Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей

По мере увеличения скорости тепловоза ток нагрузки уменьшается, а напряжение увеличивается по гиперболической части внешней характеристики генератора так, что поддерживается постоянная мощность дизеля. При определенной скорости наступает ограничение по напряжению. Дальнейшее некоторое увеличение скорости возможно при снижении нагрузки только за счет уменьшения тока при почти постоянном напряжении, что приводит к резкому уменьшению мощности генератора. Для расширения скоростного диапазона при сохранении достаточной тяги применяется ослабление поля возбуждения тяговых двигателей.

Величина магнитного потока прямо пропорциональна магнитодвижущей силе, т.е. току, проходящему по обмотке возбуждения и числу витков в ней. Поэтому, если параллельно обмотке возбуждения тягового электродвигателя подключить резистор, то через нее будет протекать только часть тока якоря и ее магнитный поток уменьшится. Ток в цепи вращающегося якоря электродвигателя зависит от разности приложенного напряжения и противоЭДС. В свою очередь противоЭДС прямо пропорциональна магнитному потоку и частоте вращения якоря. Так как скорость локомотива мгновенно измениться не может, то противоЭДС в данном случае будет уменьшаться прямо пропорционально изменению магнитного потока возбуждения. Напряжение генератора в первый момент после подключения резистора будет значительно превосходить противоЭДС тяговых электродвигателей, а ток в них и крутящий момент резко возрастут.

Система автоматического регулирования, поддерживающая мощность генератора постоянной, компенсирует возрастание тока уменьшением напряжения. При уменьшении разности между напряжением генератора и противоЭДС электродвигателей до определенной величины возрастание тока прекратится. Величина шунтирующего резистора рассчитывается так, что новому режиму будет соответствовать точка в нижней части гиперболической внешней характеристики генератора. Это позволяет вновь использовать гиперболическую часть внешней характеристики при уменьшении нагрузки, а значит при увеличении скорости.

При переходе на очередную ступень более ослабленного поля за счет возрастания тока двигателей появляется возможность разгона до более высоких скоростей. Получается, что сколько имеется ступеней ослабления поля (сколько раз ослабляем поле) столько раз происходит возврат к началу внешней характеристики на данной позиции. При отключении ступеней ослабления поля происходит обратный процесс.

Включение ослабления поля возбуждения происходит до начала ограничения мощности на внешней характеристике генератора, и так чтобы не было рывков тепловоза и нежелательных переходных процессов в электрической цепи генератор–электродвигатели, которые могут привести к повреждению электрических машин, аппаратов и механической передачи.

На тепловозе используется автоматическое двухступенчатое ослабление возбуждения тяговых электродвигателей. Они управляют четырьмя контакторами 41КШ1–41КШ4 включения шунтирующих резисторов 24RШ1–24RШ8 (часть каждого резистора между выводами РО и Р1 относится к I ступени ослабления возбуждения, а часть между РО и Р2 ко II ступени).

1-я ступень ослабления поля возбуждения тяговых двигателей включается контакторами 41КШ1 и 41КШ3, катушки которых включаются системой 13МСКУД по жиле 8С:11 кабеля 8С.

2-я ступень ослабления возбуждения тяговых двигателей будет включена при включенной 1-ой ступени контакторами 41КШ2 и 41КШ4, катушки которых включаются системой 13МСКУД по жиле 8С:12 кабеля 8С.

Контакторы 41КШ1, 41КШ3 главными контактами подключают параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей резисторы 1-ой ступени ослабления поля. Для примера рассмотрим протекание тока в цепи первого тягового электродвигателя М1: «плюс»22УВ1, 22101.1 (221А8), з.к. 35КП1(241А3), шунт 24Ш1, шина 24101, М1, 24103, р.к.переключателя тормоза 36ПТ, шина 24105.1, р.к. реверсора 35ПРв и далее по двум цепям:

- 24111.1, обмотка возбуждения М1, 24113.3;

- 24111.2, 24RШ1:Р0, резистор 24RШ1, 24RШ1:Р1, 24115, з.к.41КШ1, 24113.1;

и далее общая цепь р.к. 35ПРв, шина 24107.1 р.к.36ПТ, 23102.1(221А8), «минус»22УВ1.

