Бесконтактные аппараты локомотивов. Общие сведения о полупроводниковых и магнитных элементах

Лекция 3

Бесконтактные аппараты локомотивов. Общие сведения о полупроводниковых и магнитных элементах.

На современных тепловозах широкое применение стали получать бесконтактные аппараты, создаваемые на полупроводниковых и магнитных элементах. По сравнению с электромеханическими устройствами (реле, контакторами, переключателями и т. д.) бесконтактные аппараты имеют ряд преимуществ: отсутствие подвижной системы, высокая чувствительность и быстродействие, постоянная готовность к действию, высокий к.п.д., универсальность, малые затраты на обслуживание и ремонт, высокая надежность. Использование бесконтактных устройств в цепях тепловозов дает возможность широко применять автоматизацию, улучшать технико-экономические характеристики энергетической установки, а также повышать безопасность движения и улучшать условия труда локомотивных бригад.

В качестве основных элементов (бесконтактных) используются диоды, стабилитроны, транзисторы, тиристоры и магнитные усилители.

Принцип работы диодов дан ранее, поэтому ниже рассматривается принцип работы остальных элементов.

Стабилитрон — это специальный тип полупроводникового диода, который при включении в обратном направлении может длительно работать в режиме электрического пробоя р-л-перехода и обеспечивать при изменении обратного тока постоянное напряжение на своих зажимах. При приложении к стабилитрону как в прямом, .так и в обратном направлениях напряжения меньшего, чем напряжение пробоя, стабилитрон ничем не отличается от рассмотренных ранее лавинных вентилей. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона ничем не отличается от характеристики обычного кремниевого диода. При определенном напряжении обратный ток резко возрастает, происходит лавинный пробой р-л-перехода. Максимальное значение тока стабилизации определяется максимально допустимой температурой нагрева стабилитрона.

Основными параметрами кремниевых стабилитронов являются: номинальное напряжение и номинальный ток стабилизации, допустимая мощность рассеяния, динамическое сопротивление и температурный коэффициент напряжения стабилизации.

Напряжение, при котором происходит электрической пробой и которое поддерживается постоянным на зажимах стабилитрона, [называется напряжением стабилизации £ст. Поскольку напряжение зависит от температуры р-л-перехода, за номинальное напряжение стабилизации принимают значение £ст при заданных условиях охлаждения и номинальном токе стабилитрона

Допустимую мощность рассеяния устанавливают исходя из продолжительного режима работы для каждого типа стабилитрона. Значение этой мощности зависит от площади р-л-перехода, конструкции теплоотвода и интенсивности охлаждения.

Динамическое сопротивление характеризует изменение напряжения на стабилитроне при небольших изменениях тока и постоянной температуре его структуры.

Напряжение стабилизации возрастает с увеличением температуры р-л-перехода. Степень изменения напряжения стабилизации при постоянном значении тока характеризуется температурным коэффициентом стабилизации.

В электрических аппаратах для стабилизации напряжения один или несколько последовательно соединенных стабилитронов включаются параллельно нагрузке. При изменении входного напряжения ток, проходящий через стабилитрон (стабилитроны), изменяется, а падение напряжения на стабилитроне (стабилитронах) остается неизменным. Следовательно, напряжение UBbIX на резисторе нагрузки RH и ток в нем будут постоянными.

Кроме того, стабилитроны используются в качестве чувствительного элемента, реагирующего на изменение напряжения. В этом случае стабилитрон включается последовательно с катушкой аппарата (прибора). Если подведенное напряжение меньше напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт и в цепи прибора тока нет. Когда напряжение превысит напряжение стабилизации, стабилитрон начнет пропускать ток.

Транзистор — это полупроводниковый прибор с электронно-дырочными переходами, имеющий три или более выводов и позволяющий осуществлять усиление и генерирование электрических сигналов, а также коммутацию электрических цепей. Согласно стандарту обозначение транзисторов, как и диодов, состоит из шести элементов.

Первый элемент определяет исходный материал: германий обозначается буквой Г или цифрой 1; кремний — буквой К или цифрой 2. Второй элемент буквенный: буква Т обозначает биполярный транзистор, у которого ток обусловлен движением основных и неосновных носителей электрических зарядов; буква П обозначает полевой транзистор, у которого ток создается только основными носителями. Третий элемент цифровой, определяет мощностную и частотную характеристики транзисторов.

