитель-
ной обратной связью. Если же указанное воздействие
уменьшается (сигнал обратной связи вычитается из вход-
ного), то это будет отрицательная обратная связь (см.
рис. 4).
9
В САУ электрической передачи, как и в других техничес-
ких системах, преимущественно применяется отрицатель-
ная обратная связь, которая улучшает переходные процес-
сы, повышая устойчивость и быстродействие системы.
Различают жесткую (статическую) и гибкую
(исчезающую) обратные связи. При жесткой обратной
связи ее выходное воздействие всегда пропорционально
входному сигналу (как при переходных, так и при устано-
вившихся процессах). Введение жесткой обратной связи
обеспечивает статическую стабилизирующую САУ. Гибкая
обратная связь действует только при переходных процес-
сах и исчезает при установившемся режиме. При гибкой
обратной связи система управления является астатичес-
кой стабилизирующей.
Система автоматического управления с обратной связью
является замкнутой. При отклонении управляемой вели-
чины от заданного значения по любой причине происходит
такое воздействие на объект управления, которое устраня-
ет это отклонение.
Система автоматического управления по отклонению
управляемой величины характеризуется наличием узла
сравнения сигналов УСС, в котором сигнал от управляемой
величины (сигнал обратной связи хос) сравнивается с
настройкой, заданием (входным сигналом хвх). Измери-
тельный элемент ИЭ регулятора реагирует на величи-
ну суммы или разности сигналов, которую называют
рассогласованием системы:
г —л’вх хос. (3)
Рассогласование е передается на управляющий элемент
УЭ регулятора, который оказывает воздействие на объект
управления, чтобы устранить отклонение управляемой
величины от заданного значения.
Автоматическое управление по отклонению управляе-
мой величины обеспечивает большую точность хотя бы
уже потому, что управляемая величина поддерживается
Главная обратная связь
обратная связь
Рис. 5. Главная и дополнительная обратная связь
10
i Нагрузки^Впзнушаю-
тее ВозВейстВие)
ВпраВляеная
Величина
ВВъект управления
Рис. 6. Структурная схема САУ по возмущающему воздействию
требуемой независимо от того, под действием какого фак-
тора происходит ее отклонение. Точность управления опре-
деляется здесь в основном погрешностями в измерении
действительных значений управляемой величины и ее
разности с заданным значением.
САУ по отклонению управляемой величины обычно
имеют меньшее быстродействие, худшую динамическую
устойчивость и часто требуют специальных мер по стабили-
зации переходных процессов. Принцип автоматического
управления по отклонению управляемой величины в тео-
рии автоматического управления получил название ком-
пенсационного принципа Ползунова — Уатта.
Примерами САУ по отклонению управляемой величины
в силовых установках тепловозов являются: управление
частотой вращения коленчатого вала дизеля при помощи
регулятора частоты вращения; управление частотой вра-
щения коленчатого вала дизеля и нагрузкой при помощи
объединенного регулятора частоты вращения и мощности;
управление пусковым током и максимальным напряжением
тягового генератора; управление напряжением вспомога-
тельного генератора (или стартер-генератора) при помо-
щи регулятора напряжения и др.
Структурная схема САУ по возмущающему воздейст-
вию представлена на рис. 6. Здесь сигнал от нагрузки по-
дается на вход регулятора (автоматического управляю-
щего устройства), а управляемая величина на вход ре-
гулятора не воздействует (т. е. отсутствует обратная связь
или, другими словами, САУ является разомкнутой).
Особенностью САУ по возмущающему воздействию яв-
ляется то, что на управляемую величину, кроме одного
возмущающего воздействия, оказывает влияние ряд дру-
гих факторов, которые искажают управляемую величину
(вносят погрешность).
В этом заключается основной недостаток САУ по возму-
щающему воздействию по сравнению с САУ по отклонению
управляемой величины, которые компенсируют все возму-
11
щающие воздействия. Достоинствами САУ по возмущаю-
щему воздействию являются принципиальная простота,
большее быстродействие и высокая динамическая устой-
чивость.
Рассматриваемый принцип управления в теории авто-
матического управления получил название принципа Пон-
селе—Чиколева.
В связи с указанными особенностями двух рассмотрен-
ных систем управления (по отклонению управляемой вели-
чины и по возмущающему воздействию) в сложных САУ,
в частности в системах автоматического управления тягово-
го генератора по току нагрузки современных тепловозов,
применяют комбинированные САУ, сочетающие оба прин-
ципа автоматического управления (рис. 7). Объединение
обоих принципов автоматического управления позволяет
сочетать в комбинированных САУ высокую точность и
быстр одейств не.
В комбинированных САУ управление по возмущающе-
му воздействию, обладая большим быстродействием, ком-
пенсирует основное возмущающее воздействие, а управ-
ление по отклонению управляемой величины повышает
точность управления путем компенсации неосновных
возмущающих воздействий.
Понятие об автоматическом регуляторе. Применительно
к замкнутым САУ автоматическим регулятором называет-
ся устройство, воспринимающее отклонение управляемой
величины и воздействующее на объект управления таким
образом, чтобы устранить возникающее отклонение. В
разомкнутых САУ автоматическим регулятором, или авто-
матическим управляющим устройством АУУ, называется
устройство, воздействующее на объект управления в со-
ответствии с заложенным в нем законом управления.
Регулятор и управляющее устройство могут быть выпол-
нены в виде отдельного узла (регулятора), но могут пред-
ставлять и комплекс отдельных машин и аппаратов. Авто-
матический регулятор в замкнутых САУ в простейшем
Задание
УСС
УЗ
Объект управления
Нагрузка (возмуща-
ющее воздействие)
__________ Управляемая
' величина
Автоматический
регулятор ।
Обратная связь
Рис. 7. Структурная схема комбинированной САУ
12
[ Астатический регулятор j
Рис. 8. Структурная схема автоматического регулятора прямого дей-
ствия
случае включает измерительный и управляющий элементы
(рис. 8). Измерительный элемент воспринимает отклоне-
ние управляемой величины от заданного значения и преоб-
разует его сигнал, подаваемый на управляющий элемент.
В измерительный элемент входит чувствительный орган,
непосредственно реагирующий на измеряемую величину.
Заданное значение управляемой величины определяется
настройкой измерительного элемента, или, как говорят,
уставкой регулятора. Сравнение управляемой величины
с заданной (с настройкой или уставкой) происходит в
узле сравнения сигналов. Управляющий элемент получает
сигнал от измерительного элемента за счет отклонения
управляемой величины и оказывает воздействие на объект
управления.
В более сложных регуляторах (рис. 9 ) между измери-
тельным и управляющим элементами используются пре-
образующий и исполнительный элементы. Преобразующий
элемент преобразовывает и усиливает сигнал от измери-
тельного элемента и передает его исполнительному элемен-
ту. Исполнительный элемент непосредственно управляет
управляющим. Управляющий элемент может быть частью
управляемого объекта (например, рейки топливных насосов
дизеля) или частью регулятора (резисторы в регуляторах
напряжения и др.).
Объект управления. Объектом управления может быть
любая машина, агрегат, механизм и пр.
Применительно к тепловозу это может быть тепловоз в
целом, дизель, тяговый генератор, дизель-генератор (как
агрегат), ТЭД, вспомогательный генератор (стартер-
генератор) и т.п. Объект управления может находиться
в установившемся режиме работы, когда его параметры
в течение времени остаются без изменения. Иеустановив-
ишйся режим между двумя установившимися режимами
иначе называют переходным процессом. Основные требо-
13
Рис. 9. Структурная схема автоматического регулятора непрямого
действия
вания к переходному процессу — возможно более быстрое
затухание и минимальные амплитуды управляемых величин.
Управляющее или возмущающее воздействие. Неуста-
новившийся режим работы объекта управления возникает
в результате управляющих или возмущающих воздействий.
Так, для тепловозов в целом, а также для всех его машин
и агрегатов (дизель, тяговый генератор, дизель-генератор,
ТЭД, вспомогательный генератор или стартер-генератор
и т.п.) управляющим воздействием можно считать измене-
ние позиции КМ. При изменении позиции КМ изменяется
частота вращения вала дизель-генератора, а следовательно,
и мощность дизеля, тягового генератора, ТЭД и тепловоза
в целом. Изменение мощности тепловоза приводит к изме-
нению скорости движения поезда.
Возмущающие воздействия могут быть внешними и
внутренними. Внешнее возмущающее воздействие — это
изменение нагрузки. Внутренее возмущающее воздействие
с нагрузкой не связано, но влияет на управляемую вели-
чину. К числу их относятся помехи. Наличие возмущаю-
щих воздействий вызывает необходимость управления
объектом. Внешним возмущающим воздействием для тепло-
возов в целом является сопротивление движению поезда.
При изменении сопротивления движению поезда меняются
вращающий момент ТЭД и ток их нагрузки. Соот-
ветственно изменяется и ток тягового генератора. Значит,
для ТЭД и тягового генератора внешним возмущающим
воздействием является ток нагрузки. Для дизеля внешним
возмущающим воздействием является нагрузка (мощность).
Для тепловоза внутренними возмущающими воздей-
ствиями могут быть факторы, влияющие на мощность
силовой установки при заданной позиции КМ, в частности
потери в дизеле, генераторе, ТЭД и пр. Для дизеля внутрен-
14
ними возмущающими воздействиями являются барометри-
ческое давление, температура окружающего воздуха, из-
нос деталей цилиндро-поршневой группы и топливной
аппаратуры. Для тягового генератора внутренними воз-
мущающими воздействиями являются температура обмот-
ки возбуждения, гистерезис, напряжение задания.
Для тепловозного дизель-генератора внешними возму-
щающими воздействиями являются изменение мощности
дизеля, тягового генератора, вспомогательной нагрузки и
все факторы, влияющие на эти значения мощности. Говорить
о внутреннем возмущающем воздействии здесь не при-
ходится, так как все факторы, влияющие на работу дизель-
генератора, сказываются через нагрузку — мощность ди-
зеля, генератора или вспомогательных агрегатов.
Управляемая величина и управляющий параметр.
Управляемыми величинами объекта управления могут быть
любые физические величины. Например, управляемыми
величинами могут быть: для тепловоза в целом — скорость
движения; для дизеля — частота вращения коленчатого
вала, мощность; для тягового генератора — максималь-
ное напряжение, пусковой ток и мощность; для дизель-
генератора — мощность; для ТЭД — ток нагрузки; для
вспомогательного генератора (стартер-генератора) — нап-
ряжение и т.д. Управление управляемой величиной осу-
ществляется посредством управляющего параметра.
Для тепловоза — это мощность силовой установки; для
дизеля — подача топлива; для электрических машин -
магнитный поток и т.д.
Если управление мощностью дизеля или тягового генера-
тора ведется по частоте вращения коленчатого вала
при изменении позиции КМ, то управляющими парамет-
рами для дизеля являются частота вращения (при работе по
внешней характеристике) или частота вращения и подача
топлива (при работе по генераторной или скоростной
регуляторной характеристикам); для тягового генерато-
ра — частота вращения якоря (ротора) и магнитный поток.
Таким образом, для любого объекта управления надо
четко различать управляющее и возмущающее воздейст-
вия — вход объекта управления и управляемые величи-
ны — выход объекта. Понятие о входе и выходе может от-
носиться также и к любому промежуточному звену САУ.
Зависимость управляемой величины от нагрузки или зави-
симость между выходной и входной величинами в устано-
вившемся режиме называется статической характеристикой
объекта управления.
15
Саморегулирование. Свойство объекта управления при-
ходить к новому устойчивому состоянию при изменении
величины возмущающего или управляющего воздействия
без участия регулятора называется саморегулированием.
Классическим примером саморегулирования служит дви-
жение поезда. Возмущающим воздействием здесь являет-
ся сила сопротивления движению, управляющим воздейст-
вием — сила тяги, пропорциональная позиции КМ. При
равенстве силы сопротивления и силы тяги поезд движется
с равномерной скоростью, т.е. находится в устойчивом
состоянии. При уменьшении сил сопротивления или уве-
личении силы тяги установившаяся равномерная скорость
поезда возрастает, при увеличении сил сопротивления
или уменьшении силы тяги — падает. Другими словами,
возникает новое устойчивое состояние.
При работе дизеля по внешней характеристике (когда
подача топлива достигла максимальной и регулятор часто-
ты вращения не работает) увеличение момента сопротив-
ления со стороны тягового генератора и вспомогатель-
ной нагрузки приводит к снижению частоты вращения
вала дизель-генератора и, наоборот, уменьшение сопротив-
ления — к увеличению частоты вращения. Это также
пример саморегулирования. Или еще пример. Во время
движения поезда, при работе ТЭД тепловоза при неизмен-
ном вращающем моменте включение ослабления возбуж-
дения ТЭД (уменьшение магнитного потока) вызывает
увеличение тока нагрузки.
1.3. Основные системы автоматического управления
Классификация систем автоматического управления.
Многочисленные системы автоматического управления мо-
гут быть как самонастраивающимися, так и несамо-
настраивающимися. Характерной особенностью само-
настраивающихся систем является наличие устройства,
осуществляющего автоматический поиск оптимального
значения управляемой величины. Самонастраивающиеся
САУ могут обеспечить самонастройку программы, пара-
метров или структуры для обеспечения оптимального
результата при переменных параметрах объекта управления
и произвольно меняющихся внешних условиях.
На современных тепловозах такие системы пока не приме-
няются. Лишь автомашинисты, устанавливаемые наопы;
ных тепловозах, обеспечивающие оптимальный режим рабо-
16
ты тепловоза и его силовой установки, являются самонаст-
раивающимися САУ, обеспечивающими самонастройку
программы. В данной книге самонастраивающиеся САУ
не рассматриваются.
Несамонастраивающиеся САУ, в частности, используе-
мые на тепловозах, можно классифицировать по основ-
ным признакам (рис. 10).
Принципы автоматического управления. Основным при-
знаком, по которому могут быть подразделены САУ, как
указывалось выше, является воздействие на систему управ-
ления действительного состояния объекта управления.
Если в системе происходит непрерывный контроль управ-
ляемой величины и в зависимости от ее значения осуществ-
ляется воздействие на объект управления, то такая система
называется САУ по отклонению управляемой величины.
{ Несамонастраивающиеся системы автоматического управления |
~.......................
По принципу управления
по Возмущению |
по отклонению
”| комбинированный метод |
По характеру задачи управления
стабилизирующие |
следящие
программные |
По количеству контуров управления
По конструктивному исполнению (для зпектропередачи)
I ' . Г........
злектромашинные I электроалпаратные
полупроводниковые
Рис. 10. Классификация несамонастраивающихся систем автоматиче-
ского управления
17
Если воздействие на объект управления осуществляется
вне зависимости от управляемой величины, то такая система
называется системой автоматического управления (САУ)
по возмущающему воздействию (или произвольно изменя-
емой нагрузке).
В комбинированных системах автоматического управ-
ления сочетаются оба принципа управления как по возму-
щающему воздействию, так и по отклонению управляемой
величины.
Характер задачи автоматического управления. Авто-
матическое управление может иметь различные задающие
программы или, другими словами, может ставить перед
собой различные по характеру задачи. В ряде САУ ставит-
ся задача поддержания неизменной управляемой величины.
Такие системы называются стабилизирующими системами.
Примерами могут служить: управление частотой вращения
коленчатого вала дизеля при помощи центробежного ре-
гулятора, управление пусковым током и максимальным
напряжением тягового генератора, а также напряжением
вспомогательного генератора (стартер-генератора) при по-
мощи регулятора напряжения.
Системы автоматического программного управления
обеспечивают какую-то заданную зависимость в функции
независимой переменной. В автоматике известны много-
численные системы автоматического программного управ-
ления температурой, давлением и пр. Большинство из
них обеспечивают заданную программу в функции времени.
Однако системы автоматического программного управления
могут быть в функции и других независимых перемен-
ных.
Так, например, во всех САУ напряжением тягового
генератора обеспечивается определенная зависимость на-
пряжения в функции тока нагрузки.
К числу систем автоматического программного управ-
ления можно отнести и системы, которые выполняют
определенную последовательность операций при пода-
че необходимого сигнала. Примером таких систем
может служить САУ пуском тепловозного дизеля. При
включении кнопки срабатывает реле времени и начинается
прокачка масла.
После установленной выдержки времени включаются
пусковые контакторы; тяговый генератор, получая пи-
тание от аккумуляторной батареи, раскручивает вал ди-
зеля; включаются топливные насосы; дизель запускает-
ся. Когда давление масла достигает требуемой величины
18
срабатывает реле давления масла и промежуточное реле,
что приводит к разбору всей схемы управления пуском ди-
зеля и выключению маслопрокачивающего насоса.
В следящих САУ управляемая величина изменяется
строго в соответствии с изменением задающей величины.
Примером следящей системы является сельсиновый привод
к каким-либо механизмам. В тепловозных конструкциях
сельсиновый привод применяется лишь в системе управ-
ления электродинамическим тормозом тепловозов ТЭП70.
Одноконтурные и многоконтурные системы автомати-
ческого управления. Контуром управления называется цепь
передачи воздействия, в которую входят объект управления
и регулятор или автоматическое управляющее устройство.
Контур может быть замкнутым при управлении по от-
клонению управляемой величины или разомкнутым при
управлении по возмущающему воздействию. В последнем
случае можно применить термин «цепь передачи воздей-
ствия».
Если система имеет один объект управления, одну
управляемую величину и один регулятор, то она назы-
вается одноконтурной (рис. 11).
Если имеется два и более контура управления (две и
более цепи передачи воздействия), то система автоматичес-
кого управления называется многоконтурной (рис. 12).
При этом могут быть один объект управления, один
регулятор, но две и более управляемые величины (рис.
13). Система является также многоконтурной, если имеют-
ся один объект управления и одна управляемая величина,
но несколько управляющих параметров (рис. 14).
При наличии двух и более регуляторов многоконтурные
САУ могут быть несвязанными и связанными. При нес-
вязанном управлении система имеет отдельные контуры
управления, в каждом из которых регулятор управляет
своей управляемой величиной (см. рис. 12). При несвязан-
ном управлении действие одного из регуляторов может
привести к изменению всех управляемых величин и наруше-
нию режима работы объекта управления.
Чтобы исключить или, по крайней мере, уменьшить
нарушение режима работы объекта управления, управляю-
щие элементы в ряде случаев связывают с регуляторами
так, что каждый из регуляторов воздействует на все
управляющие элементы. Такую систему управления назы-
вают связанной (рис. 15).
19
Рис. II. Структурная схема одноконтурной САУ
Рис. 12. Структурная схема двухконтурной САУ:
У.Э/ - управляющий элемент контура /; УЭ2 — управляющий элемент конту-
ра fl
Рис. 13. Структурная схема двухконтурной САУ с одним регуля-
тором
Рис. 14. Структурная схема двухконтурной САУ с одной управляе-
мой величиной
20
Рис. 15. Структурная схема связанной САУ
Система автоматического управления прямого и не-
прямого действия. Системой автоматического управления
прямого действия является такая система, в которой воз-
действие чувствительного органа измерительного элемен-
та на управляющий осуществляется непосредственно за
счет энергии чувствительного органа, т.е. без привлечения
добавочного источника энергии. Регуляторы прямого дей-
ствия обычно обеспечивают меньшую точность управления,
небольшой коэффициент усиления и ограниченную мощность
на выходе.
В САУ непрямого действия измерительный элемент
воздействует на управляющий через специальные усили-
вающие и преобразующие элементы, к которым подводит-
ся извне дополнительная энергия.
В результате сигнал от измерительного элемента за
счет отклонения управляемой величины может быть зна-
чительно меньше, и это обеспечивает более точное управ-
ление. Система автоматического управления непрямого
действия может обеспечить практически любой коэффициент
усиления и необходимую мощность на выходе.
Большинство САУ тепловозов являются системами
непрямого действия. Так, центробежные регуляторы
большинства тепловозных дизелей (кроме дизелей тепло-
возов ТУ2, ВМЭ1, ВМЭ2) являются регуляторами непря-
мого действия, так как они имеют усиливающие элементы
(серводвигатели), к которым подводится энергия давле-
ния масла, создаваемая масляным насосом регулятора.
Системы автоматического управления тяговых генераторов
также являются системами непрямого действия, так как
усиливающими элементами в них являются тяговые гене-
раторы, возбудители постоянного тока, магнитные усили-
тели и прочие звенья (в зависимости от схемы системы
возбуждения тягового генератора).
21
Системы автоматического управления напряжения
вспомогательного генератора (стартер-генератора) с бес-
контактными регуляторами напряжения, в которых исполь-
зуются полупроводниковые приборы, также являются сис-
темами непрямого действия, так как входящие в них тран-
зисторы или тиристоры выполняют роль усиливающих
элементов.
Системами автоматического управления непрямого
действия в большинстве случаев являются также системы,
в которых срабатывание реле, регулятора или какого-
либо датчика вызывает управление системами, к которым
энергия подведена извне. К таким системам могут быть
отнесены системы управления вспомогательными электро-
двигателями, муфтой включения вентилятора и жалюзи
холодильника, контакторами ослабления возбуждения,
песочницами и пр., которые действуют при срабатывании
какого-либо автоматического реле. К САУ непрямого
действия можно отнести систему управления температурой
в кабине машиниста с помощью терморегулятора, сис-
тему пожаротушения или пожарной сигнализации с управ-
лением термодатчиками.
Однако в отдельных случаях САУ тепловозов могут
быть системами прямого действия. Так, контактные регуля-
торы напряжения вспомогательного генератора являются
регуляторами прямого действия. В них при отклонении
напряжения вспомогательного генератора от номиналь-
ного значения изменяется сила взаимодействия катушек,
которая с помощью резистора и системы контактов управ-
ляет непосредственно током в обмотке возбуждения вспомо-
гательного генератора.
К системам прямого действия на тепловозах можно
отнести также системы защиты дизеля от аварийных режи-
мов; тяговых электрических машин от заземления в сило-
вой тяговой цепи; электрических цепей от перегрузки
и др.
Непрерывные и прерывистые САУ. По характеру
управления во времени САУ можно подразделить на непре-
рывные и прерывистые. В непрерывных САУ непрерывному
изменению управляемой величины соответствует непрерыв-
ное протекание процесса управления во всех элементах
системы. Функциональная схема такой системы являет-
ся неизменной во времени. Сигналы на выходе каждого
из элементов системы являются непрерывными функциями
возмущающего воздействия и времени.
22
Системы автоматического управления тепловозного ди-
зеля, тягового генератора, дизель-генератора, ТЭД и
тепловоза в целом являются системами непрерывного
действия. К непрерывным САУ на тепловозах могут
быть отнесены также системы автоматического бесступен-
чатого управления муфтой включения вентилятора холо-
дильника при изменении температуры воды или масла в
системе дизеля, автоматического поддержания темпера-
туры в кабине машиниста, снижения мощности тягового
генератора при изменении интенсивности боксования
колесных пар и пр.
В прерывистых САУ непрерывному изменению
управляемой величины соответствует прерывистое
изменение входного воздействия или сигналов хотя бы
в одном из элементов системы. В свою очередь прерывис-
тые САУ можно подразделить на релейные и импульсные.
В релейных системах при определенных значениях непре-
рывно изменяющейся входной величины наступает
результирующее воздействие. В релейных системах могут
использоваться как контактные реле, так и бесконтактные
схемы, включающие полупроводниковые приборы и магнит-
ные усилители.
На тепловозах к числу релейных систем автоматичес-
кого управления можно отнести системы управления вспо-
могательными электродвигателями, муфтой включения
вентилятора и жалюзи холодильника, контакторами ос-
лабления возбуждения, песочницами и пр., которые дей-
ствуют при срабатывании какого-либо реле. К числу
релейных систем можно отнести систему пожаротушения
или пожарной сигнализации с управлением через термо-
датчики. Систему автоматического управления зарядом
аккумуляторной батареи через контактор, управляемый
реле обратного тока, можно также отнести к числу релей-
ных.
В импульсных САУ имеется хотя бы один импульсный
элемент, который преобразует непрерывное возмущающее
или управляющее воздействие в ряд кратковременных
импульсов, воздействующих на управляющий параметр.
Импульсный процесс может характеризоваться так назы-
ваемым коэффициентом скважности Кс, который представ-
ляет собой отношение продолжительности включения цепи
Твкл к общей продолжительности периода включения TBlvt и
выключения Т„ык„:
23
Чем больше коэффициент скважности, тем больше
среднее значение тока, проходящего через управляемую
Цепь.
В тепловозах к числу импульсных САУ можно отнести
САУ тягового генератора с тиристорными управляемыми
выпрямителями возбуждения (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70
и др.) и с тиристорными регуляторами (опытные схемы).
В этих САУ ток на обмотку возбуждения тягового генера-
тора подается лишь в ту часть полупериода, когда откры-
ты тиристоры.
Примерами импульсных регуляторов являются также
бесконтактные регуляторы напряжения вспомогательных
генераторов или стартер-генераторов с использованием
транзисторов и тиристоров. При применении этих регуля-
торов ток на обмотку возбуждения вспомогательного
генератора (стартер-генератора) поступает лишь при от-
крытом положении транзисторов или тиристоров.
Статические и астатические стабилизирующие САУ.
В статических САУ управляемая величина в установившем-
ся режиме зависит от величины внешнего возмущающего
воздействия (нагрузки). Эта зависимость объясняется тем,
что при изменении нагрузки новое равновесное состоя-
ние системы возможно лишь при новом значении управля-
емой величины. Познакомиться со статической САУ можно
на примере узла АРМ тепловоза ТЭЗ. После того как
подача топлива будет ограничена упором, равновесное
состояние дизель-генератора наступит при снижении
частоты вращения вала. Если теперь нагрузка на дизель
возрастает, то новое равновесное состояние системы может
быть лишь при меньшем токе в регулировочной обмотке
возбудителя. А это возможно только при меньшем напряже-
нии тахогенератора, а следовательно, при меньшей частоте
вращения вала дизель-генератора. Таким образом, узел
АРМ не может поддерживать строго неизменной нагрузку
на дизель, и она зависит от частоты вращения вала в соот-
ветствии с внешней характеристикой дизеля. САУ пуско-
вого тока и максимального напряжения тягового генера-
тора также являются статическими
Из рассмотренных примеров видно, что управляемая
величина может изменяться в пределах от х1П111 до хП1ах.
За номинальную величину обычно принимают среднеариф-
метическое значение, т. е.
xmin~l A’inax
X ном о (°)
24
Разность между каким-либо, установившимся значением
управляемой величины х и номинальным ее значением
называют абсолютной статической ошибкой:
Ах = X ХноМ- (6)
Относительной статической ошибкой называют от-
ношение абсолютной статической ошибки к номинальному
значению:
Ах т Хиом (?)
ЛГноМ А'ном
Степенью неравномерности (неравномерностью) назы-
вают
, ах *min .оч
в =-------------- - (8)
*ном
Если с увеличением нагрузки управляемая величина
уменьшается, то неравномерность называют положитель-
ной, а если управляемая величина увеличивается, то
неравномерность будет отрицательной (рис. 16).
Более совершенными, хотя и более сложными, явля-
ются астатические системы автоматического управления,
в которых управляемая величина поддерживается строго
постоянной, независимой от нагрузки (рис. 17). Для такой
системы статическая ошибка равна нулю, и равновесное
состояние при заданном значении управляемой величины
возможно при любой нагрузке, т.е. при любом рабочем
положении управляющего элемента регулятора.
Практически все системы (статические и астатические)
обладают некоторой нечувствительностью. Степень не-
чувствительности ( нечувствительность)
Л'1—х9
б =—!------• (9)
— (х, -I х2)
где — х2 — пределы изменения управляемой величины, в кото-
рых проявляется нечувствительность регулятора.
а) х
Хтах
Хном
Xmin
б) х
Хтах
% нон
X min
Simin У нон Утах У У min Унам Утах У
Рис. 16. Характеристики статических САУ:
ч положительная неравномерность; б - отрицательная неравномерность
25
Из тепловозных систем астатическими являются изо-
дромные регуляторы частоты вращения современных
дизелей, а также регуляторы напряжения.
Устойчивость систем автоматического управления. Од-
ним из основных свойств САУ является устойчивость
работы, под которой понимается способность возвращаться
в исходное состояние или переходить в новое установившее-
ся состояние после прекращения управляющего или возму-
щающего воздействия, которое вывело систему из перво-
начального состояния. Неустойчивая система не возвра-
щается к состоянию равновесия и поэтому не может
выполнять задачи управления.
Между двумя устойчивыми состояниями система нахо-
дится в режиме переходных процессов. Переходный процесс
включает две составляющие движения: свободную и вынуж-
денную. Свободное движение характеризует переходный
процесс без каких-либо воздействий. Форма его определя-
ется свойствами системы и начальными условиями. Вынуж-
денное движение происходит в результате возмущающего
или управляющего воздействия. Его форма также опреде-
ляется свойствами системы и, конечно, величиной и харак-
тером возмущающего или управляющего воздействия.
Характеристики переходных процессов в зависимости
от свойств системы могут иметь самую разнообразную
форму. Одни из них имеют устойчивый переходный процесс,
другие — неустойчивый. Системы с устойчивой характе-
ристикой переходных процессов удовлетворяют требова-
ниям эксплуатации. При неустойчивой характеристике
возникают незатухающие колебательные процессы, не
допустимые в нормальной работе.
Для стабилизации недопустимых колебательных про-
цессов применяют средства стабилизации: введение кор-
ректирующих устройств в виде дополнительных отрицатель-
ных обратных связей, уменьшение статической ошибки си-
стемы; иногда приходится изменять параметры звеньевСАУ.
Системы управления элек-
трической передачей и ди-
зелем. Электрическая пере-
дача тепловоза (ЭПТ) во
взаимодействии с первичным
двигателем (дизелем) пред-
ставляет собой миогокон-
турную САУ с многочислен-
ными объектами и разнооб-
разными функциями. В эту
26
У min
Рис. 17. Характеристика аста-
тической САУ
Утаз У
Рис. 18. Классификация основных САУ тепловозов
сложную основную систему ЭПТ входят САУ отдельными
машинами, а также САУ агрегатами или совокупностью
машин (рис. 18).
Основные САУ электрической передачей тепловозов
разделяют на электромашинные и электроаппаратные
(рис. 19). В электромашинных САУ роль регулятора
тягового генератора выполняет возбудитель специальной
конструкции. Эти САУ можно назвать САУ первого
поколения. В электроаппаратных САУ роль регулятора
тягового генератора выполняют специальные аппараты
или совокупность аппаратов. Электроаппаратные САУ
могут использовать магнитные усилители (САУ второго
поколения) или полупроводниковые аппараты (САУ треть-
его поколения).
Для обеспечения нормальной эксплуатации основных
САУ на тепловозах имеются дополнительные системы
управления (рис. 20 ) как автоматические (САУ), так и
неавтоматические (СУ), в числе которых можно выделить
системы автоматического контроля (САК) и автоматической
защиты (САЗ). Функции, которые выполняют основные
и дополнительные САУ, СУ, САЗ и САК тепловозов: дви-
жение на номинальной позиции КМ при использовании
полной мощности дизель-генератора; работа на промежу-
точных позициях КМ при обеспечении на каждой позиции
постоянной мощности; ограничение пускового тока при
трогании с места; ограничение максимального напряжения;
пуск дизеля; управление дизелем; защита дизеля; включе-
ние и выключение режима тяги; управление режимом
работы ТЭД; управление электродинамическим тормозом;
управление тепловозом в аварийных режимах; защита
электрооборудования и тепловоза; управление вспомогатель-
ными механизмами и машинами; обеспечение безопасности
движения; сигнализация о работе отдельных систем тепло-
воза; контроль параметров работы отдельных систем.
27
Тепловозы
тз1,тз2,тзм1,тзмг
Тепловозы
T33J37
Тепловозы
типа ТЭЮ
Тепловозы
Т3103,2Т311Б,ТЭЛ70,
ТЗЛ75,2Т3121, ТЭП7
САУ 1 поколение
САУ I поколения
САУШ. поколения
Рис. 19. Классификация основных САУ электропередачей
Пополнительные САУ, СУ,ТАЗ и САК тепловозов
Рис. 20. Классификация дополнительных САУ, СУ, САЗ н САК теп-
ловозов
28
Глава 2
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЯГОВЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ
2.1. Управляемая величина и управляющий параметр
для тягового генератора
Прежде чем говорить об автоматическом управлении
тяговыми генераторами, рассмотрим, что является для
них управляемой величиной и управляющим параметром.
Для тяговых генераторов управляемыми величинами мо-
гут быть мощность, пусковой ток, максимальное напряже-
ние. Все эти величины пропорциональны напряжению
тягового генератора Uv. Это напряжение, если пренебречь
падением напряжения в якорной цепи и реакцией якоря,
может быть определено по формуле
17г--СгФгпг. (10)
где Сг — постоянная величина для данного генератора, определяе-
мая числом пар полюсов и параметрами обмотки якоря.
В
Вб- об/мин ’
Фг — магнитный поток полюсов тягового генератора, Вб;
пг — частота вращения якоря (ротора) тягового генератора,
об/мин.
Из формулы видно, что управляющим параметром для
тягового генератора является магнитный поток Фг.
Этот магнитный поток пропорционален току возбуждения
тягового генератора.
Следовательно, для того чтобы получить требуемую
форму внешней характеристики генератора (см. рис. 3),
необходимо ток возбуждения изменять по определенному
закону в зависимости от ряда факторов, влияющих на
напряжение тягового генератора и мощность дизель-
генераторной установки. Такое изменение тока возбужде-
ния генератора на современных тепловозах выполняется
при помощи САУ тяговым генератором.
2.2. Классификация САУ тяговыми генераторами
Система автоматического управления тяговых генерато-
ров включает автоматическое управление по току нагрузки,
управление пусковым током и максимальным напряжением
29
Рис 21. Классификация САУ тяговых генераторов
и управление мощностью по частоте вращения якоря (рис.
21).
Основным фактором, в зависимости от которого изменя-
ется напряжение тягового генератора, является ток его
нагрузки. Поэтому основная САУ тяговым генератором
должна быть выполнена по току нагрузки. Именно эта
САУ позволяет приблизить характеристику тягового гене-
ратора в заданном интервале токов нагрузки к гиперболи-
ческой характеристике.
САУ тяговых генераторов по току нагрузки могут
быть подразделены на САУ по возмущающему воздействию
(разомкнутые системы) и САУ комбинированным методом,
сочетающие управление по возмущающему воздействию
и ио отклонению управляемой величины.
При трогании тепловоза с места должно быть обеспече-
но ограничение пускового тока, а при малых токах нагруз-
ки - ограничение максимального напряжения. Автомати-
ческое управление пусковым током тягового генератора
осуществляется за счет применения замкнутой статической
САУ по отклонению управляемой величины. Эти системы
отличаются друг от друга характером зависимости ограни-
чиваемого тока для различных позиций КМ с учетом не-
обходимых тяговых свойств тепловоза (см. рис.З).
30
Максимальное напряжение тяговых генераторов
тепловозов ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1 и др. ограничивается насы-
щением магнитной системы, и на этих тепловозах специаль-
ные системы управления максимальным напряжением
отсутствуют. На тепловозах типа ТЭ10, а так же 2ТЭ116,
ТЭП70, ТЭМ7 и др. применяются САУ максимальным
напряжением. Здесь также используется замкнутое стати-
ческое управление по отклонению управляемой величины.
Работа тепловоза с пониженной мощностью и умень-
шенными пусковым током и максимальным напряжением,
как отмечалось выше, требует снижения частоты вращения
валов дизель-генераторной установки путем уменьшения
позиции КМ. Для реализации необходимой мощности
тягового генератора на промежуточных позициях КМ
служит САУ мощностью тягового генератора по
частоте вращения якоря (ротора). При работе тепловоза
имеет место ряд факторов (кроме тока нагрузки генератора),
который влияет на мощность генератора, а также на свобод-
ную мощность, передаваемую генератору от дизеля. Поэто-
му в дополнение к САУ тяговым генератором на совре-
менных тепловозах применяется САУ дизель-генератором
по мощности.
2.3. Автоматическое управление
тяговыми генераторами по току нагрузки
Управление по возмущающему воздействию. Такой
принцип управления (рис. 22) применен на тепловозах
ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭЗ и др. Здесь объектом управления
является тяговый генератор, регулятором — возбудитель
со специальной системой расщепленных полюсов и нелиней-
ной характеристикой (т.е. применена электромашинная
•’.АУ). Основным возмущающим воздействием для тяго-
вого генератора является ток нагрузки; сигнал по току
нагрузки поступает в дифференциальную обмотку возбуди-
теля. Узлом суммирования сигналов является система воз-
буждения возбудителя. Управляемой величиной является
напряжение тягового генератора.
Наряду с простотой, большим быстродействием, высокой
динамической устойчивостью САУ тяговых генераторов
по возмущающему воздействию имеют существенные не-
достатки: влияние температуры обмоток и гистерезиса
•лектрических машин, а также напряжения вспомогатель-
ного генератора на напряжение и мощность тягового
31
Узел суммирования
сигналов - система
возбуждения
возбудителя
Регулятор -
возбудитель
1Г Нагрузка-тон
тягового генератора
Ч_У Управляемая ве-
Пбьект личина-напря-
управлен ин- некие тягового
тяговый генератора
генератор
Рис. 2.2. Структурная схема автоматического управления тяговым
генератором тепловозов ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭЗ н др. по току
нагрузки
генератора; невозможность осуществления только за счет
такой системы управления ограничением тока и напряже-
ния тягового генератора; сложность настройки характе-
ристики тягового генератора.
Управление комбинированным методом. Более совер-
шенный комбинированный метод управления тяговым гене-
ратором по току нагрузки, сочетающий управление по
возмущающему воздействию и по отклонению управляемой
величины^ применяется на современных тепловозах типа
ТЭ10, а также 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. Объектом управ-
ления здесь также является тяговый генератор, регулятором
на тепловозах типа ТЭ10 (рис.23) — магнитный усилитель
(амплистат возбуждения), на тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70,
ТЭМ7 и др. (рис. 24) - управляемый выпрямитель возбуж-
дения. Основным возмущающим воздействием для тягового
генератора является ток его нагрузки, сигнал от которого
подается в узел суммирования сигналов через трансформа-
торы ТПТ. Узлом суммирования сигналов на тепловозах
типа ТЭ10 являются обмотки управления амплистата и
селективный узел на тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7
и др. — селективный узел. Управляемая величина — на-
пряжение тягового генератора, сигнал по отклонению управ-
ляемой величины подается в узел суммирования сигналов
через трансформатор постоянного напряжения ТПН (этот
сигнал служит главной обратной связью в замкнутой сис-
теме управления).
В узле суммирования сигналов сигналы силовой тяго-
вой цепи (по току и напряжению тягового генератора)
сравниваются с сигналами задания, получаемыми от
бесконтактного тахометрического блока и индуктивного
датчика объединенного регулятора (на тепловозах 2ТЭ116,
ТЭП70, ТЭМ7, и др. (бесконтактный тахометрический
32
(анплистат) Объект управ-
ления -тяговый,
генератор
Ur
Управляемая Ве-
личина-напря-
жение тягового
генератора
Рис. 23. Структурная схема комбинированного метода автоматиче-
ского управления тяговым генератором тепловозов типа.’ТЭЮ по
току нагрузки:
Г — тяговый генератор; В — возбудитель; СПВ — синхронный подвозбудитель;
ВГ — вспомогательный генератор; ТПН — трансформатор постоянного напря-
жения; ТПТ1-4— трансформаторы постоянного тока; УВМ — узел выделения
максимального сигнала; ТС— стабилизирующий трансформатор; СУ — селек-
тивный узел; УСС — узел суммирования сигналов; ЙД РМ индуктивный
датчик регулятора; ВТ — бесконтактный тахометрический блок
JutkiHue
ИД PH |-
БЧВ
ТПП-у(ГрПП-3)\~
УВМ
|.—, Главная обратная связь
ГПН(ТрПН) |——-------------------
538
сов
Местная
обратная
связь
ВС г (ДСП) |~
Местная
обратная
связь
Регулятор-
УВВ(БВГ)
Объект управ-
ления-тяговый
генератор
Up
Управляемая величино.-
напряжение тягового
генератора
1'|" 24. Структурная схема комбинированного метода автоматиче-
о управления тяговым генератором тепловозов 2ТЭ116, ТЭМ7,
170 и др. по току нагрузки:
гиговый генератор; СВ(В) — синхронный возбудитель; /ЗУ — выпрямитель-
установка; УВВ(БВГ)— управляемый выпрямитель возбуждения; БУВ —
управления выпрямителем; СтГ — стартер-генератор; БСт(БСК) — блок
илнзации; ТК.(ТрК.) — трансформатор коррекции; БЗВ— блок задания
уждения; СУ—селективный узел; ИД РМ — индуктивный датчик регу-
ра; ТПН (ТрПН) — трансформатор постоянного напряжения;
!~~4 (ТрПТ 1—3)— трансформаторы постоянного тока; УВМ — узел выде-
и максимального сигнала; (в скобках указано обозначение для теплово-
UK. 140
33
блок называют «блоком задания возбуждения»). Сигнал,
получаемый от бесконтактного тахометрического блока
(блока задания возбуждения), пропорционален частоте
вращения валов дизеля и служит для управления мощно-
стью генератора по частоте вращения якоря (ротора).
Сигнал от индуктивного датчика объединенного регулятора
служит для управления дизель-генератором по мощности.
В результате сравнения сигналов силовой тяговой цепи
с сигналами задания вырабатывается сигнал рассогласо-
вания. На тепловозах типа ТЭ10 сигнал рассогласования
определяет результирующее подмагничивание магнитного
усилителя (амплистата возбуждения), а на тепловозах
2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. — величину тока в обмотке
управления магнитного усилителя блока БУ В, который
управляет изменением угла управления тиристорами
управляемого выпрямителя возбуждения УВВ (БВГ) \
В конечном счете, на всех перечисленных тепловозах
сигнал рассогласования в этой САУ определяет ток воз-
буждения тягового генератора и его напряжение. Зависи-
мость напряжения тягового генератора от тока нагрузки,
определяемая автоматическим управлением по току наг-
рузки, без связи с объединенным регулятором называется
селективной характеристикой.
Рассмотренные выше (см. рис. 23, 24) структурные
схемы относятся к тепловозам с динамической жесткой
характеристикой тягового генератора по напряжению.
Здесь в порядке некоторого уточнения надо отметить, что
четыре трансформатора постоянного тока ТПТ1—4 подают
в САУ через узел выделения наибольшего сигнала УВМ
сигнал, пропорциональный наибольшему току ТЭД не-
боксующих колесных пар. На тепловозах без динамичес-
кой жесткой характеристики тягового генератора один
трансформатор постоянного тока подает в САУ сигнал,
пропорциональный суммарному току всех ТЭД (току ге-
нератора).
Замкнутая САУ тяговых генераторов указанных тепло-
возов исключает влияние посторонних факторов на внеш-
нюю характеристику тягового генератора (температура
обмоток возбуждения, гистерезис и др.), отличается стабиль-
ностью в работе и гибкостью в настройке, обеспечивает
ограничение пускового тока и максимального напряжения
генератора.
1 Первое обозначение для тепловозов 2ТЭ116, ТЭМ7, второе-
для ТЭП70.
34
Глава 3
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЯГОВЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ ПО ТОКУ НАГРУЗКИ
(ВОЗМУЩАЮЩЕМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ)
3.1. Особенности САУ тяговым генератором
тепловоза ТЭЗ
Принципиальная схема электрической передачи пред-
ставлена на рис. 25. Тяговый генератор имеет независимое
возбуждение от возбудителя В марки ВТ-275/120 с радиаль-
ным расщеплением полюсов. Возбудитель имеет сложную
магнитную систему, состоящую из двух практически не-
зависимых друг от друга магнитных систем (рис 26). Не-
насыщенная магнитная система имеет четыре полюса,
которые имеют слабое магнитное насыщение (их будем
называть ненасыщенными полюсами). На них смонтированы
обмотки: независимая И1 — Н2 (НВ—НН В), последователь-
ная С1 — С2 (КВ — ККВ), регулировочная 021—022 (Р —
РР) и ограничительная 031—032 (М—ММ). В скобках
сказано старое (внестандартное) обозначение обмоток.
Независимая обмотка через контактор ВВ (см. рис. 25) и
регулируемый резистор СВВ (н) получает питание от вспо-
могательного генератора с постоянным напряжением; м.д.с.
не поддерживается постоянной независимо от нагрузки
тягового генератора и от частоты вращения якоря. Магни-
тодвижущая сила последовательной обмотки пропорцио-
нальна току возбудителя и направлена согласно с м.д.с.
независимой обмотки. При всех режимах работы полярность
ненасыщенных полюсов не меняется (рис. 27).
Регулировочная и ограничительная обмотки входят
в узлы автоматического регулирования мощности (АРМ)
и ограничения пускового тока (ОПТ) и в автоматичес-
ком управлении тяговым генератором по току нагрузки
участия не принимают. Их действие будет рассмотрено
ниже.
Насыщенную магнитную систему образуют два так
называемых насыщенных полюса. Сердечники этих полюсов
имеют меньшее сечение и суженный участок (называемый
магнитным мостиком), благодаря чему при больших
токах возбуждения они сильно насыщены. На этих по-
люсах смонтированы параллельная Ш1—Ш2 (ШВ—ШШВ)
и дефференциальная 011—012 (0—00) обмотки.
35
Г — тяговый генератор (обмотка якорям ///—#2 — обмотка независимого возбуждения тягового генератора (возбудителя);
Д1—Д2— обмотка добавочных полюсов тягового генератора; В — возбудитель (обмотка якоря); Ш/—Ш2 — параллельная об-
мотка возбудителя (вспомогательного генератора); Cl—С2 — последовательная обмотка возбудителя; 0! 1—012—дифференциальная
обмотка возбудителя; 021—022 — регулировочная обмотка возбудителя; 031—032 — ограничительная обмотка возбудителя; ВГ —
вспомогательный генератор (обмотка якоря); 1—6 — тяговые электродвигатели (якори и обмотки возбуждения); Т1 — тахогенератор
узла АРМ; Т2 — тахогенератор ограничения тока; СВВ(Н), СВВ(Ш), СВ В (диф) — резисторы в цепи обмоток возбуждения воз-
будителя; СШ1—СШ6 — резисторы ослабления возбуждения ТЭД; СВР — резистор в цепи обмотки возбуждения генератора;
/77-/75 — силовые контакторы; Ш1—Ш6 — контакторы ослабления возбуждения ТЭД; КВ — контактор возбуждения генератора:
ВВ — контактор возбуждения возбудителя; РУ1 — контакты реле управления: ТРИ — регулятор напряжения; ВС1, SC2 — селено-
вые вентили; ПР — контакты реверсора
Параллельная обмотка через регулируемый резистор
СВ В (ш) подключена параллельно якорю возбудителя,
и ток в ней пропорционален напряжению возбудителя;
м.д.с. этой обмотки направлена согласно м.д.с. независи-
мой обмотки. Дифференциальная обмотка с регулируе-
мым резистором СВВ (диф) подключена параллельно обмот-
ке добавочных полюсов тягового генератора, и ток в ней
пропорционален току нагрузки генератора, а м.д.с. ее
направлена встречно м.д.с. параллельной обмотки.
Поэтому при малых токах нагрузки, когда м.д.с. диф-
ференциальной обмотки меньше м.д.с. параллельной обмот-
ки, полярность полюсов возбудителя будет обычной (см.
рис. 27, а). При больших токах нагрузки генератора
(более 1600—1700 А на 16-й позиции КМ) м.д.с. дифферен-
циальной обмотки превысит м.д.с. параллельной обмотки
и полярность насыщенных полюсов изменится на обратную
(см. рис. 27, б). Тогда возбудитель будет представлять
собой как бы двухполюсную машину с расчленением каж-
дого полюса в радиальном направлении. Этой особенно-
стью полюсов и объясняется
название «.возбудитель с радиа-
льным расщеплением полюсов-». уц
Якорь возбудителя выпол-
т
п
нг
нен с волновой обмоткой,
при которой каждая из двух
параллельных ветвей обмот-
ки последовательно проходит
под всеми полюсами и на-
водимые в каждой из парал-
лельных ветвей э. д. с. всег-
да равны друг другу и опре-
деляются как алгебраичес-
кая сумма э.д.с., наводимых
магнитными потоками всех
полюсов.
Для того чтобы познако-
миться с характером измене-
ния напряжения возбудителя
в зависимости от тока нагруз-
ки генератора, рассмотрим
выражение для э.д.с. воз-
будителя £в:
£в = Св Фв ив, (11)
Рис. 26. Размещение обмоток
на полюсах возбудителя:
Н1—Н2 — независимая; HI 1JJJ2 —
параллельная; С1—С2 — последова-
тельная; ОН—012 - дифференци-
альная; 021—022 -—регулировочная;
031-032 - - ограничительная
37
где Св — постоянная величина для данного возбудителя, опреде-
ляемая количеством пар полюсов и параметрами обмотки
якоря, В/ (Вб-об/мин);
Фв — магнитный поток полюсов возбудителя, Вб;
пв — частота вращения якоря возбудителя, об/мин.
Магнитный поток полюсов возбудителя Фв можно пред-
ставить как алгебраическую сумму магнитных потоков
ненасыщенных Фх и насыщенных Ф2 полюсов:
ФВ = Ф1±Ф2. (12)
Тогда э.д.с. возбудителя может быть определена сог-
ласно выражению
Е в ~ Св -t Св Ф2 нв — Е1 + £2, (13)
где Е±— э. д. с. возбудителя от действия ненасыщенных полюсов;
Е2 — э. д. с. возбудителя от действия насыщенных полюсов.
Магнитный поток ненасыщенных полюсов Фх опреде-
ляется м.д.с. независимой обмотки F± = FKB.
Магнитный поток насыщенных полюсов Ф2 определяет-
ся м.д.с. обмоток этих полюсов F2
/?2 = /7ШВ-/7ДВ, (14)
где Гшв — м. д. с. параллельной обмотки;
й'дв — м. д. с. дифференциальной обмотки.
Характер изменения этих зависимостей иллюстрирует-
ся графиком, представленным на рис. 28. Если бы возбуж-
Рис. 27. Полярность полюсов и расчетная схема замыкания магнит-
ных потоков возбудителя:
а — прн малых токах нагрузки тягового генератора; б — при больших токах
нагрузки тягового генератора
38
Рис. 28. Характеристики возбуди-
теля с радиальным расщеплением
полюсов:
£, — э. д. с. возбудителя при возбужде-
нии от независимой обмотки ненасы-
щенных полюсов; Е2 — э. д. с. возбуди-
теля при возбуждении от параллель-
ной и дифференциальной обмоток на-
сыщенных полюсов; £в — результиру-
ющая э. д. с. возбудителя
дение возбудителя происходило только от независимой
обмотки, то э.д.с. возбудителя Ег не зависела бы от тока
нагрузки тягового генератора (см. линию Ег на рис. 28).
электродвижущая сила возбудителя Е2 от действия на-
сыщенных полюсов определяется взаимодействием парал-
лельной и дифференциальной обмоток (см. линию Е2 на
рис. 28). При малых токах нагрузки генератора магнит-
ные мостики насыщенных полюсов насыщены магнитным
потоком параллельной обмотки. По мере увеличения
тока нагрузки генератора м.д.с. дифференциальной об-
мотки увеличивается, а результирующая м.д.с. насыщен-
ных полюсов и э.д.с. Е2 уменьшаются. Когда ток нагрузки
генератора достигнет 1600—1700 А (на 16-й позиции КМ),
м. д. с. дифференциальной обмотки превысит м. д. с. па-
раллельной обмотки, насыщенные полюса перемагнитят-
ся, и э. д. с. Е2 изменит свой знак (будет отрицательной).
При дальнейшем увеличении тока нагрузки генератора,
и следовательно, и тока в дифференциальной обмотке
отрицательное значение э.д.с. Е., будет возрастать и,
наконец, наступит насыщение магнитных мостиков насыщен-
ных полюсов магнитным потоком дифференциальной обмот-
ки.
Таким образом, криволинейная часть характеристики
создается за счет насыщения магнитных мостиков насыщен-
ных полюсов магнитным потоком параллельной или диф-
ференциальной обмоток, когда работа происходит на коле-
не (криволинейной части) кривой намагничивания.
Вследствие размагничивающего действия реакции
якоря и падения напряжения в якорной цепи напряжение
возбудителя UB будет несколько ниже его э.д.с. Ев, при
этом разность между ними будет тем больше, чем больше
ток нагрузки возбудителя или чем меньше ток нагрузки
тягового генератора. Для компенсации размагничивающего
действия реакции якоря и падения напряжения в якорной
39
Рис. 29. Характеристика возбу-
дителя ВТ-275/120 для различ-
ных позиций КМ
Рис. 30. Внешняя характеристика
тягового генератора МПТ-99/47А
для различных позиций КМ
цепи служит последовательная обмотка на ненасыщенных
полюсах возбудителя. При полной компенсации кривые
э.д.с. Ев и напряжения {7В совмещаются. На рис. 29
представлена характеристика возбудителя для- различных
Рис. 31. Зависимость мощно-
сти тягового генератора
МПТ-99/47А от тока нагрузки
для различных позиций КМ
ПОЗИЦИЙ КМ.
Поскольку возбудитель
питает обмотку независимого
возбуждения тягового генера-
тора, характеристика генера-
тора имеет вид, подобный ха-
рактеристике возбудителя
(рис. 30). Однако при малых
токах нагрузки тягового ге-
нератора (больших токах
возбуждения) происходит на-
сыщение его магнитной систе-
мы, и поэтому постоянная
мощность генератора реали-
зуется лишь в определенном
диапазоне изменения тока на-
грузки (на 16-й позиции —
1600—3200 А). Некоторое сни-
жение мощности тягового ге-
нератора при увеличении тока
нагрузки объясняется сни-
жением его к. п. д. (рис. 31).
40
3,2. Особенности САУ тяговым генератором
тепловозов ТЭМ2, ТЭМ1
Принципиальная схема электрической передачи тепло-
воза ТЭМ2 представлена на рис. 32. На тепловозах ТЭМ1
предусмотрено переключение ТЭД с последовательного на
последовательно-параллельное соединение, и ТЭД имеют одну
ступень ослабления возбуждения (см. рис. 107).
Цепи возбуждения тягового генератора и возбудителя
для перечисленных выше серий тепловозов одинаковы.
Тяговый генератор Г имеет независимое возбуждение
от возбудителя В марки МВТ-25/9 с продольным расщепле-
нием полюсов.
Возбудитель имеет четыре полюса. Каждый из них
в продольном направлении расчленен на две части (рис.
33): ненасыщенную П1 и насыщенную П2. При этом насыще-
ние второй части полюса достигнуто благодаря меньшему
сечению сердечника и вырезам на нем.
На обеих частях полюса смонтирована параллельная
обмотка возбуждения, она получает питание как от возбу-
дителя, так и от вспомогательного генератора.
На насыщенной части полюса смонтирована обмотка,
включенная последовательно с якорем тягового генератора.
41
/77 П2
Рис. 33. Размещение обмоток на
расщепленном полюсе возбуди-
теля:
HJ1— Ш2 -- обмотка параллельного воз-
буждения; 01—02 — дифференциальная
обмотка
Магнитодвижущая сила этой обмотки направлена встреч-
но м. д. с. параллельной обмотки. Будем называть эту
обмотку дифференциальной (в ряде изданий эту обмотку
называют противокомпаундной).
Для того чтобы построить зависимость напряжения
возбудителя от тока нагрузки тягового генератора, можно
воспользоваться выражениями (11) — (14), полагая Фш
и Еп1 — от ненасыщенной части П1 полюсов, а Ф.п2
и Еп2 — от насыщенной части П2 полюсов.
Магнитный поток ненасыщенной части полюсов Ф1П
определяется м. д. с. параллельной обмотки /П1 £шв.
Магнитный поток насыщенной части полюсов Фп2 опреде-
ляется м. д. с. обеих обмоток £|12
^112 -^ШВ ^ДВ' 1'5)
На рис. 34 представлен характер изменения значений
£п1, £п2 и Ев в зависимости от тока нагрузки тягового
генератора /г. Как указывалось выше, составляющая
э. д. с. Eui определяется м. д. с. параллельной обмотки
£шв. Если бы эта обмотка питалась только от цепи вспомо-
Рис. 34. Характеристики возбу-
дителя с продольным расщеп-
лением полюсов:
/?ш э. д. с. возбудителя при воз-
буждении от ненасыщенной части
полюсов; £ э. д. с. возбудителя
при возбуждении от насыщенной
части полюсов; £в - результирую-
щая э. д. с. возбудителя
гательного генератора, то
£л1 не зависела бы от /г.
Так как параллельная обмот-
ка получает питание и от
возбудителя через резистор
R2 (см. рис. 32) и напряже-
ние возбудителя с увеличе-
нием тока /г падает, магнит-
ный поток Ф|П и э. д. с. ЕП1
с увеличением тока нагрузки
тягового генератора будет
снижаться (см. линию ЕВ1
на рис. 34). Электродвижу-
щая сила £л2 определяется
взаимодействием м. д. с. па-
раллельной и дифференци-
альной обмоток. При малых
токах нагрузки генератора
42
сердечник насыщенной части полюсов насыщен магнит-
ным потоком параллельной обмотки. При увеличении то-
ка нагрузки м. д. с. дифференциальной обмотки увеличи-
вается, а результирующая м.д.с. Fn2 и э. д. с. Е„2 насы-
щенной части полюсов уменьшаются.