Включение 2-ой ступени ослабления возбуждения тяговых двигателей и подключение параллельно обмоткам возбуждения резисторов 2-ой ступени происходит аналогично.

Блокировочные контакты 41КШ1, 41КШ3(414А4) 1-ой ступени и контакты 41КШ2, 41КШ4(414А4) 2-ой ступени дают системе управления сигнал о состоявшемся включении соответствующей ступени ослабления возбуждения ТЭД. Цепь 1-ой ступени ослабления возбуждения: «плюс» на проводе 11303.53(113А4) (после силового контакта 11КСТГ1 или КСТГ2, в зависимости от того к стартер-генератору какой силовой установки подключена цепь зарядки батареи), з.к.11КЗБ, 11340, 11ПРБ1, 11305.1, 11ШЗБ, 11307.1, 11RЗБ, 11207.1, 11РБА:3, 11207.3, К11-207, 11207.11(112А5), 13АСУ(131А2), 13101.20, К13-101, 13101.18(131А7), 13101.18(411А1), выводы з.к.35КП1(411А5) и з.к.35КП8(411А8), 13101.19(411А8), 13101.19(414А2), з.к.41КШ1, 41401, з.к.41КШ3, провод 5С:29 ЖГУТА 5С, вывод Х5:29 системы 13МСКУД.

Цепь з.к. 41КШ2, 41КШ4 аналогична. При уменьшении скорости происходит отключение сначала контактов 41КШ2, 41КШ4 потом 41КШ1, 41КШ3, что приводит к переходу с ослабления возбуждения ТЭД 2-ой ступени, на 1-ю ступень и на полное возбуждение.

Тумблер ослабления поля (возбуждения) 35ТОП(354А6) служит отключателем схемы ослабления возбуждения при появлении неисправностей в силовых цепях и цепях управления ослабления возбуждения.

Переключение ступеней ослабления поля возможно в тяговом режиме при отсутствии режима поддержания скорости, отсутствии боксования колесных пар, на позиции дизеля не ниже третьей и при включенном тумблере 35ТОПна ведущем тепловозе.

Прямые переходы производятся при отношении расчетного тока на один тяговый двигатель к напряжению на выходе выпрямительной установки Itm/Umg менее чем значение константы Kfsf, обратные переходы – при отношении более чем значение константы Kfsb. Порядок включения:

– полное поле (контакторы 41КШ1-41КШ4 отключены)

– первая ступень (включены только 41КШ1, 41КШ3), (414А4)

– вторая ступень (включены КШ1(41K1) и КШ2 (41K2)).

Обратные переходы идут в обратном порядке.

В случае возникновения боксования текущая ступень ослабления поля сохраняется, но переход на следующую ступень во время боксования блокируется.

Между включениями/отключениями контакторов ослабления поля производится задержка 1 с.

В случае несрабатывания контакторов ослабления поля выдается алгоритмическая ошибка и ошибка электрических аппаратов. При этом контакторы ослабления поля отключаются. Повторный переход на ослабление поля возможен только после сброса нагрузки, установки контроллера в позицию 0.

Возбуждение тягового генератора при аварийных режимах

При неисправности одного из тяговых двигателей соответствующим тумблером 41Тб1–41Тб8 на нулевой позиции контроллера машиниста выключается один поездной контактор. При работе с выключенным тяговым двигателем необходимо строго контролировать ток генератора по приборам на дисплее. При выходе из строя более одного тягового двигателя движение с тяжелым составом недопустимо.