Четвертый, пятый и шестой элементы маркировки определяют порядковый номер разработки и номера параметрических групп.

Транзистор состоит из трех смежных областей, разделенных переходами. Среднюю область, образованную полупроводником с преимущественно электронным или дырочным типом проводимости, называют базой (основанием). К базе с двух сторон примыкают области с противоположным типом проводимости. Крайняя область, являющаяся источником неосновных носителей зарядов для базы, называется эмиттером. Электронно-дырочный переход между эмиттером и базой называют эмиттерным. Вторая крайняя область, которая изымает из базы неосновные носители зарядов, называется коллектором. Электронно-дырочный переход между коллектором и базой называется коллекторным.

Если база обладает электронной проводимостью, то транзистор имеет тип р-п-р; если база обладает дырочной проводимостью, то транзистор имеет тип п-р-п. Направление тока и полярность внешних источников напряжения для этих типов транзисторов противоположные; соответственно отличаются условные графические обозначения (в этих обозначениях стрелки у эмиттера показывают направление тока).

Транзисторы могут работать в трех режимах: активный, когда один из р-л-переходов закрыт, а второй открыт; отсечки, когда обаперехода закрыты и через транзистор проходит малый обратный ток; насыщения, когда оба перехода открыты и через транзистор идет большой ток.

Активный режим используют при работе транзистора в устройствах усиления и генерирования электрических колебаний, а два других — при применении транзистора в ключевом режиме в качестве коммутирующего элемента электрических цепей.

Наличие трех выводов у транзисторов обусловливает три возможные схемы включения. В зависимости от того, какой из электродов является общим, схемы называются с общей базой, с общим коллектором, с общим эмиттером.

Наиболее распространенной и применяемой в тепловозных аппаратах является схема с общим эмиттером как дающая наибольшее усиление по току и мощности. При этой схеме напряжение питания подводится к цепи эмиттер-коллектор, соединенной последовательно с нагрузкой Яя, напряжение управления тиристором подводится к переходу эмиттер-база. Таким образом, напряжение управления транзистором или ток базы являются для транзистора входным сигналом, который управляет током выхода.

Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий четырехслойную структуру р-п-р-п с тремя р-п-переходами и одним управляющим электродом. Характеристика тиристора близка к характеристике идеального ключа, он может находиться в одном из двух возможных состояний: запертом, когда сопротивление его очень велико (сотни килоом), и открытом, при котором сопротивление его незначительно (сотые доли ома). Эти свойства, а также высокий к.п.д., быстродействие, высокая надежность, постоянная готовность к работе и малые удельные габариты позволяют считать такие приборы наиболее перспективными коммутирующими устройствами.

Крайняя р-область тиристора называется анодом А, крайняя я-область — катодом К, средние области называются базой. К аноду подсоединяется положительный полюс источника тока, к катоду— отрицательный. Управляющий электрод У подсоединяется к базе с р-проводимостыо.

При отсутствии напряжения в цепи управления тиристор заперт. Для перевода его в открытое состояние в цепь управления подается импульс напряжения с полярностью, указанной на рис. 104. Напряжение, приложенное к цепи управления, питает потенциальный барьер эмиттерного перехода и увеличивает ток из эмиттера п2 через базу р2 и переход П2. Приток дополнительного числа электронов через коллекторный переход в базу ni вызывает снижение потенциала в ней и, как следствие этого, увеличение диффузионного потока дырок через переход III. Если ток в цепи управления равен или выше значения отпирающего тока, то тиристор переключается из запертого состояния в открытое.

После отпирания тиристора управляющий электрод теряет свои управляющие свойства, и тиристор может находиться в открытом состоянии до тех пор, пока прямой ток, проходящий через него, не станет ниже некоторого минимального тока, называемого током удержания.

Включение тиристоров с помощью управляющего электрода позволяет осуществить фазовое регулирование длительности протекания тока в рабочую часть периода переменного напряжения, прикладываемого к цепи анод —катод тиристора, и коммутировать большие мощности в анодной цепи путем воздействия управляющими сигналами малой мощности.

Для перевода тиристора в отключенное состояние необходимо снизить прямой анодный ток до значения меньшего тока удержания. При использовании тиристоров в цепях переменного тока запирание тиристора происходит автоматически в каждый период после приложения обратного напряжения.