В некоторый момент м. д. с. дифференциальной обмотки
превысит м. д. с. параллельной обмотки, сердечник насы-
щенной части полюсов П2 перемагнитится и э. д. с. Еа2
изменит свой знак. По мере дальнейшего увеличения тока
нагрузки генератора, а следовательно, и тока в дифферен-
циальной обмотке отрицательное значение э. д. с. Е„2
будет возрастать и, наконец, наступит насыщение сердеч-
ников насыщенных частей полюсов магнитным потоком
дифференциальной обмотки.
Криволинейная часть характеристики создается
при насыщении сердечников. Напряжение возбудителя
U„ будет несколько ниже его э. д. с. Ев за счет размагни-
чивающего действия реакции якоря и падения напряжения
в якорной цепи. Однако эта разница невелика и в отличие
от тепловоза ТЭЗ здесь не предусмотрена последователь-
ная обмотка для компенсации размагничивающего дейст-
вия реакции якоря и падения напряжения в якорной цепи.
Характеристика возбудителя МВТ-25/9 представлена на
рис. 35. Характеристика тягового генератора подобна
характеристике возбудителя. Для генератора ГП-300 Б
эга характеристика представлена на рис. 36.
'<•. 35. Характеристика воз-
аителя МВТ-25/9 для раз-
иных позиций КМ
Рис. 36. Внешняя характеристика
тягового генератора ГП-300Б для
различных позиций КМ
43
Рис. 37. Принципиальная схема электриче-
ской передачи тепловозов ЧМЭЗ

3.3. Особенности САУ тяговым генератором
епловоза ЧМЭЗ
Принципиальная схема электрической передачи тепло-
нов ЧМЭЗ представлена на рис. 37. Тяговый генератор Г
• |рки ТД-802 имеет независимое возбуждение от возбуди-
ли В марки ДТ-706-4.
Возбудитель имеет четыре полюса, на которых смонти-
рованы обмотки: независимая Н1—Н2, параллельная
1111—LLI2, дифференциальная 01—02, при этом м.д.с. пос-
ледней обмотки направлена встречно двум первым м. д. с.
Вспомогательный генератор ВГ марки ДТ-704-4 также
имеет четыре полюса, на которых смонтирована парал-
лельная обмотка НИ —• 1112.
Характер изменения напряжения возбудителя в зави-
симости от тока нагрузки тягового генератора аналогичен
возбудителю тепловозов ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1. Длй построе-
ния этой зависимости можно воспользоваться выражениями
(П) ~ (14).
Глава 4
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЯГОВЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ ТЕПЛОВОЗОВ ТИПА ТЭ10
ПО ТОКУ НАГРУЗКИ (КОМБИНИРОВАННЫМ
МЕТОДОМ)
4.1. Принципиальная схема электрической передачи
На тепловозах типа ТЭ10 тяговый генератор Г марки
ГГ1-311Б (рис. 38) питает тяговые электродвигатели марки
ЭД-118А. При включении силовых контакторов ТЭД соеди-
няются параллельно друг другу. Они имеют две ступени
ослабления возбуждения. Обмотка независимого возбуж-
дения Н1 — Н2 тягового генератора получает питание
через контактор КВ от возбудителя В. Возбудитель имеет
дне обмотки возбуждения. Первая НИ—Н12 является ос-
новной. Вторая обмотка Н21 — Н22 используется как
размагничивающая, а также для возбуждения при аварий-
ном режиме.
Основная обмотка возбуждения получает питание от
синхронного подвозбудителя СПВ через распределитель-
45
Рис. 38. Принципиальная схема электрической передачи тепловозов
типа ТЭ10 с возбудителем постоянного тока
ный трансформатор Тр, рабочие обмотки 0Р1, 0Р2 ампли-
стата АВ и выпрямитель. Через распределительный транс-
форматор получают питание также рабочие обмотки ТПТ
и ТПН.
От СПВ получают питание также обмотки управления
амплистата: задающая 03 (через бесконтактный тахометри-
ческий блок ВТ), регулировочная ОР (через индуктивный
датчик ИД и выпрямитель).
Вспомогательный генератор ВГ напряжением 75 В,
кроме своего обычного назначения на тепловозе, питает
обмотку возбуждения СПВ, а также размагничивающую
обмотку возбудителя И21 — Н22.
4.2. Основные элементы САУ
Трансформаторы постоянного напряжения и тока. В
САУ тягового генератора применяются два простейших
магнитных усилителя, которые используются в качестве
трансформатора постоянного напряжения и трансформа-
тора постоянного тока. Трансформатор постоянного напря-
жения подает на селективный узел САУ сигнал, пропорцио-
46
нальный напряжению тягового генератора, а ТПТ — сиг-
нал, пропорциональный току нагрузки генератора или
ТЭД.
Магнитные усилители (ТПН, ТПТ, амплистат) — это
основные аппараты в САУ электрической передачей теплово-
юв типа ТЭ10, а ТПН и ТПТ широко применяются и на
других современных тепловозах.
Прежде чем приступить к изучению электрической
передачи тепловозов, необходимо разобраться в принципе
работы магнитных усилителей 11,8]. Магнитным усилите-
лем называется электромагнитный управляющий аппарат,
при помощи которого плавно изменяется значение пере-
менного тока путем изменения индуктивного сопротивле-
ния катушки с ферромагнитным сердечником при подмаг-
ничивании его управляющими обмотками постоянного тока.
При увеличении тока управления (тока входа) /у увеличи-
вается напряженность магнитного поля Н в сердечнике,
уменьшается индуктивное сопротивление рабочих обмо-
ток, а следовательно, увеличивается рабочий ток (ток вы-
хода) /р.
Основное требование, которое предъявляется к ТПН и
ТПТ, заключается в том, чтобы обеспечить с достаточно
высокой точностью пропорциональность между м. д. с.
управления и током выхода. Поэтому ТПН и ТПТ выполня-
ются как простейшие МУ без обратных связей.
Трансформаторы постоянного напряжения ТПТ имеют
по два тороидальных сердечника из ленты железоникеле-
вого сплава (пермаллоя) с высокой магнитной проницаемо-
стью. В ТПН и ТПТ рабочие обмотки состоят из встреч-
но включенных секций с равным количеством витков,,
при этом каждая из секций расположена на своем сердечни-
ке. Нагрузкой цепей рабочих обмоток ТПН и ТПТ являют-
ся балластные резисторы (СБТТ, СБТН) селективного
узла (см. рис. 38).
Обмотка управления ТПН через резистор включена на
напряжение тягового генератора так, что ток выхода ТПН
пропорционален напряжению генератора. Резистор (из
4>ехраля) имеет сопротивление во много раз большее, чем
сопротивление обмотки управления ТПН. Это сделано для
того, чтобы уменьшить погрешность САУ при изменении
температуры и сопротивления обмотки управления ТПН.
Па всех тепловозах типа ТЭ10 с возбудителем постоян-
ного тока применяют трансформаторы марки ТПН — ЗА.
сентября 1984 г. на тепловозах ЗТЭ10М и 2ТЭ10М устанав-
ливают трансформаторы марки ТПН—61 (рис. 39, а).
47
300 ООО 500 600 800 U^B
Рис. 39. Характеристики управления трансформаторов:
а постоянного напряжения; б - постоянного тока
В ТПТ тепловозов без динамической жесткой характе-
ристики генератора роль обмотки управления играет один
виток проводов силовой тяговой цепи, и, таким образом,
ток выхода ТПТ пропорционален току нагрузки тягового
генератора. На тепловозах ТЭП10, ТЭП60, 2ТЭ10Л, М62 с
возбудителем постоянного тока без динамической жесткой
характеристики генератора используются трансформаторы
марки ТПТ-4Б (рис. 39, б). На тепловозах с динамичес-
кой жесткой характеристикой тягового генератора ТПТ
подают сигнал, пропорциональный току в цепи одного или
двух ТЭД.
Амплистат и его характеристика. Амплистат возбуж-
дения (АВ) представляет собой магнитный усилитель с
внутренней положительной обратной связью (с самопод-
магничиванием) и с выходом на постоянном токе.
Амплистат марки АВ-ЗА в системе автоматического
управления тяговым генератором тепловозов ЗТЭ10М,
2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л и ТЭП60 является основным
управляющим аппаратом, который суммирует сигнал зада-
ния (пропорциональный частоте вращения вала дизеля),
сигнал от индуктивного датчика регулятора, а также
сигналы силовой тяговой цепи (пропорциональные току,
напряжению или их сумме), подавая результирующий и
усиленный сигналы на обмотку возбуждения возбудителя.
Рабочие обмотки амплистата 0Р1 и 0Р2 включены
последовательно с диодами так, что в каждой из них ток
протекает только одну половину периода и только в одном
направлении (этим обеспечивается внутренняя обратная
связь в амплистатё).
Амплистат имеет четыре обмотки управления: задаю-
щую 03, управляющую ОУ, регулировочную ОР и стаби-
лизирующую ОС (см. рис. 38).
48
Задающая обмотка 03 создает основную положитель-
ную м. д. с. Fо3 и получает питание через бесконтактный
тахометрический блок БТ. Таким образом, м. д. с. задаю-
щей обмотки пропорциональна частоте вращения вала
дизель-генератора и благодаря этому осуществляется авто-
матическое управление генератором по частоте вращения.
Управляющая обмотка ОУ смонтирована на сердечнике
амплистата так, что ее м. д. с. Foy направлена встречно
м. д. с. задающей обмотки. Получает эта обмотка питание
через селективный узел от цепей рабочих обмоток ТПТ и
ТПП и, таким образом, ток в ней зависит от тока или
напряжения генератора. С помощью этой обмотки, как
будет показано ниже, осуществляется автоматическое уп-
равление генератором по току нагрузки.
Регулировочная обмотка ОР служит для дополнительно-
го автоматического управления дизель-генератором по
мощности. Магнитодвижущая сила этой обмотки Fov
направлена согласно м. д. с. задающей обмотки. В цепи
регулировочной обмотки включен индуктивный датчик,
который управляется объединенным регулятором. Ток в
регулировочной обмотке обратно пропорционален пере-
грузке дизеля относительно уставки его мощности, опре-
деляемой регулятором на каждой позиции КМ.
В стабилизирующей обмотке ОС ток протекает от
стабилизирующего трансформатора ТС только при пере-
ходных процессах возбудителя, например при изменении
позиций КМ. Магнитодвижущая сила этой обмотки Foc
увеличивает или уменьшает подмагничивание амплистата,
осуществляя гибкую обратную связь по напряжению
возбудителя. Обратная связь приводит к сглаживанию
переходных процессов, чем обеспечивает устойчивость ра-
боты системы.
Таким образом, результирующая м. д. с. обмоток
управления амплистата
2Ту = Тоз + Т0р fоу ± Foc- (16)
Положительную м. д. с. создают две обмотки: задаю-
щая Fo3 и регулировочная fop. Эту положительную, при-
мерно постоянную на данной позиции КМ м. д. с. назовем
м. д. с. уставки
Ту = Тоз+Л>р. (17)
Магнитодвижущая сила FO3 зависит от позиции КМ.
При работе на 15-й позиции ток в задающей обмотке равен
1,1 А, тогда при 500 витках в катушке м. д. с. будет равна
49
FO3~ 1,1-500 = 550 А. В обмотке OP при работе без
перегрузки дизеля ток будет максимальным и равным
0,75 А. Тогда при 200 витках в катушке наибольшая м.д. с.
составит Аор тах = 0,75 • 200 = 150 А. Таким образом,
при работе на 15-й позиции наибольшая м. д. с. уставки
составит Ауюах = 550 Ц- 150 = 700 А.
Магнитодвижущая сила Foy направлена встречном, д. с.
Fy. Магнитодвижущая сила FoC при установившемся ре-
жиме равна нулю.
Результирующая м. д. с. обмоток управления
SFy=Fy—FOy. (18)
Это значение SFy отложено по оси абсцисс характери-
стики управления амплистата (рис. 40). По оси ординат
отложен рабочий ток /р или после выпрямления — ток
возбуждения возбудителя /в.
В пределах рабочей части характеристики рабочий ток
амплистата изменяется в пределах от 0,2 до 11 А, т. е.
кратность выходного тока амплистата равна 55.
При токе в управляющей обмотке, равном нулю (АоУ=
= (0), результирующая м. д. с. обмоток управления
Рис. 40. Характеристика управления амплистата А.В-ЗА
50
и рабочий ток амплистата будут максимальными (точка
£). При увеличении тока в управляющей обмотке резуль-
тирующая м. д. с. обмоток управления будет уменьшаться.
При этом вначале рабочий ток изменяться почти не будет
(линия Е — Г). Это режим максимальной отдачи. Затем
рабочий ток будет резко уменьшаться. При Foy = Fy
(точка В на характеристике) результирующая м. д. с.
обмоток управления SFy равна нулю. При этом рабочий
ток амплистата будет равен току холостого хода /хх
(амплистат намагничен за счет самоподмагничивания).
При Foy больше Fy результирующая м. д. с. обмоток управ-
ления SFy станет отрицательной, направленной встречно
м. д. с. самоподмагничивания от рабочих обмоток. Уве-
личение отрицательного значения SFy приведет к дальней-
шему снижению рабочего тока.
В пределах рабочей части характеристики 2Fy изменя-
ется в пределах от — 30 до 90 А. Значит, при Fy =
= 700 А м. д. с. Foy изменяется в пределах от 610 до 730 А.
Так как управляющая обмотка имеет 500 витков, ток в
ней в процессе управления изменяется в пределах от 1,22
до 1,46 А. Если же взять лишь ту часть характеристики
(линия Б — Г), где поддерживается неизменная мощность
генератора, то предел изменения тока в управляющей
обмотке будет еще меньшим —от 1,22 до 1,42 А.
Из характеристики амплистата видно, что значитель-
ное изменение рабочего тока (от 0,2 до 11 А) имеет место при
сравнительно небольшом изменении м. д. с. обмоток управ-
ления (на 120 А, т.е. на 20 %). Это говорит о высоком
коэффициенте усиления амплистата и о том, что ток в
управляющей обмотке в процессе управления изменяется
в весьма малых пределах. Чем круче характеристика
амплистата (т. е. чем больше его коэффициент усиле-
ния), тем меньше изменяется ток в управляющей обмотке
в процессе управления. В пределе при очень крутой харак-
теристике амплистата можно считать, что ток в управляю-
щей обмотке в процессе управления остается неизменным.
Динамическая жесткая характеристика тягового гене-
ратора по напряжению. На развитие процесса боксования
в значительной мере оказывают влияние особенности
электрической передачи тепловозов, в частности САУ тяго-
вого генератора и дизель-генераторной установки. При
боксовании колесных пар вследствие увеличения частоты
вращения якорей ТЭД увеличивается противо-э. д. с. их,
а ток нагрузки двигателей и тягового генератора уменьша-
ется. Соответственно увеличивается напряжение генера-
51
тора. Повышение напряжения генератора и ТЭД вызыва-
ет увеличение тока и вращающего момента двигателей,
усиливая боксование уже боксующих колесных пар и
вызывая боксование пока еще не боксующих. В связи
с этим возникла необходимость применения такой САУ
генератором, при которой нормальная работа генера-
тора была бы по гиперболической характеристике постоян-
ства мощности, а при боксовании, когда снижается ток
нагрузки, напряжение генератора поддерживалось бы
неизменным. Такую характеристику тягового генератора
называют динамической жесткой характеристикой по на-
пряжению.
Динамическая жесткая характеристика тягового гене-
ратора по напряжению может быть получена путем управ-
ления возбуждением генератора по максимальному току
ТЭД небоксующих колесных пар, а не по сумме токов всех
ТЭД, как это имеет место для других тепловозов.
Принцип управления тяговым генератором по макси-
мальному току ТЭД небоксующей колесной пары может
быть проиллюстрирован структурной схемой САУ, при-
веденной на рис. 41. Для получения сигнала по току ТЭД
в цепи каждого из них включены трансформаторы ТПТ1
и ТПТ2. От этих трансформаторов сигналы поступают
в узел выделения максимального сигнала УВМ. Необходи-
мо отметить, что практически, даже при отсутствии боксо-
вания, эти сигналы никогда не могут быть одинаковыми.
Трансформатор, который выделяет наибольший сигнал, на-
зывают «ведущим». Соответственно связанные с этим ТПТ
двигатели и колесные пары будут «ведущими».
Узел выделения максимального сигнала обладает таким
свойством, что при поступлении в него нескольких сигналов
Рис. 41. Структурная схема автоматического управлении тяговым ге-
нератором для получения динамической жесткой характеристики по
напряжению
52
тока, разных по величине, на выходе выделяется сигнал,
пропорциональный наибольшему из токов. Применительно
к рассматриваемой схеме на выходе узла выделения макси-
мального сигнала будет сигнал, пропорциональный макси-
мальному току «ведущего» ТЭД. Этот сигнал подается на се-
лективный узел. Если при отсутствии боксования будет
одновременно изменяться ток обоих двигателей, то напря-
жение генератора, как и при обычной схеме, будет
изменяться обратно пропорционально току. При боксова-
нии «неведущей» колесной пары ток в цепи ее ТЭД
будет падать при примерно неизменном токе в цепи «веду-
щего» ТЭД. Узел выделения максимального сигнала бу-
дет выделять неизменный сигнал, пропорциональный
току в цепи «ведущего» ТЭД, и, таким образом, напряжение
генератора останется неизменным, т. е. генератор будет
работать по динамической жесткой характеристике.
Если же будет боксовать «ведущая» колесная пара, то
теперь другая колесная пара, ее ТЭД и ТПТ явятся «веду-
щими», и все равно напряжение останется практически
неизменным.
Для шестиосного тепловоза выделение максимального
сигнала от ТЭД небоксующей колесной пары, если следо-
вать по аналогии с рассмотренной выше схемой двухосного
тепловоза (см. рис. 41), может быть получено при примене-
нии шести ТПТ. Однако более простой будет схема с
четырьмя ТПТ при управлении каждым из трансформато-
ров током одного или двух двигателей. При этом, для того
чтобы обеспечить наибольшую вероятность выделения мак-
симального сигнала, два ТПТ должны управляться током
ТЭД колесных пар, менее склонных к боксованию, а дру-
гие два ТПТ — током двигателей колесных пар, менее
склонных к боксованию.
Как известно, более склонными к боксованию являются
те колесные пары, которые при реализации силы тяги
разгружены под действием реакций опор ТЭД и опрокиды-
вающего момента силы тяги.
На тепловозах 2ТЭ10Л при серийном расположении
ТЭД разгруженными колесными парами являются 1, 2 и
4-я. При этом наиболее разгружена 4-я колесная пара,
величина разгрузки которой составляет до 70 % реализуе-
мой этой колесной парой силы тяги. При бесчелюстных
тележках тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ1ОВ, ЗТЭ10М, 2ТЭ10М
и расположении ТЭД опорами к центру разгруженными
являются 1 — 3-я колесные пары, а перегруженными
53

ся Рис. 42. Принципиальная схема электрической передачи тепловозов ЗТЭ10М н 2ТЭ10М с улучшенными противо-
01 боксовочными свойствами
Таблица 1. Подключение ТПТ к цепям
тяговых электродвигателей
Трансфор* матор Номера электродвигателей для тепловозов
2ТЭ10Л с серийной тележкой 2ТЭ10Л с бесчелюст- ной тележкой 2ТЭ10В, выпуск 1975 г. 2ТЭ10В, выпуск С 1976 г., ЗТЭ10М, 2ТЭ10М
ТПТ1 1,4* 1,3* 1* (два витка) 1*
ТПТ2 5,6 5,6 2,3* 2,3*
тптз 3,6 4,6 4,5 4,5
ТПТ4 1,2* 1,2* 6 (два витка) 6
* Номера электродвигателей, колесные пары которых более склонны
к боксованию.
4—6-я, при этом дополнительные разгрузки (перегрузки)
колесных пар значительно ниже, чем в первом случае.
Подключение ТПТ к цепям ТЭД тепловозов с динами-
ческой жесткой характеристикой генератора по напряже-
нию иллюстрирует табл. 1.
На тепловозах 2ТЭ10Л с динамической жесткой харак-
теристикой, а также на тепловозах 2ТЭ10В, построенных
в 1975 г., установлены трансформаторы ТПТ-10. Чтобы
сигналы от одного и от двух двигателей были примерно
одинаковыми (соизмеримыми) провода от двух двигателей
в отверстии ТПТ делают один виток, а от одного двига-
теля — два витка.
На тепловозах 2ТЭ10В, выпускаемых с 1976 г., а также на
тепловозах ЗТЭ10М и 2ТЭ10М (рис. 42) устанавливаются
трансформаторы ТПТ-21 (для контроля
Рис. 43. Характеристики управ-
ления трансформаторов посто-
янного тока ТПТ-10, ТПТ-21 н
ТПТ-22
тока одного дви-
гателя) и ТПТ-22 (для кон-
троля тока двух двигателей),
при этом первый имеет ко-
эффициент трансформации в
2 раза выше, чем второй, что
обеспечивает равенство вы-
ходных сигналов при рав-
ных токах двигателей (рис.
43).
При использовании транс-
форматоров ТПТ-21, ТПТ-22
через тороидальное отверстие
их проложены шины силовой
56
Рис. 44. Схема питания рабо-
чих обмоток ТПТ и узел выде-
ления максимального сигнала
тяговой цепи (а не провода,
как при использовании тран-
сформаторов ТПТ-10).
Узел выделения макси-
мального сигнала включает
последовательно соединенные
выпрямительные мосты (по
числу ТПТ), замкнутые на
балластный резистор (СБТТ)
селективного узла (рис. 44).
Каждый из выпрямительных
мостов включен в цепь рабо-
чих обмоток одного из ТПТ.
Сердечники ТПТ, как указы-
валось выше, подмагничива-
ются током одного или двух
ТЭД. Если один из ТПТ под-
магничивается большим током, чем остальные, то индуктив-
ное сопротивление его рабочих обмоток будет меньшим, а
напряжение, приложенное к соответствующему выпря-
мительному мосту, будет большим (при одинаковом напря-
жении питания каждой из цепей). Тогда на СБТТ селек-
тивного узла потечет ток от цепи именно того ТПТ,
который подмагничивается наибольшим током (т. е. током,
пропорциональным току двигателей небоксующих колес-
ных пар), а остальные цепи будут заперты.
Селективный узел и его свойства. Селективный узел—
это узел, в котором суммируются или сравниваются сигналы
по току и по напряжению тягового генератора и получен-
ный результирующий сигнал направляется в управляю-
щую обмотку амплистата (рис. 45). Селективный узел —
это основной узел системы автоматического управления
тяговым генератором, который совместно с амплистатом,
ТПН и ТПТ обеспечивает автоматическое управление тяго-
вым генератором по току нагрузки.
Другими словами, этот узел формирует требуемую
внешнюю (селективную) характеристику тягового генерато-
ра, состоящую из трех областей (рис. 46 ): ограничение
пускового тока (область /, линия ЛБ); ограничение макси-
мального напряжения (область //, линия ГД)-, ограничение
мощности (область III, линия Б Г).
Селективный узел тепловозов типа ТЭ10 без динами-
ческой жесткой характеристики генератора включает (рис.
47) балластные резисторы СБТН и СБТТ, два выпрями-
тельных моста В1 и В2, управляющую обмотку ОУ ампли-
57
стата и регулируемый резистор СОУ. Через резистор
СБТТ протекает переменный ток цепи рабочих обмоток
ТПТ, который пропорционален току тягового генератора.
Через резистор СБТН протекает переменный ток цепи
рабочих обмоток ТПН, пропорциональный напряжению
генератора.
Выпрямительные мосты В1 и В2 выпрямляют перемен-
ный ток цепей рабочих обмоток ТПТ и ТПН в постоянный
ток для питания управляющей обмотки амплистата и,
кроме того, выполняют запирающие функции в селектив-
ном узле в зависимости от уровня потенциалов.
Представим эквивалентную схему селективного узла
(рис. 48), в которой будем считать, что ток в резисторах
СБТН и СБТТ выпрямлен, а выпрямительные мосты заме-
нены вентилями В/ и В2, выполняющими лишь запирающие
функции в зависимости от уровня потенциалов.
Познакомимся с некоторыми свойствами селективного
узла.
Рассмотрим область / характеристики тягового генерато-
ра (см. рис. 46), где ток тягового генератора и ток цепи рабо-
чих обмоток ТПТ большие, а напряжение тягового генера-
тора и ток цепи рабочих обмоток ТПН малы. При этом
потенциал в точке а выше, чем потенциал в точке с (см.
рис. 48). В управляющую обмотку ОУ (см. рис. 47) ток
потечет от цепи рабочих обмоток ТПТ. Ток цепи рабочих
обмоток ТПТ не пойдет к цепи рабочих обмоток ТПН,
так как вентиль В1 его не пропустит. С другой сторо-
ны, малый по величине ток цепи рабочих обмоток ТПН,
проходя через резистор СБТН, создает на нем падение
напряжения меньшее, чем падение напряжения на управ-
ляющей обмотке, и ток цепи рабочих обмоток ТПТ не
Сигнал по тону Сигнал по напря-
генератора жвнию генератора
Результирующий сигнал
(тон 6 управляющей оВноткв
амплистата)
Рис. 45. Структурная схема селектив-
ного узла тепловозов типа ТЭ10
Рис. 46. Три области на
внешней характеристике тя-
гового генератора
58
Рис. 47. Схема селективного узла тепловозов типа ТЭ10
может пройти к цепи управляющей обмотки.
Таким образом, в рассматриваемый период управляю-
щая обмотка получает питание только от цепи рабочих
обмоток ТПТ, а ТПН в питании обмотки участия не
принимает.
Когда ток генератора и ток цепи рабочих обмоток
ТПТ малы, а напряжение генератора и ток цепи рабочих
обмоток ТПН велики (область II, см. рис. 46), падение напря-
жения на резисторе СБТТ будет меньше, чем на резисторе
СБТН. Поэтому в управляющую обмотку ОУ ток посту-
пает только от цепи рабочих обмоток ТПН, а ТПТ в
питании обмотки участия не принимает (см. рис. 48).
Избирательность питания управляющей обмотки от
цепей рабочих обмоток ТПТ или ТПН в зависимости от
величины тока и напряжения генератора и составляет
первое свойство селективного узла (селективное или избира-
тельное свойство).
При увеличении тока цепи рабочих обмоток ТПН (или
ТПТ) падение напряжения на резисторе СБТН (или СБТТ)
будет, естественно, возрастать, но только до момента
«подключения» ТПН (или ТПТ) к управляющей обмотке
амплистата. Затем при сред-
них значениях тока и напря-
жения тягового генератора
(область III, см. рис. 46) паде-
ния напряжения на резисторах
СБТТ и СБТН сохраняются
равными друг другу и рав-
ными падению напряжения на
управляющей обмотке (если
пренебречь падением напряже-
ния в вентилях). Таким об-
разом, при средних значениях
Рис. 48. Эквивалентная схе-
ма селективного узла
59
тока и напряжения генератора ток в управляющую обмот-
ку течет как от цепи рабочих обмоток ТПТ, так и от цепи
рабочих обмоток ТПН (см. рис. 48). Обязательным услови-
ем этому является равенство падений напряжения на рези-
сторах СБТТ и СБТН (в противном случае один из венти-
лей В1 или В2 будет заперт). В этом заключается второе
(суммирующее) свойство селективного узла: при средних
значениях тока и напряжения генератора в управляющей
обмотке амплистата протекает примерно постоянный по
величине ток, равный сумме токов, первый из которых
пропорционален току генератора, а второй — его напря-
жению.
Вследствие того что в процессе управления генерато-
ром по току нагрузки в пределах характеристики постоян-
ства мощности ток в управляющей обмотке амплистата
поддерживается примерно постоянным, а каждое из слага-
емых этого тока изменяется в широких пределах, изменение
одного из указанных слагаемых возможно лишь при обрат-
но пропорциональном изменении другого. Например, уве-
личение тока в цепи рабочих обмоток ТПТ (см. рис. 47)
возможно лишь при соответствующем уменьшении тока в
цепи рабочих обмоток ТПН (и наоборот).
Другими словами, при примерно неизменном токе
в управляющей обмотке амплистата изменение доли
тока от цепи рабочих обмоток ТПТ возможно лишь при
обратно пропорциональном изменении доли тока от
цепи рабочих обмоток ТПН. В этом заключается третье
(управляющее) свойство селективного узла. Именно благо-
даря этому свойству селективного узла, как будет
показано ниже, осуществляется автоматическое управле-
ние генератором по току нагрузки, при котором изменение
тока нагрузки тягового генератора вызывает обратно
пропорциональное изменение его напряжения.
Селективный узел в схеме с динамической жесткой
характеристикой тягового генератора (рис. 49) в принципе
аналогичен ранее рассмотренному (см. рис. 47 и 48). Отли-
чия заключаются в том, что в цепях рабочих обмоток ТПТ
(см. рис. 49) имеются четыре выпрямительных моста В1 —
ВЗ, В6 (по числу ТПТ), а в цепи рабочих обмоток ТПН —
выпрямительный мост В4\ выпрямленный ток замыка-
ется на балластных резисторах СБТТ и СБТН и падение
напряжения на них подводится к управляющей обмотке
амплистата (в рассмотренной ранее схеме балластные
резисторы СБТТ и СБТН включены в цепь рабочих обмо-
ток ТПТ и ТПН, а падение напряжения на них после
60
РУ15
Рис. 49. Схема селективного узла тепловозов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М,
2ТЭ10В и 2ТЭ10Л с динамической жесткой характеристикой тя-
гового генератора
выпрямления подводится к управляющей обмотке). В
связи с этим в новой схеме выпрямительные мосты не выпол-
няют запирающих функций и для этой цели добавлены
вентили В5 и В7.
Описанные выше три свойства селективного узла пол-
ностью относятся и к селективному узлу тепловозов с
динамической жесткой характеристикой генератора. Ког-
да ток тягового генератора большой, а напряжение мало,
потенциал точки а выше, чем потенциал точки с (см. рис.
49) и питание управляющей обмотки будет через вентиль
В5 от цепи рабочей обмотки «ведущего» ТПТ током,
пропорциональным наибольшему току ТЭД небоксующих
колесных пар. При малом токе тягового генератора и боль-
шом его напряжении управляющая обмотка получит
питание от цепи рабочих обмоток ТПН через вентиль
В7. При средних значениях тока тягового генератора
управляющая обмотка получает питание как от цепи
рабочих обмоток ТПТ, так и от цепи рабочих обмоток ТПН.
Полученная внешняя (селективная) характеристика анало-
гична приведенной выше (см. рис. 46).
4.3. Автоматическое управление
тяговым генератором по току нагрузки
Изучив работу и характеристики амплистата, трансфор-
маторов постоянного тока и напряжения, а также селектив-
ного узла, рассмотрим процесс автоматического управле-
ния генератором по току нагрузки, т. е. процесс получения
внешней (селективной) характеристики его. Предваритель-
но напомним, что автоматическое управление генератором
61
по току нагрузки на каждой позиции КМ должно обеспе-
чить ограничение пускового тока в процессе разгона,
ограничение мощности и ограничение максимального нап-
ряжения (см. рис. 46).
На характеристике амплистата (см. рис. 40) указаны
точки А, Б, Г, Д и области /, //, III, соответствующие
таким же точкам и областям на селективной характерис-
тике генератора (см. рис. 46). Параметры этих точек для
15-й позиции КМ взяты по характеристикам амплистата
и тягового генератора — ориентировочные и не могут
использоваться при настройке схемы.
В момент трогания ток генератора достигает для данной
позиции максимальной величины, так как при невращаю-
щихся якорях ТЭД противо-э. д. с. отсутствует. Напряже-
ние генератора при этом равно падению напряжения на
обмотках ТЭД и в силовых проводах. Оно изображается
на характеристике генератора (см. рис. 46) линией ОА.
Параметры точки А для 15-й позиции КМ приведены в
табл. 2.
В процессе разгона в связи с увеличением противо-
э. д. с. ток, потребляемый ТЭД, должен падать:
Г _ ^дв~^дв _ ^дв £дв
р р ' ' '
«дв Адв
где {7ДВ — подводимое к двигателям напряжение. В;
£дв — противо-э. д. с. двигателя, В;
£дв = Фп;
СдВ — постоянная двигателя, В/(Вб-об/мин);
= PN •
дв ’2^’
Ф — магнитный поток полюсов двигателя, Вб;
п — частота вращения якоря двигателя, об/мин;
/?Дв — сопротивление обмоток двигателя. Ом.
Таблица 2. Параметры характерных точек характеристик
амплистата и тягового генератора для 15-й позиции
КМ (Ту max = 700 А)
Точка £Fy. А б'оу- А 7оУ А /р.А /Г.А с/г.в
А —30 730 1,46 0,2 6600 20
Б — 10 710 1,42 4 6000 335
Г 90 610 1,22 11 2870 700
д 60 640 1,28 10 0 720
62
Из приведенного равенства видно, что для поддержа-
ния тока в процессе разгона неизменным надо увеличивать
напряжение пропорционально скорости движения. Это
и осуществляется в процессе автоматического управления
генератором.
При падении тока, потребляемого ТЭД, уменьшается
ток в рабочих обмотках ТПТ и ток в управляющей обмот-
ке амплистата (в этом режиме управляющая обмотка
питается током через селективный узел только от цепи
рабочих обмоток ТПТ). Это увеличивает ток выхода ампли-
стата, т. е. ток возбуждения возбудителя, и, в конечном
счете,— напряжение генератора. Последнее обстоятельст-
во и обеспечивает ограничение тока генератора в процессе
разгона. Точнее, ток тягового генератора будет несколь-
ко уменьшаться, но лишь настолько, чтобы обеспечить
повышение тока выхода амплистата (тока возбуждения
возбудителя и генератора).
Процесс ограничения пускового тока заканчивается в
точке Б. Вследствие большой крутизны характеристики
амплистата при сравнительно небольшом уменьшении
тока генератора (или тока в. управляющей обмотке ам-
плистата) напряжение генератора резко возрастает.
В процессе разгона мощность генератора увеличивает-
ся, достигая в точке Б установленного значения. Дальней-
шее увеличение скорости движения тепловоза должно
происходить при постоянной мощности генератора. В этот
момент на питание управляющей обмотки «подключается»
и цепь рабочих обмоток ТПН. Теперь уже ток генератора
не будет поддерживаться неизменным, а будет уменьшать-
ся с увеличением скорости движения тепловоза. Напря-
жение тягового генератора будет изменяться обратно про-
порционально току нагрузки его (см. примерно прямоли-
нейный участок БГ внешней характеристики тягового
генератора на рис. 46).
Выше указывалось, что для поддержания постоянной
мощности генератора необходимо, чтобы произведение
тока на напряжение было постоянным, т. е. чтобы график
зависимости напряжения от тока выражался гиперболичес-
кой кривой. Полученная в результате автоматического
управления генератором по току нагрузки примерно прямо-
линейная характеристика БГ, естественно, отличается
от гиперболической. Однако это отличие сравнительно
небольшое (6—7 %). И, кроме того, как будет показано
ниже, гиперболическая характеристика будет получена
за счет дополнительного автоматического управления ди-
63
зель-генератором по мощности при помощи объединенного
регулятора.
При дальнейшем снижении тока тягового генератора
падение напряжения на резисторе СБТТ уменьшится ниже
падения напряжения на управляющей обмотке амплистата,
и цепь рабочих обмоток ТПТ «отключится» от питания
управляющей обмотки. Теперь эта обмотка будет питаться
током лишь от цепи рабочих обмоток ТПН.
Вследствие уменьшения реакции якоря и падения
напряжения в якорной цепи при снижении тока нагрузки
генератора напряжение его будет иметь тенденцию к возра-
станию. Увеличение напряжения генератора будет увеличи-
вать ток в управляющей обмотке амплистата и уменьшать
ток его выхода. Это и послужит ограничением напряже-
ния тягового генератора (см. линии ГД на рис. 40 и 46).
Таким образом, при уменьшении тока тягового генерато-
ра от 2870 А до нуля ток выхода амплистата снизился
лишь с 11 до 10 А и благодаря этому напряжение генерато-
ра поддерживается в пределах 700 — 720 В. Для тягового
генератора ГП-311В тепловозов ТЭП60 — в пределах
635—670 В.
Некоторое изменение напряжения в области его ограни-
чения, так же как и неточность ограничения пускового
тока, обусловливается статической ошибкой системы
автоматического управления генератора (см. с.25). Она не-
избежна, так как в процессе управления током или напря-
жением генератора должен измениться ток выхода ампли-
стата. Чем круче характеристика амплистата, тем меньше
статическая ошибка в областях ограничения тока и напря-
жения и тем ближе характеристика генератора в области
ограничения мощности приближается к прямолинейной.
Назначение размагничивающей обмотки возбудителя.
Размагничивающая обмотка возбудителя компенсирует
Рис. 50. Характеристика тяго-
вого генератора при аварийном
режиме возбуждения
тока холостого хода амплиста-
та и тем самым способствует
плавному троганию теплово-
за с места.
Амплистат имеет большой
ток холостого хода (см. рис.
40). Поэтому даже при от-
сутствии подмагничивания
амплистата (на нулевой по-
зиции) или при небольшом
подмагничивании (на низких
позициях КМ) ток возбуж-
64
дения возбудителя и генератора может быть большим,
что не позволяет обеспечить плавное трогание тепловоза
с места. Для компенсации напряжения возбудителя от тока
холостого хода амплистата на полюсах возбудителя раз-
мещена размагничивающая обмотка Н21 — Н22 (см. рис.
38 и 42), которая получает питание от вспомогательного
генератора. При аварийном режиме эта обмотка может
использоваться и как намагничивающая. Тогда она получит
питание от вспомогательного генератора постоянным по
значению напряжением, и возбудитель и тяговый генера-
тор также будут иметь постоянное напряжение (рис. 50).
Естественно, работа при постоянном напряжении не может
обеспечить режима постоянства мощности. И поэтому
работа тепловоза в таком режиме может быть лишь с
уменьшенной скоростью движения.
Глава 5
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЯГОВЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ ТЕПЛОВОЗОВ
2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и ДР. ПО ТОКУ НАГРУЗКИ
(КОМБИНИРОВАННЫМ МЕТОДОМ)
5.1. Принципиальная схема электрической передачи
Как указывалось выше, САУ тяговых генераторов
тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. относятся к числу
электроаппаратных САУ с использованием полупроводни-
ковых приборов (с тиристорным регулятором).
Прежде чем приступить к изучению этих САУ, необхо-
димо ознакомиться с принципами работы и характеристи-
ками полупроводниковых приборов (диоды, стабилитроны,
тиристоры и транзисторы), которые рассмотрены в книге
«Основы электроники для локомотивных бригад» (авт.
А. Е. Зорохович, С.С. Крылов. М., Транспорт, 1983 г.).
На тепловозах 2ТЭ116 и ТЭП70 (рис. 51, 52) тяговый
синхронный генератор Г марки ГС -501А питает через
выпрямительную установку ВУ марки УВКТ-5 тяговые
электродвигатели, которые соединены параллельно друг
другу и имеют две ступени ослабления возбуждения.
Обмотка возбуждения генератора, расположенная на его
роторе, получает питание от синхронного возбудителя СВ
3 Зак. 140 65
Рис. 51. Принципиальная схема электрической передачи тепловозов
обозначения к схеме — см. на рис. 24
(В) марки ВС-650 В через управляемый выпрямитель
возбуждения УВВ (БВГ), смонтированный в блоке БВК-
1012.
Стартер-генератор СтГ марки ПСГ при пуске дизеля
получает питание от аккумуляторной батареи, а при
работающем дизеле вырабатывает напряжение 110 В,
которое служит для питания обмотки возбуждения син-
хронного возбудителя, цепей вспомогательных электро-
двигателей постоянного тока, управления и освещения,
а также для заряда аккумуляторной батареи. Основные
элементы принципиальной схемы электрической передачи:
Г — тяговый синхронный генератор (ротор с обмоткой
возбуждения и шестифазная обмотка статора); СВ — син-
хронный возбудитель (ротор с якорной обмоткой и одно-
фазная обмотка возбуждения на статоре); 1—6 — тяговые
электродвигатели (обмотки якоря и возбуждения); ВУ —
выпрямительная установка; СШ1—СШ6 — резисторы ослаб-
ления возбуждения ТЭД; П1—П6—силовые контакторы;
ВШ1, ВШ2 — контакторы ослабления возбуждения ТЭД;
66
2ТЭ116:
KB — контактор возбуждения генератора; ВВ— контактор
возбуждения возбудителя; КАВ — контактор аварийного
возбуждения; ТПТ1—ТПТ4 — трансформаторы постоян-
ного тока; ТПН — трансформатор постоянного напряже-
ния; СУ — селективный узел; УВВ — управляемый вы-
прямитель возбуждения; БЗВ — блок задания возбужде
ния; БУ В — блок управления выпрямителем; БСт1 — блок
стабилизации; ТК — трансформатор коррекции возбужде-
ния возбудителя; ИД—индуктивный датчик регулятора;
ТР1, ТР2— распределительные трансформаторы; АП —
переключатель аварийного режима; Пр1 — быстродейст-
вующий плавкий предохранитель.
5.2. Основные элементы САУ
Особенности включения трансформаторов постоянного
напряжения и тока. На тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70,
ТЭМ7 и др., так же как и на тепловозах типа ТЭ10, в
3* 67
Рис. 52. Принципиальная схема электрической передачи тепловозов
обозначения к схеме — см. на рис. 24
качестве датчиков сигналов по напряжению и току исполь-
зуются трансформаторы постоянного напряж ения и тока.
Рабочие обмотки ТПН и ТПТ получают питание пере-
менным током через распределительный трансформатор от
синхронного возбудителя. Нагрузкой цепей рабочих обмо-
ток являются резисторы сигналов силовой тяговой пепи
селективного узла. Характеристика ТПН-4 приведена на
рис. 53, а, а трансформатора ТПН-61 — на рис. 39. В
качестве ТПТ на тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121 и ТЭП70
используются трансформаторы ТПТ-23 и ТПТ-24» на тепло-
возах ТЭМ7 — ТПТ-24. Их характеристики приведены на
рис. 53, б.
68
ГЭП70:
Особенности динамической жесткой характеристики
генератора по напряжению. Все указанные выше теплово-
зы, как грузовые, так и пассажирские и маневровые, с
целью улучшения противобоксовочных свойств имеют
динамическую жесткую характеристику по напряжению.
Подключение ТПТ к цепям ТЭД тепловозов указано в
табл. 3.
На тепловозах 2ТЭ116, выпускаемых до 1975 г., а так-
же на тепловозах ТЭП70 до № 007 устанавливались транс-
форматоры марки ТПТ-10. При использовании трансфор-
маторов ТПТ-23 и ТПТ-24 через их тороидальное отверстие
проложены шины силовой тяговой цепи.
69
Рис. 53. Характеристика управления трансформаторов:
а — постоянного напряжения; б — постоянного тока
Управляемый выпрямитель возбуждения. Управляемый
выпрямитель возбуждения УВВ выпрямляет переменный
ток синхронного возбудителя СВ в постоянный по направ-
лению для питания обмотки независимого возбуждения
тягового генератора.
С помощью управляемого выпрямителя возбуждения
осуществляется также автоматическое управление тяго-
вым генератором.
Чтобы УВВ выполнял эту функцию, управление им
осуществляется через блок управления выпрямителем
БУВ марки БА-520, который через селективный узел СУ
получает сигнал рассогласования между сигналом зада-
ния (пропорциональным частоте вращения вала дизеля),
сигналом от индуктивного датчика регулятора, с одной
стороны, и сигналом силовой тяговой цепи (пропорцио-
нальным току, напряжению или их сумме), с другой сто-
роны.
Управляемый выпрямитель возбуждения представляет
собой тиристорный усилитель (регулятор) в виде управ-
ляемого однофазного моста на кремниевых тиристорах
Таблица 3. Подключение ТПТ к цепям тягояых
электродвигателей
Номера электродвигателей для тепловозов
Трансфор- матор 2ТЭ116 2ТЭ121 ТЭМ7 ТЭП70
до 1975 г. с 1976 г. до № 007 с № 008
ТПТ 1 1 (два витка) 1 1 1,2 1,6 1,4
ТПТ 2 2,3 2.3 2.4 3,4 2,3 2,5
ТПТ 3 4,5 4.5 3.5 5,6 4,5 3,6
ТПТ 4 6 (два витка) 6 6 7.8 — —
70
и диодах, которые смонтированы в блоке БВК-1012, обду-
ваемом воздухом. Тиристоры и диоды защищены от комму-
тационных перенапряжений, возникающих при выпря-
млении переменного тока возбудителя, при помощи шунти-
рующих цепочек из резисторов и конденсаторов (цепочки
Я - С).
Для управления током возбуждения- тягового генера-
тора используется импульсно-фазовый способ управления
тиристорами (рис. 54), который характеризуется углом
управления а. Углом управления тиристором а называ-
ется промежуток времени от момента подачи напряжения
на анод тиристора до момента подачи импульса тока управ-
ления на его управляющий электрод. Изменяя угол управ-
ления а, изменяют время, в течение которого тиристор на-
ходится во включенном состоянии (угол 180 — а ° эл. ’),
и тем самым управляют током. Чем больше угол а, тем
меньше среднее выходное напряжение и ток, протекающий
через тиристоры и нагрузку.
При рассмотрении работы УВВ надо иметь в виду, что
вследствие индуктивности нагрузки ток в тиристорах и
диодах не включается и не выключается мгновенно в мо-
мент перехода через нуль питающего напряжения. Так,
для тиристора снижение тока от максимального значения
1 1° эл. —1/360 части периода переменного тока. На окружно-
сти якоря ему соответствует -1_ геом.° При 2р ~ 12.30° эл. =
Р
= 5 геом.°
Рис. 54. Импульсно-фазовый способ управлении тиристорами:
/уь /уг —импульсы тока управления; а — угол управления, °эл.
71
Рис. 55. Нарастание и спадание
тока через тиристор или диод:
Vi — первый угол коммутации; у2
второй угол коммутации
до нуля происходит на протяжении первого угла коммута-
ции у1( а увеличение тока от нуля до максимального зна-
чения — на протяжении второго угла коммутации у2
(рис. 55).
Примерно этим углам коммутации соответствуют
время снижения и нарастания тока и в диодах. Значения
углов коммутации пропорциональны среднему току наг-
рузки и индуктивности цепи.
Теперь рассмотрим работу УВВ (рис. 56). В отрица-
тельный полупериод питающего напряжения ток течет
через диод Д1 и тиристор Т2 (см. рис. 56, а). Как только
сменится знак питающего напряжения (в начале положи-
тельного полупериода), тиристор Т2 начнет закрываться,
а диод Д2 — открываться. В период коммутации тиристо-
ра Т2 и диода Д2 (на протяжении угла у,) напряжение
(см. рис. 56, б) на зажимах возбудителя имеет провал
из-за короткого замыкания, когда э. д. с. возбудителя
приложена к его обмотке и напряжение на выходе равно
нулю.
а — упрощенная схема; б — к пояснению принципа работы; V—напряже-
ние синхронного возбудителя; itu Стг, 1дг — токи, протекающие через ти-
ристоры и диоды; Usr — напряжение на обмотке возбуждения тягового гене-
ратора; — первый угол коммутации; уг —- второй угол коммутации; а —
угол управления тиристоров
72
Питание постоянным тоном
от стабилизированного источника
Рис. 57. Структурная схема БУВ:
СД — синхронизирующая цепь; ПН — преобразователь напряжения; ШИМ —
широтно-импульсный модулятор; РЦ — распределительная цепочка; БГ1,
БГ2 — блокннг-генераторы
Спустя угол управления а, к управляющему электро-
ду тиристора Т1 от блока управления выпрямителем БУВ
подается импульс тока управления, и тиристор Т1 начи-
нает открываться. На протяжении угла коммутации у2
ток в этом тиристоре будет возрастать. Как только начнет
протекать ток через тиристор Т1, начинает закрываться
диод Д1. В период коммутации тиристора Т1 и диода Д1
на протяжении угла у2 напряжение ЬД на клеммах возбу-
дителя имеет второй провал по указанной выше причине.
Таким образом, на протяжении угла сс + ?2 эл. напря-
жение на выходе УВВ равно нулю, а в период 180 —
— (а 4- у2) °эл. приложено к обмотке возбуждения тяго-
вого генератора. Чем меньше угол управления а, тем
больше ток возбуждения тягового генератора. При измене-
нии угла управления а от нуля до 180 ° эл. ток в обмотке
возбуждения меняется от максимального значения до нуля.
Напряжение, приложенное к обмотке возбуждения,
будет пульсирующим. Однако ток возбуждения и напря-
жение тягового генератора будут сглажены вследствие
большой индуктивности обмотки возбуждения.
Блок управления выпрямителем. Блок управления
выпрямителем БУВ марки БА-520 (рис. 57) служит для
импульсно-фазового управления тиристорами УВВ. Основ-
ными узлами его являются генераторы электрических
импульсов, необходимые для открытия тиристоров, и
фазосдвигающее устройство, изменяющее угол управления
тиристорами а.
Преобразователь напряжения ПН преобразует подво-
димое к нему стабилизированное постоянное напряжение
73
12,5 В в переменное напряжение прямоугольной формы,
изменяющееся с частотой, равной частоте напряжения
синхронного возбудителя. Для синхронизации этого нап-
ряжения и напряжения синхронного возбудителя служит
синхронизирующая цепь СЦ, к которой подводится напря-
жение синхронного возбудителя через распределительный
трансформатор ТР1 и балластный резистор СБВ (см. рис.
51). Переменное напряжение на выходе преобразователя
напряжения используется для питания рабочей обмотки
магнитного усилителя широтно-импульсного модулятора,
а также после выпрямления — для получения трех изолиро-
ванных источников постоянного тока для работы блокинг-
генераторов и токоограничительного узла.
Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) представ-
ляет собой магнитный усилитель МУ с внутренней обрат-
ной связью и выходом на переменном токе. На МУ смонти-
рованы две секции рабочей обмотки и три обмотки управ-
ления.
Магнитный усилитель имеет высокий коэффициент уси-
ления, т. е. очень крутую характеристику. Поэтому при
незначительном изменении тока в обмотке управления
МУ изменяется момент насыщения сердечника. В момент
насыщения сердечника, когда индуктивное сопротивление
рабочей обмотки будет близким к нулю, в резисторе наг-
рузки, на выходе МУ образуются импульсы напряжения,
при помощи которых пускаются блокинг-генераторы.
Таким образом, широтно-импульсный модулятор изменя-
ет моменты (или, как говорят, модулируют фазы) подачи
электрических импульсов на блокинг-генераторы относи-
тельно переменного напряжения возбудителя в зависимос-
ти от величины тока в обмотке управления МУ (или, как
будет показано далее,— сигнал рассогласования на его
входе).
Эти импульсы в зависимости от их полярности через
распределительную цепь РЦ распределяются между двумя
блокинг-генераторами.
Блокинг-генераторы БГ1, БГ2 представляют собой
генераторы электрических импульсов. Они создают мощ-
ные импульсы весьма малой продолжительности, с очень
крутым фронтом, необходимые для подачи на управляющие
электроды тиристоров Т1 и Т2 блока УВВ.
Селективный узел. Как видно из структурной схемы
САУ электрической передачей (см. рис. 24), в селективный
узел СУ поступают сигналы от ТПТ1 — ТПТ4 и ТПН\
они сравниваются с сигналами задания от блока возбуж-
74
дения БЗВ и индуктивного датчика ИД, в результате чего
вырабатывается сигнал рассогласования, который посту-
пает в виде тока в обмотку управления МУ блока БУВ.
В зависимости от величины этого сигнала, как указывалось
выше, меняется угол управления тиристорами и тем самым
происходит управление током возбуждения тягового
генератора. Чем больше сигнал рассогласования, тем
позднее наступит насыщение сердечника МУ больше
будет угол управления тиристорами а и, соответственно
меньше ток возбуждения тягового генератора (для задан-
ной позиции КМ).
Селективный узел тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7
и др. по сравнению с тепловозами типа ТЭ10 имеет сущест-
венные достоинства:
1. Селективный узел имеет раздельные каналы управле-
ния по току, напряжению и мощности. Настройка каж-
дого из каналов практически не оказывает влияния на
параметры других каналов. Это не только облегчает процесс
настройки внешней характеристики, но и позволяет задать
самостоятельные зависимости тока, напряжения или мощ-
ности от частоты вращения вала дизеля.
2. Селективный узел обеспечивает достаточное прибли-
жение селективной характеристики генератора к гипербо-
лической, что уменьшает потребный диапазон действия
объединенного регулятора, а это повышает устойчивость
работы системы.
Схемы селективного узла тепловозов 2ТЭ116 и ТЭП70
приведены на рис. 58. Собственно селективный узел состоит
из резисторов сигналов силовой тяговой цепи Ra, Re,
Re, резисторов задания Re, Rg, Re, резистора индуктив-
ного датчика Rug, а также разделительных диодов Д1,
Д2 и ДЗ.
На резисторах сигналов силовой тяговой цепи выделя-
ются в виде падений напряжения сигналы по току нагруз-
ки генератора Uao, напряжению Ueo и сумме тока и напря-
жения Ueo- На резисторы задания подключен блок БЗВ,
так что на резисторах образуются падение напряжения
Иго Ug0 и иео, которые являются сигналами задания,
пропорциональными частоте вращения коленчатого вала.
К резистору индуктивного датчика Rug подводится
напряжение Uud, которое регулируется путем изменения
индуктивного сопротивления катушки индуктивного дат-
чика ИД объединенного регулятора. Это есть корректиру-
ющий сигнал для получения характеристики постоянства
мощности.
75
Рис. 58. Схема селективного узла:
а — тепловоза 2ТЭ116; б — тепловоза ТЭП70; Ra. Rfr —резисторы сигналов
резисторы индуктивного датчика; Д1, Д2, ДЗ — разделительные диоды; Д4,
наибольшему току нагрузки ТЭД; U6q— сигнал по напряжению генератора;
сигнал задания по току нагрузки; Ueg — сигнал задания по напряжению;
прн боксовании; СПТ — резистор плавного трогания; РУ4, РУ5, РУ8, РУП,
ни; ОМ1—ОМ6 — контакты отключателей ТЭД
Минусовые точки резисторов сигналов силовой тяговой
цепи и резисторов задания соединены между собой через
обмотку управления МУ блока БУВ. Плюсовые точки
резисторов соединены так, что каждая пара сигналов
(силовой тяговой цепи и задания) направлена встречно
друг другу. Таким образом, в обмотке управления МУ
блока БУВ протекает ток под действием разности сигналов
силовой тяговой цепи и задания (другими словами, ток
вызывается разностью потенциалов на резисторах сигналов
тяговой силовой цепи и задания).
Пара сигналов с включенным в их цепь разделитель-
ным диодом и обмоткой управления МУ блока БУВ обра-
зует канал управления (рис. 59). Разделительные диоды
Д1, Д2 и ДЗ (см. рис. 58) включены так, что ток в цепи
канала протекает только в тех случаях, если сигнал тяговой
силовой цепи больше сигнала задания. Именно эти диоды
обеспечивают необходимую последовательность действия
каналов.
Прежде всего рассмотрим вид внешней характеристики
тягового генератора, которую должен формировать селе-
76
силовой тяговой цепи; Нг, Hq* Re— резисторы сигналов задания; ^цд—
Д5 — корректирующие диоды; Ст1, Ст2 — стабилитроны; Ua@ — сигнал по
^60 ~ сигнал по мощности (по сумме тока и напряжения генератора); иго —
^г04"^нд““сигнал задания по мощности; СНБ — резистор сброса нагрузки
РУ17, РУ18, РУ19— контакты реле управления; РВ4 — контакты реле време-
ктивный узел. Эта характеристика состоит из трех областей
(рис. 60): ограничение пускового тока (область /, линия
ЛЬ); ограничение максимального напряжения (область II,
линия ГД); ограничение мощности (область ///, линия
БВуВВ^Г).
Внешняя (селективная) характеристика генератора
тепловозов 2ТЭ116 или ТЭП70 в основном похожа на харак-
теристику генератора тепловозов типа ТЭ10. Однако
имеются две особенности: ограничения пускового тока
при работе на высоких позициях КМ не зависят от позиции
(см. рис. 3, в); селективная характеристика в области III
представлена в виде ломаной линии БВ^ВВ^Г, а не в
виде прямой линии БГ, как у тягового генератора тепло-
возов типа ТЭ10.
При работе канала I поддерживается примерно неизмен-
ным пусковой ток генератора (линия АБ). Канал II поддер-
живает примерно неизменным напряжение генератора
(линия ГД). Наклоны прямых АБ и ГД объясняются
взаимным влиянием каналов. При работе канала III
77
Рис. 59. Схема одного из каналов
управления селективного узла:
Д — разделительный диод; R — рези-
стор сигнала задания; R' — резистор
сигнала силовой тяговой цепи; L/стц —
сигнал силовой тяговой цепи; ОУ —
обмотка управления МУ блока БУВ
формируется рабочая часть характеристики генератора
(линия БВуВВ^Г). Так, при больших токах нагрузки
и малом напряжении (область /) диод Д1 открыт, а диоды
Д2 и ДЗ заперты — работает канал I. В точке Б характери-
стики диод Д1 запирается, а ДЗ — открывается — работает
канал III. В точке Г циоцДЗ запирается, а Д2 открывает-
ся — работает канал II.