Выбор направления движения

Перед включением микропроцессорной системы управления необходимо убедиться, что:

– включены автоматические выключатели: «Движение» 35АДВ, «Управление общее» 31АУО, «Питание 13МСКУД» 13АСУ, «Прожектор» 51АПР, «Топливный насос» 12АТН, «Вспомогательные нагрузки» 33АВН, «Возбуждение СТГ1» 12АРН1, «Возбуждение СТГ2» 12АРН2;

– включен на вспомогательном пульте автоматический выключатель «Возбуждение» 35АВ;

–включены на основном (под стойкой управления) пульте управления автоматические выключатели «Дизель 1» 32АДИз1(322А2), «Дизель 2» 32АДИз2(325А2);

– отключен замок 31ЗБК на основном пульте управления. Замок 31ЗБК может быть и включен, но если в сплотке находятся секции, подключенные межтепловозным соединением, то реакции на 31ЗБК не последует и его придется отключить и вновь включить.

Перечисленные автоматические выключатели при нормальном функционировании управления никогда не отключаются. Их допускается отключать при поиске неисправностей или спецпроверках. Кроме того в случае «зависания» стойки управления, когда не удается ее перезапуск и неизбежна аварийная ситуация, возможно воспользоваться автоматическими выключателями для отключения питания стойки автоматом 13АСУ на пультах управления для прерывания тяги 35АВ и для остановки дизеля 32АДИз1, 32АДИз2. При этом включится сирена и будет записано в память системы управления много ошибок на данную дату и время. Отключенное состояние любого из всех перечисленных выше автоматов при включении системы управления или во время ее работы каждый раз ведет к включению сирены и записи ошибок в память 13МСКУД и как следствие к быстрому переполнению этой памяти. Следовательно, эти автоматы должны быть постоянно включены. Возникающие в процессе работы ошибки фиксируются в памяти системы управления и включается сирена. Отключают сирену при нормальном функционировании системы управления нажатием кнопки «Тест/сброс» 31КТС в правом верхнем углу столешницы основного пульта управления.

Когда вышеперечисленные автоматы включены включить рубильник батареи 11РБА. Через несколько секунд включить замок 313БК и через 1,5 секунды система управления включит реле 31РВС (311А6).

Цепь замка 31ЗБК: «плюс» после автоматического выключателя 31АУО(311А2) «Управление общее», 31105.2, К31-105, 31105.1, I.34, 31105.33, IV.34, 31105.3, П31-105, 31105.8, з.к. замка 31ЗБК, 31101.1, IV.2, 31101.2, I.2, жила 11С:28 кабеля 11С, Х11:28 13МСКУД. Если при включении питания тепловоза замок 31ЗБК оказался во включенном положении, то реакции системы управления на него не последует. В этом случае надо перевести ЗБК сначала в отключенное положение, а затем включить.

Цепь включения реле 31РВС (311А6): «плюс» после рубильника батареи 11РБА(112А2), 11207.3, К11-207, (11207.17)х3(113А1), 11ДЦУ2, (11303.1)х3, К11-303(114А3), 11303.5(311А1), 31АУО(311А2), 31105.2, К31-105, 31105.25, катушка реле 31РВС, жила 5С:24 кабеля 5С, Х5:24 13МСКУД.

Реле 31РВС подаст напряжение на ряд зажимов и своими з.к.31РВС создает цепь на включение тумблера местонахождения машиниста 31ТММ у основного или вспомогательного пульта.

Цепь 31ТММ(311А5): «плюс» на катушке реле 31РВС(311А6), перемычка на з.к.31РВС, 31103.1, К31–103, 31103.2, I.4, 31103.33, IV.4, 31103.3, П31–103, 31103.4, тумблер 31ТММ в положении, например, основного пульта (т.е. справа), 31107.1, П31–107 и далее на соответствующие органы управления выбранного пульта и в систему 13МСКУД. На органы управления другого пульта при этом положении 31ТММ напряжение соответственно не подается. Реле 31РВС(31К1) включается только на ведущей секции и на всех ведомых оно выключено при этом. В кабине на дисплей пульта подается напряжение 5В Вк5Д, а затем, после самодиагностики процессора дисплея – 12В Вк12Д (загораются соответствующие светодиоды на передней панели дисплея). Самодиагностика процессора может производиться до 5 сек. Отключение дисплея произойдет, после того как будет выключен замок ЗБК(31SA1). Сначала отключается 12В, а затем через 1сек. – 5В.