В цепях постоянного тока для отключения тиристора используют схемы искусственного принудительного запирания тиристоров с помощью встречного напряжения.

Лекция 4 Бесконтактные регуляторы напряжения

Регулятор БРН-ЗВ установлен на тепловозах 2ТЭ10Л, ^ТЭЮВ, 2ТЭ10М, ТЭМ2. Он служит для поддержания напряжения вспомогательного генератора в пределах 75±1 В. Регулятор напряженияимеет блочную конструкцию, состоящую из основания, левой и правой панелей. Закрыт регулятор металлическим кожухом, имеющим вентиляционные отверстия. В кожухе регулятора имеется отверстие, через которое осуществляется корректировка напряжения потенциометром f

На левой панели смонтированы силовые элементы: тиристор Т4, конденсаторы С1, С2, диоды Д10—Д12, дроссели Др1, Др2. На правой панели смонтированы элементы измерительного органа (на печатной плате), транзистор ТЗ, ста-. билитрон Т5, резистор R2, конденсаторы СЗ, С4, диоды Д9, Д14, Д15, Д17, Д18.

На основании смонтированы резисторы R6, R7, переходные разъемы, с помощью которых левая и правая панели соединяются с остальными элементами регулятора и между собой и разъемом, которым регулятор соединяется с электрической цепью тепловоза по функциональному назначению в регуляторе условно можно выделить измерительный и регулирующий органы

I Измерительный орган предназначен для измерения отклонения напряжения вспомогательного генератора выше установлен-, ного значения. | Измерительный орган состоит из стабилитронов ДЗ (Д6), Д4, Д5, транзисторов77, Т2, ТЗ, диодов Д1, Д2, Д7, резисторов Rl', Rl; R3, R4, R5, потенциометра R2 и конденсатора С1 (см. рис. 112). Измерительный орган собран по мостовой схеме, в которой стабилизированное напряжение на стабилитроне ДЗ (Д6) сравнивается с напряже-

нием между зажимом Я2 и движком потенциометра K'z, изменяющимся с изменением напряжения вспомогательного генератора.

Стабилитроны Д4, Д5 (см. рис. 112) используются в качестве термокомпенсатора. Потенциометр R2 служит для настройки регулятора на заданное напряжение, диод Д7 — для уменьшения тока утечки транзистора Т1, диоды Д1и Д2 — для защиты переходов транзистора Т1 от обратных напряжений в моменты коммутации, а конденсатор С1—для сглаживания пульсаций напряжения вспомогательного генератора на входе измерительного органа.

Регулирующий орган предназначен для регулирования длительности протекания тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора в зависимости от величины напряжения] Регулирующий орган состоит из тиристоров Т4 и Т5, диодов Д8—Д16, резисторов R6—R9, стабилитронов Д14—Д15, дросселей Др1 и Др2 и конденсаторов С2—С4 (см. рис. 112). Регулирующий орган представляет собой мультивибратор (рис. 111), собранный на двух тиристорах Т4 и Т5. Элементом управления служит резистор R6r обеспечивающий открытие тиристора Т4. |После включения рубильника Р подается отпирающий положительный импульс на управляющий электрод тиристора Т4 через обмотку возбуждения ОВ и резистор R6, тиристор Т4 открывается, в результате потечет ток по цепям: плюс аккумуляторной батареи АБ, рубильник Р, обмотка возбуждения ОВ, тиристор Т4, дроссель Др1, «минус» аккумуляторной батареи АБ.

По мере накапливания заряда напряжение на конденсаторе С2 возрастает и достигает значения, при котором пробиваются стабилитроны Д14 и Д15. В результате пробоя стабилитронов Д14 и Д15 подается положительный отпирающий импульс на управляющий электрод тиристора Т5, тиристор Т5 открывается.

Заряженный положительно конденсатор С2 начинает разряжаться через открывшийся стабилитрон Т5 и еще открытый тиристор Т4. Этот разряд конденсатора закрывает тиристор Т4 путем подачи напряжения обратной полярности (положительный потенциал правой обкладки конденсатора С2 прикладывается к катоду

Рис. 111: Схема мультивибратора регулятора напряжения БРН-ЗВ

тиристора Т4 левая отрицательно заряженная обкладка соединена с анодом тиристора Т4).