Таким образом, в селективном узле используется
принцип многоканального диодно-потенциометрического
сравнения сигналов силовой тяговой цепи и задания.
При изменении сигнала задания прямо пропорционально
меняется управляемая величина.
Рабочая часть характеристики генератора формируется
при работе канала III. Если отключить шунтирующую
цепочку с диодами Д4 и Д5 (см. рис. 58), характеристика
генератора будет иметь вид прямой линии Б1Г1. Наклон
Рис. 60. Селективная характеристика тягового генератора тепловозов
2ТЭ116 и ТЭП70
78
ее зависит от положения регулировочного хомута Р5 на
резисторе R$: чем этот хомут ближе к контакту Р1, тем
наклон больше.
Для того чтобы характеристику генератора в области
ограничения мощности сделать в виде ломаной линии,
приближающейся к кривой постоянства мощности (гипер-
боле), применена шунтирующая цепочка, включающая два
последовательно соединенных диода Д4 и диод Д5 (см. рис.
58).
При средних значениях тока нагрузки генер атора (в об-
ласти Ill, см. рис. 60) потенциалы контактов Р1 и Р9 рези-
стора До (см. рис. 58) равны друг другу. При небольшом от-
клонении тока тягового генератора от /гном разность по-
тенциалов на резисторе будет настолько малой, что падение
напряжения между контактами Р4 и Р6 будет недостаточным
для открытия диодов Д4, Д5\ плечи резистора До будут равны
друг другу и генератор будет работать в пределах линии
ВД32 характеристики. При большем снижении тока генера-
тора разность потенциалов на резисторе R6 возрастет,
диоды Д4 откроются, и это будет соответствовать смеще-
нию регулировочного хомута Р5 в сторону контакта Р1,
что приведет к работе генератора по более крутой характе-
ристике В2 Г. При токе тягового генератора больше /гном
диоды Д4 будут закрыты, а диод Д5 откроется. Это будет
соответствовать смещению хомута Р5 в сторону контакта
Р9. Генератор будет работать по более пологой характери-
стике ВХБ.
Полученная внешняя характеристика генератора в
виде ломаной линии БВГ ВВ2 Г (см. рис. 60) приближает-
ся весьма близко к кривой постоянства мощности
(гиперболе). Отклонение составляет не более 3 % по мощ-
ности, что значительно меньше, чем на тепловозах типа
ТЭ10, где управление происходит по линии БГ. В связи
с этим уменьшается потребный диапазон действия объеди-
ненного регулятора, что повышает устойчивость работы
системы.
Выше указывалось, что для успокоения переходных
процессов блок управления выпрямителем БУВ получает
сигнал дополнительной (местной) отрицательной обрат-
ной связи по напряжению возбудителя. Этот сигнал посту-
пает на одну из обмоток управления МУ блока БУВ,
которая называется стабилизирующей. Сигнал передается
через блок стабилизации БСт (БСК), включающий резис-
тор и конденсатор. К резистору блока подведено выпрям-
ленное пульсирующее напряжение на выходе УВВ (БВГ).
79
Высокочастотная составляющая этого напряжения в целях
исключения помех отфильтровывается (поглощается) кон-
денсатором блока. Низкочастотная составляющая пере-
дается через резистор и конденсатор на стабилизирующую
обмотку МУ только при переходных процессах. Магнито-
движущая сила стабилизирующей обмотки направлена
встречно м. д. с. обмотки управления МУ и задерживает
изменение угла управления а при резких изменениях
тока в обмотке возбуждения тягового генератора.
При помощи селективного узла, путем изменения нап-
ряжения задания, создаваемого блоком задания возбужде-
ния БЗВ, производится управление напряжением и мощ-
ностью тягового генератора при изменении позиций КМ
(см. гл. 6).
5.3. Автоматическое управление
тяговым генератором по току нагрузки
Рассмотрим работу САУ тягового генератора по току
нагрузки при движении тепловоза. По мере разгона поезда
ток нагрузки тягового генератора уменьшается, а напряже-
ние его за счет действия САУ тягового генератора по току
нагрузки увеличивается. Соответственно уменьшается сиг-
нал по току U„о и увеличивается сигнал по напряжению [До-
В некоторый момент эти сигналы сравниваются, и потенциа-
лы контактов Р1 и Р9 резистора 7?б станут равными друг
другу. Теперь через резистор Re будут протекать токи
/тт и /тн, пропорциональные соответственно току и напря-
жению генератора. Эти токи (/тт /тн) образуют сигнал
по сумме тока и напряжения генератора [До, который
превысит сигнал задания по мощности (Uao + Uud),
откроет разделительный диод ДЗ. Теперь ток в обмотке
управления МУ блока БУВ будет вызываться разностью
этих сигналов.
При этом уменьшится сигнал по току U„o и станет мень-
ше сигнала Ого\ разделительный диод Д1 закроет канал I.
Ограничение пускового тока заканчивается, и генератор
начинает работать в области ограничения мощности.
При дальнейшем увеличении скорости тепловоза ток
нагрузки генератора продолжает уменьшаться, а напря-
жение—расти. Однако в связи с большим коэффициентом
усиления САУ ток рассогласования в обмотке управле-
ния МУ блока БУВ при этом изменяется незначительно.
Значит, примерно постоянным будут падение напряжения
80
Ueo и ток в резисторе Re. Это может быть только в том
случае, когда уменьшение составляющей тока /тт вызы-
вает примерно обратно пропорциональное увеличение
составляющей тока /тн. Соответственно при уменьшении тока
нагрузки генератора Id увеличивается по почти прямоли-
нейной зависимости его напряжения Ud.
При отключении тягового электродвигателя с помощью
отключателя О Ml — О Мб (см. рис. 58) шунтируется рези-
стор Дид и индуктивный датчик ИД. Этим уменьшается
сигнал задания мощности. Работа генератора будет
по селективной характеристике БВ^ВВ^Г, и мощность
генератора в области /1/ уменьшается (см. рис. 60).
Для плавного трогания тепловоза 2ТЭ116 с места
предусмотрено дополнительное снижение мощности тягово-
го генератора на 1-й позиции КМ за счет уменьшения сиг-
нала задания (До путем включения резистора СПТ парал-
лельно резистору задания Re размыкающим контактом
реле РУ8 (см. рис. 58, а).
Снижение мощности тягового генератора при трудных
условиях боксования может быть достигнуто включением
резистора СНВ параллельно резистору задания Re при
помощи замыкающего контакта реле РУ18 (ста. рис. 58,
а), которое срабатывает при включении машинистом тумб-
лера ограничения боксования.
При срабатывании защиты в цепях управления контак-
торами П1 — П6, КВ и ВВ тепловозов 2ТЭ116 (реле ТРВ1,
ТРВ2, ТРМЗ, РДВ, РПЗ, контакты автоматов АВУ, 1АТ,
2АТ, контакты ЭПК и датчика ДДР) выключаются кон-
такторы Ш — П6 и отпускается реле РУ5 (см. рис. 145,
147). Контакторы КВ и В В выключаются и вновь вклю-
чаются. При этом выключается сила тяги, а тяговый
генератор возбуждения не лишается, так как он должен
обеспечить питание асинхронных электродвигателей при-
вода к вспомогательным агрегатам. Для того чтобы снизить
напряжение тягового генератора до необходимого значе-
ния, при помощи размыкающего контакта реле РУ5 парал-
лельно резистору задания напряжения Re включается
резистор СНВ (см. рис. 58, а).
При срабатывании реле защиты РЗ, РОП, РМ2, вык-
лючении контактора КРИ, блокировок БВУ, БД2, БД4 —
БД8 выключаются контакторы КВ, ВВ, П1--П6 (ста. рис.
145, 147) без последующего восстановления возбуждения.
При срабатывании реле боксования снижается мощ-
ность генератора также путем уменьшения сигналов задания
в селективном узле.
81
Глава 6
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЯГОВЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ ПО ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ
6.1. Характеристики дизеля
При необходимости снижения или увеличения силы
тяги тепловоза и скорости движения поезда должна быть
соответственно изменена мощность дизель-генератора.
Достигается это на современных тепловозах за счет изме-
нения частоты вращения коленчатого вала путем измене-
ния настройки регулятора частоты вращения (силы затяж-
ки всережимной пружины) при помощи электропневмати-
ческих вентилей или электромагнитов, которые управляют-
ся КМ.
Если при снижении частоты вращения подача топлива
(на ход поршня) остается неизменной, то изменение мощно-
сти дизеля происходит по внешней характеристике (рис.
61). По внешней характеристике могут работать дизели
тепловозов ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1 и др. лишь при перегрузке.
По внешней характеристике работает также дизель тепло-
возов ТЭЗ при действии узла АРМ.
На современных тепловозах типа ТЭ10, а также 2ТЭ116,
ТЭП70, ТЭМ7 и др. применена связанная система управле-
ния дизель-генератором при помощи объединенного регу-
лятора. Особенностью объединенных регуляторов этих
тепловозов является жест-
кая обратная связь между
механизмом подачи топлива
и механизмом затяжки
всережимной пружины, осу-
ществляемая траверсой АБВ
(см. рис. 80 и 82). Благо-
даря этому при установив-
шемся режиме работы, ког-
да плунжер золотника сер-
водвигателя нагрузки зани-
мает среднее положение,
подача топлива зависит от
силы затяжки пружины.
Значит, чем меньше часто-
та вращения коленчатого
вала, тем меньше подача
82
В 02468
Скоростные регуля-
торные характеристики
0 п
Рис. 61. Характеристики ди-
зеля:
0, 2, 4, 6, 8 — деления иа траверсе
топлива и, таким образом, при уменьшении частоты вра-
щения мощность дизеля снижается более резко, чем по
внешней характеристике (по так называемой скоростной
регуляторной характеристике) (см. рис. 61). Обычно регу-
ляторной характеристикой двигателя называют изменение
мощности при постоянной затяжке пружины регулятора,
имея в виду, что на форму этой характеристики оказывают
влияние особенности работы регулятора. На форму рассмат-
риваемой характеристики в функции частоты вращения
(угловой скорости) также оказывают влияние особенности
работы регулятора. Поэтому эта характеристика названа
скоростной регуляторной.
Форма скоростной регуляторной характеристики опре-
деляется соотношением плеч траверсы обратной связи
(АБ и БВ на рис. 80 и 82). При этом для регуляторов типа
9Д100 и 10Д100 перемещение точки подвеса плунжера
золотника в сторону силового поршня (уменьшение номера
рисок на траверсе) увеличивает мощность на промежуточ-
ных позициях КМ (и наоборот). Несколько скоростных
регуляторных характеристик дизеля, соответствующих
положению ползунка у 0, 2, 4, 6 и 8-го деления на траверсе,
приведены на рис. 61.
Для регулятора 7РС2 изменение плеч АБ и БВ травер-
сы достигается изменением положения точки В при помощи
винта 14 (см. рис. 82). Чем дальше эта точка от места креп-
ления плунжера, тем больше мощность на промежуточ-
ных позициях (скоростная регуляторная характеристика
лежит выше). Изменяя соотношение плеч траверсы регуля-
тора, получают оптимальную форму скоростной регуля-
торной характеристики дизеля Ne (п) с точки зрения эконо-
мичности и надежности работы.
6.2. Генераторная характеристика
Изменение нагрузки на дизель со стороны тягового
генератора и вспомогательных агрегатов тепловоза в функ-
ции частоты вращения коленчатого вала (без учета дейст-
вия объединенного регулятора) принято называть генера-
торной характеристикой. Этим названием подчеркива-
ется, что форма указанной характеристики зависит в
основном от САУ тяговым генератором.
В технической литературе есть также понятие о тепло-
возной характеристике, под которой понимается изменение
нагрузки на дизель при изменении частоты вращения вала.
83
При несвязанной системе управления дизель-генератором
генераторная характеристика определяет тепловозную
характеристику дизеля. При объединенной системе управ-
ления дизель-генератором форма тепловозной характери-
стики зависит от взаимного положения генераторной и
скоростной регуляторной характеристик.
На тепловозах ТЭЗ без АРМ, ТЭМ2, ТЭМ1 и др., где
применена разомкнутая система управления тяговым гене-
ратором, при снижении частоты вращения вала напряжение
и мощность тягового генератора уменьшаются в соответ-
ствии с характеристиками тягового генератора и возбуди-
теля. Следует отметить сравнительно резкое снижение
мощности генератора при уменьшении частоты вращения;
что вызвано уменьшением мощности как из-за снижения
частоты вращения якоря генератора, так и из-за снижения
магнитного потока его полюсов вследствие уменьшения на-
пряжения возбудителя при снижении его частоты враще-
ния. По этим причинам для перечисленных серий теплово-
зов генераторная (тепловозная) характеристика близка
к квадратичной (параболической).
При комбинированной (замкнутой) системе автомати-
ческого управления тяговым генератором (тепловозы типа
ТЭК), а также 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др.) снижение
частоты вращения якоря (ротора) и уменьшение магнит-
ного потока генератора вследствие уменьшения напряже-
ния и тока возбудителя, если не принять специальных
мер, не могут изменить напряжение и мощность из-за
действия обратной связи. Снижение напряжения и мощно-
сти генератора при такой системе управления может быть
достигнуто только подачей в САУ сигнала, пропорциональ-
ного частоте вращения. На тепловозах типа ТЭ10 этот
сигнал подается в виде тока в задающую обмотку ампли-
стата возбуждения /оз (п) от бесконтактного тахометри-
ческого блока. На тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и
др. сигнал по частоте вращения подается в селективный
узел также от бесконтактного тахометрического блока
(блока задания возбуждения) в виде падения напряжений
на резисторах задания селективного узла 11го, Udo, Ueo,
которые пропорциональны частоте вращения.
6.3. Совмещение генераторной и скоростной
регуляторной характеристик
Идеальным было бы, если генераторная характеристи-
ка совпала с установленной скоростной регуляторной.
Однако это практически невозможно. Обычно генераторная
84
Рис. 62. Взаимное расположе-
ние характеристик дизеля
Рис. 63. Изменение наклона гене-
раторной характеристики за счет
узла смещения в цепи задающей
обмотки амплистата
характеристика лежит ниже скоростной регуляторной
(рис. 62). Тогда объединенный регулятор через индуктивный
датчик на тепловозах ТЭ10 установит такой ток в регулиро-
вочной обмотке амплистата, который обеспечит дополни-
тельное подмагничивание амплистата и увеличение мощно-
сти генератора до значений, ограничиваемых скоростной ре-
гуляторной характеристикой (на тепловозах 2ТЭ116,ТЭП70,
ТЭМ7 и др. — увеличит мощность генератора с таким же
расчетом за счет увеличения сигнала задания 6/ид в селек-
тивном узле). В этом случае тепловозная характеристика
совпадает со скоростной регуляторной. Практически мо-
жет быть и такой случай, когда скоростная регуляторная
характеристика и генераторная пересекаются. Тогда на
участке, где генераторная характеристика ниже скорост-
ной регуляторной, объединенный регулятор догружает
генератор, а на участке, где генераторная характеристика
выше скоростной регуляторной, поршень серводвигателя
нагрузки переместится в крайнее положение, выключит
регулятор мощности. В этом случае тепловозная характе-
ристика совпадает частично со скоростной регуляторной,
а частично с генераторной характеристиками.
Необходимо, чтобы тепловозная характеристика была
возможно ближе к экономической характеристике дизель-
генератора, т. е. такой зависимости Рт (п), при которой
к. п. д. силовой установки был бы наибольшим. Достигается
это изменением формы скоростной регуляторной характери-
стики за счет изменения соотношения плеч траверсы обрат-
ной связи регулятора.
При необходимости приблизить генераторную характе-
ристику к скоростной регуляторной, чтобы уменьшить
85
диапазон управления с помощью объединенного регулятора,
можно изменить наклон генераторной характеристики за
счет подпитки цепи задающей обмотки амплистата при
помощи узла смещения (рис. 63) (см. п. 6.5).
6.4. Бесконтактный тахометрический блок
Сигнал, пропорциональный частоте вращения вала ди-
зеля, на тепловозах типа ТЭ10, выпускаемых до 1966—1967
гг., формируется при помощи тахогенератора [8, изд. 2],
на тепловозах типа ТЭ10 более поздней постройки, а так-
же на тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70, ТЭМ7 и др.—
с помощью бесконтактного тахометрического блока.
На тепловозах типа ТЭ10 применяется бесконтактный
тахометрический блок БТ типа БА-420. На тепловозах
2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70, 7ЭМ7 этот блок марки БА-430
(рис. 64) называется блоком задания возбуждения. Основ-
ное отличие блока БА-430 от блока БА-420 — наличие
дополнительной вторичной обмотки Н13 — К13 насыщаю-
щегося трансформатора, от которой получает питание
индуктивный датчик (см. рис. 51, 52).
Основным узлом БТ является насыщающийся транс-
форматор с сердечником из пермаллоя, имеющим
прямоугольную петлю гистерезиса. Как известно, у
обычного (ненасыщенного) трансформатора вторичное нап-
ряжение пропорционально первичному. В насыщающем-
ся трансформаторе при перемагничивании сердечника
переменным током (рис. 65, а) 2 раза в течение одного
Рис. 64. Принципиальная электрическая схема бесконтактного тахо-
метрического блока БА-430:
Гр/— насыщающийся трансформатор; Тр2 — компенсирующий трансформа-
тор! #6—балластный резистор; В — выпрямительный мост; L — дроссель;
С — конденсатор; L—C—R —сглаживающий фильтр
86
периода достигается на-
сыщение сердечника
(рис. 65, б). При изме-
нении магнитного пото-
ка в сердечнике будет
индуктироваться э. д. с.
во вторичной обмотке
Е2- При насыщении сер-
дечника (Ф-const) э. д. с.
во вторичной обмотке
не индуктируется. Та-
ким образом, форма
э. д. с. во вторичной об-
мотке будет иметь вид
импульсов различной
полярности (рис. 65, в).
После выпрямления им-
пульсы напряжения бу-
дут иметь одинаковый
Рис. 65. К пояснению принципа рабо-
ты насыщающегося трансформатора
знак (рис. 65, а). Площадь каждого импульса не зависит
трансформатор а
в единицу вре-
насыщающегося
характеристикой
от частоты питания.
основании указанного
Рис. 66. Характеристика
насыщающегося трансфор-
матора при разной частоте
питания
от частоты первичного напряжения и почти не зависит от
величины этого напряжения. Поэтому среднее значение
напряжения на выходе насыщающегося
будет зависеть от количества импульсов
мени, т. е. от частоты переменного тока.
Рассмотренный принцип действия
трансформатора иллюстрируется его
(рис. 66), из которой видно, что при малых значениях
первичного напряжения Uy вторичное напряжение (72
растет пропорционально первичному. Затем при насыщении
вторичное напряжение остается
почти неизменным, зависящим
лишь
На
свойства насыщающегося тран-
сформатора и создан бескон-
тактный тахометрический блок
(см. рис. 64). Синхронный под-
возбудитель получает вращение
от вала дизель-генератора. По-
этому частота напряжения его
пропорциональна частоте вра-
щения вала. Если СПВ под-
ключить к первичной обмотке
насыщающегося трансформато-
87
ра, то вторичное напряжение будет прямо пропор-
ционально частоте переменного тока или частоте вра-
щения вала дизель-генератора. Вторичное напряжение
после выпрямления в выпрямительном мосте В подается
в задающую обмотку амплистата, и таким образом обес-
печивается пропорциональность тока в задающей обмотке
частоте вращения вала дизель-генератора или позиции
КМ.
Кроме перечисленных узлов, в схему БТ (см. рис. 64)
входят компенсирующий трансформатор Тр2, сглаживаю-
щий фильтр L — С — R. Компенсирующий трансформатор
выполнен на тороидальном сердечнике из алсифера, который
имеет малую магнитную проницаемость и не насыщен.
Первичная обмотка этого трансформатора соединена пос-
ледовательно и согласно с первичной обмоткой насыщаю-
щегося трансформатора, и напряжение, приложенное к
ней, пропорционально напряжению СПВ. Вторичная об-
мотка компенсирующего трансформатора включена пос-
ледовательно и встречно со вторичной обмоткой насыща-
ющегося трансформатора, и ее э. д. с. компенсирует ту
часть э. д. с. вторичной обмотки насыщающегося трансфор-
матора, которая обусловлена влиянием первичного нап-
ряжения на напряжение выхода БТ.
Этим достигается независимость напряжения выхода БТ
от напряжения СПВ и тем самым увеличивается точность
работы БТ.
Выходное напряжение БТ выпрямляется при помощи
моста В, который состоит из четырех диодов. Пульсация
выходного напряжения сглаживается филыром, который
состоит из дросселя L на Ш-образном сердечнике с регу-
лируемым воздушным зазором, двух параллельно включен-
ных электролитических конденсаторов С и резистора R.
Напряжение БТ на тепловозах типа ТЭ10 подводится
к цепи задающей обмотки амплистата через резистор СОЗ.
Параллельно этому резистору включены контакты реле
управления и отключателей ТЭД (рис. 67). Замыкающим
контактом реле РУ8, начиная со второй позиции КМ,
шунтируется одна из ступеней резистора СОЗ. Другая
ступень шунтируется замыкающим контактом реле РУ 10,
начиная с 4-й позиции. Эти ступени резистора, уменьшая
ток в задающей обмотке амплистата, обеспечивают плавное
трогание тепловоза с места. Третья ступень резистора
СОЗ вводится в цепь при выключении выключателей
0М1 — 0М6, чем снижается ток в задающей обмотке
амплистата и уменьшается мощность генератора при отклю-
88
РУ17
Рис. 67. Принципиальная схема питания задающей обмотки амп-
листата через БТ на тепловозах типа ТЭ10
чении ТЭД (примерно на 1/6 часть). Резистор ССН вводит-
ся в цепь задающей обмотки амплистата для снижения
мощности генератора размыкающим контактом реле РУ 17
при боксовании (только при режиме ослабленного воз-
буждения ТЭД или выключенных уравнительных соедине-
ниях ТЭД).
На тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. напряже-
ние БТ подводится к резисторам задания селективного
узла, и этим обеспечивается автоматическое управление
генератором по частоте вращения ротора. На тепловозах
2ТЭ116 для плавного трогания тепловоза с места парал-
лельно резистору Re на первой позиции КМ размыкающим
контактом реле РУ8 включается резистор СПТ (см. рис.58).
6.5. Узел смещения в цепи задающей
обмотки амплистата
При необходимости приблизить генераторную харак-
теристику к скоростной регуляторной, чтобы уменьшить
диапазон управления с помощью объединенного регуля-
тора, можно изменить наклон генераторной характеристи-
ки за счет подпитки цепи питания задающей обмотки при
помощи узла смещения (см. рис. 63). Так, на тепловозах
2ТЭ10Л, выпускаемых в 1969 - 1974 гг., наклон генератор-
ной характеристики был уменьшен (т. е. увеличено исполь-
зование мощности на промежуточных позициях КМ,
см. линию ГД± на рис. 63). Для этого уменьшена интенсив-
ность снижения тока в задающей обмотке амплистата при
снижении частоты вращения валов дизеля за счет поло-
жительного узла смещения.
89
На тепловозах ТЭП60 с дизелями 11Д45А, имеющими
большой: наклон скоростных регуляторных характеристик,
наклон генераторной характеристики увеличен (см. линию
ГД2 на рис. 63). Для этого увеличена интенсивность сни-
жения тока в задающей обмотке амплистата при снижении
частоты вращения вала дизеля за счет отрицательного
узла смещения.
Для того чтобы разобрать действие узла смещения,
рассмотрим эквивалентную схему указанной цепи, заме-
нив в первом приближении узел смещения источником
э. д. с. UCM (рис. 68).
Согласно первому закону Кирхгофа можно написать:
для положительного узла смещения
^бт + ^см = /оз«; (20}
для отрицательного узла смещения
— ^см = /оз^> (21)
где R — сопротивление всей цепи.
Решив приведенные уравнения относительно /оз и сделав
почленное деление, получим:
для положительного узла смещения
г __ ^бт ~Ь ^см _., . (92\
‘оз~ $ -'озГ'сМ' Vzz/
для отрицательного узла смещения
Таким образом, при положительном узле смещения ток
в задающей обмотке состоит из двух слагаемых: первое про-
порционально частоте вращения вала дизель-генератора,
а второе постоянно по величине. Благодаря постоянной сос-
тавляющей тока Iсм интенсивность снижения тока /оз при
уменьшении позиции КМ становится меньшей (рис. 69, а).
При отрицательном узле смещения постоянная составляющая
Рис. 68. Эквивалентная схема питания задающей обмотки амплиста-
та с узлами смещения:
а — положительным; б — отрицательным
90
Рис. 69. Характер изменения тока в задающей обмотке амплистата
при наличии узла смещения и при изменении позиций КМ
тока /см вычитается и интенсивность снижения тока /оз при
уменьшении позиции будет большей (см. рис. 69, б). Для
еще большего увеличения мощности генератора на низких
позициях КМ на тепловозах 2ТЭ10Л с помощью реле РУ4,
на 1—11-й позициях закорачивается часть резистора 7?п,
что увеличивает постоянную составляющую тока /см в за-
дающей обмотке на этих позициях (см. рис. 69, в).
Глава 7
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПУСКОВЫМ ТОКОМ
И МАКСИМАЛЬНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ
ТЯГОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
7.1. Управление пусковым током
При трогании поезда с места во избежание боксования
колесных пар необходимо обеспечить плавное увеличение
силы тяги тепловоза при повороте штурвала (рукоятки) КМ.
Если не принять мер по ограничению или поддержанию
неизменным пускового тока, то быстрый перевод штурвала
КМ на более высокую позицию может привести к интенсив-
ному боксованию колесных пар, а также к искрению на
коллекторах тягового генератора и ТЭД.
В зависимости от необходимых тяговых свойств теплово-
за можно задавать различные требования к управлению
пусковым током на различных позициях КМ (см. п. 1.1
гл. 1). Так, на тепловозах ТЭЗ с узлом ОПТ, ТЭ10, ТЭП10,
ТЭП60, ТЭП70 величина поддерживаемого пускового тока
91
Задание
Un
ДЦс Обратная связь
ип-лис
Управляемая
величина!
иГ
в
УСС
Регулятор -
Возбудитель
Одьент упраВлвния-
тяговый генератор
управления пусковым
Рис. 70. Структурная схема автоматического
током тягового генератора тепловоза ТЭЗ.
(7т2 — напряжение задания от тахогенератора: ДСс — сигнал обратной связи
за счет падения напряжения на участке силовой тяговой цепи
примерно пропорциональна позиции КМ. На тепловозах
ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В и 2ТЭ10Л с улучшенными проти-
вобоксовочными свойствами управление пусковым током
осуществляется лишь на 8—45 позициях КИМ (см. п. 1.1).
На тепловозах 2ТЭ116 пусковой ток зависит от пози-
ции КМ лишь при низких позициях. На тепловозах ТЭМ2
ограничение пускового тока осуществляется при помощи
реле максимального тока. На тепловозах ТЭМ1, ЧМЭЗ реле
максимального тока не устанавливаются.
На всех тепловозах применены также узлы плавного
трогания тепловоза с места путем уменьшения тока возбуж-
дения на низких позициях КМ (см. п. 13.4).
Системы автоматического управления пусковым током
тяговых генераторов являются замкнутыми статическими
системами по отклонению управляемой величины. На теп-
ловозах ТЭЗ автоматическое управление пусковым током
осуществляется узлом ОПТ, который подает в узел сравне-
ния сигналов напряжение задания t/T2 (рис. 70). Отклонение
управляемой величины (пускового тока) является сигналом
обратной связи Д(7С за счет падения напряжения на участке
силовой тяговой цепи 14, 9]. Ток в цепи ограничительной
обмотки возбудителя (эта обмотка является размагничиваю-
щей) может быть определен по формуле
АСс Цц
'огр— г>
Г'огр
где 7?ОГр — сопротивление цепи ограничительной обмотки.
При увеличении по какой-либо причине пускового тока
увеличится сигнал Д £7с и увеличится ток в ограничитель-
ной обмотке возбудителя. Это будет ограничивать напряже-
ние возбудителя и пусковой ток тягового генератора.
На тепловозах типа ТЭК), а также 2ТЭ116, ТЭП70,
ТЭМ7 и др. замкнутое статическое управление пусковым
92
(24)
током осуществляется САУ генератора по току нагрузки за
счет особенностей работы селективного узла. В этом режиме
сигнал, пропорциональный пусковому току, передается
в узел суммирования сигналов через ТПТ (рис. 71).
На тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. этот процесс
осуществляется следующим образом. В момент трогания
ток тягового генератора достигает для данной позиции КМ
максимальной величины, так как при невращающихся яко-
рях ТЭД противо-э. д. с. отсутствует. Напряжение тягового
генератора прч этом равно падению напряжения на обмотках
ТЭД и силовых проводах. Оно выражается на характе-
ристике генератора (см. рис. 46, 60) наклонной линией
О—А.
Для поддержания тока в процессе разгона неизмен-
ным необходимо увеличивать напряжение тягового гене-
ратора пропорционально скорости движения. При сниже-
нии тока ТЭД уменьшается ток рабочих обмоток ТПТ и,
в конечном счете, ток рассогласования в обмотке управления
МУ блока БУВ. Это приведет к уменьшению угла управле-
ния а тиристорами УВВ, увеличению тока возбуждения
генератор
Рнс. 71. Структурная схема автоматического управления пусковым
током тягового генератора:
а — тепловозов типа ТЭК); б — тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. Обо-
значения — см. на рис. 23, 24
93
и напряжения генератора. Ток тягового генератора в про-
цессе разгона будет поддерживаться неизменным, точнее,
он будет несколько уменьшаться, но лишь настолько, чтобы
обеспечить уменьшение тока рассогласования в обмотке
управления МУ блока БУВ и увеличение угла управления
тиристорами УВВ (жесткая обратная связь приводит
к статической ошибке системы управления, см. с. 25).
Рассмотренная САУ тягового генератора могла бы обес-
печить изменение пускового тока пропорционально частоте
вращения вала дизеля, как это применяется на тепловозах
типа ТЭ10. Однако, как указывалось выше (с. 7—8), соглас-
но исследованиям Всесоюзного научно-исследовательского
тепловозного института (ВНИТИ) лучшие тяговые свойства
тепловоза обеспечиваются, если ограничение пускового тока
не зависит от позиций КМ. Для выполнения этого условия
на тепловозах 2ТЭ116 параллельно резистору задания
в канале управления током включен стабилитрон Ст1
(см. рис. 51 и 58). Этот стабилитрон обеспечивает постоянст-
во сигнала задания иго независимо от высоких позиций
КМ. Для плавного трогания тепловоза с места в селектив-
ном узле на нулевой и первой позициях КМ предусмотрено
снижение сигналов задания в канале управления по напря-
жению. Это достигается включением параллельно резистору
задания Re резистора СПТ при помощи размыкающего кон-
такта реле РУ 8 (см. рис. 51, 58).
7.2. Управление максимальным напряжением
На тепловозах ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭЗ и др. ограниче-
ние максимального напряжения тягового генератора обес-
печивается насыщением магнитной системы.
На тепловозах типа ТЭК), а также 2ТЭ116, ТЭП70,
ТЭМ7 и др. применяется замкнутое статическое управление
максимальным напряжением генератора, которое осущест-
вляется САУ генератора по току нагрузки за счет особен-
ностей работы селективного узла. При этом максимальное
напряжение является управляемой величиной и сигнал по
отклонению его передается в узел суммирования сигналов
через ТПН (рис. 72).
Процесс ограничения максимального напряжения на теп-
ловозах типа ТЭ10 был описан выше (см. с. 64). На теплово-
зах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. этот процесс осуществляет-
ся следующим образом. При увеличении скорости движения
тепловоза постоянство мощности тягового генератора сохра-
94
б)
Задание
0-1
Задание
Регулятор -
магнитный усили-
тель (амплистат)
СУ
БУВ
Обратная связь
Управляемая
величина Ur
I Обратная связь
—
ВУ
Обьент
управления
Управляемая
величина Ud
Рис. 72. Структурная схема автоматического управления максималь-
ным напряжением тягового генератора:
а — тепловозов типа ТЭ10; б — тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70. ТЭМ7 и др. Обо-
значения — см. на рис. 23, 24
няется до точки Г характеристики (см. рис. 60). В этой точке
ток 7ТН (см. рис. 58) становится настолько большим, что
сигнал по напряжению Ue0 превысит сигнал задания Ueo и
разделительный диод Д2 откроет канал // управления по
напряжению. В этот момент потенциал контакта Р9 рези-
стора Rn превысит потенциал контакта Р1 и составляющая
тока от цепи ТПТ не будет поступать на резистор R&. Сиг-
нал Uou станет меньше сигнала задания Udo, и разделитель-
ный диод ДЗ закроется, отключив канал управления по
мощности.
В случае дальнейшего увеличения напряжения сигнал
по напряжению Um возрастает и увеличивает сигнал рас-
согласования. Ток в обмотке управления МУ блока БУВ
будет возрастать, увеличится угол управления а тиристора-
ми, в результате чего ток возбуждения уменьшится и тем
самым будет ограничен рост напряжения (линия ГД,
см. рис. 60).
Некоторое изменение напряжения в области его ограни-
чения, так же как и неточность поддержания пускового тока,
обусловливается статической ошибкой САУ тягового гене-
95
ратора. Она неизбежна, так как в процессе управления на-
пряжением или током генератора должны изменяться ток
в обмотке управления МУ блока БУВ, угол управления
тиристорами УВВ, ток возбуждения (действует жесткая
обратная связь, см. с. 25). Чем больше коэффициент усиле-
ния САУ, тем меньше статическая ошибка САУ.
Глава 8
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЕПЛОВОЗНЫМИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРАМИ
ПО МОЩНОСТИ
8.1. Назначение
При установившемся режиме работы мощность тягового
генератора может быть выражена через так называемую
свободную мощность дизеля-.
Ру (Ne AecnJur, (25)
где Рг — мощность тягового генератора;
Ne — эффективная мощность дизеля;
Авен — мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных
механизмов и машин;
г],. — к. п. д. тягового генератора.
В процессе работы тепловоза каждая из указанных ве-
личин непрерывно изменяется. Дополнительное автомати-
ческое управление дизель-генератором по мощности при от-
клонении хотя бы одной из трех указанных величин обеспе-
чивает изменение возбуждения генератора так , чтобы вос-
становить соответствие РТ, Ne и NBCn- Этим достигается
полное использование свободной мощности дизеля на тягу
и в то же время не допускается перегрузка его.
Мощность тягового генератора тепловозов ТЭЗ, ТЭ2,
ТЭ1, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭЗ и др. в результате действия САУ
по току нагрузки поддерживается примерно постоянной.
Однако она зависит от температуры обмотки независимого
возбуждения, гистерезиса, напряжения вспомогательного
генератора и прочих факторов. На тепловозах типа ТЭ10
полученная в результате автоматического управления гене-
ратором по току нагрузки внешняя характеристика не обес-
печивает постоянства мощности: прямолинейная характе-
ристика БГ лежит выше характеристики постоянства мощ-
96
Рис. 73. Внешняя характеристика тягового генератора с дополни-
тельным управлением для поддержания постоянной мощности:
а — тепловозов типа ТЭ10; б — тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др.;
а б г д — внешняя (селективная) характеристика при отключенном объединен-
ном управлении; А Б Г Д — то же при неизменном токе в регулировочной
обмотке амплистата /ор (иа тепловозах типа ТЭ10) или неизменном сигнале
1/мд в селективном узле (на тепловозах 2ТЭИ6, ТЭП70, ТЭМ7 и др.);
А Б'В/Г'О— мощность тягового генератора, соответствующая характеристике
генератора А Б Г Д; А Б В Г Д ~ внешняя характеристика генератора с уче-
том дополнительного регулирования мощности или с учетом изменения тока
в регулировочной обмотке Zop (на тепловозах типа ТЭ10) или изменения сиг-
нала Сид в селективном узле (иа тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др.)
обратно пропорционально перегрузке (линия К,ЛМНП)\ АБ'В"Г'О — мощность
тягового генератора, соответствующая характеристике тягового генератора
А Б В Г Д
ности — гиперболы БВГ (рис. 73). Если в точках Б’ и Г’ ха-
рактеристики генератора установлена номинальная мощ-
ность, то в средней части характеристики (точка В') мощ-
ность превышает номинальную на 6—7 %.
На тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. полученная
в результате автоматического управления по току нагрузки
внешняя характеристика тягового генератора также не
обеспечивает постоянства мощности. В пределах рабочей
зоны управления получена ломаная линия БВ^В^Г
(см. рис. 60), которая проходит немного ниже характеристи-
ки постоянства мощности — гиперболы (отклонение мощно-
сти от номинальной составляет до 3 %).
Необходимо отметить, что в отличие от тепловозов ТЭЗ,
ТЭМ2, ТЭМ1 и др. на тепловозах типа ТЭК), а также 2ТЭ116,
ТЭП70, ТЭМ7 и др. в связи с тем, что применена замкнутая
САУ тягового генератора по току нагрузки, на их мощность
не оказывают влияние ни температура обмоток, ни гисте-
резис, ни напряжение вспомогательного генератора (стар-
тер-генератора).
4 Зак. 140
97
Мощность, реализуемая дизелем в эксплуатации, также
не остается постоянной: на нее оказывают влияние парамет-
ры окружающего воздуха, выключение топливных насосов,
износ деталей цилиндро-поршневой группы и плунжерных
пар, качество распыла топлива и т. п. Изменяется весьма
существенно и мощность, потребляемая вспомогательными
агрегатами (вентилятор холодильника, компрессор, двух-
машинный агрегат, вентиляторы охлаждения ТЭД и пр.).
Для использования полной свободной мощности дизе-
ля, с одной стороны, и во избежание его перегрузки, с дру-
гой стороны, автоматическое управление дизель-генерато-
ром по мощности изменяет мощность генератора примерно
прямо пропорционально мощности дизеля и обратно пропор-
ционально затрате мощности на привод вспомогательных
агрегатов.
На тепловозах ТЭЗ автоматическое управление дизель-
генератором по мощности (узел АРМ), кроме того, при неиз-
менной свободной мощности дизеля на номинальной пози-
ции КМ поддерживает постоянной мощность генератора не-
зависимо от температуры обмотки возбуждения, гистере-
зиса, напряжения вспомогательного генератора и прочих
факторов [1, 9].
На тепловозах типа ТЭК), а также 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7
и др. автоматическое управление дизель-генератором по
мощности при неизменной свободной мощности дизеля в про-
цессе автоматического управления по току нагрузки в пре-
делах рабочей части характеристики на каждой из рабочих
позиций КМ поддерживает мощность генератора постоянной.
Кроме того, на этих тепловозах автоматическое управление
дизель-генератором по мощности, как было показано
в п. 6.3 гл. 6, при работе на промежуточных позициях КМ
догружает тяговый генератор так, чтобы работа дизеля про-
исходила по скоростной регуляторной характеристике.
8.2. Классификация САУ тепловозными
дизель-генераторами
Схема классификации САУ тепловозных дизель-генера-
торов представлена на рис. 74. На тепловозах ТЭЗ без
АРМ, ТЭМ2, ТЭМ1 без регулятора мощности, ЧМЭЗ,
ТЭ2, ТЭ1 и др. при работе дизеля по нагрузочной характе-
ристике изменение Рг, Ne, Мвс11 не связано между собой,
т. е. изменение одной из величин не приводит к изменению
других. Такие системы управления дизель-генератором
98
САУ тепловозными Визель-генераторами"]
___________Г~......Z--
Несвязанные (раздельные) I
£
Последовательного управления j
------1-------
Статичесние I
Связанные""]
* ,
Овьединенные]
Астатичесние |
Рис. 74. Классификация САУ тепловозными дизель-гене-
раторами
(рис. 75) называют несвязанными (раздельными). В системах
несвязанного управления регуляторы дизеля и генератора
между собой не связаны ни конструктивно, ни кинематичес-
ки и взаимодействуют друг с другом лишь через общий объ-
ект управления (дизель-генератор). Необходимо отметить,
что дизель-генераторы перечисленных выше серий теплово-
зов при перегрузке дизеля, когда подача топлива ограничи-
вается упором реек топливных насосов, переходят в режим
саморегулирования с работой по внешней характеристике
дизеля.
Как указывалось выше, мощность тягового генератора
Рг, дизеля А\. и вспомогательных агрегатов тепловоза
/УвсП в процессе работы непрерывно изменяется. Для того
чтобы обеспечить полное использование свободной мощности
дизеля и в то же время не допустить перегрузки его, надо
при отклонении хотя бы одной из трех указанных величин
обеспечить изменение возбуждения тягового генератора,
чтобы восстановить соответствие между РГ, Ne и NBcn-
Это может быть обеспечено при так называемом связанном
Рис. 76. Структурная схема несвязанного автоматического управле-
ния дизеля и генератора тепловозов ТЭЗ без АРМ, ТЭМ13, ТЭМ1
и др. без регулятора мощности:
Д — дизель; Г — тяговый генератор; В — возбудитель; РЧВ — регулятор часто-
ты вращения; УСС -- узел суммирования сигналов; п — частота вращения;
ло —задание частоты вращения; Дп —сигнал обратной связи; Пс—&п — сиг-
нал рассогласования по частоте вращения; т — сигнал подачи топлива
99
управлении дизель-генератором, при котором регуляторы ди-
зеля и генератора взаимодействуют непосредственно друг
с другом, а не только через общий объект управления.
Системы связанного управления тепловозных дизель-
генераторов, в свою очередь, можно разделить на две груп-
пы. В первой группе регуляторы дизеля и генератора дей-
ствуют в заданной последовательности; области их работы
разграничены: при увеличении нагрузки регулятор генера-
тора вступает в работу после того, как регулятор дизеля до
предела увеличит подачу топлива в цилиндры дизеля; при
уменьшении нагрузки регулятор генератора увеличивает до
максимального значения возбуждение генератора, а затем
регулятор дизеля начинает уменьшать подачу топлива
в цилиндры. Такие системы проф. Степанов А. Д. называет
каскадными, а проф. Гаккель Е. Я. Ill —системами после-
довательного управления.
Системы последовательного управления можно подраз-
делить на статические, когда яри работе регулятора гене-
ратора изменяется частота вращения вала дизеля (теплово-
зы ТЭЗ с АРМ), и астатические, при которых управление
генератором в режиме перегрузки дизеля происходит при
неизменной частоте вращения вала дизеля (тепловозы ТЭЗ
с регуляторами системы Московского института инженеров
железнодорожного транспорта (МИИТа) или Всесоюзного
научно-исследовательского института железнодорожного
транспорта (ВНИИЖТа)!. Астатическое (последовательное)
управление мощностью дизеля по сравнению со статическим
исключает нежелательный режим перегрузки дизеля со
снижением частоты вращения. Области работы регуляторов
дизель-генераторов представлены на рис. 76, а структурная
схема каскадного (последо-
вательного) управления —
на рис. 77.
К второй группе связан-
ных САУ дизель-генераторов
относятся системы, в которых
регуляторы дизеля и генера-
тора работают одновременно,
непосредственно взаимодейст-
вуют друг с другом в общей об-
ласти управления,в пределах
рабочей части характеристики
генератора и на всех рабочих
позициях КМ. Такие системы
управления называются объ-
100
Область работы PH
АС1 Пйппгть пР“ астатическом
е рМотТрМ ори , управлении
статическом упраолении?у 5
8
Область
объединенного
регулятора
Л? t?
в
4
Рнс. 76. Области работы регу-
ляторов тепловозных дизелей н
дизель-геиераторов
Рис. 11. Структурная схема последовательного автоматического уп-
равления дизель-генератором тепловоза ТЭЗ с АРМ:
АРМ — узел автоматического управления мощностью; Д/р — преобразованный
сигнал рассогласования от узла АРМ на регулировочную обмотку возбудителя
(остальные обозначения — см. на рнс. 75)
единенными. При объединенном управлении на каждой по-
зиции производится одновременное астатическое управление
как частотой вращения вала дизеля, так и подачей топлива
(положением реек топливных насосов). Рассмотренную
схему управления имеют дизель-генераторы тепловозов типа
ТЭ10, а также 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. Структурные
схемы объединенного управления тепловозов типа ТЭК),
а также 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. представлены на
рис. 78, 79.
Объединенный регулятор как бы состоит из двух взаимо-
связанных в работе регуляторов — регулятора частоты вра-
щения валов дизеля РЧВ и регулятора мощности дизеля
РМ. При помощи первого на данной позиции КМ поддер-
живается неизменной частота вращения валов дизеля п0;
второй регулятор, изменяя возбуждение и мощность гене-
ратора, поддерживает на данной позиции неизменной на-
грузку на дизель или изменяет эту нагрузку примерно про-
порционально реализуемой дизелем мощности (точнее, он
поддерживает неизменной подачу топлива т0). При помощи
объединенного регулятора на каждой из позиций задаются
частота вращения п0 и подача топлива т0. При отклонении
по любой причине значений РГ, Ne или МвсП изменяется
частота вращения валов п и подача топлива т. Это измене-
ние за счет перемещения положения якоря индуктивного
датчика регулятора дает сигнал на изменение возбуждения
генератора. На тепловозах типа ТЭ10 этот сигнал поступает
в регулировочную обмотку амплистата в виде изменения
тока Д/ог, на тепловозах 2ТЭП6, ТЭП70, ТЭМ7 и др. —
в виде изменения падения напряжения kUUd на резисторе
Rud в канале управления мощностью селективного узла.
Изменение тока Д/оР изменяет подмагничивание амплистата
возбуждения, а изменение падения напряжения ДПиа скла-
дывается с падением напряжения Ug0 и меняет сигнал
101
Рис. 78. Структурная схема объединенного автоматического управле-
ния дизель-генсратором тепловозов типа ТЭ10:
ОР Д-Г — объединенный регулятор дизеля-генератора; УЗ — узел задания ре-
гулятора; No — задание мощности; п0 — задание частоты вращения; т0 —за-
дание подачи топлива; тв-&т — сигнал рассогласования По подаче топлива;
Д/ор— преобразованный сигнал рассогласования от объединенного регулято-
ра на регулировочную обмотку амплистата (остальные обозначения — см. на
рнс. 23 и 75)
Рис. 79. Структурная схема объединенного автоматического управ-
ления дизель-генератором тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и дрл
ДС/ид - - преобразованный сигнал рассогласования от объединенного регулято-
ра иа селективный узел тягового генератора (остальные обозначения — см. на
рис. 24. 75. 78)
102
задания. При этом восстанавливаются заданными частота
вращения валов п0 и подача топлива т0. Объединенное уп-
равление дизель-генератором обеспечивает наилучшее ис-
пользование мощности дизеля как на номинальной, так и
на промежуточных позициях КМ.
Кроме рассмотренных выше САУ тепловозных дизель-
генераторов, на тепловозах небольшой мощности (например,
тепловозы ТУ2) для упрощения конструкции может приме-
няться саморегулирование дизель-генератора, которое имеет
место при максимальной подаче топлива в цилиндры дизе-
ля, когда регулятор частоты вращения не работает. Для
обеспечения саморегулирования генератор имеет выпуклую
характеристику, его момент сопротивления в интервале
рабочих токов нагрузки превышает вращающий момент ди-
зеля, вызывая снижение частоты вращения.
8.3. Особенности устройства и работы
объединенных регуляторов
На дизелях 10Д100, 11Д45, Д49 и Д70 применяются объ-
единенные регуляторы частоты вращения и мощности. Эти
регуляторы центробежные, астатические, изодромные. Они
объединяют как регулятор частоты вращения коленчатого
вала, который поддерживает заданную частоту вращения
путем воздействия на подачу топлива в цилиндры дизеля,
так и регулятор мощности, который устанавливает нагрузку
на дизель изменением возбуждения тягового генератора.
Чтобы обеспечить более устойчивую работу, регулятор
частоты вращения должен иметь большее быстродействие,
чем регулятор мощности.
Большое распространение получили объединенные регу-
ляторы типа 9Д100 и 10Д100 (рис. 80). Входящий в них
регулятор частоты вращения по принципу работы и конст-
рукции аналогичен регулятору дизелей 2Д100 и Д50.
Особенностью этого регулятора является электрогидравли-
ческий привод механизма затяжки 13 всережимной пружи-
ны 14. Новый привод повышает точность управления час-
тотой вращения на промежуточных позициях КМ.
Регулятор мощности состоит из серводвигателя 4 и уп-
равляющего им золотника 11. Серводвигатель нагрузки
управляет возбуждением тягового генератора, для этого
шток его поршня связан с якорем индуктивного датчика,
через который на тепловозах типа ТЭ10 получает питание
регулировочная обмотка амплистата или на тепловозах
103
Увеличение нагрузки на дизель-
уменьшение тока возбуждения
(от блока)
Ч 5
в
2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. формируется сигнал задания
мощности в селективном узле.
Индуктивный датчик состоит (рис. 81, а) из магнитопро-
вода 3, катушки 1 и ферромагнитного якоря 5. К катушке
подведен переменный ток. При этом полное сопротивление
Z зависит от положения якоря в катушке А/. Чем больше
выдвинут якорь, тем меньше полное сопротивление катушки
Z, а ток в ней больше (см. характеристику на рис. 81, б).
Плунжер 9 (см. рис. 80) золотника 11 при среднем поло-
жении своими поясками перекрывает оба ряда отверстий
в золотниковой втулке 10. Плунжер 9 через эксцентриковый
механизм шарнирно соединен с траверсой АБВ в точке Б.
Траверса жесткой обратной связи АБВ кинематически
связывает шток силового поршня 1 серводвигателя подачи
топлива с механизмом затяжки 13 всережимной пружины 14.
Благодаря этому при установившемся режиме работы (при
неизменном среднем положении плунжера 9 золотника И
серводвигателя нагрузки) каждому новому значению силы
затяжки всережимной пружины соответствует свое положе-
ние силового поршня серводвигателя подачи топлива. Как
было показано ранее, эта обратная связь определяет ско-
ростную регуляторную характеристику дизеля.
Принцип работы регулятора мощности сводится к сле-
дующему. Предположим, нагрузка на дизель возросла, тог-
да грузы 15 сойдутся и через золотник 18 масло поступит
под силовой поршень 3, поднимая его и увеличивая подачу
топлива. Подъем силового поршня вызовет подъем плун-
жера 9. Тогда масло поступит в серводвигатель нагрузки 4t
вызывая перемещение его поршня 5 влево. При этом умень-
шится ток возбуждения и мощность генератора. Это снимет
Рнс. 80. Схема центробежного объединенного регулятора частоты
вращения н мощности типа 10Д100 и управление питанием регули-
ровочной обмотки амплистата:
/ — шток силового поршня; 2— серводвигатель подачи топлива; 3 — силовой
поршень; 4 — серводвигатель нагрузки; 5 — силовой поршень серводвигателя
нагрузки; 6 — нзодромные дроссели обратной связи; 7 — устройство для вы-
ключения регулятора мощности; 8 — пружины обратной связи; 9 — плунжер
юлотника; 10— втулка золотника; И — золотник серводвигателя нагрузки;
12— клапан; 13 — механизм затяжки всережимной пружины; 14— всережим-
ная пружина; 15 — грузы; 16 — втулка золотника; 17— плунжер золотника;
/в--золотник серводвигателя подачи топлива; 19— канал; 20 — пружины об-
ратной связи; 21 — компенсирующий поршень обратной связи; 22 — изодром-
пый дроссель обратной связи управления серводвигателем подачи топлива;
4 БВ — траверса жесткой обратной связи; МР1—MP4 — электромагниты ме-
ханизма затяжки всережимной пружины; МР5—электромагнит для выключе-
ния регулятора мощности; ОР - регулировочная обмотка амплистата; СОР —
регулировочный резистор в цепи регулировочной обмотки; РУ 10 — замыкаю-
щий контакт реле управления, включенный начиная с 4-й позиции КМ; ИД —
индуктивный датчик
105
Рис. 81. Индуктивный датчик н его характеристика:
а — конструкция; б — характеристика; 1 — катушка; 2 — каркас; 3 — магнито-
провод; 4 — заливка компаундом; 5 — якорь; Z — полное сопротивление катуш-
ки переменному току, Ом; / — ток в цепи катушки, А; Д/ — перемещение
якоря
перегрузку дизеля, и подача топлива вернется к прежнему
значению. Наоборот, уменьшение нагрузки на дизель при-
ведет к увеличению тока возбуждения и мощности генерато-
ра. В процессе управления, когда под избыточным давлением
масла перемещается поршень 5 серводвигателя 4, из проти-
воположной полости серводвигателя масло вытекает через
открывшиеся отверстия золотниковой втулки, воздействуя
на втулку 10 и перемещая ее вслед за плунжером 9. Это
приводит к уменьшению сечения отверстий, открытых плун-
жером 9, и к сдерживанию чрезмерного перемещения поршня
5 серводвигателя нагрузки. Так вводится гибкая обратная
связь, необходимая для успокоения процесса управления.
Настройка обратной связи (т. е. устойчивой работы регуля-
тора) производится регулировкой иглой изодромных дрос-
селей 6.
Таким образом, при изменении нагрузки на дизель в ре-
зультате процесса управления грузы регулятора 15, силовой
поршень 3 серводвигателя подачи топлива, плунжеры и втул-
ки золотников 11, 18 займут исходное положение. Значит,
частота вращения и подача топлива установятся прежними.
Лишь поршень 5 серводвигателя 4 нагрузки займет новое
положение, изменяя возбуждение генератора так, чтобы
обеспечить новое равновесное состояние.
При изменении мощности дизеля вследствие изменения
барометрических условий, износа его деталей и других при-
106
чин процесс управления будет протекать таким же образом.
Также в результате процесса управления грузы регулятора,
силовой поршень серводвигателя подачи топлива и золот-
ники займут исходное положение. Частота вращения уста-
новится прежней, а подача топлива изменится в соответст-
вии с изменившейся мощностью дизеля. Значит, если быть
точным, то надо подчеркнуть, что объединенный регулятор
частоты вращения и мощности в процессе работы поддер-
живает неизменными частоту вращения вала и положение
органов управления подачей топлива.
На дизелях ряда Д49 тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭП75
и др. установлены объединенные регуляторы типа 7РС2
(рис. 82). Эти регуляторы по принципу действия аналогичны
регуляторам типов 9Д100 и 10Д100, но отличаются от них
конструктивными и эксплуатационными особенностями.
В частности, эти регуляторы обеспечивают более устойчи-
вую работу, большее быстродействие при переходных про-
цессах на заданной позиции КМ, замедленный набор часто-
ты вращения при переключении позиций, возможность не-
посредственного управления частотой вращения и пр. Регу-
лятор мощности состоит из серводвигателя нагрузки 8
(см. рис. 82) и управляющего им золотника 11. Шток сило-
вого поршня серводвигателя через индуктивный датчик из-
меняет сигнал задания мощности в селективном узле.
Работа регулятора происходит следующим образом. Если
нагрузка на дизель возрастает, частота вращения вала и
центробежная сила грузов 20 уменьшаются. Под действием
всережимной пружины 19 плунжер золотника 21 опустится
вниз и своими поясками откроет окна во втулках 22 и 24
так, что полость а серводвигателя подачи топлива 2 сооб-
щится с масляной ванной регулятора, а полость б дополни-
тельного серводвигателя 25 — с напорной магистралью.
В результате поршень силового серводвигателя будет опус-
каться вниз и поворачивать вал наполнения 4 в сторону
увеличения подачи топлива, а подвижную втулку 24 пере-
мещать вниз, вслед за плунжером 21. Поршень дополнитель-
ного серводвигателя 25 будет перемещаться вверх и возвра-
щать подвижную втулку 24 в исходное положение (этим осу-
ществляется гибкая-обратная связь между силовым поршнем
серводвигателя подачи топлива и измерительным элемен-
том).
Поворот вала наполнения 4 в сторону увеличения пода-
чи топлива опустит вниз тягу 9 и плунжер 10 золотника 11
серводвигателя нагрузки 8. При этом верхняя (на рисунке)
полость серводвигателя нагрузки 8 будет сообщена с масля-
107
ной ванной. Под действием избыточного давления поршень
7 серводвигателя переместит якорь индуктивного датчика
ИД вверх (на рисунке), чем уменьшит ток в его цепи, сиг-
нал задания мощности в селективном узле, а следовательно,
и мощность генератора. Это снимает перегрузку дизеля,
подача топлива и частота вращения вала вернутся к преж-
нему значению. При уменьшении нагрузки на дизель работа
регулятора протекает в обратном порядке.