При температуре внутри корпуса дисплея ниже минус 5°C включается подогрев дисплея ВкПД. Отключение подогрева происходит при плюс 5°C. Включение дисплея в ведущей секции произойдет, если температура внутри корпуса дисплея будет выше минус 23 °C. Дисплей будет отключен если температура внутри корпуса опустится ниже минус 25 °C.

При включении питания стойки управления состояние реверса является неопределенным. Выбор направления движения производится тумблером реверса 31ТВН (312А2). Условиями переключения реверса являются:

– тепловоз ведущий;

– позиция контроллера 0;

– поездные контакторы 35КП1–35КП8 отключены;

– скорость тепловоза менее 1 км/ч.

В зависимости от выбранного направления на панели контроллера машиниста включается индикатор направления движения «вперед» или «назад» в виде стрелок.

При нажатии любой кнопки или включении любого тумблера пульта машиниста включается на 0,5 с реле контроля бдительности 31РКБ(311А6) ведущей секции, после чего на 4 с реле 31РКБ отключается и на это время (4 с) сигналы от нажатия кнопок и переключения тумблеров для воздействия на 31РКБ игнорируются. Далее все повторяется.

З.к. 31РКБ (452А6) используется в системе безопасности для подтверждения бдительности в маневровом режиме работы этой системы, что облегчает условия труда машиниста.

Управление дизелем

Прокачка топлива и масла

Прокачка топлива и масла производится в автоматическом и ручном режимах. В автоматическом режиме прокачка производится при запуске прокрутке и останове дизеля. В ручном режиме управление прокачкой масла осуществляется тумблером на основном пульте 32П3П1(321А3) для первого дизеля и 32ПЗП2(321А4) для второго дизеля. При включении прокачки масла включается контактор 32КМН1(324А3), (или 32КМН2(327А3)) включающий электродвигатель 12ЭМН1(121А5) (или 12ЭМН2(121А6)) масляного насоса. Масляный насос включается на 60 сек. Для повторного включения масляного насоса на очередные 60 с необходимо выключить, а затем снова включить в положение ПРОКАЧКАтот же тумблер.

Включение прокачки топлива первого (или второго) дизеля производится тумблером на основном пульте 32ТПТ1(321А2) (или 32ТПТ2). При включении прокачки топлива включается контактор 32КТН1(324А2) (или 32КТН2(327А2)), включающий электродвигатель 12ЭТН1 (121А7) (или 12ЭТН2 (121А8)) топливного насоса.

Ручная прокачка топлива и масла используется при удалении воздуха из топливной и масляной систем, при проверке наладке, а так же, чтобы убедиться, что давление в той и другой системе набирается своевременно т.п.

В виду простоты описываемых цепей здесь и далее эти цепи подробно не описываются. Найти цепи на листах электросхемы просто по обозначению аппарата или адресу (и там и там есть группа–подгруппа).

Пуск и прокрутка дизеля

Для запуска, прокрутки и останова дизеля (для подачи команды) служат следующие тумблеры и кнопки на основном пульте машиниста:

– тумблер без фиксации 32ПЗП1, 32ПЗП2(321А4) в положении пуска для запуска дизеля;

– кнопка 32КПР1, 32КПР2(321А4) для прокрутки дизеля;

– кнопка 32КСД1, 32КСД2(321А5) для рабочего останова дизеля;

      – кнопки 32КАД1 – 32КАД3(321А6–321А8) для аварийного останова дизеля;

Условиями подачи команд на запуск дизелей, как первой, так и второй силовой установок в любой секции являются:

– выбор данной секции(й) переключателем 35ПВС;

– нулевая позиция контроллера машиниста;

– отжатое состояние кнопок 32КСД1, 32КСД2, 32КАД1 – 32КАД3.