После запирания тиристора Т4 ток в обмотке ОВ уменьшается, и происходит перезарядка конденсатора С2 через обмотку ОВ и открытый тиристор Т5. При этом потенциал анода тиристора Т4 и ток управления тиристором Т4 растут, и при достижении установленного значения тиристор Т4 откроется, а тиристор Т5 закроется .за счет разряда конденсатора С2. В результате возникает устойчивый режим автоколебаний с частотой /, которая определяется R7 и С2. Периодическое запирание тиристора Т4 в режиме автоколебаний позволяет осуществлять периодическое отключение нагрузки.

Работа регулятора напряжения после запуска дизеля (рис. 112). После запуска дизеля напряжение вспомогательного генератора растет пропорционально частоте вращения якоря, поэтому между движком потенциометра R2 и зажимом Я2 появится напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного генератора £/вг. При этом к управляющему переходу транзистора 77 приложена разность потенциалов между движком потенциометра R2 и анодом стабилитрона ДЗ. Когда напряжение вспомогательного генератора иЪГ достигнет 75 В, произойдет пробой стабилитрона ДЗ, «го сопротивление резко упадет, что приведет к открытию транзистора 77, а следовательно, и транзисторов Т2 и ТЗ, включенных по схеме составного транзистора. После открытия транзистора ТЗ им шунтируется переход «Управляющий электрод-катод» тиристора 14.

В результате этого и наличия стабилитрона Д17 ток управления тиристора Т4 станет близким к нулю, а поэтому после очередного закрытия тиристора Т4 он не откроется при увеличении потенциала анода тиристора Т4. Это приведет к уменьшению тока возбуждения и напряжения вспомогательного генератора. Снижение напряжения вспомогательного генератора будет происходить до тех пор, пока напряжение между движком потенциометра R2 и зажимом Я2 не станет меньше напряжения пробоя стабилитрона ДЗ. Как только это напряжение станет меньше, сопротивление стабилитрона ДЗ резко возрастет, что приведет к закрытию транзисторов 77—ТЗ. После закрытия транзистора ТЗ на стабилитроне Д17 нач-,нет расти напряжение, и при пробое стабилитрона Д17 будет подан отпирающий импульс на управляющий электрод тиристора T4t тиристор Т4 откроется и по обмотке возбуждения потечет большой ток, напряжение вспомогательного генератора увеличится, и при достижении 75 В процесс регулирования повторится.

Таким образом, напряжение вспомогательного генератора регулируется изменением среднего значения тока возбуждения, которое зависит от времени включенного состояния тиристора Т4 в течение периода колебательного процесса. С уменьшением частоты враще-■ ния вспомогательного генератора продолжительность включенного состояния тиристора Т4 увеличивается, с увеличением частоты вращения — уменьшается. В схеме регулятора применено несколько полупроводниковых диодов. Так, для защиты переходов «Управляющий электрод-катод» тиристоров Т4 и Т5 от обратных напряжений, возникающих при перезарядке конденсатора С2, служат диоды Д16, Д8. Диодом Д18 обеспечивается также защита эмиттер-коллекторного перехода транзистора ТЗ и перехода база^коллектор транзистора Т2. При помощи стабилитрона Д17 создается отрицательное смещение на управляющем электроде тиристора Т4, чем обеспечивается отсечка тока управления при открытом транзисторе ТЗ.

Для предотвращения потери управляемости регулятора применены отсекающие диоды Д11—Д12. Дроссели Др1 и Др2 предназначены для защиты тиристоров Т4 и Т5 от коммутационных импульсов тока. Цепочка, состоящая из резисторов R8, R9 и конденсаторов СЗ, С4, используется для повышения помехоустойчивости регулятора.

Лекция 5 Магнитные усилители. Амплистат возбуждения. Трансформаторы

В систему автоматического управления (САУ) электрической передачей современных тепловозов входят магнитные усилители. Магнитным усилителем (МУ) называется электромагнитный управляющий аппарат, обеспечивающий плавное изменение величины переменного тока в результате изменения индуктивного сопротивления катушки с ферромагнитным сердечником при подмагничивании его постоянным током управляющих обмоток.

Простейший МУ имеет два сердечника (рис. 14), на которых смонтированы рабочие обмотки ОР1, ОР2 с равным числом витков шр, соединенные встречно друг другу. Они включены в цепь переменного тока с неизменным напряжением U. Обмотка управления ОУ с числом витков wy охватывает оба сердечника и получает питание от источника постоянного тока (тока управления).