В связи с тем что вал наполнения 4 через тягу 9 кинема-
тически связан жесткой обратной связью с механизмом уп-
равления всережимной пружиной, при установившемся
Рис. 82. Схема центробежного объединенного регулятора частоты
вращения и мощности типа 7РС2:
1 — рычаг обратной связи; 2 — серводвигатель подачи топлива; 3 — силовой
Поршень; 4 — вал наполнения; 5 — изодромный дроссель обратной связи уп-
равления серводвигателем нагрузки; 6 — канал; 7 — силовой поршень
серводвигателя нагрузки; 8 — серводвигатель нагрузки; 9— тяга; 10 — плун-
жер золотника; 11— золотник серводвигателя нагрузки; 12— пружины обрат-
ной связи; 13 — втулка золотника; 14 — винт для регулирования наклона ско-
ростной регуляторной характеристики; 15 — выключающие гайки; 16 — меха-
низм затяжки всережнмиой пружины; 17 — золотник остановки дизеля; 18—
золотник выключения регулятора мощности; 19— всережнмная пружина;
20 — грузы; 21 — плунжер золотника; 22— втулка золотника; 23— золотник
серводвигателя подачи топлива; 24—подвижная втулка золотинка серводви-
гателя подачи топлива; 25 — дополнительный серводвигатель; МР6— электро-
магнит остановки дизеля; МР5— электромагнит выключения регулятора мощ-
ности; а, б, в, г — полости масляной системы (МР1—MP4 — см. рис. 80)
108
режиме работы дизеля каждому новому значению силы за-
тяжки всережимной пружины соответствует свое положение
силового поршня серводвигателя подачи топлива и вала на-
полнения (аналогично регуляторам типов 9Д100 и 10Д100).
Эта связь определяет скоростную регуляторную характери-
стику дизеля.
Глава 9
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЯГОВЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМ ТОРМОЖЕНИЕМ
9.1. Назначение
Степень управления тягового генератора (или диапазон
изменения тока и напряжения его) ограничена, как правило,
габаритом тягового генератора, насыщением его магнитной
системы, а также условиями коммутации. Поэтому исполь-
зование полной мощности тягового генератора может быть
лишь в определенном интервале тока нагрузки его, а следо-
вательно, скорости движения поезда. При превышении ка-
кой-то скорости движения, когда ток нагрузки тягового
генератора падает ниже определенного значения (для тяго-
вых генераторов ГП-311Б тепловозов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М,
2ТЭ10В, 2ТЭ10Л — ниже 2900 А, для тяговых генераторов
ГП-311В тепловозов ТЭП60 — 3150 А), возросший ток воз-
буждения генератора приводит к насыщению магнитной сис-
темы и ограничению напряжения. При ограничении напря-
жения снижение тока нагрузки вызывает пропорциональное
меньшение реализуемой мощности.
J.2. Ослабление возбуждения тяговых
электродвигателей
Чтобы уменьшить необходимую степень управления тя-
ового генератора или использовать полную мощность уже
встроенного генератора в более широком интервале скоро-
тей движения, приходится при высоких скоростях искусст-
венно увеличивать ток нагрузки генератора. Это достигает-
ся за счет автоматического управления ТЭД путем ослабле-
ния возбуждения (ослабления магнитного поля).
109
На тепловозах раннего выпуска (ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1) рас-
ширение интервала скоростей, при котором используется
полная мощность дизель-генераторной установки, осущест-
вляется переключением ТЭД с последовательного на последо-
вательно-параллельное соединение.
Ослабление возбуждения ТЭД осуществляется при по-
мощи резисторов, которые подключаются параллельно об-
моткам возбуждения (рис. 83). При этом ток в обмотке воз-
буждения двигателей уменьшится и произойдет ослабление
возбуждения (магнитного поля). Степенью ослабления воз-
буждения а. называется отношение тока возбуждения /в к то-
ку якоря /я:
а=/в//я- (26)
Степень ослабления возбуждения может быть выражена
и в процентах. Чем меньше сопротивление резисторов, ко-
торые подключены параллельно обмоткам возбуждения дви-
гателей, тем больше ослабление возбуждения их или, дру-
гими словами, тем меньше степень ослабления возбуждения.
На тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л,
2ТЭ116 и ТЭП60 с тяговыми электродвигателями
ЭД-107, ЭД-107А, ЭД-118А, ЭД-118Б или ЭД-108, ЭД-108А
степень ослабления возбуждения первой ступени составляет
60 %, а второй ступени —36 %. Это значит, что через об-
мотки возбуждения двигателей проходит 60 % (или 36 %)
тока, а остальная часть тока протекает через шунтирующие
резисторы.
Сила тяги на ободе колес FK пропорциональна току дви-
гателя /я (рис. 84) или в данном случае лучше сказать, что
при движении тепловоза потребляемый двигателями ток
пропорционален реализуемой силе тяги или силе сопротив-
ления движению. Сила тяги тем меньше, чем меньше сте-
пень ослабления возбуждения а или чем меньше магнитный
поток полюсов Ф. Это можно выразить равенством
ГК = С«В/ЯФ, (27)
где С“в — постоянная двигателя, зависящая от количества полюсов
и параметров обмотки якоря.
Увеличение тока, потребляемого ТЭД тепловоза, при
ослаблении возбуждения может быть объяснено следующим
образом. Сила тяги FK двигателя, как видно нз равенства
(27), пропорциональна току якоря /я и магнитному потоку
Ф. В момент включения ослабления возбуждения сила тяги
ПО
Рис. 84. Электромеханические
характеристики тягового элект-
родвигателя ЭД-118А
Рис. 83. Включение резисторов
для ослабления возбуждения
ТЭД:
а — одна ступень ослабления возбуж-
дения; б —- две ступени ослабления воз
буждення
FK практически измениться не может, а магнитный поток
Ф быстро уменьшается. Это возможно благодаря саморегу-
лированию двигателей лишь при возросшем токе (см. с. 16).
Увеличение тока тем больше, чем меньше степень ослабле-
ния возбуждения.
Увеличение тока тягового генератора позволяет обеспе-
чить его работу при полной мощности и тем самым увеличить
скорость движения, при которой используется полная мощ-
ность. Чем меньше степень ослабления возбуждения или
чем больше увеличение тока генератора, тем до больших
скоростей движения используется полная мощность дизель-
генератора (рис. 85).
Таким образом, ослабление возбуждения ТЭД теплово-
зов расширяет интервал скоростей, при котором исполь-
зуется полная мощность дизель-генератора. Значение сте-
пени ослабления возбуждения второй ступени подбирают
таким образом, чтобы обеспечить использование полной
мощности дизель-генератора вплоть до конструкционной
скорости тепловоза. Ослабление возбуждения первой сту-
пени применяют для уменьшения скачков тока при переклю-
чении с полного возбуждения на ослабленное (и наоборот).
Включение каждой ступени ослабления возбуждения
должно быть при таких скоростях, когда ток генератора
111
Рнс. 85. Расширение интервала скоростей движения, прн котором
используется полная мощность днзель-генератора за счет примене-
ния ослабления возбуждения ТЭД:
а —для тепловозов ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, ТЭП10, ТЭП10Л; б —тепловозов
ТЭП60; А — интервал скоростей использования полной мощности при работе
без ослабления возбуждения; Б — то же при ослаблении возбуждения
близок к минимальному значению, при котором использует-
ся полная мощность. Выключение ослабления возбуждения
производится при скоростях на 4—10 км/ч меньших, чем
скорость включения (во избежание звонковой работы).
9.3. Тормозная характеристика тепловоза
В наиболее часто встречающихся схемах электродинами-
ческого (реостатного) торможения тепловозов для перевода
ТЭД в тормозной режим их отключают от тягового генерато-
ра, якоря присоединяют к тормозным резисторам (рис. 86),
а обмотки возбуждения — к источнику питания (тяговому
генератору).
112
Как известно, электромагнитный момент на валу элект-
родвигателя может быть определен по формуле
см
Мт=——/ТФ,
Лэм
(28)
где С“в — постоянная двигателя, зависящая от числа пар полюсов
и параметров обмоткн якоря;
С" = (где р — число пар полюсов; N — количество про-
А 2ла
водников; а — число пар параллельных ветвей);
т)эм — коэффициент, учитывающий магнитные и механические
потерн в электродвигателе;
/т — ток якоря ТЭД, работающего в тормозном режиме (тор-
мозной ток), А;
Ф — магнитный поток полюсов двигателя, Вб.
Электродвижущая сила двигателя гасится за счет паде-
ния напряжения на тормозных резисторах и обмотках якор-
ной цепи:
фй - 7т («т + гя + гяп) = /т /?;, (29)
где C*B — постоянная двигателя, В/(Вб-об/мнн);
и — частота вращения, об/мин;
7?т — сопротивление тормозного резистора, Ом;
гя — сопротивление обмотки якоря, Ом;
гдп — сопротивление обмоток добавочных полюсов, Ом;
/?т — сопротивление тормозного резистора и обмоток двигателя,
включенных в цепь тормозного тока, Ом.
Из этого уравнения
С‘в Фп
It r;
с'^
(30)
(31)
Тогда уравнение (28) можно написать в виде:
.. СДи Дв
М- =--------
^ЭМ
м
/Чт —
£дв Лэм
Ф2 и;
Чтобы получить тормозную рнс 86. Работа электродвига-
характеристику тепловоза, теля в тормозном режиме
113
0 V
Рнс. 87. Ограничения на тор-
мозной характеристике тепло-
воза
т. е. зависимость тормозной
силы на ободе движущих ко-
лес от скорости движения
В., (а), воспользуемся сле-
дующими соотношениями:
Вт
2Л1Т iz
DK i]z
/J,. n
c 0,188 —L—
(34)
(35)
где i — передаточное отношение
тягового редуктора;
г — число ТЭД на тепловозе;
/>к — диаметр колеса;
i]z — к.п. д. тягового редук-
тора.
Преобразуем выражения (32—35):
вт
Сс См z
едв *-дв z
10,6i2 " ---------Ф2 v;
(36)
Сдв К'т г 1т
Вт 0,378--------------• (37)
С|в Пэм Hz v
Воспользовавшись этими выражениями, можно построить
тормозную характеристику тепловоза (рис. 87). При
постоянном значении магнитного потока (тока возбуждения)
ТЭД тормозная сила пропорциональна скорости движения.
Эта зависимость Вт (о) изображается проходящей через на-
чало координат прямой линией с некоторым загибом ее
с учетом реакции якоря. При постоянном значении тормоз-
ного тока тормозная сила обратно пропорциональна скоро-
сти движения и зависимость Вт (о) имеет вид гиперболы.
Ограничениями тормозной характеристики тепловоза
являются: максимальный ток возбуждения по условиям
нагревания обмоток главных полюсов (линия ОА на
рис. 87); максимальный тормозной ток по условиям нагрева-
ния обмотки якоря (гипербола А К)-, сцепление колесных
пар с рельсами (линия ВС)- удовлетворительная коммута-
ция на коллекторе по условиям допустимого значения реак-
тивной э. д. с. (линия КД)\ конструкционная скорость теп-
ловоза ок.
Из рассмотренных характеристик видно, что управление
тормозной силой должно вестись изменением тока возбуж-
дения ТЭД путем управления напряжением тягового гене-
114
ратора. При питании обмоток возбуждения ТЭД от тягового
генератора достигается плавное управление тормозной си-
лой в широком диапазоне ее изменения. Управление на-
пряжением тягового генератора обычно достигается за счет
изменения тока возбуждения при неизменной частоте вра-
щения вала дизель-генератора (неизменной позиции КМ).
9.4. Управление электродинамическим тормозом
С САУ электродинамическим тормозом (ЭДТ) познако-
мимся на примере тормоза тепловозов ТЭП70 (рис. 88, 89).
При тормозном режиме якоря каждого из ТЭД с помощью
тормозного переключателя ТП (см. рис. 88) замыкаются на
тормозные резисторы 7?т. Тяговый синхронный генератор
Г через выпрямительную установку ВУ подключается к сое-
диненным последовательно обмоткам возбуждения ТЭД.
В режиме торможения, чтобы обеспечить достаточное охлаж-
дение ТЭД, дизель-генератор работает на 13-й позиции КМ.
Системы автоматического управления электродинами-
ческим и пневматическим тормозами взаимно связаны.
Электродинамический тормоз может быть включен
тормозным контроллером КМЭТ или поездным краном ма-
шиниста (при нулевом положении рукоятки КМЭТ). При
этом включение ЭДТ возможно при любой позиции КМ
(если включение происходит на рабочих позициях КМ, то
предварительно разбирается схема тягового режима).
Предусмотрена работа ЭДТ в следующих режимах:
служебное подтормаживание на спусках с автоматическим
Рнс. 88. Принципиальная схема силовой цепи тепловоза ТЭП70 в ре-
жиме электродинамического торможения
115
поддержанием заданной скорости движения, служебное ос-
тановочное торможение с выбранной предельной тормозной
силой, экстренное торможение с максимальной тормозной
силой. Перед включением этих режимов создается предва-
рительное торможение, которое используется для сжатия
состава.
При всех указанных режимах необходимая тормозная
сила обеспечивается действием САУ ЭДТ (рис. 90) в зави-
симости от профиля пути и скорости движения. При этом
значения тормозной силы ограничиваются согласно харак-
теристике значениями /я, /в, /я v (см. рис. 89).
Предусмотрено автоматическое выключение ЭДТ при
снижении скорости движения ниже 10-—12 км/ч (с включе-
нием пневматических тормозов), а также при срабатывании
защит.
Управление режимами ЭДТ осуществляется при помогщ
двух органов управления: тормозного контроллера КМЭТ
которым задается значение поддерживаемой скорости движе
ния на спусках, переключателя тормозной силы ПТС, ко
торый задает ограничиваемую тормозную силу.
Рукоятка тормозного контроллера связана с ротором
сельсина, который задает напряжение задания в селектив-
ный узел ЭДТ. Тормозной контроллер имеет следующие
фиксированные позиции:
0 — нулевая (ЭДТ выключен);
П — подготовительная (позиция сборки схемы, т. е.
подготовки ЭДТ);
1 — позиция максимальной скорости движения;
2—позиция остановочного
торможения.
Между позициями 1 и 2
находится область бесступен-
чатого задания поддерживае-
мой на спусках скорости дви-
жения. С помощью переклю-
чателя ПТС в селективный
узел ЭДТ также подаются
сигналы задания. Это позво-
ляет регулировать тормозную
силу Вт (о) (см. рис. 89).
Рассмотренный выше для
режима тяги селективный
узел используется с необхо-
Рис. 89. Тормозная характера Димыми изменениями и В ре-
стика тепловоза ТЭП70 жиме торможения (САУ ре.
116
ТрК
Задание
ИД PM
БЗВ
ВЕН
БУВ
Местная
обратная
связь
Главная обратная связь
ТрЛГ/-з]
Местная
обратная
связь
Регулятор-
БВГ
Объект
управления
Обмотка
возбуждения
ТЭД
ВУ
ТрПП
Рис. 90. Структурная схема автоматического управления тяговым
генератором в режиме электродинамического торможения
Управляемая
величина

жима тяги при торможении не работает, так как сигналы
силовой цепи при этом меньше сигналов задания).
Селективный узел в режиме ЭДТ имеет каналы управле-
ния: тока возбуждения двигателя /в, тормозной силы Вт,
ограничения по коммутации (Inv) и скорости движения v.
Работа каждого из каналов основана на сравнении соответ-
ствующего сигнала силовой тормозной цепи с сигналом за-
дания. В каждый данный момент работает лишь один из
каналов, в котором сигнал силовой тормозной цепи больше,
чем сигнал задания (этим достигается селективность дейст-
вия каналов управления). В результате сравнения сигналов
силовой тормозной цепи и сигнала задания создается сигнал
рассогласования, который после усиления подается в спе-
циальную обмотку управления МУ блока БУВ.
С помощью этого блока регулируется угол управления
тиристорами БВГ (чем больше ток управления МУ, тем
больше угол а и тем меньше, как указывалось выше, ток
возбуждения тягового генератора).
Сигнал по тормозному току подается в селективный узел
(см. рис. 90) с помощью трансформаторов постоянного тока
ТрПТ1— ТрПТЗ через узел выделения максимального
сигнала УВМ (так же как сигнал по току ТЭД в тяговом
режиме). Для подачи сигнала по току возбуждения ТЭД
в режиме ЭДТ используется трансформатор постоянного
тока ТрПТ4. Сигнал задания по частоте вращения якорей
ТЭД подается в селективный узел с помощью тахогенерато-
ров Tri —Тгб через узел выделения максимального сиг-
нала.
117
РАЗДЕЛ II
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕПЛОВОЗОВ
Глава 10
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СХЕМАХ ТЕПЛОВОЗОВ
10.1. Типы электрических схем
Понятие об электрических схемах. Электрической схемой
называется графическое изображение электрических машин,
аппаратов, приборов и соединений между ними. Вместе
с тем под электрической схемой можно понимать совокуп-
ность цепей, включающих электрические машины, аппара-
ты и приборы, а также соединения между ними, обеспечи-
вающие системы автоматического и неавтоматического уп-
равления, контроля и защиты.
Типы электрических схем. В соответствии с
ГОСТ 2.701—84 и ГОСТ 2.702—75 различают следующие
типы электрических схем: структурная (1), функциональная
(2), принципиальная полная (3), соединений (монтажная)
(4), подключения (5), общая (6), расположения (7), прочие
(8), объединенная (О). В скобках указано цифровое обозна-
чение типа схемы. Шифр схемы, входящей в состав конст-
рукторской документации, состоит из буквы, определяющей
вид схемы (например, для электрической — Э), и цифры,
обозначающей тип схемы (см. п. 12.3). В зависимости
от особенностей установки, для которой разрабатывается
схема, стандарт предусматривает и другие типы электри-
ческих схем. Так, в тепловозостроении большое распростра-
нение получили принципиально-монтажные (исполнитель-
ные) схемы; применяются также схемы структурная, прин-
ципиальная, соединений, подключения и расположения.
На структурной электрической схеме электропередачи
тепловоза или другой отдельной системы управления изоб-
ражают основные электрические машины и аппараты в виде
условных графических обозначений или прямоугольников
с показом основных связей между ними. Такие схемы ис-
118
пользуются для пояснения действия САУ электропередачей
тепловоза или отдельных систем управления, контроля или
защиты.
На принципиальных электрических схемах тепловозов
изображают электрические машины и аппараты, основные
электрические соединения. Отдельные элементы электриче-
ских аппаратов (включающие катушки, главные и вспомо-
гательные контакты) изображаются не в виде собранного
аппарата, а рассредоточение — в соответствующих цепях
схемы. Каждый из элементов аппарата обозначается одина-
ковыми буквами и цифрами, присвоенными в качестве ус-
ловного обозначения этому аппарату. Нумерация проводов
может не соответствовать фактической маркировке проводов
на тепловозе или отсутствовать. Буквенно-цифровые обоз-
начения электрических машин и аппаратов, нумерация
проводов выполняются курсивом.
Принципиально-монтажные электрические схемы отли-
чаются от принципиальных тем, что на них показывают все
виды выводных зажимов (клемм) и разъемных контактных
соединений (штепсельных разъемов) с использованием их
условных графических обозначений (колодки с зажимами
аппаратных камер, пультов управления, коробки с вывод-
ными зажимами и пр., выводы электрических машин и ап-
паратов). Нумерация проводов полностью соответствует
фактической маркировке проводов на тепловозе. Принци-
пиально-монтажные схемы выполняются с учетом факти-
ческого расположения электрических машин и аппаратов на
тепловозе так, чтобы сократить длину проводов и количест-
во соединений.
На принципиально-монтажных электрических схемах
тепловозов в специальной таблице обычно приводится пе-
речень электрических машин, аппаратов и приборов с ука-
занием их обозначения на схеме (курсивом), количества и
марки (прямым шрифтом). Здесь же приводится таблица
включения контакторов, реле, электромагнитов и электро-
пневматических вентилей.
Принципиальные и принципиально-монтажные электри-
ческие схемы могут выполняться для всего электрооборудо-
вания тепловоза или отдельных цепей и аппаратов.
Электрические схемы соединений в тепловозостроении
выполняются для соединений между аппаратными камерами,
пультами управления и прочими установками тепловоза,
а также для сложных электрических аппаратов с нескольки-
ми панелями или платами. Здесь приводятся все необходи-
мые указания по монтажу: марки и сечение проводов, рас-
119
кладка их по пучкам и кондуитам, виды соединений и спо-
собы крепления проводов.
Электрические схемы подключений показывают внешние
подключения электрических машин и аппаратов. На элект-
рической схеме расположения показывают все устройства
с учетом фактического размещения электрических машин и
аппаратов (монтаж электрооборудования на раме тепловоза,
монтаж электрических аппаратов в аппаратной камере или
на пульте управления и др.).
Принципиальные электрические схемы тепловозов раз-
рабатываются заводом, который проектирует тепловозную
электропередачу. Принципиально-монтажные электриче-
ские схемы тепловозов, а также электрические схемы соеди-
нений, подключения и расположения создаются на основа-
нии принципиальных схем на тепловозостроительном за-
воде.
Электрическими схемами соединений, подключения,
расположения, а также принципиально-монтажными поль-
зуются при монтаже электрооборудования нового тепловоза
или при ремонте. Принципиально-монтажными схемами
также широко пользуются в эксплуатации при отыскании
неисправностей и регулировке электрооборудования.
10.2. Перечень цепей электрических схем
Электрическая схема тепловоза обычно включает следую-
щие цепи (рис. 91).
Анализ функциональных требований, которые предъ-
являются к системам управления и к цепям электрических
схем тепловозов, приведен в исследованиях ВНИИЖТ.
Подробное исследование функций, выполняемых цепями
схем управления, весьма обстоятельно проведено также
в научно-исследовательской работе МИИТа. Там под функ-
цией цепи электрической схемы понимается логически за-
конченная последовательность операций, которые необхо-
димо осуществить в цепях управления, защиты и сигнали-
зации для выполнения поставленной задачи. Совокупность
функций обеспечивает все заданные режимы работы тепло-
воза.
Марки проводов принимаются в соответствии с дей-
ствующими стандартами и техническими условиями [13].
В табл. 4 приведены марки и сечения проводов для монтажа
электрооборудования тепловозов, выпускаемых с 1977 г.
120
151
Рис, 91. Цепи электрической схемы тепловозов
тяговая (тормозная) |
ослабления Возбуждения ТЭЦ | §
пуска дизеля | 1
заряда батареи |

тягового генератора 1
Возбудителя постоянного тока ]
синхронного возбудителя | I
синхронного подвозбудителя 1 §
Вспомогательного генератора
(стартер - генератора)

пуском Зизеля |
изменением частоты Вращения —
валов дизеля
контакторами силовой тяговой це-
пи и возбуждения — 1“
ослаблением возбуждения ТЭД §
вентилятором холодильника |
жалюзи холодильника |

дизеля |
злектрооборудования | & £ к: з
тепловоза от боксования —— с-

вспомогательных электродвигателей [ ^3
освещения I
пожаротушения и пожарной — — S
сигнализации §
изнерительных приборов 1
Таблица 4. Провода для электромонтажа тепловозов,
выпускаемых с 1977 г.
Цепи Сечение, мм2 Диаметр, мм Марка
Силовые тяговая и пуска 240 35,4 ППСРВМ
дизеля Ослабления возбужде- ния ТЭД 95 22,8 ППСРВМ
Возбуждения тягового ге- нератора и заряда батареи 25 14,9 ППСРВМ
Управления высоковольт- ные 1.5 3,7 ппсв
Управления низковольт- ные, освещения и вспомога- тельные 2,5 4,7 ппсв, БПВЛ, ПР ДПС
1,5 3,7 ППСВ, БПВЛ, ПРДПС
1,0 3,0 БПВЛ
Межсекционные соеди- нения 1,5X37 — КПСРВМ
Глава 11
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ТЕПЛОВОЗОВ
11.1. Источники питания цепей управления,
вспомогательных и освещения
Для питания цепей управления, вспомогательных и ос
вещения на тепловозах используются вспомогательные гене-
раторы (на тепловозах с электрической передачей постоян-
ного тока) или стартер-генераторы (при электрической пе-
редаче переменного и переменно-постоянного тока). На всех
тепловозах устанавливается аккумуляторная батарея, ко-
торая служит для пуска дизеля и питания цепей при нера-
ботающем дизель-генераторе. Вспомогательные генераторы,
а также стартер-генераторы служат также для заряда акку-
муляторной батареи после пуска дизеля.
Вспомогательные генераторы и стартер-генераторы вы-
полняются как электрические машины постоянного тока.
На тепловозе 2ТЭ10Л МИИТом проводились испытания
122
Рис. 92. Системы электрических
цепей:
а — однопроводная; б — двухпроводная
синхронного генератора с
выпрямителем, используе-
мого в качестве вспомога-
тельного генератора [17].
Номинальное напряжение
в цепях управления,вспо-
могательных машин и осве-
щения согласно ГОСТ
9219—75 составляет 24,
50, 75, ПО В, при этом
предпочтительными значе-
ниями являются 24 и
НОВ. На построенных тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ,
2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 4ТЭ10С, ТЭП60, ди-
зель-поездах ДР1, ДР2 и др. вспомогательные генераторы
имеют напряжение 75 В, на тепловозах ВМЭ1, ВМЭ2—
60 В, ЧМЭ2—140 В, ЧМЭЗ—115 В. На тепловозах 2ТЭ109,
2ТЭ116, ТЭП70, ТЭП75, 2ТЭ121, 4ТЭ130, ТЭ136 и др. стар-
тер-генераторы имеют напряжение 110 В.
На тепловозах почти исключительно применяется двух-
проводная система (рис. 92) цепей управления без заземле-
ния проводов, на дизель-поездах минусовой провод зазем-
лен на корпус. Достоинством двухпроводных систем яв-
ляется их большая надежность. Объясняется это тем, что
при двухпроводной системе замыкания одного провода на
корпус не нарушают нормальной работы (лишь при замыка-
нии второго провода будет короткое замыкание). Однопро-
водная система, которая применяется на электровозах, мо-
торвагонном подвижном составе, позволяет уменьшить
массу проводов, снизить потери напряжения.
11.2. Общие принципы защиты в низковольтных
цепях
Система токовой защиты цепей тепловозов должна ав-
томатически отключать только те ее участки, на которых
ток увеличится сверх допустимого значения.
Система токовой защиты должна обладать следующими
свойствами:
селективность (избирательность), т. е. способность от-
ключать лишь поврежденный участок без перерыва питания
на остальные участки схемы;
быстродействие, т. е. минимальное время между воз-
никновением короткого замыкания или перегрузки и сра-
123
батыванием защиты (на короткое замыкание защита должна
реагировать немедленно, на перегрузку — с некоторой вы-
держкой времени);
инерционность — свойство не реагировать на кратковре-
менные допустимые перегрузки, например, при включении
электр одв игателей;
высокая чувствительность, т. е. способность реагировать
на аварийные режимы в начале их возникновения.
Токовая защита осуществляется предохранителями или
автоматами максимального тока (автоматические выключа-
тели).
Предохранители имеют плавкий элемент, который пла-
вится при прохождении по нему тока, превышающего за-
данный.
Для предохранителей различают два токовых параметра:
номинальный ток, равный номинальному току защищаемой
цепи (он указан в марке предохранителя); критический ток,
т. е. максимальный ток, который предохранитель выдержи-
вает, не плавясь (по этому току выбирают предохранитель).
Предохранитель должен плавиться мгновенно лишь при
коротком замыкании. При перегрузке отключение должно
происходить после определенной выдержки времени (необ-
ходимо, например, в цепях двигателей, где возможны и до-
пустимы кратковременные пусковые токи). Увеличение
инерционности достигается заполнением патрона предохра-
нителя мелом, поглощающим тепло и замедляющим нагрев
плавкой вставки.
В тепловозных электрических системах применяются
предохранители с большой тепловой инерцией, т. е. способ-
ные выдерживать высокие кратковременные перегрузки,
а также безынерционные (быстродействующие), обладаю-
щие малой тепловой инерцией, а следовательно, весьма огра-
ниченной способностью к перегрузкам. Предохранители
первого типа имеют латунную токопроводящую вставку, а
второго типа — медную. Преимущественное распростране-
ние на тепловозах получили предохранители первого типа;
лишь в цепи возбуждения тягового генератора тепловозов
2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. последовательно с диодами и
тиристорами УВВ включен безынерционный предохра-
нитель.
Недостатком предохранителей является однократность
применения, трудность визуального контроля состояния,
невозможность предварительной проверки срабатывания
зависимость времени срабатывания от температуры. В ус
ловиях работы тепловоза замена предохранителей може;
124
быть затруднительна. Этих недостатков не имеют автоматы
максимального тока.
Автоматические выключатели выполняются одно-, двух-
и трехполюсными и бывают с электромагнитным, тепловым
и комбинированным расцепителями. Автоматические вы-
ключатели с тепловым расцепителем (например, выключате-
ли А-3160) обладают инерционностью как при перегрузке,
так и при коротких замыканиях. Эти автоматические вы-
ключатели наиболее распространены в тепловозостроении.
Они установлены на тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, 2ТЭ10Л,
2ТЭ10В и на тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, построенных до
июня 1984 г.
Автоматические выключатели АК-63 имеют электромаг-
нитный расцепитель с гидравлическим замедлителем
(АК-63 МГ) или без гидравлического замедлителя (АК-63М).
Эти автоматические выключатели установлены на теплово-
зах ТЭП60 и ТЭП70, 2ТЭ116.
Автоматические выключатели АЕ-25 выполняются как
с электромагнитным, так и с комбинированным (электромаг-
нитным и тепловым) расцепителями тока. На тепловозах
ЗТЭ10М и 2ТЭ10М с июня 1984 г. взамен автоматов А3161
устанавливают автоматы АЕ-2532, АЕ-2534 на токи 5; 8;
12,5; 16 и 20 А. С конца 1984 г. такие автоматы устанавли-
ваются и на тепловозах 2ТЭ116. На этих тепловозах вместо
автоматов А-31 в цепи асинхронных вспомогательных элект-
родвигателей устанавливают автоматы ВА63-32. Вместо
предохранителей ПР-2 (сняты с производства) устанавли-
вают автоматы АЗ-796П.
11.3. Меры по контролю за состоянием цепей
Особенностью цепей управления, вспомогательных, ос-
вещения тепловозов 2ТЭ116, 2ТЭ10М и ЗТЭ10М является
то, что в целях быстрого отыскания мест замыкания упомя-
нутых цепей на корпус («заземления») они разделены на
большое количество участков (рис. 93). Это выполнено за
счет того, что минусы всех участков схемы сведены к шты-
рям колодок электрического соединителя IM, 2М, ЗМ.
Между собой они соединены вставкой-замыкателем, у кото-
рого все гнезда соединены (спаяны) вместе. С плюсовой сто-
роны участки цепи разделяются за счет выключения авто-
матических выключателей или тумблеров.
Для разделения цепей на участки с целью определения
мест заземления достаточно вынуть вставку-замыкатель из
125
Рис. 93. Разделение цепей электрической схемы тепловоза на груп-
пы с подключением минусовых цепей через вставки-замыкатели
крайняя
секция
Средняя
секция
Нежсекцианное
соединение
колодки и выключить все автоматические выключатели или
тумблеры.
Определение мест заземления омметром или мегаомметром
начинают со штырей колодки. Так как к каждому штырю
припаян небольшой участок цепи, после отыскания штыря,
на котором прибор показывает заземление, отыскание пов-
режденных аппаратов облегчается.
11.4. Схемные решения по ускорению гашения
электромагнитной энергии в обмотках
электрических машин и аппаратов
В числе элементов электрических цепей тепловозов име-
ется много обмоток с большой индуктивностью. При разры-
ве цепи с индуктивностью накопленная в индуктивности
электромагнитная энергия приводит к перенапряжению
между витками обмоток, которое в электрических машинах
может привести к пробою изоляции, а в цепях электрической
схемы — к пробою полупроводниковых приборов в аппара-
тах. По опытным данным, в цепям электрической схемы
тепловозов при выключении электропневматических вен-
тилей (катушки которых имеют большую индуктивность)
перенапряжения достигают 1200—1500 В и более.
126
Кроме того, при размыкании цепи с большой индуктив-
ностью между контактами аппаратов, включенных в эту
цепь, возникает дуга, которая приводит к подгару (эрозии)
контактов. По-видимому, поэтому, говоря о гашении элект-
ромагнитной энергии при выключении цепи с индуктивно-
стью, ограничиваются лишь оговоркой о гашении поля или
дуги (неправильно в этом случае также выражение «экстра-
ток» выключения).
Наиболее распространенные схемы ускорения гашения
электромагнитной энергии (поля), применяемые в тепловоз-
ном электрооборудовании, приведены на рис. 94. В этих
схемах электромагнитная энергия, накопленная в индуктив-
ности, расходуется как на сопротивление цепи /?, так и на
добавочном резисторе г (см. рис. 94). Здесь электрическая
энергия самоиндукции превращается в тепло. У казанные
схемы применяются в цепи обмотки возбуждения тяговых
генераторов тепловозов ТЭП60 (см. рис. 94, а) и других
тепловозов — см. рис. 94, б.
В схеме (см. рис. 94, в) исключены потери на нагрев ре-
зистора г. Но она применяется в аппаратах, где включают
и выключают небольшие нагрузки (контакты регулятора
TPH-I, реле Р-42Б-3 и др.).
В схеме (см. рис. 94, г) ток самоиндукции замыкается че-
рез диод (обмотка возбуждения вспомогательного генератора
с бесконтактным регулятором напряжения).
В схеме (см. рис. 94, д) напряжение, приходящееся на
каждую пару контактов, снижается вдвое (контакты реле
времени РЭВ-812 в цепи катушек контакторов силовой тяго-
вой цепи, контакты реле Р-42Б-3 в цепи катушек кон-
такторов ослабления возбуждения ТЭД).
Когда в цепях управления тепловозов имеется большое
количество катушек с индуктивностью, снижение перена-
Рис. 94. Схемы ускорения гашения электромагнитной энергии (по-
ля), применяемые в тепловозном электрооборудовании
127
пряжений может быть достигнуто применением диодов и ре-
зистора г, включенных по схеме (см. рис. 94, е) (тепловозы
2ТЭ116, ЗТЭ10М, 2ТЭ10М).
11.5. Исключение обходных контуров в схеме
Схема цепей управления должна обеспечивать требуемую
последовательность работы аппаратов при возможных от-
клонениях в их регулировке и изменениях времени их сра-
батывания. Не должно возникать так называемых обходных
контуров как при работе одной секции тепловоза, так и при
работе по системе многих единиц.
Характерные примеры обходных контуров представлены
на рис. 95. Наличие обходного контура связано с подклю-
чением двух катушек 2 и 3 к одному проводу. Так, при
включении автомата А1 возникает обходной контур через
три катушки. Значение тока зависит от сопротивления ка-
тушек. Исключить в рассматриваемой схеме обходной кон-
тур можно введением дополнительного контакта Т62 или
диодов.
11.6. Ограничение тока в катушках аппаратов
и включение аппарата иа «самопитание»
В ряде случаев катушка электрического аппарата рас-
считана на напряжение, меньшее, чем напряжение в цепи
управления тепловозом. Если включить последовательно
с катушкой резистор, то напряжение, подведенное к катуш-
ке, может оказаться недостаточным для срабатывания аппа-
ратов. В этом случае параллельно резистору включается
размыкающий контакт аппарата, который перед включением
аппарата шунтирует резистор, а после включения аппарата
вводит его в цепь катушки (рис. 96).
Рис. 95. Характерные примеры обходных контуров в цепях
128
(катушка 988)
(катушка 988)
Рис. 96. Схема включения аппарата, катушка которого рассчитана
на напряжение, меиыпее напряжения питания
ЛК КД”
Рис. 97. Включение электроаппарата иа «самопитаиие»
Если необходимо включить реле управления и оставить
его включенным во всех режимах работы (за исключением
режима, когда снято общее напряжение), применяются схе-
мы включения «самопитания» (рис. 97). Так, на ряде тепло-
возов при включении аварийной кнопки Д/С или при вклю-
чении контакта КДМ дифманометра срабатывает реле РУ7,
которое остается включенным благодаря замыкающему кон-
такту этого реле (тепловозы типа ТЭК), ТЭЗ). При пуске
дизеля тепловоза 2ТЭ116 сначала включается реле РУ9,
через него ток течет на катушку реле РУ23, которое сраба-
тывает и остается в таком состоянии впредь до окончания
прокачки масла после остановки дизеля.
Глава 12
ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СХЕМ ТЕПЛОВОЗОВ
2.1. Условные графические обозначения
: электрических схемах и особенности
ix применения для тепловозов
Предварительные замечания. Прежде чем изучать элект-
рические схемы, необходимо внимательно познакомиться
со стандартными условными графическими обозначениями
элементов схем и особенностями их применения в электри-
ческих схемах тепловозов.
Зак. 140
129
Стандарты, как правило, устанавливают общие обозначе-
ния, которые принимаются за основу при составлении про-
изводных (конкретизированных) обозначений, если в том
или ином конкретном случае недостаточно общего обозначе-
ния. Все элементы условных графических обозначений вы-
черчиваются одинаковой толщины (без отдельных утолще-
ний). В стандартах приведены размеры некоторых условных
графических обозначений. Допускается условные графи-
ческие обозначения пропорционально уменьшать или уве-
личивать.
Ниже приведены некоторые пояснения к применению
стандартных условных графических обозначений в электри-
ческих схемах тепловозов.
Электрические машины. В соответствии с ГОСТ 2.722—68
установлено три способа изображения электрических машин:
упрощенный однолинейный, упрощенный многолинейный
(форма I) и развернутый (форма 11). При упрощенном изобра-
жении электрических машин обмотки статора и ротора изоб-
ражают в виде окружностей. При развернутом обозначении
обмотки статора изображают в виде цепочек полуокружно-
стей, а обмотки ротора (в машинах переменного тока) или
якоря (в машинах постоянного тока) — в виде окружности.
В машинах постоянного и переменного тока с коллекто-
ром и щетками у изображения якоря вычерчиваются щетки
(полное количество или для упрощения две). В остальных
машинах переменного тока у окружности ротора щетки не
изображают. Если нет особой необходимости,то и у других
машин щетки разрешается не изображать. На рис. 98 пред-
ставлено развернутое и упрощенное многолинейное изобра-
жение тепловозных электрических машин переменного тока.
Внутри окружности допускается указывать вид машины:
Г — тяговый генератор; В — возбудитель; ВГ — вспомога-
тельный генератор; СтГ — стартер-генератор; Т — тахоге-
нератор; СПВ — синхронный подвозбудитель и др. Также
может указываться род тока, число фаз или вид соединения
обмоток в соответствии с требованиями ГОСТ2. 750—68.
Выводы обмоток согласно стандарту можно направлять в лю-
бую сторону (вверх, вниз, вправо, влево), однако направле-
ние выводов обмотки ротора не должно совпадать с направ-
лением выводов обмотки статора.
При развернутом изображении машин постоянного тока
(рис. 99) обмотки независимого возбуждения и параллельная
изображаются четырьмя полуокружностями, последователь-
ного возбуждения—тремя, обмотка добавочных полюсов —
одной. В ряде случаев на электрической машине могут быть
130
Рис. 98. Развернутое и уп-
рощенное миоголииейное
изображение электрических
машин переменного тока:
а — тяговый генератор ГС-501А
тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70 и др.
с двумя трехфазными якорны-
ми обмотками статора и явно-
полюсным ротором: б - подвоз-
будитель ГСВ-20 тепловозов
ТЭ10, ТЭП10 и др. с трехфаз-
ной якорной обмоткой статора
и неявиополюсным ротором; в —
возбудитель ВС-650 тепловозов
2ТЭ116, ТЭП70 и др. или под-
возбудитель ВС-652 тепловозов
ТЭ10М, 2ТЭ10Л и др. с неявно-
полюсным ротором и обмоткой
возбуждения на статоре; г —
тяговый электродвигатель
ЭД-900 тепловоза ТЭ120 с ко-
роткозамкнутым ротором и об-
моткой статора, соединенной
«в звезду»; д- электродвига-
тель 4АЖ-225-М602 вентилятора
охлаждения ТЭД тепловозов
2ТЭН6 с открытой схемой об-
мотки статора и короткозамкну-
тым ротором (изображение без
учета сдвига фаз); с*-- тахо-
метрический датчик ДТЭ-018 ча-
стоты вращения дизеля тепло-
воза ТЭП70 с постоянными
магнитами на явнополюсном
роторе
обмотки специального
назначения (например,
на возбудителе теплово-
за ТЭЗ — дифференци-
альная, регулировочная
и ограничительная). Об-
мотки специального на-
значения в этом случае
обычно изображаются
четырьмя полуокруж-
ностями.
В машинах перемен-
ного тока разрешается
Упрощенное
изображение
РазВернутое
изображение
1С1
1С2
1СЗ
га
сг
взаимное расположение
обмоток изображать без учета сдвига фаз (рис. 100).
В машинах постоянного тока согласно стандарту нача-
ло и конец каждой обмотки обозначают одной и той же
прописной буквой со следующими цифрами: для начала —
1, для конца — 2 (табл. 5). Если машина имеет несколько
обмоток одного наименования, то начала и концы после бук-
венных обзначений имеют цифровые обозначения, состоящие
131
из двух цифр: первая цифра указывает порядковый номер
обмотки, вторая — начало (1) или конец (2) обмотки.
Обозначение выводов обмоток возбуждения выполняют
так, чтобы в режиме электродвигателя при правом вращении
ток в обмотках протекал от начала к концу. Если различные
обмотки имеют постоянное соединение внутри машины, то
обозначения сопрягаемых выводов обмоток на схемах можно
не указывать. Промежуточные выводы обмоток обозначают-
ся буквой М с соответствующей цифрой (Ml, М2 и т. д.).
Рис. 99. Развернутое изображение тепловозных электрических ма-
шин постоянного тока:
а -тяговые генераторы; б - возбудитель В-600 тепловозов типа ТЭ10; в —
возбудитель ВТ-275/120 тепловоза ТЭЗ; г — возбудитель МВТ-25/9 тепловозов
ТЭМ2 и др.; д - вспомогательный генератор; е - стартер-генератор СТГ-7,
ПСГ-У2 тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70 и др. в режиме пуска дизеля; ас —то же
в режиме тягового генератора; з тахогенератор ТГ-83/100, ТГ-83/45 тепло-
воза ТЭЗ со смешанным возбуждением; и — тяговые электродвигатели; к —
электродвигатель П11, Ш2 с параллельным возбуждением; л -- электродвига-
тель П21. П22 со смешанным возбуждением; м — электродвигатель П41 со
смешанным возбуждением; н — электродвигатели ДВ-75, МВ-75 с последова-
тельным возбуждением; п — электродвигатели компрессора ЭКТ-5. П2К,
2П2К тепловозов 2ТЭН6, ТЭП70 и др. со смешанным возбуждением
132
Рис. 100. Принципиальная схема син-
хронного тягового генератора
ГС-501А тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70
и др. (изображение без учета сдвига
фаз)
Выводы якорных обмоток (на статоре или роторе) синх-
ронных машин и обмоток статора асинхронных двигателей
обозначаются буквой С, обмотки ротора асинхронных ма-
шин — буквой Р, обмотки возбуждения (индуктора) синх-
ронных машин — буквой И (табл. 6).
Для однофазных синхронных машин выводы якорной
обмотки обозначаются Cl, С2, выводы обмоток возбужде-
ния — И1, И2. Если в синхронном генераторе имеются две
якорные обмотки статора, то их выводы обозначаются
1С1, 1С2, 1СЗ, 10, 2С1, 2С2. 2СЗ, 20 (см. рис. 100).
Дроссели, трансформаторы, автотрансформаторы и маг-
нитные усилители. ГОСТ 2.723—68 устанавливает упрощен-
ное (в виде окружностей) и развернутое (в виде цепочек по-
луокружностей) обозначения обмоток. В тепловозных эле-
ктрических схемах применяется обычно развернутое обоз-
начение. При этом количество полуокружностей в изобра-
жении обмоток не устанавливается. Однако при изображе-
нии магнитных усилителей разнесенным способом рабочую
Таблица 5. Обозначение выводов обмотки электрических
машин постоянного тока
Обмотки Обозначение выводов
Начало Конец
Якоря Добавочных полюсов Компенсационная Последбвательного возбуждения Параллельного возбуждения Пусковая Независимого возбуждения Специального назначения (например, гля возбудителя — дифференциальная, регулировочная, ограничительная) Я1 Д1 К1 а Ш! П1 Н1, ни, Н 21, ... 01, 011, 012... Я2 Д2 К2 С2 Ш2 П2 Н2. Н12, Н22, ... 02, 012. 022...
133
Таблица 6. Обозначение выводов обмоток трехфазных машин
Схема соединения обмоток Число выводов Название выводов Обозначение выводов
начало конец
Открытая 6 1-я фаза С1 С4
2-я » С2 С5
3-я » СЗ Сб
Звездой 3 или 4 1-я фаза С 1
2-я » С2
3-я » СЗ
Нулевая точка 0
Треугольником 3 l-й зажим С 1
2-й » С2
3-й » СЗ
обмотку изображают двумя полуокружностями, а обмотк;
управления — тремя.
При изображении обмоток направление выводов обычн<
не устанавливается, однако при необходимости для обозна
чения начала обмотки можно использовать точку. Начал<
и конец обмотки могут быть обозначены также и буквам!
Н и К. Для дросселей, трансформаторов и автотрансформа
торов сердечник (магнитопровод) изображают вдоль цепоче!
полуокружностей; для магнитных усилителей — поперек
Для всех дросселей, трансформаторов, автотрансформаторе!
и магнитных усилителей, применяемых на тепловозах, ис
пользуются ферромагнитные сердечники, при этом в дрос
селе блоков БА-420, БА-430, в стабилизирующем трансфор
маторе ТС-2 сердечники имеют регулируемый воздушны!
зазор.
На рис. 101 приведено обозначение трансформаторов и
магнитных усилителей, применяемых в тепловозном электро-
оборудовании.
Резисторы, конденсаторы. В схемах тепловозов приме-
няются резисторы постоянные и резисторы с одним или дву-
мя отводами. Для резистора со ступенчатым регулированием
(например, резистор в цепи регулятора напряжения ТРН-1)
применяется знак ступенчатого регулирования согласно
ГОСТ 2.721—74. Измерительный шунт изображается, как
резистор. При изображении резистора малой мощности
(0,05...5 Вт) в схемах блоков автоматики принимают услов-
ные графические обозначения в соответствии с ГОСТ
2.728 -74 в зависимости от номинальной мощности.
134
Полупроводниковый термодатчик пожарной сигнализа-
ции изображается, как терморезистор.
В схемах и аппаратах тепловозов в большинстве случаев
применяются неэлектролитические конденсаторы. Приме-
няемые в регуляторах напряжения электролитические кон-
денсаторы чаще бывают поляризованными (около конденса-
тора ставится знаке-! »).
ТР-5
Н1 02 07 М
иг К2ю кзт кунз ns
ТР-23
ТР-21
12 1110 9 8 Тб 5 9 3
ж)
ТР-2А
ТПН-ЗА, ТПН-9
. . ФорноЛ
Форма! ю w
КУ НУ КУ НУ
тпт-уб } тпт-10
Формат ФормаП
тт-зо
Н2 KZ
ТПТ-21, ТПТ-22
Форма! ФормаП
Рис. 101. Особенности изображения трансформаторов, автотрансфор-
маторов и магнитных усилителей на электрических схемах тепло-
возов:
а -—распределительные трансформаторы; б — стабилизирующий трансформа-
тор; в — трансформатор тока; г — автотрансформатор; д — амплистаты; е —
трансформаторы постоянного напряжения; tw — трансформаторы постоянного
тока
135
Приборы электроизмерительные. В соответствии с ГОСТ
2.729—68 показывающие измерительные приборы изобра-
жаются в виде окружности, при этом вписываются буквен-
ные обозначения: А — амперметр, V — вольтметр, УД —
вольтомметр и др. Такими же окружностями изображаются
указатели и датчики электроманометров и электротермо-
метров.
Источники света. Лампы накаливания (осветительные и
сигнальные) изображаются согласно ГОСТ 2.732—68. При
изображении сигнальных ламп допускается секторы зачер-
нять.При этом к числу сигнальных относятся лампы буфер-
ных фонарей, а также лампы, сигнализирующие о режимах
работы.
Устройства коммутационные и контактные соединения.
Коммутационные устройства на схемах в большинстве слу-
чаев изображаются в положении, принятом за начальное.
При этом за начальное положение контактов контакторов
реле принимается положение при обесточенной катушке ап-
парата или при отсутствии принудительных сил в неэлектри-
ческом реле. Выключатели на одно направление (рубильни-
ки, тумблеры, пакетные и путевые выключатели, ножные
педали, кнопки и пр.), как правило, изображаются в вы-
ключенном положении.
Главные и вспомогательные контакты реверсора изобра-
жаются на ведущей секции в положении «Вперед», на ведо-
мых секциях, если они установлены встречно по отношению
к ведущей, — в положении «Назад». Контакты реверсивной
рукоятки для двухкабинного тепловоза изображены вклю-
ченными: для первого пульта — в положении «Вперед»,
для второго пульта —• в положении «Назад».
Для контактов коммутационных устройств в ГОСТ
2.755—74 приведено два варианта изображения. Для элект-
рических схем тепловозов может применяться любой из
двух вариантов, но в каждой схеме должен использоваться
лишь один вариант.
Основные формы изображения контактов не различаются
в зависимости от назначения (главные и вспомогательные
контакты контакторов, контакты реле, контроллера, путе-
вых выключателей, кнопочных выключателей, рубильников
и пр.). Однако в дополнение к этим основным формам при-
меняют некоторые детали, которые играют большую роль
и позволяют различать контакты по назначению. Направле-
ние движения подвижных контактов для включения и вы-
ключения не устанавливается.
136
Контакты реле и вспомогательные контакты контакторов
изображаются одинаково. Главные контакты контакторов,
имеющие дугогасительные камеры, изображаются, как кон-
такты с дугогашением. Главные контакты контакторов
без дугогашения изображаются, как контакты для коммута-
ции сильноточной цепи. Так же изображаются и контакты
реверсора.
Контакт с защелкой у реле заземления или у реле обрыва
полюсов изображается, как контакт без самовозврата. Кон-
такты реле времени изображаются, как контакты с выдерж-
кой времени. При рассмотрении обозначений контактов реле
времени следует обратить внимание на то, что выдержка вре-
мени создается при движении контакта в направлении от
дуги к ее центру.
Контакты рубильников (например, батареи, реле зазем-
ления и др.) изображаются, как контакты разъединителя.
Контакты контроллера, реверсивной рукоятки, ножной пе-
дали, неэлектрических реле(давления масла, воздуха, тем-
пературы, дифманометра и пр.), изображаются, как контак-
ты с механической связью.
Контакты блокировок валоповоротного механизма, две-
рей аппаратных камер, автоматики холодильника и пр.
изображаются, как путевые выключатели.
Кнопки пуска дизеля, маневрового режима, песочницы,
контроля пожарной сигнализации, системы АЛС и др. изоб-
ражаются, как кнопочные выключатели с самовозвратом.
Переключатель со сложной коммутацией может изобра-
жаться согласно упомянутому стандарту. На рис. 102 при-
ведены примеры изображения таких переключателей, при-
меняемых на тепловозах.
Тумблеры, широко используемые в разных цепях элект-
рической схемы тепловозов, часто изображаются, как замы-
кающие и размыкающие контакты. Кроме того, тумблеры
могут изображаться и как переключатели со сложной ком-
мутацией (см. рис. 102). Выводные зажимы тумблеров обыч-
но маркированы порядковыми номерами. Эти номера следу-
ет указывать при изображении на принципиально-монтаж-
ных схемах.
Контакты разъемного контактного соединения (штеп-
сельного разъема) обозначаются, как штыри и гнезда, при
этом на принципиально-монтажных схемах рекомендуется
указывать, где размещаются штыри и гнезда (на колодке или
на вставке).
На принципиально-монтажных электрических схемах
около всех электрических машин и аппаратов изображаются
137
контакты разборных или неразборных соединений. К числу
разборных соединений относятся болтовые и винтовые. Не-
разборные соединения обычно осуществляются пайкой (так,
в тепловозном электрооборудовании пайкой соединяются
контакты реле управления ТРПУ-1, разъемных контактных
соединений, тумблеров, панелей диодов).
Воспринимающая часть электромеханических устройств.
Воспринимающая часть электромеханических устройств
Рис. 102. Две формы изображения:
и — контроллера; б -контактов реверсивной руконткн КМ; в - аварий^
ного переключателя; г — тумблера
138
(катушки контакторов, реле, вентилей, электромагнитов)
изображается согласно ГОСТ 2.756—76. Если катушку
€ двумя или несколькими обмотками разносят на схеме,
то такую катушку изображают с наклонными линиями (из
тепловозных электроаппаратов две обмотки имеет лишь
подвижная катушка регулятора ТРН-1).
При необходимости уточнения назначения аппарата или
его катушки рядом с обозначением располагается одно или
два дополнительных графических поля (перегородка между
двумя дополнительными графическими полями может опус-
каться). В тепловозных электрических аппаратах обычно
применяются дополнительные указания согласно упомяну-
тому стандарту.
12.2. Буквенно-цифровые обозначения элементов
электрических схем
Для изучения электрических схем тепловозов очень
важным является освоение системы буквенно-цифрового
обозначения элементов электрических схем. Такая система
была предложена в отраслевых нормалях ОН 18-62 и ОН 18-
65, разработанных ВНИТИ. В процессе разработки электри-
ческих схем тепловозов заводами-изготовителями эта сис-
тема не всегда соблюдалась. Требования ГОСТ 2.710—81
«Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах»
нашли отражение лишь в электрической схеме опытного
тепловоза ТЭ136.
По указанным нормалям первая одна или две буквы обоз-
начают вид аппарата1:
А — амперметр, амплистат; АВ — автоматический вы-
ключатель; Б — батарея, блок, блокировка (контакт, путе-
вой выключатель); В — возбудитель, вентиль электромаг-
нитный; Вк — выключатель; Г —• генератор; Д — датчик,
диод; К — контакт, контактор, контроллер; Кл — клапан
электропневматический; Л — лампа; М — электромагнит;
П — панель; Пк — переключатель; Пр — предохранитель;
Р — реверсор, реле, резистор; Рг — регулятор; Рз — ро-
зетка электрическая; С — конденсатор, панель резисторов,
светильник, сигнал электрический; Т — транзистор, тири-
стор; Тг — тахогенератор; Тр — трансформатор; Ш —
1 Приведенный перечень по сравнению с упомянутыми норма-
лями несколько расширен с учетом последующего опыта разработки
электрических схем тепловозов заводами.
139
шунт амперметра; Э — электродвигатель, электрический ди-
станционный прибор.
Следующие буквы или цифры в обозначении отражают
назначение элемента электрической схемы. Тогда согласно
упомянутым нормалям образуются следующие буквенные
обозначения, встречающиеся на электрических схемах
тепловозов:
А1... — амперметры;
АВ — амплистат возбуждения;
АВ1 ... — автоматические выключатели;
БА — батарея аккумуляторная;
БА — блоки автоматические, ББ — боксования (выпря-
мителей в системе защиты от боксования), БВ— выпрямите-
лей, БВГ — возбуждения генератора, БДС — диодов срав-
нения, БЗВ — задания возбуждения, БЗУ (БТ) — тахо-
метрический, БПД — пуска дизеля, БПК~ пуска комп-
рессора, БС — рэзисторов, БУВ — управления выпря-
мителем;
БД, БОД, БК — контакт блокировки дверей аппарат-
ных камер, БВУ — валоповоротного устройства;
В (ВС) — возбудитель синхронный;
ВАЗ, ВАП — вентили автосцепки (задние, передние),
ВВО — воздухоочистителя, ВВП — вызова помощника ма-
шиниста, ВЖ — жалюзи, ВЗС (ВС) — звукового сигнала,
ВРВ, ВРН — реверсора (вперед и назад), ВП — клапана
песочницы, В TH — отключения топливных насосов, ВУП —
ускорителя пуска, ВТ1...ВТ4 — регулятора, ВХ — вы-
ключения бытового холодильника1;
ВкБ — выключатель батареи, ВкРЗ —реле заземления,
ВкА — аварийной остановки дизеля;
Г — тяговый генератор, ГВ (или ВГ) — вспомогатель-
ный генератор;
Д, ДЗБ — диод заряда батареи, Д1... — диоды в схеме;
ДТЦ — датчик давления в тормозном цилиндре; ДДР
давления в дополнительном резервуаре;
КДМ (КЖМ) — контакт дифференциального (жидкост-
ного) манометра;
КП1, ..., КП6 - контакторы силовой тяговой цепи;
КШ1, КШ2 - ослабления возбуждения ТЭД, КД, КД1,
КД2 — пуска дизеля, КВ (КВВ) — возбуждения возбуди-
теля, КВ (КГ) - возбуждения генератора, КАВ (КВА) —
1 Обозначение вентилей электропневматических контакторов —
такое же, как и самих контакторов.