При выборе переключателем секций 35ПВС "Все" и нажатии обоих тумблеров 32ПЗП1, 32ПЗП2 в положение "Пуск", вторые дизели пускаются не раньше, чем окончится пуск первых дизелей в каждой секции, т.е. так же как для любой выбранной секции

Условием подачи команды на останов дизелей является нажатие кнопок 32КСД1,32 КСД2, 32КАД1 – 32КАД3. Останов дизеля первой силовой установки секции, выбранной переключателем 35ПВС, осуществляется нажатием кнопки 32КСД1 в ведущей секции. При этом если 35ПВС в положении "Все", то глушатся все первые дизели всех секций. Останов дизеля второй силовой установки секции, выбранной переключателем 35ПВС, осуществляется нажатием кнопки 32КСД2 в ведущей секции. При этом если 35ПВС в положении "Все", то глушатся все вторые дизели всех секций.

Аварийный останов всех дизелей всех секций осуществляется нажатием кнопки 32КАД1 (или 32КАД2, или 32КАД3).

Пуск и прокрутка дизеля осуществляются при помощи стартер–генератора 12Г1.2 (12Г2.2), работающего в режиме двигателя последовательного возбуждения с питанием от аккумуляторной батареи. Для пуска необходимо:

– включить рубильник аккумуляторной батареи 11РБА;

– включить замок блокировки кабин 313БК;

– тумблер местонахождения машиниста 31ТММ он же тумблер переключения пультов установить в положение основного пульта (вправо);

– включить тумблер–переключатель с самовозвратом «Пуск–прокачка» 32ПЗП1, 32ПЗП2(321А4) в положении «Пуск» на 1–2 сек. и отпустить. Или при необходимости прокрутки нажать кнопку 32КПР1, 32КПР2(321А4)

При поступлении команды на запуск или прокрутку производится проверка следующих условий:

– дизель в состоянии останова;

– выключен контактор возбуждения генератора 35КВГ1 (35КВГ2) (тот, что для выбранной силовой установки СУ);

– выключены контакторы пуска дизелей 32КД1, 32КД2, 32КД3;

– выключены контакторы регулятора напряжения 32КРН1, и КРН2 (выбранной СУ);

– выключены все поездные контакторы 35КП1–35КП4(35КП5–35КП8) (выбранной СУ);

– нормальный уровень воды в расширительном баке, т.е. разомкнуто реле 32ДУВ (32ДУВ2) (выбранной СУ).

При выполнении этих условий запуск производится в следующей последовательности:

– включается вентиль аварийного останова дизеля первой (второй) силовой установки 32ВА1 (32ВА2);

– контактором 32КТН1 (32КТН2) включается прокачка топлива и далее до останова дизеля не отключается. Если контактор 32КТН (32КТН2) не включится, производится останов дизеля;

– контактором 32КМН1 (32КМН2) включается прокачка масла. Если контактор 32КМН1 (32КМН2) не включится, производится останов дизеля;

– ожидается достижение давления масла дизеля 0,03 МПа (0,3 кгс/см²) по датчику 15Рм1(154А3) (15Рм2(154А6)). Если за 60 с давление масла не превысило требуемого порога, производится останов дизеля;

– через 60 с после достижения давления масла дизеля 0,03 Мпа (0,3 кгс/см²) по датчику 15Рм(154А3)в случае пуска дизеля включается блок–магнит дизеля 32БМ1(ДВХ9)(322А6) (32БМ2(ДВХ9)(325А6). При прокрутке блок–магнит не включается;

– включается 32КД1 (32КД2). Начинается вращение дизеля стартер–генератором, если контактор не включается производится останов дизеля;

– начинается измерение частоты вращения коленвала дизеля:

– через 1 с после включения 32КД1 (32КД2) включается контактор второй ступени пуска 32КД3(324А5). Вращение дизеля ускоряется. Если контактор не включился производится останов дизеля;

1) если за 2 с с момента включения 32КД1 частота вращения не достигнет 0,5 с^-1 ( 30 об/мин) производится останов дизеля;

2) если дизель находится в состоянии прокрутки, то через 12 с после включения 32КД1 производится останов дизеля без прокачки масла и без вывода ошибки. Иначе (если не прокрутка), если в течение 12 с частота вращения не достигнет 5,8 с^-1 (350 об/мин), производится останов дизеля с выводом ошибки.