Рассмотрим несколько упрощенно принцип действия МУ, полагая неизменной индуктивность его обмоток в течение периода напряжения питания (используя теорию линеаризованного магнитного усилителя). Переменный ток в рабочей обмотке зависит от общего сопротивления цепи Z, которое включает активное сопротивление цепи RH и индуктивное сопротивление обмотки XL. ТОК ПО закону Ома для цепи переменного тока

индуктивного сопротивления в обмотке обусловливается электродвижущей силой (э. д. с.) самоиндукции eL. Эта э. д. с. индуцируется в витках обмотки под действием изменяющегося магнитного потока, вызванного переменным током. Направлена э. д. с. самоиндукции всегда так, чтобы препятствовать изменению тока. Она тем больше, чем больше скорость изменения тока в витках или пронизывающего их магнитного потока. Эта скорость зависит от частоты переменного тока f.

Обмотки в зависимости от числа витков, геометрических размеров, материала сердечника обладают различными свойствами с точки зрения индуцирования э. д. с.самоиндукции. Эти свойства характеризуются индуктивностью L. Индуктивное сопротивление (Ом) подсчитывается по формуле

а индуктивность (Гн—генри)

Абсолютная магнитная проницаемость [ха характеризует магнитные свойства среды, т. е. различную способность создавать магнитный поток. Магнитная проницаемость вакуума , называемая магнитной постоянной, является важной физической константой и в СИ равна 0,000001257 Гн/м.

Магнитная проницаемость материала (х — безразмерная величина, показывающая, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость

данного материала ^а больше магнитной постоянной. Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов (железо, никель, кобальт и их сплавы) в тысячи раз больше, чем для вакуума. Магнитная проницаемость воздуха, а также неферромагнитных материалов близка к единице

При увеличении тока в обмотках управления МУ увеличивается напряженность магнитного поля (А/м),

С увеличением напряженности магнитного поля возрастает магнитная индукция В до момента магнитного насыщения сердечника, после которого индукция В остается постоянной. При намагничивании сердечника магнитная проницаемость ц = В/(цоН). После магнитного насыщения сердечника при его дальнейшем намагничивании fx резко уменьшается и стремится к значению, близкому к единице. Магнитная проницаемость ц может служить показателем степени намагниченности сердечника. При большом намагничивании ферромагнитный сердечник по способности пропускать магнитный поток приближается к неферромагнитным материалам, и МУ в этом случае фактически неуправляем (это есть режим максимальной отдачи).

Таким образом, при увеличении тока управления (тока входа) /у увеличивается напряженность магнитного поля Я, уменьшается магнитная проницаемость ц И абсолютная магнитная проницаемость Это приводит к уменьшению индуктивности L и индуктивного сопротивления XL, а следовательно, к увеличению рабочего тока (тока выхода) /р. Индуктивность L, как известно, не зависит от направления тока управления /у, , ноэтому характеристика управления МУ (рис. 16) симметрична относительно осиКогда ток управления равен нулю, сердечник МУ не намагничен и его рабочие обмотки имеют большое индуктивное сопротивление. Поэтому рабочий ток будет мал; его называют током холостого хода МУ (/хх)- При увеличении тока управления происходит подмагничи-вание сердечника, и рабочий ток МУ увеличивается. Средняя часть характеристики, близкая к прямолинейной, является рабочей. Даже небольшое изменение тока управления вызывает резкое изменение рабочего тока.

МУ имеет две рабочие обмотки для того, чтобы исключить индуцирование переменной э. д. с. в обмотках управления от рабочего тока. При встречном включении рабочих обмоток с равным числом витков индуцируемые в обмотках управления э. д. с. от каждой из рабочих обмоток будут компенсировать друг друга. Естественно, что каждая из рабочих обмоток должна быть смонтирована на отдельном сердечнике, так как при встречном включении рабочих обмоток с равным числом витков на общем сердечнике результирующая индуктивность МУ равнялась бы нулю

Магнитный усилитель может иметь несколько обмоток управления, и тогда подмагничивание сердечника будет определяться результирующей магнитодвижущей силой (м. д. с.) этих обмоток I>Fy.