140
аварийного возбуждения, КМН — маслопрокачивающего
насоса, КТН — топливоподкачивающего насоса, КДК —
двигателя компрессора, КУДК — управления двигателем
компрессора, КРН — регулятора напряжения, КН — на-
пряжения, КТ — тормозной, КБА — заряда аккумулятор-
ной батареи;
КМ — контроллеры машиниста, КМТ — кран маши-
ниста;
КлП — клапан песочницы;
КнПУ — кнопка переключения управления, Кн1...—
управления;
ЛС1, ..., ЛН, ЛРЗ, ЛД, ЛДК—лампы сигнальные,
Л1... — осветительные;
МР1 ... —электромагниты регулятора;
ПВ — панель выпрямителей;
ПкВ — переключатели возбуждения, ПкП, ПКР —-
питания цепей управления (для одной или двух секций
тепловоза), ПкТН — электродвигателя топливного насоса
(с основного на резервный);
Пр1... — предохранители плавкие;
РБ — реле боксования, РВ — времени, РДВ (РД) —
давления воздуха, РДК — давления воздуха компрессора,
РЗ — заземления, РМТ (РТ) — максимального тока, PH —
напряжения, РОТ — обратного тока, РП — переключения
(перехода), РТ — температурное;
РгН — регулятор напряжения;
Рз1 ...—-розетки бытовые, РзБ — заряда батареи,
РзВ — ввода неработающего тепловоза в цех, РзР —реостат-
ных испытаний, РзУ — межсекционного соединения;
Р1 ... — резисторы в схеме тепловоза или отдельных
аппаратов (без панели);
С1 ... — конденсаторы в схеме тепловоза или отдельных
аппаратов;
СШ1 ... СШ6, СВГ — ящики или панели резисторов;
С1 ... — светильники;
СБ — сигнал боксования электрический;
Т1 ... —транзисторы или тиристоры;
Тг1 ...—-тахогенераторы;
ТрК — трансформатор коррекции, ТрПН — постоян-
ного напряжения ТрПТ — постоянного тока, Тр1 ... —
трансформаторы;
Ш1 ... — шунты амперметров;
ЭТ — электродвигатель тяговый, ЭВ — вентилятора,
ЭВТ — вентилятора тормозных резисторов, ЭКФ — кало-
рифера, ЭК — тормозного компрессора, ЭНМ (ЭМН) —
141
маслопрокачивающего насоса, ЭНТ (ЭТН) — топливопод-
качивающего насоса;
ЭМ — электроманометр (датчик и указатель), ЭТ —
электротермометр (датчик и указатель).
На электрических схемах ряда тепловозов часто встре-
чаются буквенные и цифровые обозначения элементов, от-
личающиеся от рекомендуемых упомянутыми нормалями.
Основные из ннх следующие:
А1, ..., 45, 46 — автоматические выключатели;
ВБ (РБ)—выключатель батареи, ВРЗ—реле заземления;
КЛП, КП1, КП2, К31, К32— вентили песочницы, Т1...
ТЗ — регулятора, ВП6 — выключения левого ряда топ-
ливных насосов, ВП9 — отключения пяти топливных насо-
сов правого ряда, ВП7 — ускорителя пуска дизеля, ВП10,
КВП — вызова помощника машиниста;
В1 ... (Т61 ...) — выключатели, тумблеры,
Д1 ... — контакторы пуска дизеля, П1 .... С, СП1,
СП2 — силовой тяговой цепи, ВПП, ВШ2, П11 ... П16 —
ослабления возбуждения тяговых электродвигателей, ВВ —
возбуждения возбудителя, Б — заряда аккумуляторной
батареи;
АК — кнопка аварийной остановки дизеля, ПД,
ПД1 ... — пуска дизеля; КВП — вызова помощника ма-
шиниста, КМР — маневрового режима, КН — песочницы,
КПП — подачи песка под первую колесную пару, КУ1 ... —
управления;
БМ, ЭТ — электромагниты регулятора;
АР, ПВА — переключатель возбуждения;
КБ — ключ блокировочный (переключатель управления
с одной кабины на другую);
ПДМ, ПТВ, ПТМ — переключатели дистанционных при-
боров, ПР — переключатели розеток, ПВ — вольтметра,
ТП — тормозной;
ПР — реверсор;
125А, 160А — предохранители плавкие;
APT, ТРВ, ТРМ — температурные реле;
PH, АРН, БРН, ТРН — регуляторы напряжения;
РЭ1 ..., РШ1 ... — розетки бытовые, РВИ — заряда
батареи (внешнего источника питания), РВД, РВТ — ввода
неработающего тепловоза в цех, РПБ — параллельного
соединения аккумуляторных батарей;
Реш и др. — ящики или панели резисторов;
ТН, ТПН — трансформатор постоянного напряжения,
ТТ, ТПТ — постоянного тока, ТС, СТр — стабилизирую-
щий, ТР — распределительный;
142
IIIA, 103, 104, 115—117 —шунты амперметров;
1 ... 6 — электродвигатели тяговые, МВ (МК) — кало-
рифера, ВК — вентилятора кузова, МН — маслопрокачи-
вающего насоса, TH — топливоподкачивающего насоса,
АО — вентилятора кабины;
ДД1 ..., ДВ1 ..., ДМ ..., УД1 ..., УВ1 ..., УМ1... и
др. — датчики и указатели электроманометров и электро-
термометров.
В системе обозначений элементов электрических схем
тепловозов, кроме буквенных обозначений, в соответствии
с упомянутыми выше нормалями используются дополни-
тельные цифровые обозначения, которые ставятся для оди-
наковых повторяющихся элементов перед буквенным или
буквенно-цифровым обозначением или для элементов, имею-
щих различное назначение, конструктивные или другие осо-
бенности, — после буквенного обозначения.
В целях упрощения монтажа электрооборудования, оты-
скания неисправностей, а также изучения электрических
схем тепловозов нумерация проводов применяется иногда
в зависимости от назначения цепей. Пока это выполнено
лишь на тепловозах ТЭП60, где используется следующая
нумерация:
Наименование цепей
Межсекциониое соединение
Розетка реостатных испытаний
Силовая тяговая цепь
Цепи возбуждения
Цепи управления .
Цепи собственных нужд .
Цепи приборов . ...
Номера
проводов
1...59
. 60... 100
. 101...299
. 300...429
. 430...799
1100...1300
. 800...899
. 900... 1099
На проводах, которыми ведется монтаж систем АЛС,
радиосвязи, электропневматического тормоза, пожаротуше-
ния и освещения, перед номером обычно указываются соот-
ветственно буквы А, Р, Т, П, С.
12.3. Особенности индексации электрических схем
Как указывалось выше, в соответствии с ГОСТ 2.701—84
и ГОСТ 2.702—75 в индекс схем, входящих в состав конст-
рукторской документации, включается буква, определяю-
143
27310В 70. 07. OOZ. 3 3—2
I--------- Постройка по карте опыта
------------------Принципиальная схема
------------------Электрическая схема
------------------------------------Порядковый номер схемы
------------------------------------ Подгруппа узлов тепловоза
------------------------------------ Группа узлов тепловоза
------------------------------------ Марка тепловоза
Рис. 103. Структура индекса электрической схемы тепловоза
щая вид схемы (например, для электрической — Э), и циф-
ра, обозначающая тип схемы (например, для принципиаль-
ной или принципиально-монтажной — 3).
В индекс схемы входят также серия (марка) тепловоза
[в отдельных случаях в целях ввода в память ЭВМ марка
тепловоза заменяется условным номером в пределах от
2000 до 2500 (2127—2ТЭ10В, 2133—2М62, 2139—ЗТЭ10М и
2ТЭ10М, 2155 — ТЭ10МК, 2137—2ТЭ116А и т. д.1, указа-
ние о том, что схема относится к группе электрооборудова-
ния, подгруппа узлов схемы, порядковый номер от момента
начала постройки и указание на введение опытных узлов
или схемных решений (постройка по карте опыта завода)
рис. 103. Для всех тепловозостроительных заводов группа
чертежей электрооборудования имеет условный номер 70
(всего групп в пределах до 100), подгруппы узлов и деталей,
относящихся к всему тепловозу,—01, пожарной сигна-
лизации — 10, электропневматического тормоза — 18,
АЛС-20, освещения — 90 и т. д.
Так, тепловозы 2ТЭ10В на производственном объедине-
нии «Ворошиловградский тепловозостроительный завод»,
(созданные в результате модернизации тепловозов 2ТЭ10Л)
имели следующие индексы чертежей электрических схем.
2ТЭ10Л.
2ТЭ10Л.
2ТЭ10В.
2ТЭ10В.
2ТЭ10В.
2ТЭ10В.
2ТЭ10В.
2ТЭ10В.
2ТЭ10В.
70.01.008Сх-13
70.01.009ЭЗ
70.01.000ЭЗ
70.01.000ЭЗ-01
70.01.000ЭЗ-02
70.01.001ЭЗ
70.01.002ЭЗ
70.01.002ЭЗ-01
70.01.003ЭЗ
144
На тепловозах 2ТЭ116 ранних периодов выпуска была
проведена комплексная модернизация электрических схем.
Эти схемы имеют следующие модификации:
Индекс схемы Номер тепловоза
М-2ТЭ116.70.01-001-01ЭЗ.................... 002—003
М-2ТЭ116.70.01.002-01ЭЗ................ 031—071,073,076
М-2ТЭ116.70.01.003-01ЭЗ............ 072,074,075,077-117
М-2ТЭ116.70.01.004-01ЭЗ.................... 117—227
12.4. Общая компоновка принципиально-монтажных
электрических схем
Электрические схемы современных тепловозов являются
весьма сложными, состоят из большого числа цепей, изоб-
ражаются тепловозостроительными заводами на 6—20 ли-
стах чертежей.
Отдельные цепи, изображенные на разных листах, сое-
диняются общими зажимами у аппаратов, колодок или рас-
пределительных коробок. Общие точки соединения на от-
дельных листах отмечены окружностями с указанием по-
рядковых номеров и номеров листов чертежей. Силовая тя-
говая цепь, силовая цепь пуска дизеля часто изображается
линиями большей толщины. Иногда в книгах, в журналь-
ных статьях отдельные цепи электрической схемы изобра-
жаются различными цветами, что способствует облегчению
изучения схемы.
Некоторую особенность имеет изображение прин-
ципиально-монтажной электрической схемы двухкабинных
тепловозов ТЭП60 и ТЭП70. На схемах, разработанных про-
изводственным объединением «Коломенский тепловозо-
строительный завод», приведено только оборудование пуль-
та управления № 1 (рис. 104, а), при этом зажимы пульта
№ 1 изображены незачерненными, а пульта № 2 — зачер-
ненными. В отдельных изданиях [8], а также в данной книге
изображено оборудование обоих пультов (рис. 104, б), что
более наглядно позволяет проследить питание отдельных
ьепей как от одного, так и от другого пульта управления.
На принципиально-монтажных электрических схемах
практикуется очерчивать габариты отдельных аппаратов
(контроллер, переключатели, панели и пр.) тонкими штрих-
пунктирными линиями. В ряде случаев на принципиально-
монтажных схемах (тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, ТЭ10М,
2ТЭ116 и др.) изображены монтажные схемы электрических
машин, аппаратов, приборов, колодок зажимов, распредели-
145
тельных коробок, тройников с указанием номеров подводи-
мых проводов. Эти схемы обычно очень полезны при рас-
смотрении цепей, отыскании неисправностей и т. п.
Обязательным элементом принципиально-монтажной
схемы тепловоза является полный перечень электрических
машин, аппаратов, приборов, который оформляется в виде
таблицы с указанием буквенно-цифровых обозначений, точ-
ного названия, марки и количества. Все буквенно-цифровые
обозначения на электрических схемах, в таблице, а также
при описании схем в тексте книг и документов выполняются
курсивом, а марки электрических машин, аппаратов и при-
боров приводятся прямым шрифтом. На схеме приводится
также таблица включения контакторов, реле, электропнев-
матических вентилей и электромагнитов.
Как известно, на современных тепловозах предусмотре-
но управление двумя, тремя или четырьмя секциями с од-
ного пульта тепловоза. Это называется «управлением по сис-
теме многих единиц». Для этого на задних буферных брусь-
ях каждой секции тепловоза устанавливаются колодки меж-
секционного соединения, к контактам которых подключают-
ся соединительные провода от соответствующих цепей элект-
рической схемы. Эти колодки соединяются между собой
вставками и многожильными кабелями. При этом приме-
няется как прямое, так и перекрещенное соединение цепей.
Перекрещенное соединение проводов применяется для це-
Рис. 104. Особенности изображения электрической схемы двухка-
биииых тепловозов ТЭП60 и ТЭП70
146
пей, которые связаны с направлением движения тепловоза и
питанием сигнальных ламп. На принципиально-монтажной
схеме обычно изображаются схемы колодок, вставок, при-
водится примечание или вспомогательная таблица с указа-
нием, какие контакты имеют прямое, а какие перекрещенное
соединение.
Особенностью электрооборудования современных теп-
ловозов является наличие колодки реостатных испытаний,
к контактам которой подведены провода для измерения на-
пряжения синхронного подвозбудителя, а также потен-
циальные провода от шунтов, включенных в цепи возбуж-
дения генератора и возбудителя.
На тепловозах предусмотрена возможность выключения
неисправного ТЭД. Для этого служат выключатели в виде
тумблеров (по одному на каждый двигатель). Каждый из
выключателей имеет по два замыкающих и одному размы-
кающему контакту.
В ряде случаев (электрические схемы тепловозов
ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, ТЭП60, ТЭП70) практикуется разбивка
поля всей схемы на зоны, которые обозначаются по вертика-
ли буквами, а по горизонтали — цифрами. В этом случае
в перечне электрических машин, аппаратов, приборов для
каждого из элементов указывается обозначение зоны, где
размещен элемент схемы. Практикуется также по периметру
схемы составление таблицы с пояснением назначения основ-
ных аппаратов или цепей [71.
12.5. Общие рекомендации по изучению
электрических схем
Перед изучением принципиально-монтажной электри-
ческой схемы тепловоза необходимо предварительно, поль-
зуясь таблицей перечня электрических машин, аппаратов,
приборов, разобрать какие в нее входят электрические ма-
шины, аппараты и приборы. При этом можно рекомендовать
выполнить следующие задания:
1. Найти на схеме все электрические машины, их об-
мотки, разобрать, каково назначение машин, какие системы
возбуждения имеют эти машины.
2. Найти на схеме аккумуляторную батарею, ее рубиль-
ник.
3. Найти на схеме зажимы колодок аппаратных камер
и пульта управления. Обратить внимание на систему их
обозначений. Найти на схеме зажимы питания и минусовые.
147
4. Найти на схеме электропневматические вентили,
электромагниты.
5. Найти на схеме контакторы (катушки, главные и
вспомогательные контакты).
6. Найти на схеме контакты КМ. Познакомиться с его
разверткой (она показывает включение контактов в зависи-
мости от позиций). При этом можно проследить, какие вклю-
чаются цепи и аппараты. Это же видно и из таблицы включе-
ния контакторов, реле, электропневматических вентилей и
электромагнитов, которая обычно приводится на принци-
пиально-монтажной схеме.
7. Найти на схеме контакты реверсивной рукоятки
КМ. Проследить цепь на катушке вентилей управления ре-
версором «Вперед» и «Назад». Обратить внимание на то,
что ток потечет по этой цепи лишь после установки штурвала
(рукоятки) КМ на первую и последующие позиции. Тогда
же и повернется кулачковый вал (барабан) реверсора.
8. Найти на схеме главные и вспомогательные контакты
реверсора. Проследить, как течет ток через главные кон-
такты реверсора и обмотки возбуждения ТЭД при положе-
нии «Вперед» и «Назад», куда течет ток через вспомогатель-
ные контакты.
9. Найти на схеме кнопки «Пуск дизеля».
10. Найти на схеме (тепловоза ТЭЗ) прочие кнопки уп-
равления или на схемах других тепловозов соответствующие
автоматические выключатели или тумблеры.
II. Найти на схеме все реле и регулятор напряжения
(катушки, контакты).
12. Найти на схеме магнитные усилители, трансформа-
торы, панели с диодами, бесконтактный тахометрический
блок и прочие блоки автоматики и выпрямительные.
13. Найти на схеме тепловозов (кроме ТЭЗ, ТЭМ1) ко-
лодку реостатных испытаний и цепи, в которых измеряется
ток и напряжение (проследить в колодке и на схеме номера
соответствующих проводов). На схеме тепловоза ТЭЗ найти
изображение вставок — замыкателей, которые соединяют
цепи при отключенных приборах стенда реостатных испы-
таний.
14. Найти на схеме колодки и вставки межсекционного
соединения и провода от отдельных цепей электрической
схемы, которые подключены к этим колодкам. Обратить
внимание на прямое и перекрещенное соединение проводов
обеих вставок,рассмотрев примечание или вспомогательную
таблицу, которые обычно приводятся около схемы колодок.
148
15. Найти на схеме выключатели (тумблеры) отклю-
чения тяговых электродвигателей, обратив внимание на по-
ложение замыкающих и размыкающих контактов при
включенных или выключенных двигателях.
16. Найти на схеме основные цепи из перечисленных на
рис. 91.
При изучении цепей электрической схемы тепловоза
надо предварительно разобрать, какие в них входят элект-
рические машины, аппараты и приборы, какое положение
контактов аппаратов будет при включенной и выключенной
цепи, как изменится положение контактов в зависимости от
позиции КМ.
При рассмотрении сложных цепей (пуска дизеля, трога-
ния тепловоза с места, защиты от боксования и др.)можно
воспользоваться структурными схемами управления, не-
которые из которых приведены в гл. 14—15. Особенностями
изображения структурных схем являются следующие. Если
включение какого-либо аппарата вызывает включение дру-
гого, то это действие показывается прямоугольниками и
стрелками, изображенными сплошными линиями. Если
включение аппарата лишь подготавливает какую-либо цепь,
то прямоугольники и стрелки изображаются штриховыми
линиями. Действие обратной связи выделяется цветными
линиями.
Глава 13
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИЛОВЫМ ТЯГОВЫМ
ЦЕПЯМ, СИЛОВЫМ' ЦЕПЯМ РЕОСТАТНОГО ТОРМОЖЕНИЯ
И К ЦЕПЯМ ВОЗБУЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
3.1. Силовые тяговые цепи, силовые цепи
реостатного торможения и силовые цепи
ослабления возбуждения тяговых электродвигателей
Рассматриваемые цепи в режиме тяги служат для пере-
дачи электрическо й энергии от тягового генератора ТЭД
и должны обеспечивать одновременное включение и отклю-
чение всех ТЭД, изменение направления движения, вклю-
чение и выключение ослабления возбуждения двигателей.
В режиме электродинамического торможения эти цепи обес-
149
печивают независимое возбуждение ТЭД от генератора,,
нагрузку якорей двигателей на тормозные резисторы
(см. рис. 88).
Цепь состоит из тягового генератора, ТЭД, силовых
контакторов, контакторов ослабления возбуждения двига-
телей, резисторов ослабления возбуждения, реверсора и
Рис. 105. Принципиальная схема силовой тяговой цепи при парал-
лельном соединении ТЭД:
а — тепловозы типа ТЭ10; б тепловозы ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, опытные теплово
зЫ 2ТЭ10В
150
Рис. 106. Принципиальная схема силовой тяговой цепи при после-
довательно-параллельном соединении ТЭД:
а — тепловозы ТЭЗ; б — тепловозы ТЭМ2
соединительных проводов. В силовую тяговую цепь обычно
включаются амперметр и вольтметр. На современных теп-
ловозах в этой цепи имеются колодки для подключения
внешнего источника питания к ТЭД и обеспечения тем самым
ввода неработающего тепловоза в цех. В режиме электроди-
намического торможения в цепь включены тормозные ре-
зисторы и тормозной переключатель. Электрические машины
и аппараты силовой тяговой цепи и силовой цепи ослабле-
ния возбуждения ТЭД должны отличаться высокой надеж-
ностью и долговечностью.
При трогании с места включаются силовые контакторы и
все ТЭД подключаются к генератору. При включении кон-
такторов возбуждения тягового генератора и возбудителя
генератор начинает вырабатывать напряжение, и ТЭД по-
лучают питание. Для того чтобы уменьшить необходимую
степень регулирования тягового генератора или использо-
вать полную мощость уже построенного тягового генератора
в более широком интервале скоростей движения, при высо-
151
ких скоростях применяется ослабление возбуждения
ТЭД.
Степень возбуждения применяется такой, чтобы обеспе-
чить использование полной мощности дизель-генератора
вплоть до конструкционной скорости тепловоза. Если не-
обходимая степень ослабления возбуждения ниже примерно
0,4, то применяются две ступени ослабления возбуждения
(большинство тепловозов, см. рис. 83, б). Лишь на теплово-
зах ТЭП75, ТЭМ1, ТЭ1, ТЭ2 применяется одна ступень
ослабления возбуждения. Для ослабления возбуждения
ТЭД при определенной скорости движения при помощи
реле переключения включаются контакторы ослабления
возбуждения и параллельно обмоткам возбуждения ТЭД
включаются резисторы, осуществляя первую ступень ослаб-
ления возбуждения. При дальнейшем увеличении скорости
движения при помощи кон-
такторов ослабления возбуж-
дения второй ступени парал-
лельно к ранее включенным
резисторам включаются но-
вые, осуществляя вторую
ступень ослабления возбуж-
дения двигателей. При сни-
жении скорости движения
сначала отключается вторая
ступень ослабления возбуж-
дения, а затем первая.
Реверсор (кулачкового
или барабанного типа) осу-
ществляет реверсирование
движения тепловоза путем
изменения направления тока
в обмотках возбуждения
двигателей.
Силовые тяговые цепи
тепловозов можно классифи-
цировать следующим обра-
зом:
1. При параллельном сое-
динении ТЭД
1.1. без уравнительных
соединений (рис. 105, а);
1.2. с уравнительными
соединениями в цепи ТЭД
(рис. 105, б).
Рис. 107. Принципиальная схе-
ма силовой тяговой цепи теп-
ловозов ТЭМ1 с переключени-
ем ТЭД с последовательного
на последовательно-параллель-
ное соединение
152
Рис. 108 Принципиальная схема силовой тяговой цепи с выпрями-
тельной установкой и параллельным соединением ТЭД
2. При последовательно-параллельном соединении ТЭД
(рис. 106).
3. С переключением ТЭД с последовательного на после-
довательно-параллельное соединение (тепловозы ТЭМ1,
ТЭ1, ТЭ2, рис. 107);
4. С выпрямительной установкой и параллельным сое-
динением ТЭД (тепловозы с электропередачей переменно-
постоянного тока, рис. 108).
5. При параллельном соединении асинхронных ТЭД
(тепловозы с электропередачей переменного тока, рис. 109).
Рис. 109. Принципиальная схема силовой тяго-
вой цепи при параллельном соединении асин-
хронных ТЭД тепловозов с передачей перемен-
ного тока
153
Рис. 110. Схема уравни-
тельных соединений меж-
ду ТЭД
13.2. Уравнительные соединения
между тяговыми
электродвигателями
На тепловозах 2ТЭ10В, ЗТЭ10М
и 2ТЭ10М, выпускаемых с 1980—
1981 гг., применены уравнитель-
ные соединения (уравнители воз-
буждения) (рис. НО) между обмот-
ками возбуждения ТЭД, колесные
пары которых имеют разную
склонность к боксованию (на
тепловозах 2ТЭ10В, ЗТЭ10М и
2ТЭ10М — 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6).
В цепи уравнительных соединений,
как видно из рис. 42 и ПО, включе-
ны блоки силовых вентилей ПВ1—
ПВЗ, автоматический выключатель
АУР. Принцип действия уравнительных соединений сво-
дится к следующему. При боксовании одной из колесных
пар (например, 1-й) снижается ток в цепи ее двигателя и
потенциал точки а. От цепи другого двигателя появляется
уравнительный ток, который подпитывает обмотку возбуж-
дения двигателя, связанного с боксующей колесной парой.
Это способствует уменьшению частоты вращения якоря ТЭД
боксующей колесной пары.
При длительном боксовании возможно появление коле-
баний тока в цепи двигателей. Для предотвращения его
введена отрицательная обратная связь по уравнительному
току. Она осуществляется тремя дополнительными обмот-
ками управления на трансформаторах ТПТ1 — ТПТ4,
каждая из которых находится в цепи пары двигателей,
объединенных уравнительными соединениями. При боксова-
нии и появлении уравнительного тока увеличивается под-
магничивание ТПТ, и это приводит к ограничению напряже-
ния тягового генератора (аналогично формированию дина-
мической жесткой характеристики по напряжению).
13.3. Цепи возбуждения тяговых генераторов
На всех современных тепловозах тяговые генератор
постоянного или переменного тока имеют независим»
возбуждение от специального возбудителя. При этом
указанные цепи классифицируются следующим образом:
154
с независимым возбуждением от возбудителя постоянного
тока (тепловозы типа ТЭ10 с возбудителем постоянного тока,
тепловозы ТЭЗ, ТЭ7, ТЭМ2, ТЭМ1 и др., рис. 111, а); с не-
зависимым возбуждением от возбудителя переменного тока
через выпрямитель с регулированием напряжения по-
средством магнитного усилителя и селективного узла (теп-
ловозы типа ТЭЮ выпуска 1958—1963 гг. с возбудителем
переменного тока, рис. 111, б); с независимым возбуждением
от возбудителя переменного тока с регулированием напря-
жения посредством управляемого выпрямителя возбуждения
(тепловозы с передачей переменно-постоянного тока,
рис. 112).
Цепь возбуждения генератора замыкается при включе-
нии контактора КВ (КГ, КВГ, КП)1, начиная с 1-й пози-
ции КМ. Параллельно контакту контактора на большинстве
тепловозов включен резистор г гашения электромагнитной
энергии, который облегчает гашение дуги между контакта-
ми контактора и снижает перенапряжения в обмотке воз-
буждения тягового генератора (см. рис. 94, б). На теплово-
зах ТЭЮ, ТЭП10, 2ТЭ10, ТЭП60 для этой цепи резистор
г включен параллельно обмотке возбуждения тягового
генератора (см. рис. 94, о). Последнюю схему следует приз-
нать более целесообразной, так как при выключенном
контакторе по резистору ток не протекает.
На тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др. (см. рис. 51,
52) на случай выхода из строя САУ тяговым генератором
предусмотрено аварийное возбуждение. Для переключения
1 Вне скобок приведено обозначение контактора для большин-
ства тепловозов, в скобках — для тепловозов ТЭП60, ТЭП70,
ТЭП75.
Рис. 111. Принципиальная схема независимого возбуждения тягово-
го генератора:
а — от возбудителя постоянного тока; б — от синхронного возбудителя через
выпрямитель с регулированием напряжения посредством МУ и СУ
155
Рис. 112. Принципиальная схема независимого возбуждения синхрон-
ного тягового генератора:
а — от синхронного возбудителя с самовозбуждением (тепловозы 2ТЭ121,
2ТЭ116А, ТЭП75); б — от синхронного возбудителя через УВВ (тепловозы
2ТЭП6, ТЭП70, ТЭМ7)
на аварийное возбуждение служит переключатель АП
(ПВА)1. При установке переключателя в положение «Ава-
рийное возбуждение» его контакты шунтируют тиристоры
управляемого выпрямителя возбуждения УВВ (БВГ)1 2. Уп-
равляемый выпрямитель возбуждения становится неуп-
равляемым, и через его диоды,включенные в четыре плеча,
ток синхронного возбудителя выпрямляется для питания
обмотки возбуждения тягового генератора. При аварий-
ном режиме в цепь независимого возбуждения синхрон-
ного возбудителя от стартер-генератора в результате вы-
ключения контактов переключателя АП (ПВА)1 вводятся
дополнительные резисторы CAB (Ra, Ri)1 для уменьшения
напряжения возбудителя и тягового генератора.
Для обеспечения плавного трогания на аварийном ре-
жиме на тепловозах 2ТЭ116, ТЭМ7 на низких позициях
КМ резисторы С АВ (Ri)1 включены полностью. Начиная
с 4-й позиции на тепловозах 2ТЭ116 (или со 2-й позиции на
тепловозах ТЭМ7) первая ступень резистора шунтируется
главным контактом контактора КАВ, что приводит к уве-
личению тока возбуждения возбудителя и мощности тягово-
го генератора.
1 Вне скобок приведено обозначение переключателя для тепло-
возов 2ТЭ116, ТЭМ7, в скобках —для тепловоза ТЭП70.
2 Вне скобок приведено обозначение для тепловозов 2ТЭ116,
в скобках — для тепловозов ТЭП70 и ТЭМ7.
156
На тепловозах ТЭП70 при аварийном режиме для обес-
печения плавного трогания на низких позициях в цепь воз-
буждения синхронного возбудителя включены резисторы
7?ва. Начиная с 4-й позиции первая ступень резистора шун-
тируется главным контактом контактора КВА1, а с 12-й
позиции вторая ступень резистора — главным контактом
контактора КВА2.
При аварийном режиме в пределах каждой позиции
КМ ток возбуждения тягового генератора остается неизмен-
ным. В связи с большим падением напряжения на индуктив-
ном сопротивлении обмоток и реакцией якоря внешняя
характеристика генератора имеет резко падающий характер.
На тепловозах ТЭП70 при установке переключателя
ПВА в аварийный режим получает питание катушка реле
управления РУ20, которое срабатывает. Размыкающий кон-
такт реле выключает питание блока БВГ. Другой размыкаю-
щий контакт блокирует включение электродинамич'еского
тормоза. Замыкающий контакт реле подготавливает цепь
питания катушки контактора КВА1.
Особенностью электрооборудования тепловозов 2ТЭ116
является то, что на этих тепловозах применен электрический
привод к вспомогательным агрегатам, при этом для привода
к вентиляторам холодильника, вентиляторам охлаждения
ТЭД, к вентилятору выпрямительной установки используют-
ся асинхронные трехфазные двигатели, которые получают
питание непосредственно от тягового генератора. В связи
с этим на тепловозах 2ТЭ116 предусмотрено включение кон-
такторов возбуждения генератора КВ и возбуждения воз-
будителя ВВ при нулевой позиции контроллера, когда си-
ловые контакторы выключены и тепловоз стоит или движет-
ся «на выбеге».
Познакомьтесь с указанной цепью по принципиально-
монтажной схеме тепловоза 15, 6].
13.4. Цепи возбуждения возбудителей
постоянного тока
Цепи возбуждения возбудителей постоянного тока в за-
висимости от особенностей САУ тягового генератора
(см. рис. 19) можно классифицировать следующим образом:
возбудитель с продольным расщеплением полюсов (теплово-
зы ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ2, ТЭ1 (рис. 113, а); возбудитель с про-
дольным расщеплением полюсов и с регулятором мощности
(опытные тепловозы ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ2, ТЭ1, рис. 113, б);
157
Рис. 113. Принципиальная схема возбуждения возбудителя,
о —с продольным расщеплением полюсов; б-с продольным расщеп-
лением полюсов и с регулятором мощности; в — с радиальным рас-
щеплением полюсов и регулятором мощности--узлом АРМ; г — от
СПВ через выпрямитель с регулированием напряжения посредством
магнитного усилителя н селективного узла
возбудитель с радиальным расщеплением полюсов, с регуля-
тором мощности — узлом АРМ и узлом ограничения пуско-
вого тока ОПТ (тепловозы ТЭЗ, ТЭ7, рис. 113, в); возбуди-
тель с независимым возбуждением от СПВ через выпрями-
тель с регулированием напряжения посредством магнитного
усилителя и селективного узла (рис. ИЗ, а), при этом ре-
гулирование может осуществляться либо по току тягового
генератора (тепловозы типа ТЭЮ, кроме указанных ниже
серий), либо по наибольшему току ТЭД небоксующих
158
колесных пар (схема с динамической жесткой характеристи-
кой тягового генератора, тепловозы 2ТЭ10Л, с № 1412,
2ТЭ10В, ЗТЭ10М и 2ТЭ10М).
Цепи возбуждения возбудителей постоянного тока мо-
гут быть расчленены на следующие элементарные цепи
см. гл. 3 и 4:
для тепловозов ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ2, ТЭ1 [10];
цепь независимого возбуждения и самовозбуждения;
цепь дифференциальной обмотки;
для тепловоза ТЭЗ [9, с. 33—36];
цепь независимого возбуждения; цепь самовозбуждения;
цепь регулировочной обмотки и тахогенератора Т1; цепь
ограничительной обмотки и тахогенератора 72;
для тепловозов типа ТЭ10 [8, с. 86—101] цепь независи-
мого возбуждения возбудителя и рабочих обмоток амплиста-
та; цепь задающей обмотки амплистата; цепь трансформато-
ра постоянного напряжения; цепь трансформаторов постоян-
ного тока; цепь управляющей обмотки амплистата; цепь
регулировочной обмотки амплистата; цепь стабилизирую
щей обмотки амплистата; цепь размагничивающей обмотки
возбудителя.
На тепловозах с электропередачей постоянного тока в це-
пи возбуждения возбудителя предусмотрен узел плавного
трогания тепловоза, который включает резистор в цепи
независимого возбуждения и контакты реле управления.
Данные о включении реле управления для плавного трога-
ния тепловозов приведены в табл. 7.
Таблица 7. Данные о включении реле управления
для плавного трогания тепловозов
Тепловозы Количество ступеней управления Обозначение реле На каких позициях включены реле
ТЭЗ 1 РУ8* 2—16
2ТЭ10Л, 2ТЭ10В. 1 2 РУ8* 2—15
ТЭ10М, ТЭП10 , ) РУ 10* 4—15
ТЭП60 2 РУ4* 2—15
РУ5 4—15
ТЭМ2 2 РУ2 2—8
РУ16 3—8
ТЭМ1 2 РУ2 2—8
км** 3—8
* Это реле используется для плавного трогания тепловозов как при нор-
мальном, так и при аварийном режиме возбуждения.
** Контакты контроллера.
159
На тепловозах типа ТЭ10 в цепи возбуждения возбуди-
теля предусмотрена возможность переключения с нормаль-
ного на аварийный режим возбуждения путем изменения на-
правления тока в размагничивающей обмотке возбудителя
при помощи переключателя АР (ПкВ) (в скобках — обоз-
начения для тепловозов ТЭП60). Подробнее —• см. [8].
13.5. Цепи возбуждения синхронных
возбудителей и подвозбудителей
Синхронные возбудители применяются на тепловозах
с передачей переменно-постоянного тока (см. рис. 112, 114),
а также тепловозах типа ТЭ10 с трехфазным амплистатом
в цепи возбуждения тягового генератора (так называемая
«старая» схема) (см. рис. 115). Достоинствами синхронных
возбудителей по сравнению с машинами постоянного тока
являются простота и надежность конструкции, меньший
расход цветных металлов. Кроме того, на тепловозах с пере-
дачей переменно-постоянного тока применение синхронного
возбудителя позволяет использовать тиристорный регулятор
для регулирования возбуждения синхронного тягового ге-
нератора.
На тепловозах с передачей переменно-постоянного тока
синхронный возбудитель имеет возбуждение от стартер-
генератора, а на тепловозах типа ТЭ10 — от вспомогатель-
ного генератора.
Специфической особенностью синхронных генераторов
является сильная зависимость напряжения от тока нагруз-
ки. Применительно к схеме возбуждения тягового генерато-
ра резкое падение напряжения возбудителя с увеличением
тока его нагрузки (тока возбуждения тягового генератора)
привело бы к ограничению
мощности последнего.
Для поддержания на-
пряжения синхронного
возбудителя независящим
от тока нагрузки на теп-
ловозах применяются узлы
коррекции. На тепловозах
с передачей переменно-
Рис. 114. Включение узла коррек-
ции напряжения синхронного воз-
будителя тепловозов 2ТЭ116,
ТЭП70, ТЭМ7 и др.
постоянного тока узел кор-
рекции включает трансфор-
матор коррекции ТК в виде
трансформатора тока типа
160
вв
Рис. 115. Включение узла коррекции напряжения синхронного воз-
будителя тепловозов типа ТЭЮ (со «старой» схемой возбуждения)
ТТ-30 и выпрямительный мост В (рис. 114). При увеличе-
нии тока нагрузки возбудителя увеличивается ток выхода
трансформатора коррекции, а следовательно, после выпрям-
ления —• ток подпитки обмотки возбуждения синхронного
возбудителя. Последнее обстоятельство способствует под-
держанию напряжения синхронного возбудителя независя-
щим от тока нагрузки.
На тепловозах типа ТЭЮ с возбудителем переменного
тока трансформатор коррекции ТК (рис. 115) представляет
собой простейший магнитный усилитель без обратной связи
с коэффициентом усиления намного меньшим единицы. Че-
рез обмотку управления его протекают ток синхронного воз-
будителя 7СВ, ток независимого возбуждения тягового ге-
нератора /НЕГ. В цепи рабочей обмотки течет переменный
ток /тк от вторичной обмотки распределительного транс-
форматора. Этот ток после выпрямления (называемый током
коррекции /к) обеспечивает подпитку обмотки возбуждения
синхронного возбудителя (дополнительно к питанию этой
обмотки от вспомогательного генератора).
При увеличении тока нагрузки (рис. 116) синхронного
возбудителя /св (тока независимого возбуждения тягового
генератора /нвг) увеличивается м. д. с. обмотки управления
трансформатора коррекции и повышается ток его выхода,
т. е. ток возбуждения синхронного возбудителя. Благодаря
6 Зак. 140 161
Рис. 116. Характеристика син-
хронного возбудителя ГСВ-20
и влияние иа нее изменения
тока коррекции /к:
I — без коррекции; 2 — с коррек-
цией напряжения
Рис. 117. Принципиальная схе-
ма возбуждения СПВ теплово-
зов типа ТЭ10
Рис. 118. Принципиальная схе-
ма включения контактного ре-
гулятора напряжения ТРН-1 в
цепь возбуждения вспомога-
тельного генератора
162
этому обеспечивается требуе-
мая форма характеристики
последнего (линия 2 на
рис. 116).
На тепловозах с переда-
чей переменно-постоянного
тока в цепи возбуждения
синхронного возбудителя
включены резисторы, кото-
рые снижают напряжение
синхронного возбудителя при
аварийном режиме. При этом
предусмотрены ступени плав-
ного трогания: на теплово-
зах 2ТЭ116 — одна, на теп-
ловозах ТЭП70 — две. На
тепловозах 2ТЭ116, кроме
того, предусмотрено введение
на период пуска дизеля в
цепь возбуждения возбуди-
теля резистора с целью сни-
жения напряжения возбуди-
теля.
На тепловозах типа ТЭ10
в цепи возбуждения синхрон-
ного возбудителя включен
резистор, который шунти-
руется реле управления со
2-й и 4-й позиции КМ, что
обеспечивает плавное трога-
ние тепловоза с места.
На тепловозах типа ТЭ10
с возбудителем постоянно-
го тока синхронный под-
возбудитель служит для
возбуждения возбудителя,
а также для питания всех
потребителей переменного
тока. Его цепь возбуждения
получает питание от вспо-
могательного генератора че-
рез резистор СВПВ при
включении контактора ВВ,
начиная с 1-й позиции КМ
(рис. 117).
13.6. Цепи возбуждения вспомогательных генераторов
и стартер-генераторов
Вспомогательные генераторы при пуске дизеля получа-
ют независимое возбуждение от аккумуляторной батареи.
После начала работы они переходят на самовозбуждение
(параллельное). В цепи возбуждения вспомогательного
генератора или стартер-генератора включен регулятор на-
пряжения, который поддерживает постоянным напряжение
в цепях управления независимо от позиции КМ или тока
нагрузки.
Регуляторы напряжения выполняются как контактными
(марки ТРН-1, СРН-7), так и бесконтактными (БРН-ЗВ,
РНТ-6, ТРВ-2 и др.). Принципиальные схемы включения
регуляторов напряжения в цепи возбуждения вспомогатель-
ных генераторов или стартер-генераторов представлены
на рис. 118, 119. Регуляторы ТРН-1, БРН-ЗВ описаны
в 11, 3, 81, регуляторы типа РНТ-6 — в 15, 61.
Рис. 119. Принципиальная
схема включения бескон-
тактного регулятора напря-
жения:
а — БРН-ЗВ в цепь возбужде-
ния вспомогательного генера-
тора: б — РНТ-6 в цепь воз-
буждения стартер-генератора
тепловозов 2ТЭ116; в — ТРВ-2
в цепь возбуждения стартер
генератора тепловозов ТЭП70
163
Глава 14
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕПЯМ ПУСКА ДИЗЕЛЕЙ,
УПРАВЛЕНИЯ ПУСКОМ И ЗАЩИТЫ ДИЗЕЛЕЙ
14.1. Силовые цепи пуска дизелей
Пуск дизелей на тепловозах с электрической передачей
осуществляется: при электрической передаче постоянного
тока — при помощи тягового генератора, работающего
в режиме двигателя; при электрической передаче перемен-
но-постоянного и переменного тока — при помощи стартер-
генератора (рис. 120).
Большинство конструкций тяговых генераторов имеют
пусковую обмотку, и, таким образом, при пуске дизеля тя-
говые генераторы, как и стартер-генераторы, работают в ре-
жиме двигателя с последовательным возбуждением, получая
питание от аккумуляторной батареи (рис. 121). Для умень-
шения разряда аккумуляторной батареи и повышения на-
дежности пуска дизелей на двухсекционных тепловозах ис-
пользуется параллельное соединение батарей двух секций
тепловоза, исключение составляют тепловозы ТЭЗ, выпу-
щенные до 1965 г., тепловозы 2ТЭ10, 2ТЭП60, ТЭ2. На
Тепловозы с электрической передачей постоянного тока
Рис. 120. Классификация силовых цепей пуска дизеля
164
Рис. 121. Принципиаль-
ная схема силовой цепи
пуска дизеля с исполь-
зованием:
и— тягового генератора; б —
стартер-генератора
Рис. 1I2i2. Принципиальная схема сило-
вой цепи пуска дизеля с использованием
тягового генератора и с параллельным
соединением аккумуляторных батарей
трех секций тепловоза иа период пуска
трех- и четырехсекционных тепловозах (ЗТЭЗ, ЗТЭ10М,
4ТЭ10С, 4ТЭ130) применяется параллельное соединение
трех или четырех батарей (рис. 122).
Тяговые генераторы МПТ-120/49, установленные на
тепловозах ТЭЮ, ТЭП10 (до № 114), 2ТЭ10 (№ 001—016,
019), 2ТЭ10Л (№ 001, 002), а также тяговые генераторы
МПТ-120/55А (тепловозы ТЭП60 № 001—155, 158—166,
2ТЭП60 № 001—014) пусковой обмотки не имеют, и в них
на период пуска роль пусковой обмотки выполняет обмотка
независимого возбуждения. Опыт постройки и эксплуатации
этих генераторов подтвердил преимущества применения на
тяговых генераторах тепловозов специальной пусковой
обмотки.
На тепловозах ТЭЮ, ТЭП10, 2ТЭ10 с тяговым гене-
ратором МПТ-120/49 (рис. 123, а) при включении кнопки
«Пуск дизеля» и после окончания прокачки масла вклю-
чаются контакторы Д1, ДВ1, ДВ2 и электромагнитное реле
времени РВЗ.
Через главные контакты контакторов ДВ1 и ДВ2 об-
мотка возбуждения тягового генератора подключается
к аккумуляторной батарее, а средний вывод обмотки М
через второй главный контакт контактора ДВ1 присоеди-
няется к минусу тягового генератора.
Затем включается контактор Д1, и часть обмотки воз-
буждения Н2 — М (два полюса) шунтируется весьма малым
сопротивлением обмотки якоря тягового генератора. Другая
часть обмотки возбуждения М — Н1 (восемь полюсов) сое-
диняется последовательно с обмоткой якоря, и ток в ней
постепенно возрастает.
165
Рис. 123. Принципиальная схема силовой цепи пуска дизеля при
помощи;
а — тягового генератора МПТ-120/49 с использованием его обмотки неза-
висимого возбуждения; б — при помощи тягового генератора МПТ-120/55А
с использованием его обмотки независимого возбуждения
При этом режиме генератор обеспечивает большой
вращающий момент и начало проворота валов дизеля
при небольшой частоте вращения.
После выдержки времени (3—5 с), установленной реле
времени, включается контактор Д2, который включает па-
раллельно части обмотки возбуждения М — Н1 резистор
СЗД1, чем достигается уменьшение тока возбуждения и
увеличение частоты вращения, необходимой для пуска
дизеля.
После пуска дизеля при включенных контакторах
пуска и пускового возбуждения напряжение тягового гене-
ратора должно быть не выше напряжения батареи. С таким
расчетом подбирается сопротивление резистора СЗД1.
На тепловозах ТЭП60 и 2ТЭП60 с тяговым генератором
МПТ-120/55А (рис. 123, б) в процессе пуска дизеля после
окончания прокачки масла включаются контакторы 1ДД
и 2ДД, а также реле времени. Главные контакты этих кон-
такторов подключают к аккумуляторной батарее обмотку
якоря генератора и последовательно с ней соединенную
обмотку возбуждения. Спустя некоторое время ток в цепи
достигает 360—380 А, якорь начинает проворачиваться,
реализуя достаточно большой вращающий момент. Через
5 с с помощью реле времени включается контактор ЗКД,
который включает параллельно обмотке возбуждения ре-
зистор СЗД. Благодаря этому ток возбуждения уменьшает-
ся, а частота вращения увеличивается до значения, необ-
ходимого для пуска дизеля.
166
14.2. Цепи управления пуском дизелей
Классификация цепей управления пуском дизелей.
Различают неавтоматическое и автоматическое управление
пуском дизелей (рис. 124). При неавтоматическом управле-
нии пуском дизелей, которое применяется на тепловозах
более ранней постройки, кнопку дизеля держат включен-
ной до окончания процесса пуска дизеля. Неавтоматическое
управление пуском дизеля имеют тепловозы ТЭ1, ТЭ2,
ТЭМ1, ТЭМ2 до № 299, ТЭЗ, ТЭ7, ТЭЮ, 2ТЭ10, ТЭП10 до
№ 240, ТЭП60 до № 166 (кроме № 156, 157), 2ТЭП60 до
№ 003.
При автоматическом управлении пуском дизеля на теп-
ловозах более поздней постройки кнопка пуска дизеля вклю-
чается лишь кратковременно и затем весь процесс пуска
протекает по заранее предусмотренной программе. Автома-
тическое управление пуском имеют тепловозы ТЭМ2
с № 300, ТЭП10 с № 241, ТЭП60 № 156, 157 и с № 167,
2ТЭП60 с № 004, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2ТЭ10М,
2ТЭ116, ТЭП70, ЧМЭЗ и др.
Обязательными элементами электрической схемы тепло-
воза при автоматическом управлении пуском дизеля яв-
ляются: промежуточное реле управления (или контактор),
которое создает цепь замещения цепи кнопки пуска дизеля
так, что для питания цепей управления пуском дизеля дос-
таточно лишь кратковременного включения кнопки; система,
которая по окончании пуска дизеля дает сигнал на разбор-
ку цепи управления пуском дизеля; реле времени, которое
ограничивает продолжительность пуска дизеля, не допуская
чрезмерного разряда аккумуляторной батареи.
На большинстве тепловозов (см. рис. 124) применяется
предварительная (перед пуском дизеля) прокачка масла.
Предварительная перед пуском дизеля прокачка масла имеет
большое значение с точки зрения уменьшения износа тру-
щихся деталей дизеля, ускорения процесса пуска, а следо-
вательно, уменьшения разряда аккумуляторной батареи,
повышения надежности пуска. Начинается прокачка масла
в системе дизеля тотчас же при нажатии кнопки пуска ди-
зеля (как при автоматическом, так и при неавтоматическом
управлении пуском дизеля). Заканчивается прокачка масла
по установленной выдержке времени (тепловозы ТЭМ1,
ТЭМ2, ТЭЗ, ТЭЮ, ТЭПЮ, 2ТЭ10, 2ТЭ10Л до № 1848) или
при достижении заданного давления (тепловозы ТЭП60).
На тепловозах более поздней постройки (тепловозы ЗТЭЮМ,
2ТЭ10М,2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, с № 1849 , 2ТЭ116, ТЭП70 и др.)
167
Цепи управления пуском Визеля
_________I._______
без предварительной
прокачки масла
с предварительной перед Включением пуско-
вых контакторов прокачкой масла
--------1
неавтоматический
______пуск______
Тепловозы 131,732
Г
сдыкл'ючением про-
качки масла по за-
данной Выдержке
Времени,последую-
щим включением
пусковых контак-
торов и Выключе-
нием последних при
отпускании кнопки
пуска дизеля
Тепловозы ТЭЗ, ТЭЮ,
1ТЭ10,ТЭП10 до №>240,
тзм1,тзмгдо№гээ
неавтоматический
пуск
♦
с Выключением
прокачки масло при
достижении запан-
ного давления,по-
следующим Вклю-
чением пусковых
контакторов и вы-
ключением послед-
них при отпускании
кнопки пуска дизеля
Тепловозы ТЭЛ60
во №166, кроне №156,
157, 2ТЭП60 №001-003
с выключением про-
качки масла по за -
данной выдержке
бремени,последую-
щим включением
пусковых контак-
торов и Выключе-
нием последних при
обеспечении задан-
ного давления масла
Тепловозы 27310Л
до №1848,73010 с
№?41,ТЭМ2 С №>ЗдО
_________♦ 7 ~ .....
сигнал подается от вспомога-
тельного генератора на„нинус"
катушки контактора НИН
f .ZZ
Сигнал подается от
синхронного возбудителя
на тиристор блока 6ПД
♦
Сигнал подается от
тахогенератора на
реле напряжения
автоматический
пуск
с предварительной
прокачкой масла по
выдержке Времени,
последующий вклю-
чением пусковых
контакторов и вы-
ключением прокачки
масла и пусковых
контакторов при
обеспечении задан-
ного давления масла
Тепловозы ЗТЭ10М,
2ТЭЮМ,2ТЭ1ОВ,
2ТЭ10Л с №1843
с предварительной
прокачкой масла во
достижения заданно-
го давления, последу-
ющим включением
пусковых контакто-
ров и выключением
прокачки масла и
пусковых контакто-
ров при обеспечении
заданного давления
масла
Тепловозы ТЭЛ60
№156X57 и с №167,
г/ЭП6в с №004
1
с предварительной
прокачкой масла до
достижения заданно-
го давления,последу-
ющим Включением
пусковых контакто-
ров и выключением
прокачки масла и
пусковых контакто-
ров при достижении
заданных значений
давления масла и
частоты Вращения
бала дизеля
Тепловозы ЧМЭЗ
Тепловозы 2ТЭ11В Тепловозы ТЭП70
Рис, J24. Классификация цепей управления пуском дизеля
прокачка масла заканчивается одновременно с выключением
пусковых контакторов.
Пусковые контакторы включаются по истечении выдерж-
ки времени, отведенной на предварительную прокачку масла
(тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, ТЭ10, ТЭП10, 2ТЭ10,
2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2ТЭ10М), или при достижении
в период прокачки масла определенного давления (тепло-
возы ТЭП60, 2ТЭ116, ТЭП70). Выключаются пусковые кон-
такторы при отпускании кнопки пуска дизеля (неавтомати-
ческое управление пуском) или обеспечении заданного дав-
ления масла в системе дизеля (большинство тепловозов
с автоматическим управлением пуском дизеля); на теплово-
зах 2ТЭ116, ТЭП70, ЧМЭЗ пусковые контакторы выключа-
ются при достижении заданных значений давления масла и
частоты вращения коленчатого вала. При этом на тепловозах
2ТЭ116 сигналом по частоте вращения является открытие
тиристора блока БПД напряжением синхронного .возбуди-
теля, которое пропорционально частоте вращения коленча-
того вала; на тепловозах ТЭП70 сигнал по частоте вращения
подается от тахогенератора на реле напряжения; на тепло-
возах ЧМЭЗ пропорциональное при пуске дизеля частоте
вращения напряжение вспомогательного генератора подает-
ся на «минус» катушки контактора КМН и при определен-
ном значении частоты вращения выключает этот контактор,
а за ним и контакторы пуска дизеля.
Последовательность операций при пуске дизеля тепло-
возов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, 2ТЭ116, ТЭП60
и ТЭП70. Для пуска дизеля одной секции тепловозов не-
|)бходимо:
включить рубильник аккумуляторной батареи;
убедиться, что штурвал (рукоятка) КМ находится на ну-
чевой позиции;
включить автоматы на тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М-—
(Топливный насос», «Работа дизеля»; на тепловозах
2ТЭ10В — «Топливный насос», «Работа дизеля», «Управле-
ние дизелем», на тепловозах 2ТЭ116 — «Топливный насос»,
«Дизель», «Возбудитель», «Управление возбуждением»,
«Управление холодильником»; на тепловозах ТЭП60,
ТЭП70 — «Топливный насос»;
в зависимости от односекционной или двухсекционной
работы поставить переключатель режима ПкР (тепловозы
2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л), ПкП (тепловозы ТЭП60,
2ТЭП60) или Т64 (тепловозы ТЭП70). При работе тремя
секциями тепловоза ЗТЭЮМ переключатель ПкР должен
быть поставлен в положение «3 секции»;
169
на тепловозах 2ТЭ10Л вставить и повернуть замковый
ключ на ведущем пульте управления. На тепловозах
ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, М62, 2ТЭ116 реверсивную ру-
коятку поставить в рабочее положение «Вперед» или «На-
зад». На тепловозах ТЭП60, ТЭП70 ключ КБ поставить в по-
ложение в зависимости от того, из какой кабины ведется
управление;
вставить и повернуть рукоятку блокировки тормоза
БУ на пульте управления ведущей секции;
включить тумблер (автомат, кнопку) «Топливный насос»
(на тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ116 в этой
цепи используются тумблеры; на тепловозах 2ТЭ10Л,
ТЭП70, ТЭП60 с № 156, 2ТЭП60 с № 003 — автоматы;
на тепловозах ТЭП60 и 2ТЭП60 более ранней постройки —
кнопки);
включить автомат (кнопку) «Управление» (на тепловозах
ТЭП60 № 001—155, 2ТЭП60 № 001—003 — кнопки), обес-
печить этим подведение напряжения аккумуляторной бата-
реи к контактам КМ и к кнопке «Пуск дизеля»;
дать предупредительный сигнал о пуске;
включить и отпустить кнопку «Пуск дизеля».
При неудавшемся пуске каждую повторную попытку
осуществлять не ранее чем через 1—2 мин. Вначале рекомен-
дуется производить пуск дизеля ведомой секции.
Особенности цепей управления пуском дизеля тепло-
возов ЗТЭ10М и 2ТЭ10М. На примере указанных тепловозов
познакомимся с автоматическим управлением пуском ди-
зеля. Структурные схемы управления пуском дизеля этих
тепловозов приведены на рис. 125, 126.
Цепь управления контактором ЦТН и электромагнитом
МР5 регулятора. При включении автомата А4 «Топливный
насос» подготавливается цепь на электродвигатель топливо-
подкачивающего насоса, а при включении автомата А5
«Работа дизеля» получает питание электромагнит МР5
регулятора, а также подготавливается цепь на катушку
контактора ЦТН, возбуждение вспомогательного генератора
и вентили ВП6, ВП9 (рис. 127). При включении тумблера
ТН1 «Топливный насос» включается контактор КТН.
Цепь электродвигателя топливоподкачивающего насоса
и электропневматических вентилей ВП6, ВП9 выключения
части топливных насосов. При включении контактора ЦТН
(см. рис. 127, 128) через один его главный контакт включает-
ся электродвигатель топливоподкачивающего насоса, а через
другой — включаются вентили ВП6 и ВП9. В цепи вентиля
ВП6 включены размыкающие вспомогательные контакты
170
контакторов Д1 и ДЗ, а также размыкающий вспомогатель-
ный контакт контактора ВВ. В цепь вентиля ВП9 включены
размыкающие контакты реле РУ6, РУ 19 и РУ8. Поэтому
вентиль ВП6 включен при работе дизеля лишь на холостом
ходу, когда контактор ВВ выключен. Вентиль ВП9 включен
на нулевой и первой позициях КМ, когда включен размы-
кающий контакт реле РУ8. В период пуска дизеля вентили
ВП6 и ВП9 выключены (пуск происходит на 20 насосах), так
как при этом выключены размыкающие вспомогательные
контакты контакторов Д1 и ДЗ и размыкающий контакт ре-
ле РУ6.
При включении контактора КТН создается также цепь
от аккумуляторной батареи на независимое возбуждение
вспомогательного генератора и регулятор напряжения
БРН-ЗВ.
Цепь включения реле времени РВ1, электродвигателя
МН маслопрокачивающего насоса и управления контактора-
ми Д1, Д2 и ДЗ. При включении автомата А13 «Управле-
Рис. 125. Структурная схема управления включением электродвига-
теля топливоподкачивающего насоса, вентилей ВП6, ВП9, теплово-
зов ЗТЭЮМ н 2ТЭ10М
171
^чгтпипйитьны^ Нкпюиить ^Вставитьало-~Т. ^Поставить ре-~^{
I — SB ле®, хж
*_ позицию „управление-^ j тормоза БУ \_чееположениеJ
Сигнал на разборку схемы (Выключение реле РУ6 спустя выдержку Времени 30 с)
Включить и отпустить кнопку „Пуск Визеля" |
Сигнал на разборку схемы I Выключение реле РУБ)
Подключается пус -
коВоя обмотки н
„минусу“батареи
Включается
сигнальная
лампа Л ЦП
Рис. 126. Структурная схема автоматического управления пуском
дизеля тепловозов ЗТЭ10М и 2ТЭ10М (выпуска с 1983 г.)