– если дизель находится в состоянии прокрутки, то через 12с после включения 32КД1 производится останов дизеля без прокачки масла и без вывода ошибки;

– выключается контактор 32КД3, затем контактор 32КД1 (32КД2);

– отключается контактор масляного насоса 32КМН1 (32КМН2), прокачка масла прекращается. Прокрутка на этом заканчивается, а при запуске следует продолжение;

– включается вычисление моточасов дизеля;

– через 10 с после отключения контактора 32КД1 (32КД2) включается контактор регулятора напряжения 32КРН2 (32КРН4) и подключает регулятор напряжения 12РН1 (12РН2) к обмотке возбуждения стартер-генератора;

– через 2 с включается контактор регулятора напряжения 32КРН1 (32КРН3), подключает регулятор напряжения 12РН1 (12РН2) к питанию и стартер–генератор начинает работать в режиме генератора, пойдет зарядка аккумуляторной батареи.

– включается контактор возбуждения тягового генератора 35КВГ1 (35КВГ2) запускаемого дизеля, включается возбуждение;

Останов дизеля

Останов дизеля производится при поступлении команды на останов при пущенном состоянии или в процессе запуска или прокрутки:

– останавливается вычисление моточасов дизеля;

– выключается электромагнит 32БМ1(ДВХ9) (32БМ2). Прекращается поступление топлива в дизель;

– отключается контактор 32КД3, затем 32КД1 (32КД2);

– выключается контактор топливного насоса 32КТН1 (32КТН2);

– выключаются контакторы регулятора напряжения 32КРН1(32КРН3) затем 32КРН2 (32КРН4). Стартер–генератор перестает выдавать напряжение;

– если останов производится из процесса запуска, прокрутки, при поступлении команды на останов от 15Рм (154А3) или превышении частоты вращения коленвала дизеля в течение 5 с больше 27,3 с^-1 (1640 об/мин), или по сигналу «Разнос» от регулятора дизеля, выключается если был включен контактор масляного насоса 32КМН1 (32КМН2), иначе производится запуск масляного насоса на 60 с;

– ожидается останов коленвала дизеля. Если за 60 с коленвал не остановился, производится отключение вентиля аварийного останова 32ВА1 (32ВА2).

Процесс аварийного останова производится в том же порядке, что и при обычном останове, только при этом сразу отключается и блок магнит 32БМ1(ДВХ9) (32БМ2), и вентиль 32ВА1 (32ВА2).

Контроль дизеля

Контроль дизеля осуществляется в процессе запуска и в запущенном состоянии дизеля.

В случае регистрации нештатной ситуации выдается команда алгоритмической ошибки с и производится останов дизеля.

Контроль дизеля первой (второй) силовой установки секций в сплотке в процессе запуска и запущенном состоянии:

– в течение 1 с частота вращения коленвала дизеля больше 27,3 с^-1 (1640 об/мин);

– в течение 15 с понижен уровень воды в расширительном баке, т.е. замкнуто реле 32ДУВ1 (32ДУВ2);

– температура охлаждающей жидкости основного контура выше 112 °C

– температура масла выше 106 °C.

– в течение 30 с замкнуты контакты датчика засоренности масляных фильтров 32ДЗФ1 (32ДЗФ2) при температуре масла выше 45 °C(останов дизеля не производится).

– в течение 5 с поступает сигнал о понижении давления масла с регулятора дизеля первой (второй) силовой установки.

Контроль дизеля первой (второй) силовой установки секций в сплотке в пущенном состоянии:

– контакторы 32КД1 (32Кд2), 32КД3 или 32КМН1 (32КМН2) замкнуты в течение 2 с после их отключения в процессе запуска;

– в течение 1 с частота вращения коленвала дизеля меньше 4,2 с^-1 (250 об/мин);

– в течение 5с понижено давление масла дизеля 15Рм1(155А4) (15Рм2).