Изменение частоты переменного тока f меняет индуктивное сопротивление рабочих обмоток XL [см. формулу (2)]. Поэтому применение в МУ переменного тока повышенной частоты позволяет при том же индуктивном сопротивлении Xt иметь меньшую индуктивность L, т. е. меньшее число витков рабочей обмотки и площадь поперечного сечения сердечников. С другой стороны, для МУ повышение частоты питающего тока увеличивает крутизну наклона характеристики управления, так как в общем сопротивлении увеличивается индуктивная составляющая. Повышение частоты переменного тока увеличивает быстродействие МУ.

Параметры МУ подбирают таким образом, чтобы его характеристики мало зависели от изменения в достаточно широких пределах питающего напряжения и сопротивлений нагрузочных резисторов. Так, у тепловозных МУ индуктивное сопротивление обмоток делают намного больше активного, поэтому характеристики тепловозных МУ мало зависят от позиции контроллера (от частоты вращения коленчатых валов дизеля). В этом можно убедиться, проанализировав формулы (1) — (3). Если XL намного больше /?н, то последним можно пренебречь и тогда формула (1) примет вид

Напряжение и и частота f пропорциональны частоте вращения ротора синхронного подвозбудителя, приводимого от вала дизеля. Поэтому ток / от частоты вращения ротора синхронного подвозбудителя не зависит, а полностью определяется индуктивностью обмоток: I = l/L.

Основными параметрами МУ являются его коэффициенты усиления: тока и мощности. Коэффициент усиления тока Ki представляет отношение изменения рабочего тока А/р к соответствующему изменению тока управления А/у. При работе простейшего МУ на прямолинейной части характеристики управления можно, пренебрегая весьма малым током холостого хода /Хх, коэффициент усиления тока рассматривать как отношение токов

Коэффициент усиления мощности КР представляет собой отношение выходной мощности в цепи рабочего тока Рвых к мощности, потребляемой обмотками управления Рвх, т. е. /Ср = = />вых/Рвх- Коэффициенты усиления простейших МУ находятся в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен единиц. Чем больше коэффициенты усиления, тем круче характеристика МУ.

Важным параметром МУ с точки зрения использования его в системах автоматического управления является кратность изменения рабочего тока:

Сердечники МУ выполняют из холоднокатаной электротехнической стали или из тонкой ленты пермаллоя (железоникелевый сплав с примесью молибдена, хрома, меди, и марганца). Эти материалы имеют узкую петлю гистерезиса и кривую намагничивания, близкую к прямоугольной, т. е. с резко выраженным насыщением. Желательно, чтобы насыщение наступало при возможно меньшей напряженности магнитного поля, так как это позволит достичь максимального тока в рабочей цепи при малом токе управления. При малой напряженности магнитного поля (слабых магнитных полях) магнитная проницаемость \i должна быть возможно большей, ибо при этом ^ будет меньшим ток холостого хода. При высоком качестве материала сердечника и диодов рабочая часть характеристики управления МУ с самоподмагничиванием имеет большую крутизну (больший коэффициент усиления) и близка к прямолинейной. При большой индуктивности нагрузки форма характеристики МУ может несколько искажаться.

Магнитные усилители с обратной связью

Для изменения коэффициентов усиления и увеличения стабильности работы МУ в них применяются обратные связи. Обратной связью называется воздействие управляемой величины на вход системы управления. Применительно к МУ обратной связью будет дополнительное подмагничивание сердечника за счет выходного Если при этом увеличение выходного тока увеличивает подмагничивание, обратная связь называется положительной. Такая обратная связь повышает коэффициент усиления. Если увеличение выходного тока уменьшает подмагничивание, обратная связь называется отрицательной, она снижает коэффициент усиления По схеме исполнения обратные связи в МУ могут быть внешними, когда для обратной связи используется отдельная обмотка обратной связи, и внутренними, когда для обратной связи используются рабочие обмотки МУ.,

Внешняя обратная связь в МУ выполняется как положительной, так и отрицательной. Внутренняя обратная связь обычно выполняется положительной. В тепловозных схемах МУ с внешней обратной связью не применяются, однако их рассмотрение облегчит изучение тепловозных МУ с внутренней обратной связью. Переменный ток, протекающий по рабочим обмоткам МУ, выпрямляется при помощи мостовой двухполупериодной схемы Для обратной связи служит отдельная обмотка обратной связи ОС, которая получает питание за счет падения напряжения на резисторе Roc в выходной цепи с выпрямленным током.