172
ние» напряжение батареи (см. рис. 128) через контакт ру-
коятки блокировки тормоза БУ, контакт реверсивной ру-
коятки КМ, включенный в положении «Вперед» или «На-
зад», подводится к включенному на нулевой позиции кон-
такту КМ и далее к кнопкам ПД1, ПД2, ПДЗ «Пуск дизе-
ля».
При включении кнопки «Пуск дизеля» срабатывает реле
РУ6, а после выключения этой кнопки катушка реле РУ6
получит питание через замыкающий контакт этого же реле.
Через этот же контакт напряжение будет подведено и к дру-
гим цепям, связанным с управлением пуском дизеля.
При срабатывании реле РУ6 через другой его замыкаю-
щий контакт создает цепь на катушку контактора КМН.
Этот контактор включится, и через его главные контакты
получит питание электродвигатель МН маслопрокачиваю-
щего насоса. Включившийся замыкающий вспомогательный
контакт контактора КМН создаст цепь на катуЩку реле
времени РВ1. Другой замыкающий вспомогательный кон-
такт этого контактора подготовит цепь на катушку контак-
тора Д1. Через 90 с замыкающий контакт реле времени
включится и на катушку реле РУ4 потечет ток. Реле РУ4
сработает, и через его замыкающий контакт создастся цепь
на катушку контактора Д1. При включении контактора Д1
„Тогтбный носос“
ДЗ
Рис. 127. Принципиальная схема включения электродвигателя то-
пливоподкачнвающего насоса тепловозов ЗТЭЮМ н 2ТЭ10М
173
через его вспомогательный контакт ток потечет на катушку
контактора ДЗ своей секции, а через межсекционное соеди-
нение — на катушку контактора ДЗ второй секции. Через
включившийся вспомогательный контакт контактора ДЗ
ток потечет на катушку контактора Д2, вызывая его вклю-
чение. Через главные контакты контакторов ДЗ аккумуля-
торные батареи обеих секций на период пуска соединяются
параллельно друг другу (см. рисл 122).Че^з главные кон-
такты контакторов Д1 и Д2 питание от ей обеих сек-
ций подводится к тяговому генератору, который, работая
в режиме двигателя, раскручивает валы дизеля для пуска.
Через замыкающий вспомогательный контакт контакто-
ра ДЗ ток пойдет на катушки электромагнита ЭТ регулятора
и реле времени РВ2.
РУЧ кмн
105
ДЗ
Управление'
БУ
АН i
Ч-йконт.
км нм „ 23
В О К I ПД1
ктн
<+)
км
ПД2
РУ9 РУЭ
КМН
ПДЗ
(+1
РУБ
ктн
50 А3 г-|42
РУБ
КМН
РВ1
РУЧ
омн
,Работа
дизеля “
А5
н-й копт.
РВ1
(»)
(+)
РУБ КМН
7/10
-ф-
к регулятору^ LJ БРН-зв
впв
ВВ
ВП9
ВП7
ЭТ
Я РВ2
РУЭ
Рис. 128. Принципиаль-
ная схема автоматиче-
ского управления пу-
ском дизеля тепловозов
ЗТЭЮМ и 2ТЭ10М (вы-
пуска с 1983 г.)
РУЭ
РУ9
\КДМ
у к лампе ЛДК
Г
РУ9
___
TmHJ
ЧБ
д
I 6
174
Электронное реле времени РВ2, как будет показано ни-
же, выключит пусковые контакторы через 30 с после их
включения, если пуск дизеля не произойдет или затянется
дольше указанного времени.
При включении контактора Д1 через его замыкающий
вспомогательный контакт ток пойдет на катушку электро-
пневматического вентиля ВП7, который впускает воздух
в пневматический цилиндр ускорителя пуска дизеля.
Размыкающий вспомогательный контакт контактора КВ
предотвращает возможность случайного включения пуско-
вых контакторов при работе тепловоза в режиме тяги. Бло-
кировка 105 валоповоротного механизма не допускает вклю-
чения пусковых контакторов при опущенном механизме.
При необходимости провернуть валы дизеля, не запу-
ская его, следует включить автомат «Управление» и кнопку
«Пуск дизеля», не включая тумблер «Топливный насос».
Тогда через размыкающий вспомогательный контакт кон-
тактора КТН включатся лишь контакторы Д1 — ДЗ
(контакторы КТН и КМН, реле РУ6, РВ1, РВ2, двигатели
топливоподкачивающего и маслопрокачивающего насосов,
электромагнит регулятора ЭТ, вентили ВП6, ВП9 остаются
выключенными).
Цепь блокировочного электромагнита ЭТ регулятора.
При включении пусковых контакторов через замыкающий
вспомогательный контакт контактора ДЗ включается элект-
ромагнит ЭТ, что позволяет силовому поршню регулятора
подняться, выдвинуть рейки топливных насосов и обеспе-
чить при повороте валов дизеля подачу топлива в ци-
линдры. При этом ток течет (см. рис. 128) через включив-
шийся замыкающий вспомогательный контакт контактора
ДЗ на катушку электромагнита ЭТ и далее на «минус»
батареи.
Защита дизеля при снижении давления масла. Когда
в процессе пуска дизеля давление масла в его системе пре-
высит 70 —80 кПа, срабатывает реле давления масла РДМ1
и включается цепь на катушку реле РУ9. Через включив-
шиеся замыкающие контакты реле РДМ1 и РУ9 создается
вторая цепь на катушку электромагнита ЭТ (помимо ранее
описанной цепи через замыкающий вспомогательный кон-
такт контактора ДЗ). При срабатывании реле РУ9 его раз-
мыкающие контакты выключаются и разрывают цепь на
все аппараты, связанные с пуском дизеля (кроме электромаг-
нита ЭТ, реле РДМ1, РУ9 и контактора КТН).
Если теперь давление масла в системе дизеля упадет ни-
же 50—60 кПа, реле РДМ1 разорвет цепь на катушку реле
175
Рис. 129. Структурная схема остановки дизеля при срабатывании
защиты на тепловозах ЗТЭ10М. 2ТЭ10М, 2ТЭ10В и 2ТЭ10Л
РУ9, последнее выключится и выключит электромагнит
ЭТ, останавливая этим дизель (рис. 129).
Через замыкающий контакт реле РУ9, через межсек-
ционное соединение включаются сигнальные лампы «Ра-
бота дизеля» (при работе дизеля средней секции тепловоза
ЗТЭ10М — на крайних секциях горят лампы ЛДИ, при
работе дизеля крайней секции — горит лампа ЛДШ
на другой крайней секции).
Защита аккумуляторной батареи от чрезмерного раз-
ряда. Если давление масла в системе дизеля не поднимается
или пуск дизеля не произойдет по какой-либо другой при-
чине, реле времени РВ2 через 30 с выключает пусковые кон-
такторы и все прочие аппараты, связанные с пуском дизеля.
Размыкающий контакт реле РВ2 разрывает цепь на
катушку реле РУ6. Последнее, выключившись, своим за-
мыкающим контактом выключает все аппараты; связанные
с пуском дизеля.
Цепи защиты от пробоя газов в картер и аварийной оста-
новки дизеля. Если давление в картере повысится выше 0,3—
0,35 кПа, включаются контакты КДМ дифманометра и
создаются пепи на катушку реле РУ7, а также на сигналь-
ные лампы ЛДК на крайних секциях.
176
Аварийная остановка дизеля осуществляется при по-
мощи аварийной кнопки А К (см. рис. 128, 129), смонтиро-
ванной на пульте машиниста как крайних, так и средней
секций. При включении кнопки А К также создается цепь
на катушку реле РУ7.
Размыкающие контакты реле РУ7 как при включении
контакта дифманометра К ДМ, так и при включении ава-
рийной кнопки А К разрывают цепь на катушку контактора
КТН (см. рис. 127).
Особенности цепей управления пуском дизеля теплово-
зов 2ТЭ116. Предварительные замечания. Основной особен-
ностью цепей управления пуском дизеля тепловозов 2ТЭ116
является применение блока пуска дизеля БПД, который
представляет собой, по существу, несколько электронных
реле времени. В режиме работы блока БПД предусмотрены
выдержка времени 60 с для предварительной прокачки
масла перед пуском дизеля, выдержка времени 12 с для раз-
борки схемы управления пуском дизеля при неудавшемся
пуске, а также наличие «стопового режима», т. е. разборка
схемы при заклинивании шатунно-поршневого механизма
дизеля через 2—3 с. В режиме работы блока БПД предус-
мотрена также выдержка времени 60 с для прокачки масла
после остановки дизеля.
Особенностью является также установка на дизеле двух
топливоподкачивающих насосов, один из которых имеет
привод от электродвигателя, а второй — от вала дизеля
(при обычном режиме — тумблер ТНА выключен — пер-
вый насос работает лишь при пуске дизеля, а затем начина-
ет работать насос с приводом от вала дизеля; при аварийном
режиме, когда тумблер ТНА включен, насос с приводом от
электродвигателя работает все время при работающем ди-
зеле). Особенностью цепи управления пуском дизеля яв-
ляется и то, что цепь замещения при выключении кнопки
пуска дизеля создается не через контакты отдельного реле
(как на тепловозах типа ТЭЮ), а через вспомогательный
контакт контактора КМН.
Структурные схемы управления пуском дизеля пред-
ставлены на рис. 130 и 131, а принципиальная схема —
на рис. 132.
Цепь управления контакторами КТН и КРН2, электро-
двигателем топливоподкачивающего насоса. Цепь подготав-
ливается при включении автоматов А2 «Топливный насос»
и АЗ «Дизель». При включении тумблера ТН1 включаются
контакторы КТН и КРН2. Первый включает электродвига-
177
тель TH топливоподкачивающего насоса, а второй — цепи
управления пуском дизеля (см. рис. 130).
Цепь включения блока пуска дизеля БПД, электродвига-
теля МН маслопрокачивающего насоса, блокировочного элект-
ромагнита МР6 регулятора и управления контакторами Д1
и Д2. Напряжение аккумуляторной батареи подводится
к кнопкам пуска дизеля ПД1, ПД2 через автомат АУ, «Уп-
равление», контакт рукоятки блокировки тормоза БУ,
контакт реверсивной рукоятки КМ, включенный в положе-
ние «Вперед» или «Назад», и контакт КМ, включенный на
нулевой позиции.
Включить рубильник ВВ
Включается контактор КН
Выключить
тумблер ОМН1 |1
I „Масляный I
I насос" J
Г~злектпо-1
катушек “Т..Гкатушек^, f Й ^электро-^, в
I контантороб | реле I I мчнтн1 магнита I
\К!%КМНМ2^ I {_ЩНЛОJ L_„j! !___________Ив.___!

_________Л ______i_ J___________
1 Напряжения l] 1 возбуждения '! I замещения || j Ножностивруч-1]
напряжения . । иозоужоения .[ । рриПуСне il I ную Включить I
|_____________j) I______™______jJ |____________j] ^т^рипусне_ J)
Рис. 130. Структурная схема включения контакторов КН, КТН,
КРН2, электродвигателя топливоподкачивающего насоса тепловозов
2ТЭ116
178
При включении кнопки ПД1 срабатывает блок БПД и
включается контактор КМН. Через главные контакты кон-
тактора КМН включается электродвигатель МН маслопро-
качивающего насоса. Через вспомогательный контакт этого
контактора создается цепь шунтирующая кнопку ПД1, после
чего ее можно отпустить. Другой вспомогательный замы-
кающий контакт контактора КМН включает электромагнит
МР6 регулятора, что позволит силовому поршню подняться,
повернуть вал наполнения, выдвинуть рейки топливных
насосов и обеспечить при повороте валов дизеля подачу
топлива в цилиндры. При давлении масла, создаваемом мас-
лопрокачивающим насосом, равном 20—30 кПа, срабатывает
реле РДМЗ и подготавливает цепь на катушку контактора
Д2 (реле РДМЗ устанавливалось на тепловозах 2ТЭ116 пер-
вого выпуска, а затем стало вновь применяться с марта
1984 г. на тепловозах № 927 , 929 и последующих). Через
60 с после срабатывания блока БПД включаются контакто-
ры Д1 на обеих секциях тепловоза, а затем — контактор Д2
и электропневматический вентиль ВП7. Через главные
контакты контакторов Д1 аккумуляторные батареи обеих
секций соединяются параллельно друг другу, а через
главные контакты контактора Д2 питание от батарей обеих
секций подводится к стартер-генератору, который раскру-
чивает вал дизеля для пуска (см. рис. 121, б). Через замы-
кающий вспомогательный контакт контактора Д2 включа-
ется возбуждение синхронного возбудителя (см. рис. 51).
Вентиль ВП7 впускает воздух в пневматический ци-
линдр ускорителя пуска дизеля. Блокировка 105 валопово-
ротного механизма не допускает включения контактора Д2
при опущенном механизме.
Защита дизеля при снижении давления масла. Когда
в процессе пуска дизеля давление масла в его системе пре-
высит 40—60 кПа, сработает реле давления масла РДМ4 и
подготовит цепь на катушки реле РУ 9 и РУ 10. Когда частота
вращения вала дизеля достигнет определенной величины
и пропорциональное частоте вращения напряжение синх-
ронного возбудителя достигнет 26—35 В, откроется тири-
стор блока БПД и замкнется цепь на катушки реле РУ9 и
РУ 10. Последние сработают. Через включившийся замыкаю-
щий контакт реле РУ9 создается вторая цепь на катушку
электромагнита МР.6 (помимо ранее описанной цепи через
замыкающий контакт контактора КМН). Через второй за-
мыкающий контакт реле РУ9 включается вентиль ВТН
выключения топливных насосов четырех цилиндров дизеля
при работе в режиме холостого хода. Через третий замыкаю-
179
Включить 1 С Поставить ре-^\ Установить J
I автомат АУ )1 Версивнуюруно- I контроллер |
I „Управление i| I ятку В рабочее | I на нулевую |
1_ общее" J| [_ положение. [) [_ _поэицию_J]
।--------------------j--------1----------j---------
Подготавливается цепь на кнопку ПД1 ,1
7--~-,
включить кнопку ПД1 |
| Вставить и |! I включить |[ j пВтпматАУ
I повернуть । I автоматА1 |l I аУ™мяаЛ1ур
I рукоятку 5У !l I „Возбудитель" Ь | ДЙХ"
Ьа» —а* —а а.ц — — -а Law — ^аа а^ w—а , । И |_ — —а» а
( ।
I ।
------1_____________________I__________________я |
I Г1овготавливается цепь на возбуждение"]] j
| I синхронного возбудителя Jj
(выключение блока 6ПД и контактора кмн,
оо
Рис. 131. Структурная схема автоматического управления пуском дизеля, включения возбуждения тягового гене-
ратора при работе дизеля на нулевой позиции КМ тепловозов 2ТЭ116
Еигнал обратной связи на разборку схемы
щий контакт реле РУ9 создается цепь на катушку реле
РУ23, которое срабатывает. Выключившиеся размыкаю-
щие контакты реле РУ9 и РУ23 разрывают цепи на катушки
блока БПД, контакторов КМН, Д1, Д2, вентиля ВП7.
При срабатывании реле РУ10 через его замыкающий
контакт включается контактор КРН, а также через меж-
секционное соединение — лампа ЛД2, сигнализирующая
о работе дизеля на другой секции.
Контактор КРН своим главным контактом включает
после пуска дизеля возбуждение стартер-генератор а, а
размыкающим вспомогательным контактом выключает
контактор КТН, и дизель переходит на работу от топливо-
подкачивающего насоса с приводом от вала дизеля.
Замыкающий вспомогательный контакт контактора КРН
позволяет включить электродвигатель компрессора (реле
РУ24) лишь при работающем дизеле (см. рис. 178).
Если же давление масла в системе дизеля упадет ниже
40—60 кПа, реле РДМ4 разорвет цепь на катушки реле
РУ9 и РУ 10, при этом реле РУ9 разорвет цепь на электро-
магнит МР6, остановив этим дизель.
РДМЬ
Рис. 132. Принципиальная схема автоматического управления пуском
дизеля тепловозов 2ТЭ116
182
Защита аккумуляторной батареи от чрезмерного разряда
при затянувшемся пуске дизеля или заклинивании кривошип-
но-шатунного механизма. Если пуск дизеля затянется
свыше 12 с, контакт 6—8 блока БПД разорвет цепь на ка-
тушку блока БПД и тем самым выключит все аппараты,
связанные с пуском дизеля. Такое выключение аппаратов,
связанных с пуском дизеля, будет и при заклинивании при
пуске дизеля кривошипно-шатунного механизма (через
2—3 с).
Цепи защиты от пробоя газов в картер. Если давление
в картере превысит 0,35 кПа, включатся контакты КДМ.
дифманометра и создается цепь на катушку вентиля В А,
с помощью которого будет включен предельный выключа-
тель дизеля.
Аварийная остановка дизеля. Осуществляется при
помощи кнопки КА «Аварийный стоп», смонтированной на
пульте машиниста. При включении этой кнопки на обеих
секциях тепловоза срабатывают реле РУЗ, через замыкаю-
щие контакты которых включаются вентили ВА и предель-
ные регуляторы дизелей, а также ЭПК и песочницы. Вклю-
чение ЭПК вызывает срабатывание на обеих секциях реле
РУ1, РУ11, выключение контакторов КВ, ВВ, П1 — П6,
отпускание реле РВЗ, РУ5. При срабатывании реле РУЗ
выключаются также контакторы КРН2, КРН, отпускаются
реле РУ9, РУ 10, РУ23, выключаются вентиль ВТН и
электромагнит МР6.
14.3. Защита дизелей
Тепловозный дизель как сложный энергетический агре-
гат для нормальной эксплуатации имеет многочисленные
средства защиты: реле давления масла, температурные реле,
жидкостный дифманометр, предельный регулятор частоты
вращения и пр.
Защита дизеля может осуществляться путем остановки
дизеля, снятия нагрузки и сигнализации машинисту о не-
допустимых режимах работы (на тепловозах ЧМЭЗ снятие
нагрузки производится одновременно со снижением часто-
ты вращения до минимальной).
Остановка дизеля осуществляется на всех тепловозах
при снижении давления масла в системе при помощи реле
РДМ1 (или РДМ) путем выключения блокировочного
электромагнита регулятора. Кроме того, на всех теплово-
зах, кроме ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ2, ТЭ1, ЧМЭЗ, дизель останав-
183
Таблица 8. Параметры защиты дизелей для основных серий тепловозов
Изменение параметра и характер защиты Размерность параметра Обозначения реле и значения параметров защиты для тепловозов
2ТЭ116 ТЭП70 тэюм. 2ТЭЮВ, 2ТЭ10Л ТЭ1 0, ТЭП1 0, 2ТЭ10 ТЭП60 ТЭЗ ТЭМ2 ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 ЧМЭЗ
Снижение дав- ления масла (оста- новка дизеля) кПа РДМ4 40 — 60 РДМ4 40—50 РДМ1 50-60 РДМ1 50—60 РДМ1 140—150 РДМ1 50—60 РДМ 150—160 РДМ 150 —160 —
Снижение дав- ления масла (сброс нагрузки) кПа — — РДМ2 100—110 РДМ2 100 — 110 РДМ2 210—220 РДМ2 100—110 — — РДМ 200
Превышение тем- пературы воды (сброс нагрузки) Превышение тем- °C °C ТРВ1/ ТРВ2* 95/105 РТВ1 103 ТРВ 92/95** ТРВ 95 РТ 93° 93 APT 90 РТ 88
пературы масла (сброс нагрузки) ТРМЗ 87 РТМ1 86 ТРМ 85 — РТ 73° 73 — —. — —
Давление масля- ных паров в кар- тере (остановка дизеля) кПа КДМ 0,35 КЖМ 0,35 КДМ 0,30 — 0,35 КМ 0,30 — — 0,35 КДМ 0,10 КДМ 0,10
* При эксплуатации тепловозов в районах с температурой
ратурой срабатывания 104—106 йС.
♦* На тепловозах' ЗТЭ10М. 2ТЭ10М, 2ТЭЮВ - - 95 °C-, на
окружающей среды выше 40 °C
тепловозах 2ТЭ10Л — 92 ”С.
включается реле ТРВ2 с
темпе-
ливается при повышенном давлении масляных паров в кар-
тере. Для измерения этого давления на тепловозах исполь-
зуются жидкостные дифманометры. Контакт этого маномет-
ра включает промежуточное реле РУ7 (или на тепловозах
ТЭП60 — Рпр7). При этом последнее разрывает цепь на
электромагнит регулятора (тепловозы ТЭП60 ,ТЭП70), или
на контактор (реле) топливоподкачивающего насоса (теп-
ловозы ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л), или обе ука-
занные цепи (тепловозы ТЭЗ, ТЭ10, ТЭП10, 2ТЭ10). На теп-
ловозах 2ТЭ116 контакт жидкостного дифманометра вклю-
чает предельный выключатель дизеля.
На тепловозах 2ТЭ10Л до № 1338 (октябрь 1970 г.) при-
менялась также защита от превышения частоты вращения
валов и от разноса [8, изд. 2] (здесь имеется в виду наличие
электрических цепей защиты дизеля при превышении час-
тоты вращения валов, предельный регулятор центробежно-
го типа имеется на дизелях всех тепловозов).
Снятие нагрузки с дизеля путем выключения контакто-
ров возбуждения генераторов и возбудителя от превышения
предельной температуры воды в системе охлаждения осу-
ществляется на всех тепловозах, кроме ТЭМ1, ТЭ1, ТЭ2.
Защиту от превышения температуры масла в системе имеют
также все тепловозы, кроме ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ1 и ТЭ2.
Снятие нагрузки с дизеля также происходит при снижении
давления масла в системе дизеля при помощи реле РДМ2
(кроме тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70 и др.) на высоких пози-
циях КМ (на тепловозах ТЭЗ — 9—16-й, на тепловозах
типа ТЭК) — на II—15-й позициях).
На современных тепловозах применяется следующая
световая сигнализация о работе дизеля: снятие нагрузки
(все тепловозы); работа дизеля II секции (все тепловозы);
пониженное давление масла (тепловозы ТЭП70, 2ТЭН6);
повышенная температура воды и масла (тепловозы ТЭП70,
ЧМЭЗ); давление в картере (тепловозы ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М,
2ТЭЮВ); пониженный уровень воды в расширительном
баке (тепловозы 2ТЭ116).
Параметры защиты дизелей для основных серий тепло-
возов приведены в табл. 8.
(4.4. Остановка дизелей
Остановка тепловозных дизелей производится обычно
выключением тумблера (автомата, кнопки) «Топливный
насос». Кроме того, на тепловозах ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В,
185
Рис. 133. Структурная схема остановки дизеля тепловоза 2ТЭ116
Рис. 134. Структурная схема остановки дизеля тепловоза ТЭП70
186
ТЭ10М остановка дизелей может производиться включением
кнопки АК «Аварийное отключение дизеля» на пульте ма-
шиниста или помощника машиниста. На тепловозах ТЭП60,
ТЭП70 дизель может останавливаться при помощи пакетного
переключателя ВкА «Аварийная остановка тепловоза» или
тумблера «Аварийная остановка дизеля», расположенных на
пульте машиниста. На тепловозах 2ТЭ116 для этой цели
служит кнопка КА «Аварийная остановка», расположенная
на пульте машиниста.
Как указывалось в п. 14.3, остановка дизеля может осу-
ществляться за счет выключения электромагнита регулятора
или контактора (реле) топливоподкачивающего насоса или
и того и другого одновременно.
С целью равномерного охлаждения деталей дизелей после
их остановки на современных тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70,
ТЭП60 применяется прокачка масла после остановки дизе-
ля при помощи маслопрокачивающего насоса. При этом на
тепловозах 2ТЭ116 для создания выдержки времени (60 с)
используется блок БПД, а на тепловозах ТЭП70, ТЭП60 —
электронные реле времени РВ4 типа ВЛ-31 или ВЛ-50 с вы-
держкой времени для тепловозов ТЭП70 и ТЭП60 соответст-
венно 60 и 120 с.
На рис. 133, 134 представлены структурные схемы оста-
новки дизелей тепловозов 2ТЭ116 и ТЭП70, а на рис. 132,
135 принципиальные схемы включения контактора масло-
прокачивающего насоса после остановки дизелей. Так, на
тепловозе 2ТЭ116 при остановке дизеля выключается кон-
тактор КРН2, через включившийся размыкающий вспомо-
гательный контакт которого включаются контактор КМН,
а за ним блок БПД (через включенный замыкающий кон-
такт реле РУ23). По истечении 60 с блок БПД разрывает
цепь катушки реле РУ23,
которое выключает контак-
тор КМН и блок БПД.
На тепловозах ТЭП70 при
остановке дизеля отпускает-
ся реле РУ6, размыкающий
контакт которого через вклю-
ченный замыкающий контакт
реле РУ15 включает реле
РВ4. Через контакт этого ре-
ле без выдержки времени
включается контактор КМН
и начинается прокачка масла.
Через 60 с размыкающий кон-
Рис. 135. Принципиальней схе-
ма включения прокачки масла
после остановки дизеля тепло-
воза ТЭП70
187
такт реле РВ4 рвет цепь на катушку реле РУ 15. Контакт
этого реле выключает ток в катушке реле РВ4, а замы-
кающий контакт этого реле без выдержки времени разры-
вает цепь на катушки контактора КМН. Со схемой про-
качки масла после остановки дизеля тепловоза ТЭП60
можно познакомиться по литературе [8].
14.5. Цепь заряда аккумуляторной батареи
На современных тепловозах в цепи заряда аккумулятор-
ной батареи используется кремниевый диод (рис. 136).
Аккумуляторная батарея и вспомогательный генератор
(стартер-генератор) подключены параллельно друг другу.
При неработающем дизеле все цепи управления, вспомога-
тельные и освещения питаются от аккумуляторной батареи.
После того как начнет работать дизель-генераторная установ-
ка и напряжение вспомогательного генератора (стартер-
генератора) превысит напряжение батареи, вспомогатель-
ный генератор начинает заряжать батарею и питать все ука-
занные выше цепи. Когда напряжение вспомогательного
генератора превысит напряжение батареи, через диод бу-
дут заряжаться батарея и питаться все цепи управления,
вспомогательные и пр. При снижении напряжения вспомо-
гательного генератора ниже напряжения аккумуляторной
батареи диод не допустит ее разряда на цепь вспомогатель-
ного генератора. Диод марки В2-200 или ВЛ-200, смонтиро-
ДЗб
Рис. 136. Принци-
пиальная схема це-
пи заряда аккуму-
ляторной батареи
через диод
188
Рис. 137. Принципиальная схема цепи заряда
аккумуляторной батареи через днод иа тепло-
возах 2ТЭ116 с разгрузкой резистора СЗБ от
дополнительных нагрузок питания вспомога-
тельных цепей
ванный на панели ПВК-6011 или в блоке БК-1012, рас-
считан на ток продолжительного режима 200 А при темпе-
ратуре 40° С и скорости охлаждающего воздуха 12 м/с.
Панель (или блок) размещается в воздухопроводе вентиля-
тора охлаждения тягового генератора (на тепловозах ТЭЗ,
ТЭМ2, ТЭМ1 и др. панель размещается в воздухопроводе
ТЭД).
Для того чтобы в период пуска дизеля вспомогательный
генератор работающей секции не перегрузился, будучи под-
ключенным к пусковой обмотке тягового генератора, преду-
смотрено выключение возбуждения его на период пуска ди-
зеля. Для этого последовательно с обмоткой возбуждения
включены контакты аппаратов, которые при пуске дизеля
разрывают цепь возбуждения.
На тепловозах более ранней постройки в цепи заряда
батареи применялись реле обратного тока и контактор за-
ряда батареи [1, 8, 9].
С целью увеличения напряжения заряда аккумулятор-
ной батареи на тепловозах 2ТЭ116, выпускаемых с 1980 г.,
несколько изменена схема питания нагрузки от стартер-
генератора или аккумуляторной батареи (рис. 137). В схему
введены дополнительно диоды Д30,Д31 и контактор напря-
жения КН. Последний включается при включении рубиль-
ника аккумуляторной батареи. При такой схеме питание
нагрузки через автоматы АЗ, А4, А14 осуществляется от
стартер-генератора, минуя резистор СЗБ, что повышает
напряжение заряда батареи на величину падения напряже-
ния на резисторе СЗБ от токов, проходящих через автоматы
АЗ, А4, А14 (эти токи протекают через диоды ДЗБ и Д31).
Глава 15
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕПЯМ ВКЛЮЧЕНИЯ
ТЯГОВОГО РЕЖИМА И УПРАВЛЕНИЯ
ДВИЖЕНИЕМ ТЕПЛОВОЗОВ
15.1. Цепи изменения частоты вращения валов дизелей
Изменение частоты вращения валов дизеля достигается
путем изменения силы затяжки всережимной пружины
регулятора дизеля при помощи электромагнитов или элек-
тропневматических вентилей, которые включаются и вы-
ключаются в определенной последовательности при поворо-
189
те рукоятки (штурвала) КМ (рис. 138). На тепловозах
ЧМЭЗ изменение силы затяжки всережимной пружины ре-
гулятора осуществляется с помощью сервоэлектродвигате-
ля, который управляется контроллером [11].
Для большинства тепловозов эти цепи в основном оди-
наковы, различие определяется лишь числом позиций
(рис. 139). При необходимости увеличить частоту вращения
валов дизеля без трогания с места следует предварительно
отключить автомат (тумблер или кнопку) «Управление
тепловозом».
На тепловозах ЗТЭ10М и 2ТЭ10М указанные цепи имеют
специфическую особенность (рис. 140), что связано с воз-
можностью работы на холостом ходу дизелей средней и
крайней ведомой секций, когда по условиям тяги нет необ-
ходимости в работе под нагрузкой всех трех дизелей теп-
ловоза.
Для перевода дизелей на работу при холостом ходе на
нулевой позиции КМ включаются на ведущей секции тум-
блеры ХД2 или ХДЗ (см. рис. 140, 143, 187). Так, при вклю-
чении тумблера ХД2 на средней секции срабатывают реле
РУ 13 и РУ 19. Эти реле своими контактами переключают
электромагниты МР1— MP4 в положение, соответствующее
работе на 8-й позиции (включены электромагниты
MP3 и MP4. ). Размыкающий контакт реле РУ 19 разрывает
цепь на катушку реле РУ2.
Второй размыкающий контакт реле РУ19 разрывает
цепь на катушку реле РВЗ и выключает силовые контакто-
Рис. ]?& Принципиальная схема цепи изменения частоты вращения
валов дизелей тепловозов 2ТЭ10Л
190
Цепи управления частотой вращения валов Визеля^
| Ступенчатое управление |
—1—1 t ГТ*—।
8 позиций I 15позиции I 16 позиций |
Маневровые Большинство Тепловозы
тепловозы магистральных T33J37
тепловозов
Бесступенчатое управление |
Некоторые опытные
тепловозы
Рис. 139. Классификация цепей изменения частоты вращения тепло-
возных дизелей
Рис. 140. Принципиальная схема цепи изменения частоты вращения
валов дизелей тепловозов ЗТЭ10М и 2ТЭ10М и переключения дизе-
лей средней и крайней ведомой секций иа холостой ход
191
ры Ill — П6 (см. рис. 143). Реле РУ2 своим замыкающим
контактом разрывает цепь на катушки контакторов ВВ и
КВ, переведя дизель в режим холостого хода. Аналогично
при помощи тумблера ХДЗ переводится в режим холостого
хода дизель крайней ведомой секции. Для восстановления
нагрузки штурвал КМ ведущей секции переводится в нуле-
вую позицию, выключаются тумблеры ХД2 и ХДЗ и вновь
штурвал переводится в рабочее положение.
15.2. Цепи включения тягового режима
и управления движением тепловозов
Последовательность операций при трогании с места.
Указанные цепи обеспечивают трогание тепловоза с места,
его остановку, изменение направления движения, защиту
от ненормальных режимов работы. Для трогания тепловоза
с места необходимо: повернуть реверсивную рукоятку КМ
в требуемом направлении движения1; включить тумблер
(автомат)1 2 «Управление тепловозом»; подать сигнал отправ-
ления; поставить штурвал (рукоятку) КМ в 1-ю и последую-
щие позиции. На тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В,
2ТЭ116, ТЭП70 и др.—штурвал, тепловозах 2ТЭ10Л,
ТЭЗ — рукоятка, тепловозах ТЭП60 до 1979 г. — рукоятка,
затем — штурвал.
При повороте реверсивной рукоятки в положение «Впе-
ред» или «Назад» создается цепь через контакты реверсивного
приспособления КМ на соответствующую катушку ре-
версора. При включении тумблера (или автомата) «Управ-
ление тепловозом» подготавливается цепь на катушки кон-
такторов силовой тяговой цепи, возбуждения генератора и
возбудителя, электромагнитного реле времени (для задержки
выключения силовых контакторов при сбросе нагрузки),
реле управления РУ4, а также на тепловозах 2ТЭ10В, вы-
пускаемых с мая 1979 г., ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М — на катушку
реле управления РУ2. При переводе штурвала (рукоятки)
КМ на рабочие (1-ю и последующие) позиции поворачивается
1 На тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, М62, 2ТЭ116 и др.
реверсивная рукоятка поворачивается перед пуском дизеля.
2 На тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В и 2ТЭ116 —тумб-
лер, 2ТЭ10Л, ТЭП60, ТЭП70 — автомат. На тепловозах 2ТЭ116
надо включить, кроме того, автоматы «Компрессор», «Пожарная
сигнализация», «Локомотивная сигнализация», «Радиостанция»,
автоматы электродвигателей вентиляторов выпрямительной уста-
новки, тяговых электродвигателей, мотор-вентиляторов холодиль-
ников.
192
Рис. 141. Структурная схема включения тягового режима теплово-
зов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М и 2ТЭ10В
кулачковый вал реверсора, включаются силовые контакто-
ры и контакторы возбуждения, срабатывает электромагнит-
ное реле времени и реле управления РУ4 и РУ2. Структур-
ные схемы включения тягового режима приведены на
рис. 141, 142.
Особенности цепей включения тягового режима и управ-
ления движением тепловозов ЗТЭ1 ОМ и 2ТЭ10М. После пус-
ка дизеля напряжение вспомогательного генератора под-
ведено к неподвижным контактам КМ (рис. 143) через ав-
томат А13 «Управление», блокировку управления тормозом
БУ, контакт реверсивной рукоятки КМ, включенный в по-
ложении «Вперед» или «Назад».Когда штурвал КМ перево-
дится в 1-ю и последующие позиции, ток пойдет по цепи:
два последовательно соединенных контакта КМ, тумблер
УТ «Управление тепловозом», контакт ЭПК. электропнев-
матического клапана автостопа (до специального указания
ЦТ МПС контакт шунтирован перемычкой), размыкающий
контакт реле РУ12, контакт реверсивной рукоятки КМ.
Если реверсивная рукоятка находится в положении «Впе-
ред», включен нижний (на схеме) контакт, и ток идет на
катушку электропневматического вентиля реверсора ПР
1 Зак. 140 193
«Вперед». Когда реверсивная рукоятка установлена в по-
ложении «Назад», замкнуты верхние (на схеме) контакты,
и ток идет на катушку вентиля реверсора ПР «Назад».
Кулачковый вал реверсора поворачивается соответственно
в положение переднего или заднего хода.
Поворот кулачкового вала реверсора переключает глав-
ные контакты его, а следовательно, изменяет направление
тока в обмотках возбуждения ТЭД. Когда кулачковый вал
реверсора повернется, произойдет переключение и его вспо-
I Включить l] I Включить l! I Включить l! I >1
\ автомат АВУ \\ I автомат МТ l\ \ автомат 2AT V. \„ИчраОлвние тепло
|______________J I_______г_____J I________п_______J I______________________J
I________________------------------------------------------1 )
t_____________л
\ПодготавливйЛ\ {подготавливав \Вовготавлива-\\ Г Подготавливается "||
[етея цельна j [стоя цель ни j 1 етея цепь на j цепь на Включение |
[двигатель вВУ$ [двигатель WT^ [двигатель 2MTjj тягового режима j
Рис. 142. Структурная схема включения тягового режима теплово
зов 2ТЭ116
194
нов
|1ТЯ
II L
Ы в
дг
БДН БДЗ 6Л2 БД1 кВ РУ-2
। । । ।
Управление
тепловозом"'
J РУ3\
\РДМ2
> РДв
ТРВ
ТРМ
।
! РУ19
РЧг.
КМ
РУ12
^правление"
5У
А13 |
(+)
81
Vй1. Я™ °К^ОМ
^^Ш^ЕЕЙзПз’ГЙй
one
ВВ
РБ1
.Управление
тепловозам
УТ
Ч КНР
1L
РБ2
РБЗ
РУ 19
РУН
АУР
кв J
РУ 16
Аур]___
РЗ РОЛ
Р83 РвЗ
П1
raU <->
~ Рвз
U0
__~ Рвн
(+1
КМ
11
РУН-
РУ5
РУ5
ЛН1 Сброс нагрузке!
ВОН
РУ8
Рис. 143. Принципиальная схема
ния тягового режима) тепловозов
\^ВР_
ЛН2 Сброс нагрузки
РУ12
ОРТ Обрыв тормозной магистрали
П2
пз
ПН
П5
0М5
П6
0М6
(->
цепи управления контакторами силовой’ тяговой цепи и возбуждения (включе-
ЗТЭ10М и 2ТЭ10М (выпускаемых с сентября 1982 г.)
могательных контактов. При любом положении реверсора
ток идет через его вспомогательные контакты (включенные
лишь при полном повороте кулачкового вала в конечное
положение) на катушки реле РВЗ и РУ2, и эти реле сраба-
тывают. В цепи катушки реле времени РВЗ включен размы-
кающий контакт реле управления РУ 19. Цепь от упомяну-
тых вспомогательных контактов реверсора на катушку реле
РУ2 следующая: размыкающий вспомогательный контакт
контактора Д2, контакты блокировок дверей аппаратных
камер БД1 — БД4, размыкающий контакт реле РУ8 (и па-
раллельно включенные ему контакты контактора КВ и реле
РУ2), замыкающий контакт реле РУ9 (включенный после
пуска дизеля), замыкающий контакт реле РУ4 (и параллель-
но включенный ему контакт реле РДМ2), замыкающий кон-
такт реле давления воздуха в тормозной магистрали РДВ,
размыкающие контакты температурных реле ТРВ и ТРМ,
размыкающий контакт реле РУ 19, катушка реле РУ2.
Через два последовательно соединенных замыкающих
контакта реле РВЗ, включившихся без выдержки вре-
мени, ток пойдет через отключатели ТЭД ОМ1 — О Мб на
электропневматические вентили силовых контакторов П1 —
П6, которые, включившись, подготовят цепь двигателей.
После включения контакторов П1— П6 их замыкающие
вспомогательные контакты создадут цепь на катушки кон-
такторов КВ и ВВ: от неподвижных контактов КМ через
контакт тумблера УТ «Управление тепловозом», через вклю-
чившиеся замыкающий контакт реле РУ2, вспомогательные
контакты контакторов П1 — Пб, включенные размыкающие
контакты реле заземления РЗ и обрыва полюсов РОП на ка-
тушки контакторов КВ и ВВ. Когда контакторы КВ и ВВ
включатся, их главные контакты замыкают цепи возбужде-
ния генератора и возбудителя. Тяговый генератор начинает
вырабатывать напряжение, и тепловоз трогается с места.
При установке штурвала КМ во время движения на ну-
левую позицию выключаются контакторы КВ, ВВ и отпус-
кается реле времени РВЗ. Замыкающие контакты реле РВЗ
выключаются с выдержкой времени 1,5 с и с таким запазды-
ванием разрывают цепь катушек силовых контакторов.
Благодаря этому силовые контакторы выключаются после
выключения контакторов КВ, ВВ, т. е. при снятом напряже-
нии генератора, что способствует меньшему подгару их
главных контактов.
Указанное запаздывание выключения силовых контак-
торов вносит определенные особенности в работу силовой
тяговой цепи тепловоза. Дело в том, что если тепловоз ра-
196
ботает в режиме ослабленного возбуждения двигателей, то
при переводе штурвала КМ на нулевую позицию электро-
пневматические контакторы В1Ш и ВШ2 выключаются с за-
паздыванием (вследствие замедленного отключения электро-
пневматического механизма). Если контакторы ВШ1, ВШ2
включены и резисторы подключены параллельно обмоткам
возбуждения ТЭД, то при выключении контакторов возбуж-
дения генератора и возбудителя снижение магнитного пото-
ка полюсов ТЭД будет медленнее, чем снижение магнитно-
го потока полюсов генератора. Поэтому при движении теп-
ловоза на выбеге, когда ТЭД начинают работать в генератор-
ном режиме, э. д. с. их оказывается выше, чем э. д. с. гене-
ратора. Появляется в силовой тяговой цепи обратный ток,
который может достигнуть значительной величины (т. е.
ТЭД переходят в кратковременный генераторный тормозной
режим). Для предотвращения этого режима на тепловозах
при установке штурвала КМ на нулевую позицию,-предус-
мотрено выключение контакторов КВ и ВВ лишь после вы-
ключения контакторов ВШ1 и ВШ2. Для этого в цепи пита-
ния катушек контакторов КВ, В В замыкающий контакт ре-
ле РУ2 включен параллельно замыкающим вспомогатель-
ным контактам контакторов ВШ1, ВШ2. Эти цепи на обеих
секциях тепловоза соединены проводами 48 через межсек-
ционное соединение. При такой схеме, когда при работе в ре-
жиме ослабленного возбуждения ТЭД машинист ставит
штурвал КМ на нулевую позицию, через замыкающие вспо-
могательные контакты контакторов ВШ1, ВШ2 сохраняется
цепь питания катушек контакторов КВ, ВВ до тех пор,
пока не выключатся контакторы ВШ1 и ВШ2 на соответ-
ствующей секции тепловоза (рис. 144).
Рис. 144. Структурная схема последовательности выключения кон-
такторов ВШ1, ВШ2, КВ, ВВ, П1—П6 при установке КМ на нуле-
вую позицию на тепловозоах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М и 2ТЭ10В
197
Для предотвращения возможности трогания тепловоза
с места при включении вручную контакторов ВШ1 или
ВШ2 в цепь вспомогательных контактов этих контакторов
включены дополнительные контакты тумблера УТ «Управ-
ление тепловозом».
Вспомогательные контакты контакторов П1 — П6 в це-
пи катушек контакторов КВ и ВВ необходимы для того,
чтобы последние включались лишь после включения сило-
вых контакторов.
Размыкающий вспомогательный контакт контактора Д2
не допускает включения возбуждения генератора и возбу-
дителя при включенном контакторе Д2, что исключает под-
ведение напряжения генератора к аккумуляторной батарее
при приварившемся контакте контактора Д2.
В цепи катушек контакторов КВ и ВВ находятся парал-
лельно включенные размыкающий контакт реле РУ8 и за-
мыкающие контакты контактора КВ и реле РУ2. Размыкаю-
щий контакт реле РУ8 включен лишь на 1-й позиции КМ.
Поэтому через этот контакт цепь катушки реле РУ2 вклю-
чается при трогании с места (на 1-й позиции). Начиная со
2-й позиции, катушка реле РУ2 получит питание лишь через
замыкающие контакты контактора КВ я реле РУ2. Это пре-
дусмотрено для того, чтобы не допустить включения реле
РУ2 и контакторов КВ, В В на 2-й и более высоких пози-
циях КМ, например при срабатывании (отпускании) реле
защиты (ТРВ, ТРМ, РДМ2, РДВ} или путем включения
при трогании с места тумблера УТ «Управление теплово-
зом».
Особенности цепей включения тягового режима и управ-
ления движением тепловозов 2ТЭ116. К неподвижным
контактам КМ напряжение стартер-генератора подводится
по цепи (рис. 145): автомат АУ «Управление», блокировка
управления тормозом БУ, контакт реверсивной рукоятки
КМ, включенный в положении «Вперед» или «Назад».
При повороте штурвала КМ в 1-ю и последующие позиции
гок потечет через верхние два контакта КМ, контакт ЭПК
(до специального указания ЦТ МПС контакт шунтирован
перемычкой), тумблер УТ «Управление тепловозом», кон-
такт реверсивной рукоятки КМ на катушку электропневма-
тического вентиля реверсора «Вперед» или «Назад». Ку-
лачковый вал реверсора поворачивается соответственно
в положение переднего и заднего хода.
При любом положении реверсора ток идет через его вспо-
могательные контакты (включенные лишь при полном по-
198
вороте кулачкового вала в конечное положение) на катушку
реле РУ22 через включенные контакты защитных реле тем-
пературы масла ТРМЗ, температуры воды ТРВ2, ТРВ1,
давления воздуха в тормозной магистрали РДВ. Реле
РУ22 срабатывает. Одновременно ток потечет на катушку
реле времени РВЗ последующей цепи: вспомогательные кон-
такты автоматов АВУ, 1АТ, 2АТ, замыкающий контакт
реле РУ22, размыкающие контакты реле РУ1, РУ2, РУ8.
Реле РВЗ срабатывает. Через его замыкающий контакт,
включившийся без выдержки времени, ток пойдет через
автомат А4 «Управление возбуждением», через отключатели
ТЭД ОМ1 — ОМ6 на электропневматические вентили сило-
вых контакторов П1 — П6, которые, включившись, подго-
товят цепь электродвигателей. При включении силовых
контакторов их замыкающие вспомогательные контакты соз-
дадут цепь на катушку реле РУ5, которое сработает. При
включении замыкающего контакта реле РУ5 создается цепь
на катушки контакторов КВ и ВВ (через размыкающие кон-
такты реле заземления РЗ, обрыва полюсов РОП, ограниче-
ния тока РМ2, блокировки дверей БД4,БД5, замыкающий
вспомогательный контакт контактора КРН, блокировки
дверей БД8, БД2, БД6, БД7, валоповоротного механизма
БВУ). При включении контакторов КВ и ВВ тяговый гене-
ратор вырабатывает напряжение, и тепловоз трогается с ме-
ста. Электромагнитное реле времени РВЗ с выдержкой вре-
мени 0,8 с обеспечивает запаздывание выключения силовых
контакторов при сбросе нагрузки. Вспомогательные кон-
такты контакторов П1 — П6 в цепи катушки реле РУ5
обеспечивают включение контакторов КВ и ВВ лишь после
включения силовых контакторов.
В цепи катушки реле РВЗ находятся параллельно вклю-
ченные размыкающий контакт реле РУ8 и замыкающие кон-
такты контактора КВ и реле РУ5. Размыкающий контакт
реле РУ8 включен лишь на 1-й позиции КМ. Поэтому через
этот контакт реле РВЗ, РУ5, контакторы П1 — П6, КВ и
ВВ включаются при трогании с места (на 1-й позиции).
Начиная со 2-й позиции, питание указанной цепи будет
лишь через контакты контактора КВ и реле РУ5. Это пре-
дусмотрено для того, чтобы не допустить включение режима
тяги на 2-й и более высокой позициях КМ, например при
срабатывании реле защиты или путем включения для трога-
ния с места тумблера УТ «Управление тепловозом».
199
200
к, Рис. 145. Принципиальная схема управления контакторами силовой тяговой цепи и возбуждения (включения тя-
° гового режима) теплорозов 2ТЭ116
15.3. Защита в цепи включения тягового режима
и управления движением тепловозов
В цепи управления контакторами возбуждения имеется
несколько элементов защиты от недопустимых режимов ра-
боты (рис. 146). При этом на тепловозах ТЭЗ, 2ТЭ10Л, а так-
же тепловозах 2ТЭ10В, выпускаемых до мая 1979 г., эти
элементы защиты выключают контакторы КВ и ВВ непо-
средственно, а на тепловозах 2ТЭ10В более поздней пост-
ройки, на тепловозах ЗТЭ10М и 2ТЭ10М — через проме-
жуточное реле РУ2.
Выключение контакторов КВ и ВВ во всех случаях при-
водит к снятию нагрузки с тягового генератора и дизеля на
одной секции тепловоза, а также к включению сигнальных
ламп «Сброс нагрузки» на обеих секциях. При этом через
включившийся размыкающий вспомогательный контакт
контактора ВВ получает питание вентиль ВП6, который
выключает левый ряд топливных насосов. Если тепловоз
Рис. 146. Структурная схема защиты в цепи управления контакто-
рами силовой тяговой цепи н возбуждения на тепловозах ЗТЭ10М,
2ТЭ10М и 2ТЭ10В
202
работал в режиме ослабленного возбуждения ТЭД, то при
сбросе нагрузки вследствие срабатывания реле защиты воз-
можен переход ТЭД в кратковременный генераторный (тор-
мозной) режим, так же как и при установке штурвала (ру-
коятки) КМ в нулевую позицию (см. с. 197). Для предотвра-
щения этого применено промежуточное реле РУ2. При сра-
батывании защиты это реле отпускается, прерывая цепь на
катушки контакторов ВШ1, ВШ2, и после выключения по-
следних выключаются контакторы КВ, ВВ.
Действие элементов защиты в цепи управления контак-
торами возбуждения генератора и возбудителя описано ни-
же. Температурные реле в водяной системе дизеля ТРВ и
в системе смазки ТРМ (или температурное реле с датчиками
ТРВ и ТРМ) выключают контакторы КВ и ВВ при превы-
шении температуры воды выше 95 °C или масла выше 85 °C.
Схема предотвращения обратных токов в силовой тяговой
цепи при срабатывании всех элементов защиты внедрена
в современном виде на тепловозах ЗТЭ10М и 2ТЭЮМ с сере-
дины 1981 г. Замыкающий контакт реле РЦ,М2 включен
параллельно замыкающему контакту реле РУ4, который
на тепловозах типа ТЭЮ замкнут на 1—11-й позициях, на
тепловозах ТЭЗ — на 1—8-й позициях. Поэтому защита от
снижения давления масла при помощи реле РД.М.2 дейст-
вует на тепловозах типа ТЭЮ лишь на 12—15-й позициях,
на тепловозах ТЭЗ — на 9—16-й позициях. Если при работе
на этих позициях давление масла в системе упадет ниже
100—НО кПа, контакты реле РДМ2 выключатся и разорвут
цепь на питание катушек контакторов КВ и ВВ.
Контакт реле давления воздуха РД.В разрывает цепь
на катушки контакторов КВ и ВВ при снижении давления
в тормозной магистрали ниже 300 кПа, т. е. при экстренном
или полном служебном торможении, разрыве тормозной
магистрали и т. д. Это же реле не допускает включения кон-
такторов КВ и ВВ при трогании с места, пока давление
в тормозной магистрали не превысит 520 кПа.
При срабатывании реле заземления также разрывается
цепь на катушки контакторов КВ и ВВ. При этом, кроме
сигнальной лампы «Сброс нагрузки», включается сигналь-
ная лампа «Реле заземления» (последняя лишь на теплово-
зах ЗТЭЮМ, 2ТЭЮМ, 2ТЭЮВ и 2ТЭЮЛ). Контакт реле
заземления всегда непосредственно включен в цепь катушек
контакторов КВ и В В (а не реле РУ2), чтобы обеспечить
большее быстродействие защиты.
На тепловозах ЗТЭЮМ с № 1022 и 2ТЭЮМ с № 629,
№ 631 и Хе 634 (январь 1983 г.) применено реле обрыва
203
Рис. 147. Структурная схема
рами силовой тяговой цепи
►
защиты в цепях управления коитакто-
и возбуждения на тепловозах 2ТЭ116
полюсов РОП типа Р-45Г5-11 с катушкой на 24 В и с меха-
нической защелкой. Катушка реле включена на выход бло
ка БДС параллельно на катушке реле РБ1, а размыкающий
контакт реле включен, в цепи катушек контакторов ВВ и
КВ.
При обрыве в цепи обмотки возбуждения ТЭД и движе-
нии в режиме ослабленного возбуждения чрезмерно нагре-
ваются резисторы СШ1 — СШ6, главные контакты контак-
торов ВШ1, ВШ2, П1 — П6, что может привести к возгора-
нию электрооборудования. Для этого и служит реле РОП,
которое предотвращает возгорание быстрым выключением
контакторов КВ и ВВ. Реле обрыва полюсов устанав-
ливается также и на тепловозах 2ТЭ116, выпускаемых
с 1984 г.
Блокировки дверей аппаратных камер не допускают
включения напряжения тягового генератора при открытых
дверях.
Контакт электропиевматического клапана ЭПК при сра-
батывании автостопа также выключает контакторы КВ и
ВВ. При срабатывании автостопа также срабатывает реле
РУ 12, которое своими размыкающими контактами разрыва-
ет цепь на катушки контакторов К В и ВВ.
Замыкающий контакт реле РУ9 на тепловозах 2ТЭ10В
и 2ТЭ10Л (реле РУЗ на тепловозах ТЭП60) в цепи катушки
204
контактора ВВ не допускает включения этого контактора
при заглушенном дизеле. Включение контактора ВВ при
неработающем дизеле и невращающемся роторе СПВ
(работа без вентиляции) привело бы к недопустимому нагре-
ву обмотки возбуждения этой машины. Основной особен-
ностью защиты в цепи включения тягового режима и управ-
ления движением тепловозов 2ТЭ116 (рис. 147) является
выключение контакторов КВ, ВВ, П1 — П6, отпускание
реле РВЗ, РУ5 с последующим включением контакторов
КВ и ВВ (включение контакторов КВ и ВВ необходимо для
возбуждения тягового генератора, питающего вспомогатель-
ные асинхронные электродвигатели).
Исключение будет иметь место при срабатывании реле
защиты РЗ, РОП, РМ2, выключении контактора КРН,
блокировок БВУ, БД2, БД4— БД8, когда снятое возбуж-
205
дение генератора не восстанавливается. При изучении дей-
ствия защиты в цепи управления контакторами силовой
тяговой цепи и возбуждения тепловозов ТЭМ1, ТЭМ2,
ТЭЗ, ТЭП10, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, М62,
ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ116 воспользуйтесь принципиально-
монтажными схемами электрической передачи тепловозов
[5—12]. Удобно составить для себя структурную схему за-
щиты по типу приведенной (см. рис. 146, 147).
15.4. Цепи управления ослаблением возбуждения
тяговых электродвигателей
На всех современных тепловозах применяются электро-
пневматические групповые контакторы ослабления возбуж-
дения тяговых электродвигателей ВШ1, ВШ2 (КШ1,
КШ2). На тепловозах ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭЗ и др. при-
меняются электромагнитные индивидуальные контакторы
ослабления возбуждения ТЭД. На всех тепловозах для уп-
равления контакторами применяются реле переключения
(перехода) РП1, РП2.
Для включения ослабления возбуждения ТЭД при сра-
батывании реле переключения необходимо, чтобы выклю-
чатель ослабления возбуждения УП (на тепловозах
2ТЭ116 — тумблер ТУП, на тепловозах ТЭП60 — автомат
АВ7 или кнопка) был включен. На тепловозах ТЭП70 вы-
ключатель ослабления возбуждения не устанавливается,
его роль выполняют тумблеры Т61, Т62. Тогда при срабаты-
вании реле переключения РП1 включается групповой кон-
тактор ВШ1 первой ступени ослабления возбуждения. При
срабатывании реле переключения РП2 включается груп-
повой контактор ВШ2 второй ступени ослабления возбуж-
дения.
Все конструкции реле переключения (РД-3010, Р-42Б-3,
Р-42Б-1) имеют две катушки — параллельную и последова-
тельную и по принципу действия относятся к дифферен-
циальным реле, т. е. они срабатывают и отпускаются не
при каком-либо параметре (ток или напряжение), а при оп-
ределенном соотношении их. Это наглядно иллюстрируется
графиком срабатывания и отпускания реле (рис. 148). Из
графика видно, что чем больше ток в последовательной
катушке /с, тем при большем токе в параллельной катушке
/ш срабатывает или отпускается реле. Отношение же токов
/ш//с при срабатывании и отпускании остается примерно
постоянным. Об этом свидетельствуют примерно прямоли-
206
Рис. 148. Характеристика сра-
батывания и отпускания реле
переключения РД-3010 и
Р-42Б-3
нейные зависимости /ш (/с),
изображенные на графике.
Параллельная катушка
реле включена (рис. 149) че-
рез резистор параллельно
якорю генератора, и ток в
ней (а следовательно, магнит-
ный поток) пропорционален
напряжению тягового генера-
тора. Последовательная ка-
тушка включена через стол-
бик резистора параллельно
обмоткам добавочных полю-
сов тягового генератора, по-
этому ток в этой катушке
(и магнитный поток) пропор-
ционален току генератора.
На тепловозах 2ТЭ116,
ТЭП70, ТЭМ7 и др. последо-
вательные катушки реле вклю-
чены на выход узла выделения максимального сигнала
УВМ, и, таким образом, ток в них пропорционален наи-
большему току ТЭД небоксующих колесных пар. При та-
ком включении катушек срабатывание и отпускание реле
будет при примерно постоянном отношении напряжения Ur
и тока /г генератора.
Эго видно и из рис. 150, на котором изображены внеш-
няя характеристика генератора для различных позиций
КМ, а также параметры срабатывания и отпускания реле.
Эти параметры лежат на прямых линиях.Постоянное отно-
шение UrHr соответствует примерно постоянной скорости
движения при срабатывании и отпускании реле для различ-
ных позиций КМ.
При увеличении скорости движения ток генератора
уменьшается, а напряжение его растет. Следовательно,
уменьшается магнитный поток последовательной катушки и
увеличивается магнитный поток параллельной катушки.