Работа МУ с внешней обратной связью протекает следующим образом. При увеличении тока в обмотке управления ОУ увеличивается подмагничивание сердечника и возрастает рабочий ток (ток нагрузки). При этом становится большим падение напряжения на резисторе Roc и, следовательно, возрастает ток в обмотке обратной связи. М. д. с. этой обмотки изменяет подмагничивание сердечника. Если м. д. с. обмотки обратной связи направлена согласно м. д. с. обмотки управления, то действие обратной связи увеличивает коэффициент усиления (положительная обратная связь). Если же м. д. с. обмотки обратной х:вязи направлена встречно м. д. с. обмотки управления

то коэффициент усиления МУ уменьшается (отрицательная обратная связь).

Более проста и экономична схема МУ с внутренней обратной связью (рис. 18, б), при которой сердечник дополнительно подмагничивается самими же рабочими обмотками ОР1, ОР2. МУ с внутренней обратной связью называют еще МУ с самопод-магничиванием (с самонасыщением). МУ с самоподмагничиванием и выходом постоянного тока называют амплистатом.

В амплистате рабочие обмотки включены таким образом, что их м. д. с. направлены согласно (в одном направлении). Последовательно с обмотками включены диоды так, что в каждой обмотке рабочий ток течет только в одном направлении (хотя он и переменный по значению) и каждая из обмоток «работает» лишь «свою» половину периода напряжения питания. В МУ с положительной обратной связью при увеличении тока в обмотке управления увеличивается подмагничивание сердечника и возрастает рабочий ток. Это приводит к еще большему под-магничиванию сердечника (в результате самоподмагничивания) и дальнейшему увеличению рабочего токау

Характеристика управления МУ с положительной обратной связью, в частности с самоподмагничиванием, несимметрична относительно оси рабочего тока и ее особенностью является сравнительно большое значение тока холостого хода Объясняется это действием обратной связи.

На рис. 19 стрелками показано направление м. д. с. рабочих обмоток Fp и результирующей м. д. с. обмоток управления 2Fy. Естественно, что Fp может быть лишь положительной, как положительной, так и отрицательной. Если увеличить м. д. с. обмоток управления в положительном направлении, т. е. так, чтобы результирующий магнитный поток в сердечнике (магнитный поток рабочего тока плюс магнитный поток тока управления) возрастал, рабочий ток будет увеличиваться

Если же увеличить м. д. с. тока управления в отрицательном направлении, т. е. так, чтобы результирующий магнитный поток в сердечнике (магнитный поток рабочего тока минус магнитный поток тока управления) уменьшался, рабочий ток будет уменьшаться На тепловозах типа ТЭ10 А4У нашли широкое применение в системах автоматического регулирования возбуждения тягового генератора. МУ с самоподмагничиванием (ам-плистаты) используются для управления током возбуждения возбудителя и генератора, а МУ без обратной связи в виде измерительных трансформаторов постоянного напряжения (ТПН) и постоянного тока (ТПТ)—для подачи на управляющую обмотку амплистата сигналов по напряжению и по току нагрузки тягового генератора (тяговых электродвигателей)

Амплистат возбуждения регулирует ток возбуждения тягового генератора в зависимости от тока нагрузки и напряжения тягового генератора, частоты его вращения и мощности дизель-генераторной установки Амплистат АВ-ЗА (рис. 114) представляет собой МУ с внутренней обратной связью и питанием от источника переменного тока с выходом на постоянном токе. Сердечник амплистата набран из П-образных с уширенным ярмом пластин холоднокатаной электротехнической стали и стягивается угольниками. На каждом сердечнике располагается по одной рабочей обмотке. Четыре обмотки подмагничивания: управляющая ОУ, задающая 03, регулировочная ОР и стабилизирующая ОС охватывают оба магнитных сердечника. Катушки залиты эпоксидным компаундом.

Задающая обмотка 03 получает питание от бесконтактного тахометрическогр блока и создает основную положительную магнитодвижущую силу (м.д.с). Таким образом, м.д.с. обмотки 03 пропорциональна частоте вращения вала дизель-генератора и благодаря этому осуществляется автоматическое управление тяговым генератором по частоте вращения.

Управляющая обмотка ОУ получает питание через селективный узел от цепей рабочих обмоток трансформаторов постоянного тока ТПТ и постоянного напряжения ТПН. Ток в ней зависит от тока и напряжения тягового генератора. С помощью этой обмотки осуществляется автоматическое управление тяговым генератором по току и напряжению.