При определенном значении скорости и соответствующем
отношении напряжения и тока генератора магнитный поток
параллельной катушки превысит магнитный поток последо-
вательной катушки и силу действия пружины, что приведет
к срабатыванию реле. После срабатывания реле РП1 и
включения контактора BIU1 (КШ1) размыкающий вспомога-
тельный контакт этого контактора , выключившись, вклю-
чает дополнительный резистор в цепь параллельной катуш-
207
ки этого реле. Одновременно замыкающий вспомогательный
контакт контактора ВШ1 (КШ1) включается и подготавли-
вает цепь для срабатывания реле РП2 и включения второй
ступени ослабления возбуждения. Это реле работает ана-
логично первому.
Снижение скорости движения вызывает возрастание тока
тягового генератора и падение его напряжения. Соответст-
венно ток и магнитный поток последовательной катушки
увеличиваются, а параллельной—уменьшаются. При этом
Рис. 149. Принципиальная схема включения катушек реле пере-
ключения:
а — тепловозов ЗТЭЮМ» 2ТЭ10М» 2ТЭ10В; б — тепловозов 2ТЭ10Л; в — тепло-
возов 2ТЭИ6; г — тепловозов ТЭП70
208
реле должно бы отпуститься,
но это может быть при слиш-
ком низкой скорости. Для
уменьшения тока и магнитно-
го потока в параллельной
катушке вводится дополни-
тельный резистор, о котором
упоминалось выше. От вели-
чины сопротивления этого
резистора и зависит скорость,
при которой отпускается
реле.
При отпускании реле на
низких позициях КМ, если не
принять особых мер, может
иметь место следующая осо-
бенность его работы. Вслед-
ствие выключения ослабления
возбуждения двигателей ток
нагрузки тягового генератора
Рис. 150. Внешняя характери-
стика тягового генератора для
различных позиций КМ с ука-
занием параметров срабатыва-
ния и отпускания реле пере-
ключения
Примечание. На харак-
теристике показаны параметры
срабатывания и отпускания реле
переключения РП1 и РП2, при
этом штриховыми линиями пока-
заны параметры отпускания на
1—11-й позициях при неподключе-
нии замыкающих контактов реле
РУ4 (для тепловозов 2ТЭ10Л)
уменьшается, а напряжение
его растет. Значения тока и
напряжения генератора,
если посмотреть на график
(см. рис. 150), окажутся левее линии, указывающей пара-
метры срабатывания реле. Этим создаются условия для
повторного срабатывания реле. Но, когда реле срабатывает,
ток тягового генератора возрастет, напряжение упадет до
значений, которые вызывают отпускание реле (ток и напря-
жение генератора будут правее линии параметров отпуска-
ния). Начнется его «звонковая» работа, т. е. многократное
чередование срабатываний и отпусканий.
Для того чтобы исключить «звонковую» работу реле,
следует «раздвинуть» параметры срабатывания и отпуска-
ния. Возможно это сделать, увеличив 1Г и уменьшив 1/г при
отпускании реле за счет уменьшения сопротивления рези-
стора в цепи параллельной катушки реле, но при этом на
высоких позициях слишком возрос бы ток генератора.
Поэтому уменьшение этого сопротивления сделано лишь
на низких позициях путем использования для шунтирова-
ния части резистора размыкающих контактов реле РУ4
(РУ1), которые включены на этих позициях. Шунтирование
части резистора на низких позициях с помощью реле РУ4
(РУГ) не изменило параметров срабатывания реле, ибо при
отпущенном реле большая часть резистора шунтирована
209
размыкающим вспомогательным контактом контактора ос-
лабления возбуждения.
На рис. 151, а представлена схема управления контакто-
рами ослабления возбуждения ТЭД тепловозов 2ТЭЮЛ.
Особенностью схемы включения катушек контакторов ос-
лабления возбуждения является то, что она исключает воз-
можность включения контакторов при боксовании колесных
пар тепловоза. Связано это с тем, что процесс боксования
усиливается, если при боксовании включается ослабление
возбуждения двигателей. Для того чтобы исключить воз-
можность включения контактора ослабления возбуждения
при боксовании на тепловозах 2ТЭ10Л, в цепь катушки кон-
тактора ВШ1 включен размыкающий контакт реле РУ 17.
В процессе боксования, когда срабатывают реле боксования,
а также реле РУ 17, разрывается цепь на катушку контак-
тора ВШ1 и последний не может быть включен (если же
контакторы ослабления возбуждения уже включены, то
реле РУ 17 не влияет на работу схемы).
На тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ10В, ЗТЭЮМ и 2ТЭ10М
(рис. 151, б, в) не только исключается возможность включе-
ния контакторов ВШ1 и ВШ2 при боксовании колесных пар,
но и для успокоения переходных процессов обеспечивается
выдержка времени от момента прекращения боксования до
момента возможного включения контакторов ослабления
возбуждения. Последнее достигается при помощи электро-
магнитного реле времени РВ4, которое срабатывает при
боксовании вслед за реле РУ 17 и своими размыкающими
контактами разрывает цепь на катушки контакторов ВШ1
и ВШ2. После прекращения боксования реле РУ 17 и РВ4
отпускаются и, лишь спустя 1 — 1,5 с, восстанавливается
цепь на катушку контакторов ВШ1 и ВШ2. На тепловозах
2ТЭ116 в этой цепи применяется реле РВ2 с выдержкой
времени 31 с.
Цепь управления контакторами ослабления возбужде-
ния ТЭД включается через контакты КМ, которые замы-
каются на тепловозах 2ТЭ10Л, начиная с 1-й позиции, на
тепловозах 2ТЭ10В, ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, 2ТЭ116 —с 4-й
позиции.
На тепловозах ТЭП60 (рис. 151, г) при работе на аварий-
ном режиме возбуждения и 12—15-й позициях предусмот-
рена возможность ручного включения ослабления возбуж-
дения ТЭД [81.
На опытной партии тепловозов 2ТЭЮЛ и ТЭП60 уста-
новлены бесконтактные реле переключения БРП-7 на тран-
210
Рис. 151. Принципиальная схема управления контакторами ослабле-
ния возбуждения ТЭД:
„• — тепловозов 2ТЭ10Л; б —тепловозов ЗТЭ10М и 2ТЭ10М; в — тепловозов
1ТЭ10В и 2ТЭ116; г — тепловозов ТЭП60.
Примечание. Для тепловоза 2ТЭ116 отличающиеся обозначения ап-
паратов приведены в скобках
211
зисторах. Эти реле состоят из следующих узлов (рис. 152):
узла формирования сигнала, двух полупроводниковых реле
РП1, РП2 и нагрузки. Для формирования сигнала управ-
ления реле используется имеющийся в схеме селективный
узел, получающий питание от цепи рабочих обмоток ТПТ
и ТПН. Схема селективного узла несколько изменена по
сравнению с серийной: балластные резисторы СБТТ и
СБТН включены после выпрямительных мостов В1 и В2,
добавлены два диода В1А и В2А, два резистора СТ, СН,
через которые протекают токи /ст, /сн, пропорциональные
току /г и напряжению Ur тягового генератора. Такой узел
формирует сигнал управления Uy, который зависит от на-
пряжения UT и тока /г тягового генератора:
Uy=kuUr—kl 1Г. (38}
Этот сигнал обеспечивает наиболее целесообразную фор-
му характеристик срабатывания и отпускания реле в виде
параллельных линий (рис. 153), что уменьшает склонность
реле к «звонковой» работе.
Рис. 152. Принципиальная схема бесконтактного реле переключения
БРП-7 на транзисторах
212
Каждое полупроводнико-
вое реле представляет собой
несимметричный триггер, вы-
полненный на двух одина-
ковых транзисторах (Т11,
Т12, Т21, Т22, см. рис. 152)
типа П215. Один транзистор
в триггере (Г 11 или Т21)
является входным, а вто-
рой (Т12 или Т22) — вы-
ходным. Для всех транзисто-
ров источником коллекторно-
Рис. 153. Характеристика сра-
батывания н отпускания бес-
контактного реле переключе-
ния БРП-7
го напряжения является на-
пряжение цепей управления
тепловоза (75 В), при этом
транзисторы включены по схе-
ме с общим эмиттером. Для
входных транзисторов нагрузкой в коллекторных цепях
являются резисторы СК1,СК2\ для выходных транзисторов
нагрузкой являются катушки вентилей контакторов B1U1,
ВШ2. Базы выходных транзисторов Т12, Т22 накоротко
соединены с коллекторами входных транзисторов TH, Т21.
Базы входных транзисторов Til, Т21 через резисторы
обратной связи COCI, СОС2 соединены соответственно с кол-
лекторами выходных транзисторов Т12, Т22 и, кроме того,
через резисторы СБ1, СБ2 соединены с источником смеще-
ния (потенциометры СС1, СС2).
Для триггера характерно два устойчивых состояния:
когда входной транзистор закрыт (режим отсечки), выход-
ной транзистор находится в полностью открытом состоянии
(режиме насыщения) и наоборот. Сигнал управления Uy по-
дается к цепи эммитер-база входных транзисторов. При этом
плавное изменение напряжения на входе триггера вызывает
скачкообразное изменение выходного тока, т. е. образуется
релейная характеристика триггера.
Как указывалось выше, в коллекторную цепь выходных
транзисторов каждого из бесконтактных реле РП1, РП2
включены соответственно катушки вентилей контакторов
BILI1 и ВШ2. Поэтому при срабатывании реле РП1, РП2
включаются соответственно контакторы ВШ1, ВШ2, при
этом в цепи катушки вентиля контактора ВШ2 имеется за-
мыкающий вспомогательный контакт контактора ВШ1, ко-
торый определяет последовательность включения контакто-
ров. При увеличении скорости движения тепловоза ток
генератора /г уменьшается, а напряжение Ur возрастает,
213
поэтому согласно равенству (38) увеличивается сигнал уп-
равления Uy. При определенном значении скорости движе-
ния срабатывает реле РП1 и включается контактор ВШ1.
При движении в режиме ослабленного возбуждения, когда
вспомогательным контактом контактора ВШ1 подготовлена
цепь на катушку вентиля контактора ВШ2, и при дальней-
шем увеличении скорости срабатывает реле РП2 и включает-
ся контактор ВШ2. Аналогичную схему работы имеют реле
БРП8, которые установлены на опытной партии тепловозов
2ТЭ116.
15.5. Цепи реле боксования
Реле боксования на тепловозах служат для уменьшения
интенсивности боксования колесных пар, а также для сиг-
нализации машинисту о боксовании. На всех современных
тепловозах принцип работы реле боксования аналогичен —
они реагируют на разность частоты вращения боксующих
и небоксующих колесных пар (рис. 154).
При включении в силовой тяговой цепи последовательно
двух или трех ТЭД (тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ и др.,
рис. 155, а) катушка реле включается в цепь якорей и ре-
зисторов по мостиковой схеме, в диагональ моста, образуе-
мого якорями ТЭД и резисторами. При отсутствии боксова-
ния ТЭД вращаются примерно с одинаковой частотой. При
этом потенциал точки х будет равен потенциалу точки у, и
тока в катушке реле не будет. При боксовании колесной па-
ры частота вращения ее и соответствующего якоря ТЭД
возрастает, что приводит к увеличению противо-э. д. с.
Для уравновешивания противо-э. д. с. увеличивается на-
пряжение на зажимах электродвигателя боксующей колес-
ной пары и соответственно уменьшается напряжение на
зажимах двигателя небоксующей колесной пары. Это вы-
зывает разность потенциалов между точками х и у и ток в
катушке. Например, при боксовании 1-й колесной пары па-
дение напряжения на якоре 1-го ТЭД возрастает, потенциал
точки х будет ниже, чем потенциал точки у, что вызовет
ток в направлении, указанном стрелкой 1. При боксовании
6-й колесной пары ток в катушке реле потечет в направле-
нии стрелки 6. При токе любого направления свыше 0,05 А
реле срабатывает, а при токе ниже 0,045 А — отпускается.
На тепловозах ТЭЮ, ТЭП10, 2ТЭ10, ТЭП60, 2ТЭ10Л
первого выпуска (до 1971 г.) катушки реле боксования вклю-
чены в цепь двух ТЭД (рис. 155, б). При отсутствии боксо-
214
вания ток в каждом из двух двигателей одинаков (с опреде-
ленным допуском на расхождение характеристик этих дви-
гателей) и тока в катушке реле не будет. При боксовании
колесной пары частота вращения соответствующего якоря
ТЭД возрастает, что приведет к увеличению противо-э. д. с.
и снижению тока в его цепи. Так, при боксовании первой
колесной пары уменьшится ток в цепи ее ТЭД, потенциал
точки х уменьшится, и ток пойдет через катушку реле в на-
правлении стрелки /; при боксовании 2-й колесной пары
ток потечет в направлении стрелки 2. При токе любого на-
правления, превышающем заданную величину, реле сра-
батывает; при снижении тока отпускается.
На тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, М62, а также на
тепловозах 2ТЭ10Л, выпускаемых до 1971 г., размыкающие
Тепловозы Тепловозы Тепловозы Тепловозы Тепловозы
T33.T3MZ, ТЭМТидр. ТЗЮ,ТЗП10, гтзю.тзпЕО. а такие 7Т310Л во 1370г. гтэюл с 1371г. гтЗЮЛе 1373г. ZT31QB в 1376г. ZT3116 до 1376г. ТЗП7О до №007 ZT31O8 С1377г. 3T310M,ZT310M, ZT3116 с 1377г. ТЗО7О с №008
Рис. 154. Классификация систем защиты колесных пар от боксо-
вания
215
Рис. 155. Принципиальная схема включения катушки реле боксо-
вания:
а — при последовательном соединении ТЭД; б — при параллельном соедине-
нии ТЭД; в — на тепловозах 2ТЭ10В н 2ТЭ10Л с улучшенными протнвобоксо-
вочными свойствами
Бинсование
Рис. 156. Структурная схема действии реле боксования тепловозов
ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, а также 2ТЭ10Л, выпущенных до 1970—
1971 гг.
Примечание. На тепловозах ТЭМ1 сигнальная лампа ие приме-
нястся.
216
контакты реле боксования включены в цепь катушки кон-
тактора ВВ. При срабатывании реле эти контакты разры-
вают цепь катушки контактора, вызывая его выключение
(рис. 156). Выключение контактора ВВ уменьшает возбуж-
дение и мощность тягового генератора, что способствует
прекращению боксования и отпусканию реле. Вновь вклю-
чается контактор ВВ, увеличивая возбуждение и мощность.
Вследствие большой индуктивности обмоток возбудителя и
генератора периодическое выключение возбуждения воз-
будителя не вызывает резкое падение силы тяги до нуля,
а лишь ее уменьшение. Замыкающие контакты реле боксо-
вания создают цепь включения зуммера, предупреждающе-
го машиниста о боксовании колесных пар. Одновременно
е этим о боксовании сигнализирует мерцание сигнальной
лампы на пульте машиниста, которая получает питание че-
рез размыкающий вспомогательный контакт контактора ВВ.
При такой схеме на тепловозах 2ТЭ10Л, М62 при выклю-
чении ТЭД через катушку реле боксования протекает ток, и
реле срабатывает. Для того чтобы при этом не выключался
контактор ВВ, параллельно размыкающему контакту реле
боксования включены соответствующие размыкающие вспо-
могательные контакты силовых контакторов, которые сох-
раняют цепь на катушку контактора ВВ. Чтобы замыкаю-
щий контакт реле боксования не включал зуммер, в эту
цепь включены замыкающие вспомогательные контакты си-
ловых контакторов.
На тепловозах 2ТЭ10Л с улучшенными противобоксо-
вочными свойствами, выпускаемых с 1971 г., схема включе-
ния реле боксования несколько изменена. Во-первых, из-
менены пары ТЭД, между которыми включены катушки ре-
ле. Если на тепловозах более раннего выпуска реле РБ1,
РБ2, РБЗ включены соответственно между / и 2, 3 и4, 5 и 6
двигателями, то на новых тепловозах эти реле включены
между 1 н 3, 2 и 5, 4 и 6 двигателями. Эта схема включения
принята с таким расчетом, чтобы каждое реле боксования
контролировало колесные пары, одна из которых более,
а другая менее склонна к боксованию (см. с. 53).
Как указывалось выше, срабатывание реле боксования
происходит за счет разности падения напряжения на обмот-
ках возбуждения ТЭД. Чтобы повысить чувствительность
реле, т. е. уменьшить разность токов двигателей, при кото-
рой срабатывает реле, необходимо увеличить сопротивле-
ния, на которых сравниваются падения напряжения. Для
этого использованы обмотки добавочных полюсов, и в но-
вой схеме катушки реле подключены .между обмотками яко-
217
рей и добавочных полюсов (рис. 155, в). В этом заключает-
ся вторая особенность включения катушек реле боксования
тепловозов 2ТЭ10Л с улучшенными противобоксовочными
свойствами. В режиме полного возбуждения чувствитель-
ность реле оказывается излишней и поэтому последовательно
с катушками реле включаются резисторы СРБ1 — СРБЗ,
которые в режиме ослабленного возбуждения шунтируются
замыкающими контактами реле РУ16.
Третья особенность включения реле боксования — под-
ключение катушек реле к ТЭД через замыкающие и размы-
кающие вспомогательные контакты силовых контакторов
так, что при отключении одного из двигателей связанная
с ним катушка реле переключается на цепь другого двига-
теля (рис. 154, 157).
При срабатывании реле боксования контактор ВВ не
выключается. Включение замыкающего контакта реле бок-
сования приводит к срабатыванию реле управления РУ5,
РУ 17 и реле времени РВ4 (рис. 158). Размыкающий контакт
реле РУ5 (или РУ 17), выключившись, вводит в цепь задаю-
щей обмотки амплистата резистор СОН, уменьшая в ней
ток, а замыкающий контакт реле РВ4 шунтирует часть ре-
зистора СОУ, увеличивая ток в управляющей обмотке ам-
плистата. Это приводит к уменьшению подмагничивания
амплистата и, в конечном счете, к снижению мощности тяго-
вого генератора. Благодаря выдержке времени при размы-
кании контакта реле РВ4 при прекращении боксования
мощность генератора восстанавливается не сразу, а спустя
Рис. 157. Принципиальная схема включения катушки реле боксова-
ния на тепловозах 2ТЭ10В и 2ТЭ10Л с улучшенными противобоксо-
вочиыми свойствами через вспомогательные контакты силовых кон-
такторов
218
выдержку времени, что необходимо для успокоения пере-
ходных процессов.
На тепловозах 2ТЭ10В, выпущенных в 1976—1981 гг.,
а также на тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ116, ТЭП70
катушки' реле боксования подключены на выход схемы
сравнения (рис. 159). Схема сравнения состоит из диодов,
включенных в 12 плеч; плечи схемы сравнения подключены
к минусовым щеткодержателям ТЭД через вспомогательные
контакты силовых контакторов. При отсутствии боксования
и одинаковых токах в цепи электродвигателей ток на выходе
схемы сравнения и в катушках реле боксования равен ну-
лю. При боксовании колесных пар (от одной до пяти) нару-
шается равновесие плеч схемы, сравнения и через катушки
реле боксования потечет ток.
На тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В, выпускаемых в 1976—
1980 гг., применялась схема с двумя реле. Последовательно
с катушкой реле РБ1 включен резистор СРБ1, последова-
тельно с катушкой реле РБ2 — резисторы СРБ2 и СРБЗ,
причем последние в режиме ослабленного возбуждения
шунтированы замыкающим контактом реле РУ 16. При та-
кой схеме включения реле РБ1 срабатывает при работе теп-
ловоза в режиме полного возбуждения двигателей, а реле
РБ2— в режиме ослабленного возбуждения или при силь-
ном боксовании и при полном возбуждении.
На тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М и 2ТЭ10В, выпускае-
мыхс 1980 г., используется схема с тремя реле (см. рис. 158).
Вначале при несильном боксовании срабатывает реле РБ1,
при более сильном развившемся боксовании — реле РБ2;
при боксовании в режиме ослабленного возбуждения сра-
батывает реле РБЗ.
Реле РБ1 (рис. 160) при срабатывании своим замыкаю-
щим контактом включает реле РУ 17. Последнее своим раз-
мыкающим контактом включает в цепь задающей обмотки
амплистата резистор ССН, чем уменьшается ток в этой
обмотке и, в конечном счете, снижается мощность тягового
генератора. Через замыкающий контакт реле РУ 17 вклю-
чается электромагнит МР5 регулятора, что перемещает
якорь индуктивного датчика в положение, когда ток в ре-
гулировочной обмотке амплистата становится минималь-
ным. Это приводит к еще большему снижению мощности
генератора. Через другой замыкающий контакт реле РУ 17
создается цепь на катушку реле времени РВ4, которое,сра-
батывая, своим размыкающим контактом с выдержкой
времени на включение предотвращает включение контакто-
ров ВШ1, ВШ2 в период боксования. Следует обратить вни-
219
Боксование
Сигнал обратной связи Зля отпускания реле РВ1 -РБЗ
Рис. 158. Структурная схема действия реле боксования тепловозов
2ТЭ10Л с улучшенными противобоксовочными свойствами
Рис. 159. Принципиальная схема включения катушек реле боксова-
ния РБ1—РБЗ и реле обрыва полюсов РОП через схему сравнения
на тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М
220
мание на то, что при срабатывании релеРБ! не включается
сигнализация машинисту о боксовании (ни зуммер, ни сиг-
нальная лампа). Если снижение мощности генератора при
срабатывании реле боксования РБ1 окажется недостаточным
для прекращения боксования, то сработают реле боксова-
ния РБ2 и РБЗ. При срабатывании реле РБ2 и РБЗ
(рис. 161) через их замыкающие контакты включаются реле
РУ5 и РВ5. Через контакты реле РУ5 создается цепь на
катушку реле РУ 17, которое срабатывает. Как указывалось
выше, срабатывание этого реле приводит к снижению мощ-
ности тягового генератора и вызывает срабатывание реле
РВ4, которое предотвращает включение контакторов ВШ1,
ВШ2 в период боксования. Реле РВ5 своим замыкающим
контактом с выдержкой времени на размыкание шунтирует
часть резистора СОУ, увеличивает ток в управляющей об-
мотке амплистата и, в конечном счете, дополнительно сни-
жает мощность генератора. Через замыкающие контакты
боксоВание
221
ЕонсоВание
Сигнал обратной связи для отпускания релеРБ2,РЕЗ
222
реле РУБ включаются зуммер и сигнальная лампа, которые
сигнализируют машинисту о боксовании.
При движении с высокой скоростью (в режиме ОП2)
срабатывание РБ2, РБЗ и РУБ на тепловозах, построенных
до сентября 1982 г., приводит к отпусканию реле РУ2,
к выключению контакторов КВ и ВВ, т. е. к выключению
возбуждения возбудителя и тягового генератора.
На тепловозах более поздней постройки срабатывание
реле боксования РБ2 и РБЗ к выключению контакторов
КВ и ВВ не приводит.
На тепловозах 2ТЭ116 (рис. 162) реле РБ1 при срабаты-
вании своим замыкающим контактом создает цепь на катуш-
ку реле РУ 17, которое, срабатывая, своим замыкающим
контактом вводит резистор СПБ (см. рис. 51, 58) и умень-
шает сигнал задания в канале регулирования напряжения
селективного узла. Через замыкающий контакт реле РУ 17
ВоксоВание.
Рис. 162. Структурная схема действия реле боксования РБ1 тепло
возов 2ТЭ116 (первая ступень боксования)
223
включается электромагнит МР5 регулятора, что приводит
к перемещению якоря индуктивного датчика в положение,
когда уменьшается почти до нуля дополнительный сигнал
задания в канале регулирования мощности селективного
узла. Это еще больше снижает мощность тягового генерато-
ра. Через другой замыкающий контакт реле РУ 17 создает-
ся цепь на катушку реле РВ2, размыкающий контакт кото-
рого при срабатывании предотвращает включение кон-
Боксование
Рнс. 163. Структурная схема действия реле боксования РБ2, РБЗ
тепловозов 2ТЭИ6 (вторая и третья ступени боксования)
224
Разносное бонсоВание
Рис. 164. Структурная схема действия реле разносного боксования
РПЗ тепловозов ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, выпускаемых с октября 1982 г.
такторов ослабления возбуждения во время боксования
(см. рис. 151, в). При срабатывании реле РБ1 не включается
ни зуммер, ни сигнальная лампа.
При срабатывании реле РБ2 и РБЗ (рис. 163) через их
замыкающие контакты создается цепь на катушки реле
РУН и РВ4. Через контакты реле РУН создается цепь
на катушку реле РУ 17, вызывая его срабатывание. Это при-
водит, как указывалось выше, к снижению мощности гене-
ратора и срабатыванию реле РВ2, которое предотвращает
включение контакторов ВШ1, ВШ2 в период боксования.
Реле РВ4 своим замыкающим контактом с выдержкой вре-
мени на размыкание включает резистор параллельно рези-
стору в канале мощности селективного узла и тем умень-
шает сигнал задания и, в конечном счете, мощность генера-
тора. Через замыкающие контакты реле РУН включаются
зуммер и сигнальная лампа.
На тепловозах 2ТЭ116 применяется также тумблер «Ог-
раничение боксования», с помощью которого машинист мо-
жет снизить мощность тягового генератора на участках,
где тепловоз имеет большую склонность к боксованию. При
8 Зак. 140 225
включении этого тумблера (на 3-й позиции КМ и выше)
срабатывает реле РУ 18, которое своим замыкающим кон-
тактом вводит резистор СНБ и уменьшает сигнал задания
в канале регулирования напряжения селективного узла
(см. рис. 51, 58), что в конечном итоге приводит к снижению
мощности тягового генератора.
Недостатком рассмотренных выше схем является то,
что при боксовании всех колесных пар тепловоза (это назы-
вается разносным, или синхронным боксованием) реле бок-
сования практически не работают, так как действие их ос-
новано на сравнении сигналов от двигателей боксующих
и небоксующих колесных пар. Поэтому на тепловозах
ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ116, выпускаемых с 1980 г.,
применяется реле разносного (синхронного) боксования РПЗ.
Эти реле по конструкции, схеме включения и принципу
действия одинаковы с реле переключения РП1, РП2
Разносное боксоВание
Рис. 165. Структурная схема действия реле разносного боксования
реле РПЗ тепловозов 2ТЭ116
226
сигнал обратной связи на Выключение реле боксования РБ1
БоксоОание Боксование
Рис. 166. Структурная схема действия Рис. 167. Структурная
реле боксования РБ1 тепловозов ТЭП70 схема действия реле бок-
сования РБ1—РБЗ теп-
ловозов ТЭП60
8*
(см. рис. 149, а). Когда линейная скорость бандажей колес-
ных пар, находящихся в режиме боксования, превысит
105 км/ч, ток тягового генератора понизится, а его напряже-
ние повысится так, что сработает реле РПЗ. На тепловозах
2ТЭ10В, ЗТЭЮМ и 2ТЭ10М, выпускаемых до сентября
1982 г., при включении контакта этого реле снижение мощ-
ности генератора, выключение контакторов КВ, В В в ре-
жиме ОП2, предотвращение включения контакторов ВШ1,
ВШ2 и сигнализация машинисту о боксовании будут такие
же, как и при срабатывании реле РБ2 и РБЗ (см. рис. 161).
На тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭЮМ, выпускаемых с октября
1982 г., срабатывание реле РПЗ приводит к срабатыванию
реле РУ 13 и РУ 19, при этом первое реле переключает элект-
ромагниты регулятора так, чтобы дизель работал на 8-й
позиции, а второе выключает реле РУ2 и контакторы КВ и
ВВ, ПБ П6 (рис. 164).
На тепловозах 2ТЭ116 срабатывание реле РПЗ через
реле РУ2 выключает контакторы КВ, ВВ, приводит к от-
пусканию реле РВЗ и выключению за ним контакторов
П1 — П6 отпусканию реле РУ5 (рис. 165). Сила тяги падает
до нуля. Контакторы КВ, ВВ вновь включаются, чтобы
обеспечить возбуждение тягового генератора для питания
вспомогательных асинхронных электродвигателей. На теп-
ловозах 2ТЭ116, выпускаемых до 1981 г., при движении с
высокими скоростями (в режиме ОЦ2) выключение силы
тяги происходит и при срабатывании реле боксования
РБ1 — РБЗ.
На тепловозах ТЭП70, ТЭП60 применяется однорежим-
ная защита от боксования, как это представлено на струк-
турных схемах рис. 166, 167. На тепловозах ТЭП60 реле бок-
сования РБ1 — РБЗ включены в цепи каждой пары ТЭД;
при срабатывании их создается цепь на катушку реле Рпрб,
которое срабатывает и своим размыкающим контактом вво-
дит в цепь задающей обмотки амплистата дополнительный
резистор, уменьшая мощность генератора. Замыкающий
контакт реле Рпрб при срабатывании включает зуммер
(см. рис. 167).
15.6. Цепи управления песочницами
Управление песочницами осуществляется электропнев-
матическими вентилями, которые при включении подают
воздух из резервуара управления при давлении 550 —
600 кПа в воздухораспределители песочниц. Через воздухо-
228
Рис. 168. Принципиальная схема
включения вентилей песочницы
тепловозов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М.
2ТЭ10В, 2ТЭ10Л и 2ТЭ116 с ин-
дивидуальной подачей песка под
первую колесную пару:
Кл111, КлП2 — клапаны песочниц
НлП2 П
(+•>
С0 г В- ВПП КлП1
Назад
Вперед
КлП?1_1
(-)
распределители воздух из главных резервуаров поступает
в форсунки и подает песок под колеса тепловоза. При этом
в зависимости от положения реверсора через его вспомога-
тельные контакты включаются вентили для переднего или
заднего хода, обеспечивая подачу песка под колеса теплово-
за с требуемой стороны.
На большинстве тепловозов применяется неавтоматиче-
ское управление песочницами при включении ножной педа-
ли или кнопки. В отдельных случаях применяется автомати-
ческая подача песка при срабатывании реле боксования.
Применяется также автоматическая подача песка при сра-
батывании автостопа или при экстренном торможении. На
современных грузовых и мощных пассажирских теплово-
зах (2ТЭ116, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, ЗТЭ10М, ТЭП70 и
др.) предусмотрена возможность индивидуальной подачи
песка под первую колесную пару (рис. 168). Индивидуаль-
ная подача песка под первую колесную пару уменьшает
расход песка и износ бандажей колесных пар. На каждой
секции имеется по два клапана песочницы КлП1 и КлП2.
При включении кнопки КПП ток идет на катушку вентиля
переднего хода клапана КлП1, обеспечивая подачу песка
только под первую колесную пару.
15.7. Цепи реле заземления и контроля заземления
в цепях управления, вспомогательных и освещения
Реле заземления служит для снятия нагрузки с тягового
генератора при заземлении в силовой тяговой цепи и сиг-
нализации об этом машинисту. На большинстве тепловозов
применяются одинаковые реле заземления1. Катушка реле
Р-45Г2-12 (рис. 169) включена в минусовую цепь генератора
1 Лишь на тепловозах ТЭП60 до № 166 (кроме № 156, 157) и
2ТЭП60 до № 014 установлен блок заземления БЗ типа БЗ-100 или
БЗ-100А с реле переменного тока 18, изд. 1-е].
229
Рис. 169. Принципиальная схема
включения реле заземления Р-45Г2-12
(к шунту амперметра)
через рубильник ВРЗ и
через резистор СРЗ.
Другой конец цепи при-
паян к корпусу тепло-
воза. Реле Р-45ГЗ-11,
имеющее катушку с
большим сопротивле-
нием, включается без
резистора СРЗ (тепло-
возы ТЭМ1).
При заземлении в силовой тяговой цепи ток от места за-
земления по корпусу поступает в цепь реле через припаян-
ный к корпусу конец цепи и уходит на минус тягового гене-
ратора. Когда ток достигнет 10 А (для тепловоза ТЭМ1—
0,19 А), реле сработает и размыкающим контактом разор-
вет цепь катушек контакторов возбуждения тягового гене-
ратора и возбудителя. При выключении контактора воз-
буждения возбудителя его размыкающий вспомогательный
контакт создает цепь на сигнальную красную лампу
«Сброс нагрузки». Кроме того, на тепловозах ЗТЭЮМ,
2ТЭ10М, 2ТЭ10В и 2ТЭ10Л замыкающий контакт реле за-
земления, включаясь, создает цепь на сигнальную лампу
«Реле заземления». На тепловозах ЧМЭЗ пробой на корпус
в силовой цепи сопровождается миганием лампы ЛСИ и
прерывистой работой зуммера.
При срабатывании реле заземления его якорь удержи-
вается во включенном положении защелкой. После устра-
нения повреждения защелку необходимо освободить, и реле
отпустится. Если явные места повреждения не обнаружены,
разрешается ехать до ближайшего депо при выключенном
реле, для чего используется рубильник реле заземления.
При раббтающем тепловозе реле заземления не срабаты-
вает при замыкании на корпус в цепях управления. Однако
при пуске дизеля, когда через включенный пусковой кон-
тактор катушка реле заземления соединяется с минусом
аккумуляторной батареи (см. рис. 169), реле может реаги-
ровать и при замыкании на корпус плюсовой части цепей
управления.
На тепловозах 2ТЭ116 (№ 496, 497, 499, 500, 502) в янва-
ре 1980 г. и на тепловозах 2ТЭ10М (№ 623, 625,627) в ян-
варе 1983 г. установлена опытная партия реле защиты от за-
земления РМ-ШОс искусственной нулевой точкой и асим-
метричным делителем напряжения (рис. 170). Такие реле
стали применяться серийно на тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ10М,
230
ЗТЭЮМ с 1985 г. Действие схемы заключается в следую-
щем. При замыкании на корпус в минусовой части силовой
цепи добавочный резистор /?д в цепь катушки не вводится,
что позволяет получить максимальную чувствительность.
При замыкании на корпус в плюсовой цепи внутреннее
сопротивление схемы увеличивается и чувствительность
снижается. Добавочный резистор выбирается из условия
равенства токов, проходящих через катушку реле, при за-
мыкании на корпус в плюсовой и минусовой цепи и одном
и том же напряжении на ТЭД.
Для контроля за состоянием изоляции в цепях управле-
ния на тепловозах 2ТЭ10В, выпускаемых в 1975—1976 гг.,
а также на тепловозах 2ТЭ10Л, выпускаемых с 1967 по
1975 гг., устанавливались вольтомметры с переключателем
(рис. 171). Для контроля за состоянием изоляции в цепях
управления на остальных тепловозах используется вольт-
метр цепей управления, переключаемый при помощи двух
тумблеров или кнопок (рис. 172). На тепловозах 2ТЭ116 в це-
Рси. 170. Схема включения реле заземления РМ-1110:
а — принципиальная схема; б — принципиально-монтажная схема
231
Рис. 171. Включение вольтомметра для
контроля напряжения и состояния изоля-
ции в цепях управления тепловозов
2ТЭ10Л:
а—в положении переключателя; б — в положе-
нии переключателя 4-МЙ; в — в положении пере-
ключателя —M.Q
Рис. 172. Включение
вольтметра для конт-
роля напряжения и
состояния изоляции в
цепях управления
°)
0-
<-)
Контроль Контроль
6 цепи плюса & цепи минуса
Контроль контроль
Земля*75В“ „Земля-75В
Тб (+)
Рис. 173. Включение сигнальных ламп для контроля изоляции в це-
пях управления:
а — тепловозов ТЭЮ, ТЭП10; б — тепловозов ТЭП60
232
пи такого вольтметра устанавливается кнопка КПЗ, при
помощи которой можно определить место заземления либо
в цепях управления, либо в цепи аккумуляторной батареи
(см. рис. 93).
На тепловозах ТЭП70 для указанной цепи служит вольт-
метр V3 с кнопками Кн14 и Кн15, которые позволяют
подключать прибор как между плюсовыми и минусовыми
зажимами, так и между «плюсом» и корпусом, между «ми-
нусом» и корпусом. Сопротивление изоляции цепи опреде-
ляется следующим образом. Вначале определяют напряже-
ние при отпущенных кнопках (Uc), при включенной кноп-
ке Кн14 ((/+) и Кн15 (U — ). Затем определяют сумму
двух последних показаний. По прилагаемой к прибору
номограмме по значению суммы напряжений и значе-
нию напряжения сети определяют сопротивление изоля-
ции. Для определения участка цепи с пониженным ср-
противлением на тепловозах имеются разъединители РЦ1 и
РЦ2, штепсельные разъемы ШРЦ1 и ШРЦ? и щеточный пе-
реключатель ППЗ. При помощи контактов разъединителей
РЦ1 и РЦ2, включенных в минусовые цепи питания элект-
рических аппаратов, схема разбивается на 19 групп. При
отключении штепсельных разъемов ШРЦ1 и ШРЦ2 ис-
ключаются связи между отдельными группами со стороны
«плюса». Для определения группы, в цепи которой имеет
место пониженное сопротивление изоляции, через контакты
переключения ППЗ при включенной кнопке Кн15 подается
в них поочередно «минус» питания. При подаче питания
в группу, в которой имеется цепь с пониженным сопротив-
лением изоляции, вольтметр V3 покажет соответствующее
напряжение.
На тепловозах ТЭЮ, ТЭП10 и ТЭП60 состояние цепей
управления контролируется при помощи световой сигнали-
зации. При этом принцип действия понятен из прилагаемых
схем (рис. 173).
15.8. Устройство для управления тепловозом
в одно лицо
Для управления одним машинистом (без помощника)
современные маневровые тепловозы ТЭМ2 с № 1500, ЧМЭЗ
с № 874 оборудованы специальным дистанционным устрой-
ством, позволяющим управлять тепловозом с правой или ле-
вой стороны кабины. Дистанционное устройство включает
основной и вспомогательный переносные пульты, которые
233
через штепсельные разъемы подключены к цепям управле-
ния. Каждый пульт имеет четыре кнопки управления (для
остановки дизеля, сброса нагрузки, подачи песка, подачи
звукового сигнала) и три тумблера (для изменения мощно-
сти дизеля, торможения и отпуска вспомогательного тормо-
за, реверсирования). Для выполнения указанных действий
на тепловозе имеется ряд электропневматических вентилей.
Контроллер тепловоза оборудован четырьмя пневматиче-
скими цилиндрами, которые служат для набора позиций,
перевода на меньшую позицию и перевода в нулевое положе-
ние с любой позиции, а также для перевода реверсивного
приспособления в положение «Вперед» или «Назад».
Более подробное описание устройства для управления
тепловозом в одно лицо приведено в [10, 11]. Аналогичное
устройство для управления тепловозом в одно лицо имеют
и маневровые тепловозы ТЭМЗ, ТЭМ5, ТЭМ6, ТЭМ7 и др.
15.9. Цепи управления автосцепками
Управление автосцепками на маневровых тепловозах
ТЭМ2, ТЭМЗ, ТЭМ5, ТЭМ6, ТЭМ7, ЧМЭЗ может осущест-
вляться электропневматическим механизмом. На каждой
секции тепловоза имеется по два вентиля — для передней и
задней автосцепок. Кнопки для управления вентилями
расположены на основном и вспомогательном пультах.
На тепловозах ТЭМ2 в цепи катушек вентилей имеется
размыкающий контакт реле РУ2, который включен на нуле-
вой и первой позициях КМ.
Глава 16
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ ЦЕПЯМ
16.1. Цепи управления муфтой включения
вентилятора и жалюзи холодильника
На современных тепловозах применяется многообразие
конструкций приводов к вентиляторам холодильников
(рис. 174), при этом все виды приводов можно подразделить
на группы: механическую, гидравлическую и электрическую.
Системы управления приводом, как и управления жалюзи,
подразделяются на ручные дистанционные и автоматичес-
234
кие. При этом способы переключения с ручного на автома-
тическое управление могут быть через тумблеры и контакт-
ные реле, через тумблеры и разделительные диоды, через
тумблеры и переключатель.
Поскольку цепи управления муфтой включения венти-
лятора и жалюзи холодильника для эксплуатируемых теп-
ловозов различны, ниже приводится описание по сериям
тепловозов.
Тепловозы ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В и 2ТЭ10Л. На
этих тепловозах привод к вентилятору холодильника осу-
ществлен через гидромуфту переменного наполнения, авто-
матически регулирующую частоту вращения в зависимости
от температуры воды и масла в системе дизеля. Предусмот-
рена возможность увеличения частоты вращения вентиля-
торного колеса до номинальной за счет дистанционного уп-
равления при помощи вентиля ВП2. Включение и выключе-
ние жалюзи холодильника (верхних, водяных и масляных)
может производиться с помощью вентилей ВПЗ — ВП5
как автоматически при достижении заданной температуры,
так и вручную дистанционным путем.
Цепи управления холодильником (рис. 175) получают
питание через автомат А6 «Жалюзи» и контакты реверсив-
ной рукоятки контроллера (на тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М,
2ТЭ10В) или контакты замкового ключа КЗ (на тепловозах
2ТЭ10Л). При включении тумблера ТХ (42)1 в положение
«Ручное управление» с помощью тумблеров «Вентилятор
холодильника», «Жалюзи воды и верхние», «Жалюзи верх-
ние», «Жалюзи масла и верхние» имеется возможность вруч-
ную управлять вентилятором и жалюзи холодильника с по-
мощью вентилей ВП2 — ВП5. При включении тумблера
ТХ (42) в положение «Автоматическое управление» разры-
вается цепь на перечисленные выше тумблеры, и напряжение
подводится к микропереключателям В КВ и В КМ. Когда
температура воды в системе дизеля достигнет 73 ± 2° С,
реле в водяной системе включит микропереключатель
ВКВ, через который включатся вентили ВПЗ и ВП4
управления верхними жалюзи и жалюзи охлаждения
воды. Как только температура масла достигнет указан-
ного значения, реле в масляной системе, включив микро-
переключатель В КМ, замкнет цепи на катушки вентилей
ВП4 и ВП5. Вентиль ВП5 откроет жалюзи охлаждения
масла, и если к этому моменту вентиль ВП4 не включен
1 Обозначение вне скобок — для тепловозов ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М,
2ТЭ10В, в скобках — для тепловозов 2ТЭ10Л.
235
Тепловозы
ТЗМ1ДЗЗ
Тепловозы
2ТЭ11Б
Тепловозы
тэюдзто,
2Т310
Тепловозы
T3MZ
Тепловозы
ТЗПЕОТЗП7О
Тепловозы
T3WH,2T3WB,
2ТЭ10Л
Рнс. 174. Классификация систем
днльннков тепловозов
управления вентиляторами холо-
Рнс. 175. Принципиальная схема управления муфтой включения вен-
тилятора н жалюзи холодильника тепловозов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М и
2ТЭ10В (через разделительные диоды)
236
в результате регулирования температуры воды, то он вклю-
чится, открыв верхние жалюзи. При снижении температуры
воды и масла ниже 70 ± 2° С терморегуляторы через мик-
ропереключатели В КВ и ВКМ отключат вентили ВПЗ —
ВП5, закрывая жалюзи.
Тепловозы ТЭЮ, ТЭП10 и 2ТЭ10. Вентилятор холодиль-
ника получает вращение через механический редуктор,
обеспечивающий две ступени частоты вращения: первая
ступень — при включении магнитно-порошковой муфты
ЭММ1, вторая ступень — при включении муфты ЭММ2.
Жалюзи холодильника открываются и закрываются при
помощи вентилей ВП2, ВПЗ, ВП4 и ВП8. Муфты включения
вентилятора и вентили жалюзи имеют управление как авто-
матическое с использованием температурных реле, так и
ручное дистанционное. Переключатель работы холодиль-
ника ПРВ имеет четыре положения: автоматическое управ-
ление, полуавтоматическое управление, прогрев и ручное
управление.
Подробнее описание цепей управления вентилятором и
жалюзи холодильника приведено в [8, изд. 2-е].
Тепловозы 2ТЭ116. На этих тепловозах температура воды
и масла в системе дизеля регулируется за счет изменения
количества включенных мотор-вентиляторов 1МВ — 4МВ
при открытых жалюзи. Верхние жалюзи холодильника от-
крываются и закрываются при помощи вентилей ВП1 —
ВП4, а боковые жалюзи — при помощи вентилей ВП5,
ВП6. Мотор-вентиляторы 1МВ — 4МВ включаются соот-
ветственно контакторами К1 — К4 (рис. 176). Цепи управ-
ления мотор-вентиляторами и жалюзи холодильника за-
щищаются автоматом А6 «Управление холодильником».
Благодаря включению в эту цепь контакта реверсивной
рукоятки контроллера питание цепи осуществляется лишь
от ведущего пульта управления сочлененных секций теп-
ловоза.
Предусмотрен как автоматический, так и ручной дистан-
ционный режим управления холодильником. Для измене-
ния режима управления служит переключатель ТХ, кото-
рый имеет два положения «Автоматическое управление» и
«Ручное управление». Для автоматического управления ис-
пользуются температурные реле Т-35-01-03, при этом кон-
такты микропереключателей трех реле в водяной системе
дизеля имеют обозначения OB, IB, 2В, а трех реле в системе
•смазки — ОМ, IM, 2М.
При повышении температуры воды и масла и при дости-
жении определенных значений температур (см. рис. 176)
237
включаются микропереключатели 0В-2В и 0М-2М. Внача-
ле включаются микропереключатели О В и ОМ, включая
соответственно вентили ВП5 или ВП6 и открывая боковые
правые или левые жалюзи. Затем включаются микроперек-
лючатели 1В или 1М, включая контактор XI мотор-вен-
тилятора 1МВ и вентиль ВП1 жалюзи этого мотор-вентиля-
тора или соответственно контактор Х4 мотор-вентилятора
4МВ и вентиль ВП4 жалюзи мотор-вентилятора 4МВ.
При дальнейшем возрастании температуры включаются
микропереключатели 2В или 2М, вызывая включение кон-
тактора Х2 мотор-вентилятора 2МВ и вентиля ВП2 жалюзи
этого мотор-вентилятора или соответственно контактора
ХЗ мотор-вентилятора ЗМВ и вентиля ВПЗ жалюзи мотор-
вентилятора ЗМВ.
При переключении тумблера ТХ в положение «Ручное
управление» разрываются цепи управления холодильником
через микропереключатели температурных реле и создают-
ся цепи на катушки вентилей и контакторов через тумблеры
Т1 — Т4. Для обеспечения требуемой последовательности
включения контакторов и жалюзи питание на тумблер Т2 и
в соответствующую цепь подается только после включения
тумблера Т1, а на тумблер ТЗ — лишь после включения
тумблера Т4. Включение тумблера Т1 вызывает включение
контактора XI, мотор-вентилятора 1МВ, вентилей ВП1 и
-
Аб/л.
\0В(75±1,5°С) ДЗ
X------------И-
5/7/
ТХ
(+>
г?
Г*
Т2
\1В(79И^С)д5-Л1 ДВ R2B
х—ПГ—и—ЙКНгО
----------£М-
\2В(вЗИ^°С)дЯ
х---------£М-
ДЮ
\1П(Ь?±1Д°Т)Д15Т\Д1Ч
Г-----------Е4-
Д16
_______Ы —
73 лго
'-------------
Д21Д22
мкз -
г-\ВП1
К!
Д11Д12
-КИО—
Д17Д11
Х7
5
Рнс. 176. Принципиальная схема управления контакторами мотор-
вентиляторов и вентилями жалюзи холодильника тепловозов 2ТЭ116
238
Депонт, цетг
Рнс. 177. Принципиальная схема управления жалюзи холодильника
тепловозов ТЭП70
ВП5 верхних и боковых жалюзи. Лишь после этого вклю-
чение тумблера Т2 приводит к включению контактора К2,
мотор-вентилятора 2МВ, вентиля ВП2 и жалюзи этого
мотор-венти л ятор а.
Затем включается тумблер Т4. Это приводит к включе-
нию контактора К4, мотор-вентилятора 4М.В, вентилей
ВП4 и ВП6 верхних и боковых жалюзи. Лишь после этого
включение тумблера ТЗ приводит к включению контактора
КЗ, мотор-вентилятора ЗМВ, вентиля ВПЗ и жалюзи этого
мотор-вентилятора.
На тепловозах 2ТЭ116 раннего выпуска до № 072 в схеме
применялись два реле управления РУ 13 и РУ14, которые
обеспечивали описанную выше последовательность включе-
ния мотор-вентиляторов и жалюзи [5, 6].
Тепловозы ТЭП60 и ТЭП70. На этих тепловозах венти-
ляторы холодильника имеют гидростатический привод со
своей системой автоматического управления.
Открытие и закрытие жалюзи осуществляется с исполь-
зованием электропневматических вентилей: для жалюзи
масла — В2К1 (ВЖМ)1, для жалюзи воды — ВЖ2 (ВЖВ)1.
Управление вентилями может осуществляться как вручную
дистанционно, так и автоматически при помощи температур-
ных реле (рис. 177). Для изменения режима служит тумб-
лер Тбб (тумблеры Т68, Т69), который имеет два положения
«Ручное управление», «Автоматическое управление». Управ-
ление вручную осуществляется на тепловозах ТЭП60 тумб-
лерами Т67 «Жалюзи масла», Т68 «Жалюзи воды», на теп-
1 Обозначение вне скобок — для тепловозов ТЭП60, в скоб-
ках — для тепловозов ТЭП70.
239
ловозах ТЭП70 — с помощью тумблеров Т68 и Т69, кото-
рые при этом ставят в положение «Ручное управление».
Для автоматического управления открытием и закрыти-
ем жалюзи используются: на тепловозах ТЭП60 темпера-
турные реле РТ-62°, РТ-70° типа КРД-4, на тепловозах
ТЭП70 — температурные реле РТМ2-620, РТВ2-62° типа
Т-35-02-03.2 плюс 62. Цепи управления жалюзи включены
через контакты блокировочного ключа КБ (КБ1), что обес-
печивает избирательность питания от того пульта, с которо-
го ведется управление тепловозом.
16.2. Цепи вспомогательных электродвигателей
Цепи асинхронных двигателей привода вспомогательных
механизмов и машин тепловозов 2ТЭ116. Как указыва-
лось выше (п. 13.3), на тепловозах 2ТЭ116 применяются
асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором:
1МВ—4МВ — для вентилятора холодильника, 1МТ,
2МТ — для вентилятора охлаждения ТЭД, ВВУ — для
вентилятора выпрямительной установки.
Статорные обмотки этих двигателей соединены звездой
и получают питание от тягового генератора (от одной звез-
ды тягового генератора — три двигателя, от второй звез-
ды—четыре двигателя). Двигатели вентиляторов холодиль-
ника 1МВ — 4МВ, как указывалось в п. 16.1 этой главы,
включаются контакторами К1 — К 4. Цепи статорных об-
моток двигателей защищены автоматами 1АВ — 4АВ (на
120 А), 1 AT, 2АТ (95 А), АВУ (32 А).
Недостатком схемы питания двигателей от тягового ге-
нератора является их работа при переменном напряжении,
что существенно снижает их к. п. д. На тепловозах 2ТЭ121,
2ТЭ116А, ТЭ136 асинхронные двигатели питаются от вспо-
могательного синхронного генератора при постоянном на-
пряжении. В целях уменьшения интервала напряжения,
подводимого к асинхронным двигателям, и повышения
их к. п. д. на тепловозах 2ТЭ116, выпускаемых до 1975 г.,
применялось переключение обмоток двигателей со «звезды»
(при высоком напряжении тягового генератора) на «тре-
угольник» —при меньшем напряжении тягового генерато-
ра с помощью блока БПЭ. Однако эта схема была весьма
сложной йот нее отказались по соображениям надежности.
Цепи электродвигателя компрессора (силовая и управ-
ления). На некоторых современных тепловозах (2ТЭ116,
ТЭП70 и др.) компрессор имеет привод от электродвигателя
240
Рис. 178. Принципиальная схема управления электродвигателем ком
прессора тепловозов 2’ГЭ 116:
а ~ силовая цепь: б - цепь управления
постоянного тока, который получает питание от стартер-
генератора. Как показывают исследования ВНИТИ и про-
изводственного объединения «Ворошиловградтепловоз»,
электрический привод компрессора имеет ряд преимуществ
по сравнению с механическим (повышает эксплуатацион-
ный к. п. д. тепловоза, снижает износ трущихся деталей
компрессора и др.).
На тепловозах 2ТЭ116 с № 756, ТЭП70, ТЭМ7 применен
наиболее простой реостатный пуск компрессора (рис. 178).
Достоинствами реостатного пуска являются: относительно
небольшой пусковой ток (до 600 А), одна ступень ускорения,
простота и надежность цепи (по сравнению с применяемой
на тепловозах 2ТЭ116 более ранней схемой с блоком ВПК).
Сущность реостатного пуска заключается в том, что в мо-
мент подключения электродвигателя компрессора к стартер-
генератору через контактор КДК {КТК1}1 в цепь якоря
включается резистор СПК (RmY, который спустя выдержку
времени шунтируется контактом контактора КУДК
(КТК2)1.
1 Обозначение вне скобок — для тепловозов 2ТЭ116, в скоб-
ках — для тепловозов ТЭП70.
9 Зак. 140 241
Пуск электродвигателя компрессора возможен лишь
при работающем дизеле, когда включен контактор КРН.
Для включения цепи должен быть включен автомат /15
(АВ6)' «Компрессор». При помощи этого автомата можно
выключать компрессор, например, при регулировке реле
РДК-
На тепловозе 2ТЭ116 должен быть включен тумблер
ТРК реле давления воздуха компрессора РДК (см. рис. 178).
При понижении давления воздуха в главных резервуарах
до 750 ± 20 кПа включается контакт реле РДК и создается
цепь на катушку реле РУ24, которое срабатывает. Через
межсекционное соединение ток поступает и на катушку ре-
ле РУ24 второй секции, что обеспечивает одновременный
пуск компрессоров на обеих секциях тепловоза.
При срабатывании реле РУ24 через его замыкающий
контакт создается цепь на катушку реле времени РВ1,
которое срабатывает и своим размыкающим контактом раз-
рывает цепь на катушку контактора КУДК, а замыкающий
контакт создает цепь на катушку контактора КДК, который
включается. Таким образом, напряжение стартер-генерато-
ра подводится к электродвигателю компрессора: понижен-
ное на резисторе СПК — к якорю и полное — к параллель-
ной обмотке возбуждения. Одновременно напряжение под-
водится к катушке электропневматического вентиля ВР,
который подает воздух для открытия разгрузочных клапа-
нов цилиндров компрессора, облегчая пуск. Напряжение
подводится также на катушку вентиля воздушного фильтра
ВВФ, который обеспечивает периодическое смачивание мас-
лом в ванне сеток воздушного фильтра дизеля при их пово-
роте.
При включении контактора КДК его замыкающий вспо-
могательный контакт обеспечивает цепь «самопитания» ка-
тушки контактора, а размыкающий вспомогательный кон-
такт прерывает цепь на катушку реле времени РВ1. Спустя
установленную выдержку времени (1,8—2,2 с), включится
размыкающий контакт этого реле и за ним включится кон-
тактор КУДК- К моменту включения контактора КУДК
частота вращения якоря составляет 1100—1200об/мин, а при
шунтировании резистора СПК главными контактами кон-
тактора КУДК частота вращения увеличивается до 1380—
1400 об/мин.
’ Обозначение вне скобок — для тепловозов 2ТЭ116, в скоб-
ках - для тепловозов ТЭП70.
242
6)
Рис. 179. Принципиальная схема уп-
равления электродвигателем компрес-
сора тепловозов ТЭП70:
а — силовая цепь; б - цепь управления
Размыкающий контакт контактора /(УДК разрывает
цепь на катушку вентиля ВР, отключая разгрузку компрес-
сора. Компрессор начинает работать, увеличивая давление
воздуха в главных резервуарах. Когда это давление достиг-
нет значения 900 ± 24 кПа, выключаются контакт реле
РДК, реле РУ24 и контакторы КДК, КУДК- Система под-
готовлена к следующему пуску. Процесс пуска компрессо-
ра повторяется при снижении давления в главных резервуа-
рах до 750 ± 20 кПа, когда вновь замыкаются контакты
реле РДК.
На тепловозе ТЭП70 (рис. 179), когда давление воздуха
в главном резервуаре снизится до 750 + 20 кПа и включит-
ся контакт реле давления воздуха компрессора РДК, соз-
дается цепь на катушки реле РУ18, РВ6 и вентиля ВВО.
При этом без выдержки времени включается замыкающий
контакт реле РВ6 и подготавливается цепь на катушку
контактора КТК1- Размыкающий контакт реле РУ 18 пре-
рывает цепь на катушку реле РВЯ, и его размыкающий
контакт, включившись с выдержкой времени 5 с, включает
контактор КТК1. Начинается проворот вала компрессора.
Резисторы Дтк1 — /?тк8 ограничивают величину пускового
тока. Выдержка времени 5 с перед включением электродви-
гателя компрессора необходима для гарантии устойчивого
номинального режима стартер-генератора. При включении
9* 243
Рис. 180. Принципиальная схема включения электродвигателя масло-
прокачивающего насоса:
и — силовая цепь; б цепь управления
контактора КТК1 его замыкающий вспомогательный кон-
такт создает цепь «самопитания» катушки контактора. Раз-
мыкающий вспомогательный контакт контактора, выклю-
чившись прерывает питание на катушку реле времениРВб.
Спустя 1,5 с размыкающий контакт этого реле включается
и создает цепь на катушку контактора КТК2. Контактор
КТ К? включается и своим главным контактом шунтирует
пусковые резисторы. Двигатель компрессора переходит на
номинальный режим работы.
Когда давление воздуха в главном резервуаре достигнет
900 кПа, выключатся контакт реле РДК, контакторы
KTKJ, КТКД- Выключится и электродвигатель компрессо-
ра. Процесс пуска компрессора повторится при снижении
давления в главных резервуарах ниже 750 ± 20 кПа.
Включение вентиля воздушного фильтра дизеля В ВО
обеспечивает периодическое смачивание маслом сеток этого
фильтра в ванне.
Цепи электродвигателя маслопрокачивающего насоса.
На всех тепловозах (за исключением тепловозов ТЭ1, ТЭ2,
а также тепловозов ТЭМ1, ТЭМ2 первого выпуска) для про-
качки масла в системе дизеля перед пуском и после ремонта
используется маслопрокачивающий насос с электродвига-
телем. Электродвигатель получает (рис. 180) питание от
аккумуляторной батареи через контактор КМН (на теплово-
зах ТЭМ1 — реле РУЗ).
Продолжительность включения маслопрокачивающего
насоса перед пуском дизеля, как указывалось выше
(см. п. 14.2) определяется при помощи реле времени
или достижением заданного значения давления масла. Для
прокачки масла после ремонта на большинстве тепловозов
предусмотрено включение контактора КМН при помощи
специального тумблера ОМН (за исключением тепловозов
ТЭЮ, ТЭП10, 2ТЭ10, ТЭМ2, где контактор КМН может
244
быть включен вручную). На тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭЮМ,
2ТЭ10В и 2ТЭ10Л размыкающий контакт этого тумблера
в цепи электромагнита регулятора исключает возможность
пуска дизеля при включенном тумблере. На тепловозах
2ТЭ116, ТЭП60 и ТЭП70 применены другие схемные реше-
ния для исключения возможности пуска дизеля при вклю-
ченном контакторе КМН (5, 7, 8].
Цепи электродвигателей вентиляторов кузова. Венти-
ляторы кузова с электродвигателями применяются на всех
тепловозах, за исключением ТЭП70 и тепловозов, имеющих
кузов капотного типа (ТЭМ1, ТЭМ2 и др.). Как правило,
устанавливается по одному вентилятору в кузове. Лишь
на тепловозах 2ТЭЮЛ, выпускаемых с 1973 г., применяется
по два вентилятора в секции. Электродвигатели вентилято-
ров получают питание через автомат «Вентилятор кузова»
(за исключением тепловозов ТЭЗ, где в цепи электродвига-
теля включен предохранитель и тумблер).
На тепловозах ТЭ10 с № 015 и ТЭП10 с № 008 в цепи
электродвигателя вентилятора кузова включен переключа-
тель ПВК типа УП5406-Ж322, с помощью которого можно
изменять направление вращения вентилятора, а следова-
тельно, и его режим (нагнетание или вытяжка) 18, изд. 21.
Цепи электродвигателей вентиляторов кабины. На теп-
ловозах 2ТЭ10Л, ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ1 в кабине машиниста
установлено по два вентилятора (антиобледенителя) с при-
водом от электродвигателей. В каждой из кабин двухкабин-
ных тепловозов ТЭ10, ТЭП10, ТЭП60 и ТЭП70 также уста-
новлено по два вентилятора, включенных последовательно.
Электродвигатели включены через балластные резисто-
ры, в их цепях включены тумблеры для включения и выклю-
чения электродвигателей. Защита цепей осуществляется ав-
томатами «Вентилятор кабины» (на теполовозах ТЭЗ —
предохранителем).
На тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, 2ТЭЮВ, 2ТЭ116 венти-
ляторы кабины не применяются в связи с установкой в ка-
бине отопительно-вентиляционного агрегата.
Цепь электродвигателя вентилятора калорифера. На
всех тепловозах устанавливаются вентиляторы калорифе-
ров кабины машиниста с приводом от электродвигателя.
На тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, а также на тепловозах
2ТЭЮВ, выпущенных с 1981 г., включение электродвигате-
ля калорифера осуществляется контактором КМК, при этом
контактор может включаться как вручную, дистанционно
при помощи тумблера, так и автоматически посредством
температурного реле типа ДТКБ-53 (рис. 181). На теп лово-
24 5
Рис. 181. Принципиальная схема включения электродвигателя
вентилятора калорифера тепловозов ЗТЭЮМ. 2ТЭЮМ и
2ТЭ10В
зах ТЭМ2 включение электродвигателя калорифера также
может осуществляться автоматически с помощью реле уп-
равления РУ 18 и температурного реле ДТКБ-53.
На тепловозах ТЭП70 и ТЭМ7 предусмотрено изменение
частоты вращения вала электродвигателя калорифера за
счет переключения резисторов в цепи электродвигателя при
помощи тумблеров.
Цепь электродвигателя водяного насоса. На тепловозах
2ТЭ116 постройки до № 191 устанавливался вспомогатель-
ный водяной насос с приводом от электродвигателя. Он пред-
назначался для прокачки воды в системе охлаждения дизе-
ля после его остановки. Эта прокачка вода необходима для
того, чтобы предотвратить местные перегревы деталей дизе-
ля и образование водовоздушных мешков (сейчас эту роль
выполняет маслопрокачивающий насос, который включает-
ся на 60 с после остановки дизеля).
При пуске дизеля тумблер ВН «Водяной насос» должен
быть включен. При остановке дизеля отпускается реле РУ 10
и своим размыкающим контактом включает контактор КВН,
который включает электродвигатель вспомогательного во-
дяного насоса. Через 5—7 мин насос выключается тумбле-
ром ВН «Водяной насос». Цепь электродвигателя защищает-
ся автоматом А9 «Водяной насос». При работающем дизе-
ле включение электродвигателя водяного насоса предот-
вращается размыкающим контактом реле РУ10.
16.3. Цепи управления системой осушки
сжатого воздуха
Система осушки сжатого воздуха, поступающего в пи-
тательную магистраль, применяется иа тепловозах ЗТЭЮМ,
2ТЭ10М и 2ТЭ116 (рис. 182). Управление этой системой осу-
246
ществляется при помощи электропневматических вентилей
ВПП, ВП12 (ВО1, ВО2)1. На тепловозах, выпускаемых до
1982 г., управление системой осуществляется при помощи
вентилей ВПП, ВП12, (В01, В02) и ВП13, ВП14 (ВОЗ,
В04).
На тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М при помощи переключа-
теля ТО типа П2Т-1 производится поочередное включение
вентилей ВПП или ВП12 и тем самым поочередное переклю-
чение адсорберов в режим осушки или регенерации.
На тепловозах 2ТЭ116 такое переключение вентилей для
изменения режима осуществляется переключателем ВО
типа ВК-200ГБ через промежуточные реле Р1 — РЗ
типа ТРПУ-1. В цепи вентилей В01, В02 включены замы-
кающие контакты реле РУ8 так, что включение этих венти-
лей возможно лишь при работе дизеля на 2-й и более высо-
кой позиции КМ.
1 Обозначение вне скобок —для тепловозов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М,
в скобках — для тепловозов 2ТЭ116.
Рис. 182. Принципиальная схема управления системой осушки сжа-
того воздуха:
а — тепловозов ЗТЭЮМ. 2ТЭ10М; б — тепловозов 2ТЭ116
247
16.4. Цепи автоматической пожарной сигнализации
Применение на тепловозах автоматической пожарной
сигнализации повышает пожарную безопасность. Перспек-
тивным является применение установок автоматического
пожароту шени я.
На всех тепловозах (кроме тепловозов с кузовом капот-
ного типа и тепловозов ТЭЗ до № 5930) применяется автома-
тическая звуковая и световая пожарная сигнализация.
Установка для пожаротушения с автоматической пожарной
сигнализацией не связана и приводится в действие локомо-
тивной бригадой. Лишь на тепловозах ТЭЮ, ТЭП10 и
2ТЭ10 автоматическая звуковая и световая пожарная сиг-
нализация управляет установкой автоматического пожаро-
тушения. На тепловозах 2ТЭ116 установка для пожаротуше-
ния включается вручную.
Автоматическая пожарная сигнализация и установка
автоматического пожаротушения срабатывают при появле-
нии очага пожара или недопустимо высокой температуры
в опасных в пожарном отношении местах тепловоза.
В качестве термодатчиков, реагирующих на повышение
температуры, в этих установках на большинстве тепловозов
используются выпускаемые промышленностью термодатчи-
ки ПТИ-КЗ с применением полупроводниковых терморези-
сторов К.М.Т-10, вмонтированных в специальную колодку и
защищенных от механических повреждений колпаком с от-
верстиями. Полупроводниковые терморезисторы имеют та-
кую особенность: при нагреве до определенной температуры
электрическое сопротивление их резко падает. Например,
при температуре 20' С сопротивление терморезистора
КМТ-10 составляет 2,4—2,7 МОм, а при 90е С — около
3—5 кОм, т. е. снижается примерно в 500— 900 раз. Если
полупроводниковый терморезистор включен в цепь с по-
стоянным питающим напряжением, то такое снижение со-
противления вызовет резкое увеличение тока (происходит
как бы включение цепи). Температура, при которой резко
падает сопротивление терморезистора, зависит от ряда
факторов, в частности она может регулироваться изменени-
ем питающегося напряжения. На тепловозах система по-
жарной сигнализации срабатывает при температуре около
термодатчика 105 + Ю' С.
В установках с полупроводниковым термодатчиком при-
меняются сигнальные коробки, в которых смонтированы
исполнительные реле (одно или два), кнопки проверки сиг-
нализации и предохранители. В установку также входят
248
, Попарно я
сигнализация
Л7
АТ
(-0
РУН
ТПЦ АТ
ПП1-3
ПП2
ТП1-3
РУП
С6
РУН 4$ (-)
4L---------------(J7
Рис. 183. Принципиальная схема це-
пи автоматической пожарной сигна-
лизации тепловозов ЗТЭЮМ.
2ТЭЮМ с термодатчиками ДТ с лег-
коплавким сплавом
Термодатчики ИПЛ-125 соеди-
панель с резисторами
для деления напряже-
ния, подводимого к тер-
модатчикам, сигнальные
лампы на пульте управ-
ления, а также термо-
датчики. В качестве зву-
кового сигнала исполь-
зуется зуммер боксова-
ния в кабине маши-
ниста [81.
На тепловозах
ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М и
2ТЭ116, выпускаемых
с 1982 г., используются
термодатчики ИПЛ-125
с заливкой легкоплав-
ким сплавом (рис. 183).
йены в одну последовательную цепь и расположены во
всех опасных в пожарном отношении местах тепловоза (на
тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М — 21 датчик, на тепловозах
2ТЭ116—17). К цепи термодатчиков подведено напряжение
вспомогательного генератора через катушку реле РУ 14
(РУ6) типа ТРПУ-1 и через автомат 47 «Пожарная сигна-
лизация». При срабатывании пожарной сигнализации ука-
занная цепь термодатчиков прерывается, реле РУ14 (РУ6)
отпускается и через его размыкающие контакты создается
цепь на сигнальную лампу и на зуммер (на всех секциях).
На тепловозах 2ТЭ116 при включении тумблера ТГТ
«Пожар» напряжение от аккумуляторной батареи (26 В)
подводится к пиропатрону огнетушителя ОСВМД.
На тепловозах ТЭП70 установка для пожарной сигнали-
зации включает сигнальную коробку КС-1М с реле Pl, Р2,
сигнальными лампами Л1, Л2, и кнопками Кн1, Кн2 для
проверки действия сигнализации. Термодатчики ПТИ-КЗ
размещены с обеих сторон дизельного помещения (16 шт.),
в аппаратной камере (2 шт.) и около тормозных резисторов
(1 шт.) и включены в две параллельные цепи. Для контроля
исправности пожарной сигнализации служат кнопки Кн1,
Кн2 в сигнальной коробке и кнопки Кн19 на пульте управ-
ления обеих кабин. Для выключения пожарной сигнализа-
ции служат кнопки Кн20, расположенные также на пультах
управления.
Пожарная сигнализация срабатывает при температуре
около термодатчика свыше 85° С. Напряжение, подводимое
249
к термодатчикам, регулируется при помощи потенциометра
Rn2 в зависимости от примененных термодатчиков, которые
разбиваются на четыре группы и соответственно окрашива-
ются в разные цвета (красный — 28+1 В, желтый —
33+1 В, зеленый — 38+1 В, синий — 43 ± 1 В).
При срабатывании реле Pl, Р2 создаются цепи на сиг-
нальную лампу и звуковой сигнал и шунтируются цепи
термодатчиков, чем последние предохраняются от перегрева.
16.5. Цепи вентилей отпуска тормозов
и вызова помощника
Цепь вентиля отпуска тормозов. Эта цепь имеется толь-
ко на тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М и 2ТЭ116. Вентиль ВТ
(ВОТ) включается при помощи кнопки КТ (КОТ) типа
КЕ-011 с красным толкателем, расположенной на пульте
машиниста.
При включении кнопки вентили включаются на обеих
секциях.
Цепь вентиля вызова помощника. Эта цепь имеется на
тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭЮМ, 2ТЭ10В, 2ТЭ116, ТЭП70 и
ТЭП60. При включении кнопки на пульте управления воз-
буждается электропневматический вентиль, который вклю-
чает тифон. На двух-, трех-, четырехсекционных тепловозах
тифон включается на всех секциях.
16.6. Указатель повреждений
На тепловозах 2ТЭ10Л № 3043, 2ТЭЮВ № 4059 и
с № 4227, а также на всех тепловозах ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М и
2ТЭ116 для контроля состояния электрических цепей уста-
навливаются указатели повреждений. Основным узлом ука-
зателя повреждений является прибор УП (рис. 184), реаги-
рующий на изменение тока. Он подключен к контролируе-
мым цепям через высокоомные резисторы R1— R10, один
конец которых подсоединен к участкам контролируемых
цепей, а другой через общий провод — к указательному
прибору. Количество резисторов зависит от количества конт-
ролируемых участков. Значение тока, протекающего че-
рез прибор, зависит от количества параллельно включенных
резисторов, а последнее определяется местом нарушения
контакта.
250
Рис. 184. Принципиальная схема указателя повреждений
На перечисленных выше сериях тепловозов в качестве
указательного прибора использован прибор М4200 с мак-
симальным током 5 мА. Поэтому суммарное сопротивление
всех параллельно включенных резисторов должно быть
R
ис
гтах
1 приб
75
0.005
15000 Ом.
(39)
Сопротивление каждого резистора зависит от количест-
ва участков контролируемой цепи. При восьми контроли-
руемых участках в каждой цепи сопротивление резистора
будет равным 120 кОм. Следует отметить, что сопротивление
резистора, как и в рассмотренном примере, должно быть
большим, чтобы исключить включение аппаратов при на-
рушении основной цепи или не позволить остаться им вклю-
ченными после размыкания контактов в цепи их ка-
тушек.
Рассмотрим действие указателя повреждений на примере
цепи катушек контакторов пуска дизеля, представленной
на принципиальной схеме (см. рис. 184). Если в этой цепи
ни один из контактов Кб — К10 не нарушен, то катушки
контакторов пуска дизеля получат питание и через все па-
раллельно включенные резисторы R6 —R10 к прибору будет
подходить максимальный ток. Этот ток отклонит стрелку
прибора в крайнее правое положение, которое должно быть
обозначено индексом, свидетельствующим о включении пус-
ковых контакторов. Если нарушен контакт Кб, то, естест-
венно, к катушкам контакторов пуска дизеля ток поступать
не будет. Не получит при этом питание и прибор УП и его
стрелка будет находиться в крайнем левом положении. Это
положение должно быть обозначено индексом, указываю-
щим на нарушение контакта Кб. Если же будет нарушен
251
промежуточный контакт (например, К8), то к прибору будет
поступать ток через резисторы R6 и R7, отклоняя стрелку
прибора в положение, которое должно быть обозначено ин-
дексом, указывающим на нарушение контакта К8.
Указатель повреждений с рассмотренной схемой может
быть использован для контроля нескольких цепей. Для
этого в цепи резисторов предусматривается переключатель,
который автоматически или неавтоматически переключает
прибор с одной непи на другую (см. контакт реле РУ9 на
рис. 184). В этом случае шкала прибора имеет деления для
нескольких цепей.
На тепловозах перечисленных выше серий указатель пов-
реждений контролирует цепи включения пусковых контак-
торов (режим пуска дизеля) и контакторов силовой тяговой
цепи, возбуждения генератора и возбудителя (режим дви-
жения). В режиме пуска дизеля тепловозов ЗТЭЮМ,
2ТЭ10М и 2ТЭ10В контролируемыми участками цепи явля-
ются (рис. 185): главный контакт контактора КТН, контак-
ты кнопки ПД1 (зажим 2Ц7), замыкающий контакт реле
Рис. 185. Принципиальная схема включения указателя повреждений
на тепловозах ЗТЭЮМ и 2ТЭ10М
252
РУ6, замыкающий контакт реле РВ1 с выдержкой времени,
замыкающий вспомогательный контакт контактора КМН,
контакт блокировки 105 валоповоротного механизма, замы-
кающий вспомогательный контакт контактора ДЗ. В режи-
ме движения контролируемыми участками цепи для этих
тепловозов являются: вспомогательные контакты реверсора
ПР, вспомогательные контакты контактора Д2, контакты
блокировок дверей аппаратных камер БД1 — БД4, замы-
кающий контакт реле РДМ2, замыкающий контакт реле
РДВ, контакт реле РУ2, замыкающие вспомогательные кон-
такты контакторов П1 — П6, размыкающие контакты реле
РЗ. Переключение контроля с цепи пуска дизеля на режим
движения осуществляется при помощи размыкающего кон-
такта реле РУ9, который выключается после пуска дизеля.
Переключение контроля с одной секции тепловоза 2ТЭ10В
на другую осуществляется тумблером Т23 (см. рис. 185).
На тепловозах ЗТЭЮМ контроль цепей первой секции осу-
ществляется при включении тумблера ТУР, для включения
контроля цепей второй или третьей секции тумблер ТУ2, 3
должен быть установлен в соответствующее положение.
На панели резисторов БР смонтировано 16 резисторов
R1 — R16 (см. рис. 185), из которых резисторы R7 и R8
являются как бы базовыми для двух контролируемых це-
пей, причем их сопротивление подобрано так, чтобы стрелка
прибора находилась в крайнем левом положении.
Устройство поиска неисправностей (УПН) на теплово-
зах ТЭП70 состоит из блока диагностики и двух блоков на-
блюдения на 1-м и 2-м пультах управления тепловозом.
В более ранних конструкциях для индексации использо-
вался миллиамперметр, в последующем варианте индекса-
ция неисправностей производится на табло блока наблюде-
ния. Неисправности в различных цепях могут быть опреде-
лены как при движении тепловоза, так и при пуске дизеля.
На тепловозах 2ТЭ116А и 2ТЭ121 испытывается уст-
ройство, которое обеспечивает контроль состояния основ-
ного и вспомогательного оборудования в процессе эксплуа-
тации тепловоза, ввод необходимых данных в универ-
сальную ЭВМ для диагностики.
16.7. Цепи освещения
На всех тепловозах имеется большое количество электро-
ламп для освещения дизельного помещения, кабины маши-
ниста, аппаратных камер, пульта машиниста и его помощ-
253
ника, кроме того, устанавливаются прожекторы, буфер-
ные и подкузовные фонари, освещение номерных знаков.
Цепи освещения тепловозов получают питание от акку-
муляторной батареи и вспомогательного генератора (стар-
тер-генератора). Электролампы включаются при помощи
выключателей (тумблеров), в каждой группе ламп имеются
автоматические выключатели (на тепловозах ТЭЗ — плав-
кие предохранители).
На всех тепловозах предусмотрена возможность переклю-
чения ламп прожекторов с яркого на тусклое освещение.
Цепи освещения кабины машиниста, дизельного помещения,
аппаратных камер и некоторые другие получают питание
непосредственно от аккумуляторной батареи и могут быть
включены даже при выключенном рубильнике и при пере-
горевших предохранителях цепи батареи и вспомогатель-
ного генератора (стартер-генератора).
На ряде тепловозов (ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В и др.)
в цепи ламп освещения пульта управления включен распо-
ложенный на пульте реостат для изменения яркости осве-
щения. На тепловозах установлены колодки для перенос-
ных ламп.
16.8. Цепи электроманометров и электротермометров
На тепловозах для дистанционного измерения давления
и температуры применяются электроманометры ЭДМУ-6 на
600 кПа и ЭДМУ-15ш на 1500 кПа, а также электротермомет-
ры ТП-2 на 120е С.
Электроманометры и электротермометры состоят из ука-
зателя и измерителя (датчика), которые соединены между
собой в пределах одной секции тепловоза или на разных
секциях через межсекционное соединение. В отдельных слу-
чаях к одному указателю могут подключаться через пере-
ключатель два измерителя.
Рабочее напряжение питания электроманометров и
электротермометров 27 В ± 10 %. На тепловозах питание
приборов осуществляется напряжением вспомогательного
генератора (стартер-генератора) или аккумуляторной бата-
реи через резисторы в плюсовой и минусовой цепях.
Включение электроманометров и электротермометров
осуществляется через автомат или тумблер.
254
Глава 17
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕПЯМ
ДЛЯ РАБОТЫ СЕКЦИЙ ТЕПЛОВОЗОВ ПО СИСТЕМЕ
МНОГИХ ЕДИНИЦ
17.1. Общие сведения
На современных тепловозах предусмотрена возможность
управления двумя, тремя и четырьмя секциями тепловоза
с одного пульта. Это называется «управлением по системе
многих единиц».
С одного пульта можно управлять двумя секциями теп-
ловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭП60, 2ТЭП60, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В,
2ТЭ10Л, ТЭП10Л, 2ТЭ10, ТЭЗ и ТЭМ2. Для этого тепловозы
у заднего буферного бруса имеют колодки межсекционного
соединения, которые соединяются с соответствующими ко-
лодками другой секции вставками и кабелями межсекцион-
ного соединения.
Тепловозы ТЭМ2 имеют одну колодку, остальные пере-
численные тепловозы — по две. Для тепловозов ТЭМ1 ра-
бота по системе многих единиц не предусмотрена.
У тепловозов ТЭ10, ТЭП10, М62 по две одинаковые ко-
лодки межсекционного соединения имеются как у переднего,
так и у заднего буферного бруса. Поэтому по системе мно-
гих единиц эти тепловозы могут работать по две и более сек-
ций и, кроме того, сочленение тепловозов возможно как
со стороны задних, так и передних кабин.
Тепловозы ЗТЭЮМ и 2ТЭ10М имеют по три колодки меж-
секционного соединения, и они могут работать как двумя,
так и тремя секциями (в последнем случае — две крайние
и одна средняя секции). Для тепловоза 4ТЭ130, 4ТЭ10С пре-
дусмотрена работа четырьмя секциями.
При соединении колодок и вставок межсекционного сое-
динения в большинстве случаев соединяются одинаковые
цепи (или провода с одинаковыми номерами) сочленяемых
секций. Однако в отдельных случаях через межсекционное
соединение соединяются неодинаковые, но взаимосвязан-
ные цепи, например цепь аппарата и цепь, управляемая этим
аппаратом, цепь сигнальной лампы и цепь, которая дает
сигнал на сигнальную лампу, цепи катушек реверсоров
«Вперед» и «Назад» (при встречном соединении секций теп-
ловоза). Такое соединение проводов будем несколько услов-
но называть перекрещенным.
255
При управлении секциями тепловоза с одного пульта
рукоятки (штурвалы) контроллеров ведомых секций уста-
навливаются на нулевую позицию, рукоятки управления
реверсорами — в среднее положение. На обеих секциях
переключатели режима ПкР тепловозов 2ТЭ10М, 2ТЭ10В,
2ТЭ10Л, ТЭП10Л, переключатели питания топливных на-
сосов ПкП тепловозов ТЭП60, 2ТЭП60, переключатели
Т64 «Питание топливных насосов» тепловозов ТЭП70, пере-
ключатели числа тепловозов ПЧТ тепловозов ТЭМ2 уста-
навливаются в положение двухсекционной работы. На теп-
ловозах ЗТЭЮМ переключатели ПкР устанавливаются в по-
ложение «3 секции».
На тепловозах 2ТЭЮЛ, ТЭПЮЛ замковый ключ КЗ на
ведущей секции должен быть включен. При этом на теплово-
зах 2ТЭ10Л с ключом ПМОФ-90/111111, выпускаемых
с 1974 г., на ведущей секции замкнуты четные контакты,
а нечетные разомкнуты (на ведомой секции — наоборот).
На тепловозах 2ТЭ10Л, ТЭПЮЛ, выпущенных ранее с клю-
чом КФ3 1111/ПУП-С, на ведущей секции замкнуты
нечетные контакты, на ведомой — четные.
На тепловозах ТЭЮ, ТЭП10, М62 замковый ключ вклю-
чается на том пульте, с которого ведется управление.
Здесь будут замкнуты нечетные контакты, а четные ра-
зомкнуты (на нерабочем пульте — наоборот). На ведомой
секции замковый ключ на обоих пультах управления вы-
ключается.
На тепловозах ТЭП60, 2ТЭП60 блокировочный ключ
КБ, на тепловозах ТЭП70 блокировочные ключи КБ1 и
КБ2 устанавливаются на ведущей секции в положении ПУ 1
(управление из кабины № 1), а на ведомой секции — в ней-
тральное (выключенное) положение.
На всех тепловозах минусовые цепи двух (трех или четы-
рех) секций соединены между собой постоянно, а плюсовые
цепи соединяются при включении тех или иных аппаратов.
Питание цепей управления секций тепловоза через межсек-
ционное соединение осуществляется, как правило, от вспо-
могательного генератора (стартер-генератора) или аккуму-
ляторной батареи ведущей секции. Исключение составляют
цепи питания катушек реле или контактора включения топ-
ливоподкачивающего насоса тепловозов 2ТЭЮЛ, 2ТЭЮВ,
ТЭП60, 2ТЭП60, который на ведущей секции получает пита-
ние от вспомогательного генератора (стартер-генератора)
или аккумуляторной батареи другой секции. Последнее
обстоятельство связано с необходимостью выполнить тре-
бование при сочленении двух (трех, четырех) секций —
256
исключение уравнительных токов в цепях управления при
неизбежной разности напряжений вспомогательных генера-
торов (стартер-генераторов) или аккумуляторных батарей
отдельных секций тепловоза, а также возможностью пере-
вода управления из одной секции в другую без остановки
дизеля. Лишь на тепловозах ТЭЗ не предусмотрено такой
возможности. На этих тепловозах более раннего выпуска
применено механическое запирание трех кнопок кнопочного
выключателя ведомой секции, а на тепловозах более позд-
ней постройки в схему включены резисторы СТН для умень-
шения уравнительных токов.
Ниже приводится анализ цепей электрических схем теп-
ловозов, которые соединены на двух (трех, четырех) сек-
циях при работе секций тепловоза по системе многих еди-
ниц.
17.2. Силовые цепи пуска дизеля
Как указывалось в п. 14.1, при пуске дизеля на
большинстве тепловозов используется параллельное соеди-
нение аккумуляторных батарей двух (трех, четырех) сек-
ций тепловоза. При этом «плюсы» батарей соединяются
через межсекционные соединения и включенные при пуске
контакторы ДЗ двух (трех, четырех) секций (на тепловозах
2ТЭ116—контакторы Д1). «Минусы» батарей соединены
постоянно через межсекционное соединение.
17.3. Цепи управления
Цепи управления пуском дизелей. На большинстве двух-
секционных тепловозов с каждого пульта управления могут
быть включены электродвигатели топливоподкачивающих
насосов и пущены дизели обеих секций. На тепловозах
ЗТЭ10М, 4ТЭ10С и 4ТЭ130 пустить все дизели можно лишь
при управлении с крайних секций. Со средних секций
пускаются лишь дизели этих секций. Предусмотрена воз-
можность перехода машиниста из одной секции в другую
без остановки дизелей (на всех тепловозах, кроме теплово-
за ТЭЗ).
Подробнее познакомиться с этими цепями можно по
[5—12].
Цепи, управляемые контроллером. При работе (двух-,
трех-, четырех-) секционного тепловоза напряжение подве-
257
дено лишь к контроллеру
ведущей секции. При по-
вороте штурвала КМ веду-
щей секции на всех сек-
циях тепловоза срабатыва-
ют реле управления, а так-
же включаются электро-
магниты (электропневмати-
ческие вентили) регулято-
ра для изменения силы за-
тяжки всережимной пру-
жины (рис. 186).
На тепловозах ЗТЭЮМ
при включении на ведущей
секции тумблеров ХД2 и
ХДЗ соответственно на
второй или третьей сек-
циях срабатывают реле
РУ13 и РУ19 (рис. 187).
При этом независимо от
положения штурвала КМ
на этих секциях будут
включены электромагниты
MP3 и MP4, и дизели
межсек-
Секиия I ционное секцияЕ
pyg соедине- pyg
1+1
«—»
Рис. 186. Принципиальная схема
цепей, управляемых контролле-
ром, для двухсекционного тепло-
воза
будут работать вхолостую при частоте вращения, соот-
ветствующей 8-й позиции КМ. На тепловозах 2ТЭ10М
включением тумблера ХД2 переводится на режим холосто-
го хода дизель второй секции.
Управление реверсорами. В межсекционном соединении
для этой цепи применено «перекрещенное» соединение про-
водов (рис. 188). Поэтому при включении на ведущей сек-
ции вентиля «Вперед» и установке реверсора для переднего
хода на ведомой секции включается вентиль «Назад», и ре-
версор устанавливается для заднего хода (и наоборот). На
тепловозах ЗТЭЮМ, 4ТЭ10С и 4ТЭ130 реверсоры двух (трех)
секций устанавливаются в одном направлении движения,
на третьей (четвертой) секции — в обратном.
Управление контакторами ослабления возбуждения тяго-
вых электродвигателей. Реле переключения РП1 и РП2 на
обеих (трех, четырех) секциях действуют самостоятельно.
Однако для выключения контакторов ослабления возбужде-
ния ТЭД или для предотвращения включения их на ведущем
пульте управления служит выключатель УП «Управление
переходом», действие которого распространяется на все
секции (рис. 189).
258
Включение зуммера боксования. При боксовании колес-
ных пар тепловоза, когда срабатывают реле боксования и
связанные с ним промежуточные реле, подается ток на зум-
меры всех секций, которые соединены между собой через
межсекционное соединение (рис. 190).
Управление песочницами. При включении кнопки (или
педали) двухсекционного тепловоза ток подводится к соот-
ветствующим контактам управления реверсоров обеих сек-
ций. Когда на ведущей секции реверсор стоит в положении
«Вперед» и ток подводится к электропневматическим вен-
тилям песочницы переднего хода, на ведомой секции ревер-
сор стоит в положении «Назад» и ток подводится к вентилям
песочницы заднего хода (и наоборот, рис. 191).
Для тепловозов ЗТЭ10М, 4ТЭ10С и 4ТЭ130 при включе-
нии кнопки управления песочницей (эти кнопки имеются
лишь на крайних секциях) приводятся в действие песочни-
цы всех секций. При этом на двух (трех) секциях приводят-
ся в действие песочницы одного направления движения,
на третьей (четвертой) секции — обратного. При включении
кнопки КПП подается песок только под первую колесную
пару ведущей секции.
Включение сигнальных ламп. Цепи сигнальных ламп
отдельных секций тепловоза соединены между собой через
межсекционное соединение. При этом для цепей ламп «Сброс
Секция I
Секция £
Секций Ж
Рис. 187. Принципиальная схема цепей, управляемых контроллером,
для тепловозов ЗТЭ10М
259
нагрузки» и «Сброс нагрузки II тепловоза», «Работа дизеля»
и «Работа дизеля II тепловоза» и др. применяется «перекре-
щенное» соединение проводов; для остальных цепей приме-
няется прямое соединение.
На тепловозах ЗТЭЮМ, 4ТЭ10С и 4ТЭ130 предусмотрена
сигнализация о работе дизеля и сбросе нагрузки как на
второй, так и на третьей (четвертой) секциях. Панели сиг-
нальных ламп имеются лишь на крайних секциях. На пуль-
тах средних секций имеется лишь одна лампа, сигнализи-
рующая о сбросе нагрузки этой секции.
Управление муфтой включения вентилятора и жалюзи
холодильника. На большинстве тепловозов при ручном уп-
равлении холодильником и при включении на ведущей сек-
ции тумблеров управления холодильником соответствующие
вентили включаются одновременно на всех сочлененных
секциях. При этом питание вентилей происходит через меж-
секционное соединение (рис. 192).
При включении на ведущей секции тумблера в положе-
ние «Автоматическое управление» напряжение от ведущей
секции подводится к конечным выключателям холодильни-
ков всех секций, а автоматическое управление холодильни-
Межсекционное
соединение
Пульт
б)
Пульт N’t
КМ
Назад s
(+)Я
Вперед) (—)
гу ДТП Секция I
iftir
Рис. 188. Принципиальная схема цепей управления реверсорами для
двухсекционного тепловоза:
а — однокабниная секция тепловоза; б—двухкабинная секция тепловоза
260
Назад
Сенция I
Пульт КН
КМ
Рис. 189. Принципиальная схема цепей управления контакторами
ослабления возбуждения ТЭД для двухсекционного тепловоза
Межсекционное
соединение
Пульт №1
РУ
Секция!
РУ
Секция]!
Пцльтг1'Ч

Рис. 190. Принципиальная схема включения зуммера боксования
для двухсекционного тепловоза:
а - однокабинная секция тепловоза; б — двухкабииная секция тепловоза
Рис. 191. Принципиальная схема цепей управления песочницами для
двухсекциоииого тепловоза
261
Рис. 192. Принципиальная схема цепей управления холодильником
для двухсекционного тепловоза
ком на каждой секции осуществляется независимо друг
от друга.
На тепловозах ТЭП60 как ручное, так и автоматическое
управление жалюзи холодильника осуществляется на каж-
дой секции независимо друг от друга. На тепловозах ТЭЗ,
где применяется лишь ручное управление муфтой и жалюзи
холодильника, при включении тумблеров управления холо-
дильником одновременно на обеих секциях включаются
соответствующие вентили управления. На тепловозах
ТЭП70, ТЭМ2, ЧМЭЗ холодильники каждой из двух сочле-
ненных секций управляются отдельно.
17.4. Действие автоматической пожарной
сигнализации
На тепловозах 2ТЭ10М и 2ТЭ10В системы автоматической
пожарной сигнализации обеих секций соединены через меж-
секционное соединение. Поэтому при пожаре включаются
сигнальные лампы и зуммеры на обеих секциях. При помощи
тумблера ТП 1-2 можно определить, на какой секции сра-
ботала установка. Для этого рукоятку тумблера (с самовоз-
вратом) надо перевести в положение 2. Если сигнальная
лампа будет продолжать гореть, значит, сработала установ
ка второй секции.
На тепловозах ЗТЭЮМ на панели смонтированы лампы
ЛП 1-3 и ЛП 2, при этом первая сигнализирует о срабаты-
262
Рис. 193. Принципиальная схема цепей автоматической пожарной
сигнализации для тепловоза ЗТЭЮМ
вании установки на крайних секциях, а вторая — на сред-
ней. Для того чтобы определить, на какой из крайних сек-
ций сработала установка, надо рукоятку тумблера ТП 1-3
перевести в положение 3. Если сигнальная лампа продолжа-
ет гореть, значит, сработала установка третьей секции
(рис. 193).
На тепловозах 2ТЭ10Л и ТЭЗ при пожаре на первой
секции включены: на первой секции — сигнальные лампы
ДП1 и ВВК1, на второй секции — ДП2 и ВВКД.
На тепловозах ТЭП60 и ТЭП70 при срабатывании сис-
темы пожарной сигнализации на одной из секций одноимен-
ные сигнальные лампы включаются на обеих секциях теп-
ловоза.
Глава 18
ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ТЕПЛОВОЗОВ
18,1, Использование бесконтактных
систем и аппаратов
Бесконтактные системы и аппараты, создаваемые с при-
менением полупроводниковых и магнитных элементов, на-
ходят все более широкое использование в сложных САУ,
в частности на тепловозах. Причинами этому являются высо-
кая надежность в связи с отсутствием подвижных контактов,
быстродействие, высокий к. п. д., малый габарит, небольшие
затраты на ремонт и обслуживание.
Сейчас уже невозможно представить себе САУ тяговым
генератором без применения полупроводниковых приборов
263
и магнитных аппаратов, которые широко применяются
в САУ тепловозов II и III поколений (см.рис. 19) и которые
имеют большие преимущества по сравнению с электрома-
шинными САУ тяговых генераторов. Естественно, что при-
менение в перспективе электрических передач переменного
тока на большую мощность (это будут локомотивы с САУ IV
поколения) возможно лишь при дальнейшем развитии полу-
проводниковой техники (создание новых тиристоров, си-
мисторов, диодов). Естественно также, что передача перемен-
но-постоянного тока, которая обеспечила уже сейчас воз-
можность увеличения мощности тепловозов и повысила их
надежность, стала возможной благодаря современному раз-
витию электроники — созданию мощных диодов для выпря-
мительных установок и тиристоров на большие токи.
Создание надежных систем электродинамического тор-
можения тепловозов возможно лишь при широком примене-
нии САУ с полупроводниковыми приборами.
Конечно, невозможно представить себе автоматическое
управление движением тепловоза («автомашинист») без
применения сложных бесконтактных систем.
Выше мы говорили о применении сложных САУ с ис-
пользованием бесконтактных элементов. Так, с 1969 г. на
всех тепловозах применяется заряд аккумуляторной батареи
через диод вместо применения реле обратного тока и кон-
тактора заряда батареи. Эта система оказалась настолько
удачной, что при заводском ремонте старых тепловозов все
реле обратного тока и контакторы заряда батареи были за-
менены диодами заряда батареи.
С 1972 г. ни на каких тепловозах не устанавливаются
контактные регуляторы напряжения — их уверенно вытес-
нили бесконтактные регуляторы напряжения БРН-ЗВ.
С 1969 г. взамен тахогенераторов на тепловозах используют-
ся бесконтактные тахометрические блоки БА-420 и БА-430.
Преимущества имеют также электронные реле времени по
сравнению с электропневматическими, индуктвные датчики
объединенных регуляторов по сравнению с регулировочны-
ми реостатами. Последние не устанавливаются на объеди-
ненных регуляторах с 1967 г.
В Московском энергетическом институте ведутся работы
по созданию электронного контроллера машиниста [23J,
который расширит функциональные возможности управле-
ния и обеспечит ряд технико-экономических преимуществ.
Могут иметь перспективы системы управления на бес-
контактных элементах с применением интегральных мик-
росхем, больших интегральных схем и микропроцессоров.
264
Во Всесоюзном научно-исследовательском институте
электровозостроения ведутся работы по созданию специа-
лизированной управляющей микроЭВМ для электровозов.
Испытаны макетные образцы. Имеются сообщения об ис-
пытании аналогичных схем на опытном вагоне метрополи-
тена в ФРГ.
Применение специализированных управляющих микро-
ЭВМ на тепловозах обеспечило бы большой экономический
эффект. С помощью управляющей микроЭВМ может быть
осуществлено равномерное распределение нагрузок между
ТЭД, значительно улучшены противобоксовочные свойства
тепловоза. МикроЭВМ выбирает оптимальный режим работы
дизель-генератора, вспомогательного оборудования и теп-
ловоза в целом. Все это приведет к экономии топлива.
С 1981 г. на тепловозе 2ТЭ116 № 708 проводятся эксплуа-
тационные испытания САУ тяговым генератором с исполь-
зованием управляющей микроЭВМ.
В США проводятся исследования по применению сис-
темы цифрового управления тепловозом SU-45, в которой
используются микропроцессоры.
Следует отметить, что применение бесконтактных элект-
рических аппаратов с полупроводниковыми приборами не
всегда дает бесспорный положительный эффект. Так, мно-
голетняя работа над созданием бесконтактных реле перехода
(переключения) пока, не завершилась успехом. Видимо,
сложность схемы, влияние на параметры реле разброса ха-
рактеристик транзисторов и влияние на характеристики
изменения температуры пока не позволяют создать работо-
способной конструкции.
Для повышения надежности работы бесконтактных ап-
паратов надо детально исследовать условия их работы на
тепловозах, причины характерных отказов и наметить пути
создания вполне надежных конструкций.
Создание современной конструкции бесконтактной ап-
паратуры, развитие микроэлектроники позволяют создать
средства комплексной автоматизации тепловозов.
18.2. Применение системы модульных элементов
и комплектных устройств автоматики
На современных советских тепловозах применено ком-
плектование элементов системы управления из унифициро-
ванных узлов по так называемой системе комплектных уст-
ройств автоматики (КУА). В каждом устройстве имеется
265
несколько блоков, которые заранее регулируются и под-
ключаются к схеме тепловоза штепсельными разъемами.
Блоки имеют малые габариты и массу, выполняются печат-
ным способом. При неисправности такие блоки легко заме-
няются. Применение КУА способствует взаимозаменяемо-
сти, компактности, а в условиях эксплуатации облегчает
ремонт.
Комплектные устройства автоматики выполняются уни-
фицированными для ряда тепловозов. При различных зна-
чениях мощности и параметрах работы КУА имеют различ-
ную настройку. В КУА-10 смонтированы схема возбужде-
ния тягового генератора, самовозбуждения вспомогатель-
ного генератора, резервная схема аварийного возбуждения,
В КУА-13 смонтирована схема управления возбуждением
тягового и вспомогательного генератора. КУА-14 включает
схему управления электродинамическим тормозом и двумя
реле переключения.
На современных тепловозах применены следующие
КУА:
Тепловоз
2ТЭ116 с ЭДТ..................
ТЭП70 с ЭДТ...................
ТЭП75.........................
2ТЭ121, 2ТЭ116А, ТЭ130,
ТЭ125, ТЭ136, ТЭ127...........
Марка КУА
КУА-03, КУА-04
КУА-14
КУА-10, КУА-13
КУА-10, КУА-13, КУА-14
На ряде зарубежных тепловозов электронная система
управления, защиты и контроля скомпонована из отдельных
функциональных блоков («модулей»). Такая конструкция
позволяет применить ряд унифицированных для тепловозов
разного назначения и разной мощности схем и узлов, об-
легчить обслуживание с возможностью легкой замены лю-
бого блока без регулировки параметров отдельных блоков.
18.3. Применение логических элементов
в электрических схемах тепловозов
Логические элементы принадлежат к числу элементов
дискретного действия, т. е. таких элементов, которые имеют
два устойчивых состояния («выход есть» или «выхода нет»),
В простейших логических элементах выходной сигнал яв-
ляется логической функцией одного или двух переменных.
Логической функцией называется зависимость выходного
сигнала от сочетания входных сигналов. Если логический
элемент имеет один выход, то он выполняет лишь одну опре-
266
деленную логическую функцию. При нескольких выходах
число выполняемых элементов логических функций равно
числу выходов. Наиболее распространенными логическими
элементами при одной входной величине являются «Повто-
ритель» (функция «Повторение») и «Инвертор» (функция
«Отрицание»), При двух входных величинах наиболее рас-
пространенными элементами являются: «ИЛИ», «И»,
«ЗАПРЕТ» и «НИ-НИ».
Бесконтактные логические элементы могут быть выпол-
нены либо только на магнитных сердечниках, либо только
на полупроводниковых приборах, либо на сочетании маг-
нитных сердечников с полупроводниковыми приборами
(диодами или транзисторами). В САУ логический элемент
получает сигнал от каких-либо датчиков. В зависимости
от характера этого сигнала или от сочетания сигналов логи-
ческий элемент подает команду на исполнительное устрой-
ство, при этом последнее изменяет положение или состояние
управляемого объекта.
На Рижском вагоностроительном заводе разработана
бесконтактная электрическая схема вспомогательных це-
пей дизель-поезда [24] с применением логических элементов
«Логика-Т». Электрические машины и исполнительные аппа-
раты включаются и выключаются тиристорами. Контакт-
ные реле и контакторы из схем исключены. Сохранены конт-
роллер управления, датчики температуры и давления воды
и масла, уровня воды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Электрические машины и оборудование тепловозов: Учеб-
ник для вузов/ Е. Я. Гаккель, К. И. Рудая, И. Ф. Пушкарев,
А. В. Лапин, В. В. Стрекопытов, М. А. Никулин; Подред. Е. Я. Гак-
кель. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1981. 256 с.
2. Тепловозы. Основы теории и конструкция. Учебник для тех-
никумов/ В. Д. Кузьмич, Й. П. Бородулин, Э. А. Пахомов,
Б. М. Русаков; Под ред. В. Д. Кузьмича, М.: Транспорт, 1982. 317 с.
3. Р у д а я К- И. Электрическое оборудование тепловозов:
Устройство и ремонт. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1981.
287 с.
4. Вилькевич Б. И. Автоматическое управление элект-
рической передачей тепловозов. М.: Транспорт, 1978. 88 с.
5. Тепловоз 2ТЭ116/ С. П. Филонов, А. И. Гибалов, В. Е. Бы-
ковский и др. 2-е. изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1985. 328 с.
6. Электрическая схема тепловоза 2ТЭ116/С. П. Филонов, И. А.
Черноусов, В. М. Коровин и др. М.: Транспорт, 1975. 72 с.
267
7. Пассажирский тепловоз ТЭП70/В. Г. Быков, Б. Н. Морош-
кин, Г. Е. Серделевич и др. М.: Транспорт, 1976. 232 с.
8. Вилькевич Б. И. Электрические схемы тепловозов
ЗТЭЮМ, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭЮЛ и ТЭП60. 3-е изд., перераб. и
доп. М.: Транспорт, 1983. 221 с.
9. Вилькевич Б. И. Электрическая схема тепловозов
ТЭЗ. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1974. 72 с.
10. Н о т и к 3. X. Электрическая схема тепловозов ТЭМ1
и ТЭМ2. М.: Транспорт, 1980. 80 с.
11. Нот и к 3. X. Электрическое оборудование тепловоза
ЧМЭЗ. М.: Транспорт, 1978. 128 с.
12. Электрическая схема тепловоза М62. Описание и устране-
ние неисправностей/ О. Г. Куприенко, Р. У. Фронцкевич, Ю. С. Ка-
менцев и др. М.: Транспорт, 1976. 88 с.
13. Электрооборудование тепловозов: Справочник/ В. Е. Верхо-
гляд, Б. И. Вилькевич, В. С. Марченко и др.; Под ред. В. С. Мар-
ченко. М.: Транспорт, 1981. 287 с.
14. Тепловоз 2ТЭ10В: Руководство по эксплуатации и обслу-
живанию/ МПС СССР. М.: Транспорт, 1975. 432 с.
15. Тепловоз ТЭЗ/К- А. Шишкин, А. Н. Гуревич, А. Д. Степа-
нов и др.— 6-е изд. М.: Транспорт, 1975. 432 с.
16. Тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2/П. М. Аронов, В. А. Бажинов,
Д. А. Батурин и др.; Под ред. Е. Ф. Сдобникова. 2-е изд. М.: Транс-
порт, 1978. 278 с.
17. Бородулин И. П. и др. Испытание систем энергоснаб-
жения тепловоза с вспомогательным синхронным генератором//
Тр. ВНИТИ. 1977. Вып. 45. С. 55—64.
18. Электропередачи тепловозов на переменно-постоянном то-
ке/Н. К. Колесник, Т. Ф. Кузнецов, В. И. Липовка и др. М.: Транс-
порт, 1978. 149 с.
19. Филиппов Л. К. Результаты эксплуатационных испы-
таний на тепловозах 2ТЭ10Л комплексного электрического противо-
боксовочного устройства //Тр. ВНИИЖТ. 1974. Вып. 527. С. 42—67.
20. Ф и л и п п о в Л. К. Совершенствование противобоксо-
вочных устройств тепловозов И Тр. ВНИИЖТ. 1981. Вып. 646.
С. 4—24.
21. Новиков А. В., Шилимов В. С. Функциональные
требования к системам управления тепловозов//Тр. ВНИИЖТ.
1981. Вып. 646. С. 98—109.
22. Аронов М. И., Гамалей В. В., Иванов В. А.
Реле защиты от заземления с искусственной нулевой точкой// Элект-
ротехн. пром. Серия «Тяговое и подъемно-транспортное электрообо-
рудование» 1980. № 5. С. 5—6.
23. Ефремов И. С., Калиниченко А. Я., Па-
нов М. С. Построение электронных контроллеров электроподвиж-
ного состава //Электротехн. пром. 1982. Ns 5. С. 13—16.
24. Г о л ь д ш т е й н А. И. Бесконтактная электрическая
схема вспомогательных цепей дизель-поезда//Электротехн. пром.
1972. Ns 7. С. 17—19.
25. Кудряш А. П., Заславский Е.Г., Та рта хов-
с к и й Э. Д. Резервы повышения экономичности тепловозов
2ТЭ10Л. М.: Транспорт, 1975. 64 с.
26. 3 а р и ц к а я Л. Я. и др. Бесконтактные схемы управле-
ния для тепловоза с постоянной частотой вращения вала дизеля // Тр.
ВНИТИ. 1977. Вып. 45. С. 179—186.
268
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................ 3
Раздел I
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ с
ПЕРЕДАЧЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ ........... а
Глава 1. Общие сведения об автоматическом управлении
электрической передачей тепловозов . ... 5
1.1. Виды электрических передач и основные требова-
ния, предъявляемые к ним........................ 5
1.2. Основные понятия автоматического управления
применительно к САУ электрической передачей . 8
1.3. Основные системы автоматического управления . 16
Глава 2. Автоматическое управление тяговыми генерато-
рами ...............................................29
2.1. Управляемая величина и управляющий параметр
для тягового генератора.........................29
2.2. Классификация САУ тяговыми генераторами . . 29
2.3. Автоматическое управление тяговыми генератора-
ми по току нагрузки.............................31
Глава 3. Автоматическое управление тяговыми генера-
торами по току нагрузки (возмущающему воз-
действию) .........................................35
3.1. Особенности САУ тяговым генератором тепловоза
ТЭЗ.............................................35
3.2. Особенности САУ тяговым генератором тепловозов
ТЭМ2, ТЭМ1......................................41
3.3. Особенности САУ тяговым генератором тепловоза
ЧМЭЗ . '........................................45
Глава 4. Автоматическое управление тяговыми генера-
торами тепловозов типа ТЭЮ по току нагрузки
(комбинированным методом)................45
4.1. Принципиальная схема электрической передачи 45
4.2. Основные элементы САУ ..................46
4.3. Автоматическое управление тяговым генератором
по току нагрузки................................61
269
Глава 5. Автоматическое управление тяговыми генерато-
рами тепловозов 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7 и др.
по току нагрузки (комбинированным методом) . 65
5.1. Принципиальная схема электрической передачи . . 65
5.2. Основные элементы САУ..........................67
5.3. Автоматическое управление тяговым генератором по
току нагрузки......................................80
Глава 6. Автоматическое управление тяговыми генерато-
рами по частоте вращения................................82
6.1. Характеристики дизеля..........................82
6.2. Генераторная характеристика....................83
6.3. Совмещение генераторной и скоростной регулятор-
ной характеристик..................................84
6.4. Бесконтактный тахометрический блок.............86
6.5. Узел смещения в цепи задающей обмотки ампли-
стата ........................................ . 89
Глава 7. Автоматическое управление пусковым током и
максимальным напряжением тяговых генераторов 91
7.1. Управление пусковым током......................91
7.2. Управление максимальным напряжением............94
Глава 8. Автоматическое управление тепловозными дизель-
генераторами по мощности................................96
8.1. Назначение.....................................96
8.2. Классификация САУ тепловозными дизель-гене-
раторами...........................................98
8.3. Особенности устройства и работы объединенных
регуляторов........................................103
Глава 9. Автоматическое управление тяговыми электро-
двигателями и электродинамическим торможени-
ем ....................................................109
9.1. Назначение...................................109
9.2. Ослабление возбуждения тяговых электродвигате-
лей ..............................................109
9.3. Тормозная характеристика тепловоза..112
9.4. Управление электродинамическим тормозом . .115
Раздел II
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕПЛОВОЗОВ.........................118
Глава 10. Общие сведения об электрических схемах тепло-
возов .................................................118
10.1. Типы электрических схем.....................118
10.2. Перечень цепей электрических схем...........120
Глава 11. Общие принципы конструирования электриче-
ских схем тепловозов...................................122
11.1. Источники питания цепей управления, вспомога-
тельных и освещения................................122
11.2. Общие принципы защиты в низковольтных цепях 123
11.3. Меры по контролю за состоянием цепей........125
270
11.4. Схемные решения по ускорению гашения электро-
магнитной энергии в обмотках электрических машин
и аппаратов........................................126
11.5. Исключение обходных контуров в схеме.........128
11.6. Ограничение тока в катушках аппаратов и вклю-
чение аппарата на «самопитание» .................. 128
Глава 12. Особенности изображения электрических схем
тепловозов.........................................129
12.1. Условные графические обозначения в электричес-
ких схемах и особенности нх применения для теп-
ловозов ...........................................129
12.2. Буквенно-цифровые обозначения элементов элект-
рических схем......................................139
12.3. Особенности индексации электрических схем . 143
12.4. Общая компоновка принципиально-монтажных
электрических схем.................................145
12.5. Общие рекомендации по изучению электрических
схем...............................................147
Глава 13. Основные требования к силовым тяговым це-
пям, силовым цепям реостатного торможения и к
цепям возбуждения тяговых электрических машин 149
13/1. Силовые тяговые цепи, силовые цепи реостатного
торможения и силовые цепи ослабления возбужде-
ния тяговых электродвигателей..................149
13.2. Уравнительные соединения между тяговыми элект-
родвигателями .....................................154
13.3. Цепи возбуждения тяговых генераторов .... 154
13.4. Цепи возбуждения возбудителей постоянного тока 157
13.5. Цепи возбуждения синхронных возбудителей и под-
возбудителей ......................................160
13.6. Цепи возбуждения вспомогательных генераторов и
стартер-генераторов.............................. 163
Глава 14. Основные требования к цепям пуска дизелей,
управления пуском и защиты дизелей.....................164
14.1. Силовые цепи пуска дизелей....................164
14.2. Цепи управления пуском дизелей................167
14.3. Защита дизелей............................... 183
14.4. Остановка дизелей........................... 185
14.5. Цепь заряда аккумуляторной батареи............188
Глава 15. Основные требования к цепям включения тяго-
вого режима и управления движением теплово-
зов ...................................................189
15.1. Цепи изменения частоты вращения валов дизелей 189
15.2. Цепи включения тягового режима и управления
движением тепловозов...............................192
15.3. Защита в цепи включения гягового режима и уп-
равления движением тепловозов......................202
15.4. Цепи управления ослаблением возбуждения тяго-
вых электродвигателей..............................206
15.5. Цепи реле боксования..........................214
15.6. Цепи управления песочницами...................228
271
15.7. Цепи реле заземления и контроля заземления в
цепях управления, вспомогательных и освещения 229
15.8. Устройство для управления тепловозом в одно лицо 233
15.9. Цепи управления автосцепками....................234
Глава 16. Основные требования к вспомогательным цепям 234
16.1. Цепи управления муфтой включения вентилятора
и жалюзи холодильника...............................234
16.2. Цепи вспомогательных электродвигателей .... 240
16.3. Цепи управления системой осушки сжатого возду-
ха .................................................246
16.4. Цепи автоматической пожарной сигнализации . . 248
16.5. Цепи вентилей отпуска тормозов и вызова помощ-
ника ........................................250
16.6. Указатель повреждений...........................250
16.7. Цепи освещении.................................253
16.8. Цепи электроманометров и электротермометров 254
Глава 17. Основные требования к цепям для работы сек-
ций тепловозов по системе многих единиц .... 255
17. Г. Общие сведении.........................255
17.2. Силовые цепи пуска дизеля...............257
17.3. Цепи управления.........................257
17.4. Действие автоматической пожарной сигнализации 262
Глава 18. Перспективы совершенствования электрических
схем тепловозов...............................263
18.1. Использование бесконтактных систем и аппаратов 263
18.2. Применение системы модульных элементов и комп-
лектных устройств автоматики..................265
18.3. Применение логических элементов в электрических
схемах тепловозов ................................. 266
Список литературы.........................................267
Производственное издание
Борис Иосифович Вилькевич
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕПЛОВОЗОВ
Переплет художника Г. Л. Казаковцева
Технический редактор М. И. Ройтман
Корректор-вычитчнк И. А. Лобунцова
Корректор А. Б. Мельникова
И Б № 3961
Сдано в набор 26.01.87. Подписано в печать 17.08.87. Т-00647
Формат 84Х108’/з2. Бум. тип. № 2. Гарнитура литературная. Офсетная печать.
Усл. печ. л. 14,28. Усл. кр.-отт. 14,28. Уч.-изд. л. 15,75. Тираж 35 000 экз.
Заказ 140. Цена 1 р. 10 к. Изд. № 1—3—3^1 № 3993
Ордена «Знак Почета» издательство «ТРАНСПОРТ»,
103064, Москва, Басманный туи., 6а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
129041, Москва, Б. Переяславская, 46