Регулировочная обмотка ОР служит для дополнительного автоматического управления дизель-генератором по мощности.

Магнитодвижущая сила обмотки FOp направлена согласно м.д.с. задающей обмотки. В цепь регулировочной обмотки включен индуктивный датчик, который управляется объединенным регулятором. Ток в регулировочной обмотке обратно пропорционален нагрузке дизеля.

В стабилизирующей обмотке ОС ток протекает от стабилизирующего трансформатора только при переходных процессах, например при изменении позиций контроллера. Магнитодвижущая сила этой обмотки Foe увеличивает или уменьшает подмагничивание амплистата, осуществляя гибкую обратную связь по напряжению возбудителя.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

На тепловозах трансформаторы служат для измерения тока и напряжения, а также для питания различных цепей. По назначению их можно разделить на измерительные, распределительные и стабилизирующие.

Трансформаторы постоянного тока (ТПТ) служат для измерения тока тяговых электродвигателей и подачи на управляющую обмотку амплистата сигнала, пропорционального току тягового генератора.

Принцип работы трансформатора постоянного тока такой же, как и магнитного усилителя без обратной связи. Индуктивное сопротивление рабочих обмоток изменяется под влиянием подмагничивания обмотки управления (на тепловозах управляющей обмоткой являются силовые кабели, по которым протекает ток тяговых электродвигателей). При увеличении тока тяговых электродвигателей степень насыщения сердечников увеличивается, индуктивное сопротивление рабочей обмотки уменьшается, а ток в рабочей цепи трансформатора увеличивается, т. е. ток в рабочей цепи трансформатора постоянного тока пропорционален току тяговых электродвигателей.

Трансформаторы ТПТ-23 и ТПТ-24 от трансформатора ТПТ-10 отличаются тем, что для снижения влияния помех, создаваемых посторонними сильноточными кабелями и стальными массами, рабочая обмотка у них выполнена из четырех секций, соединенных между собой параллельно.

Характеристики применяемых на тепловозах трансформаторов постоянного тока ТПТ представлены в табл. 28, табл. 29.

Трансформаторы постоянного напряжения (ТПН) служат для измерения напряжения тягового генератора. Техническая характеристика ТПН, применяемых на тепловозах, дана в табл. 28. Трансформатор постоянного напряжения ТПН состоит из двух тороидальных сердечников, на каждом из них намотана рабочая обмотка.

Трансформатор ТПТ состоит из двух тороидальных сердечников из железоникелевого сплава, на каждом из которых намотана рабочая обмотка. Рабочие обмотки соединены между собой встречно. Управляющей обмоткой служат силовые кабели, пропущенные через центральное отверстие трансформатора. Сердечники трансформатора с обмотками и шпильками залиты эпоксидным компаундом. Рабочие обмотки соединены встречно. Управляющая обмотка намотана на оба сердечника. Обмотки, сердечники и шпильки залиты эпоксидным компаундом

Принцип работы трансформатора постоянного напряжения основан на изменении индуктивного сопротивления рабочих обмоток под влиянием подмагничивания обмотки управления. При увеличении напряжения тягового генератора степень насыщения сердечников увеличивается, индуктивное сопротивление рабочих обмоток уменьшается, а ток в рабочих обмотках увеличивается. Следовательно, ток в рабочей цепи трансформатора постоянного напряжения пропорционален напряжению тягового генератора.

Распределительные трансформаторы предназначены для преобразования и распределения переменного напряжения и питания различных цепей. На тепловозах 2ТЭ10Л для этих цепей применены трансформаторы ТР-5, на тепловозах 2ТЭ116 — ТР-4 и ТР-70 или ТР-21 и ТР-26, на тепловозах 2ТЭ10М — ТР-23.

Трансформаторы ТР-4, ТР-5, ТР-70 представляют собой трансформаторы броневого типа и состоят из магнитопровода и катушек. Магнитопровод нашихтован из листов электротехнической стали, стянутых шпильками и угольниками. Катушка имеет пять обмоток: одну первичную и четыре вторичные. Катушка бескаркасная, залита эпоксидным компаундом и закрыта кожухом. Выводы обмоток расположены на двух пластмассовых панелях. Технические данные этих трансформаторов представлены в табл. 30.

Трансформаторы ТР-20 (ТР-21, ТР-23, ТР-26) состоят из сердечника, намотанного в кольцо из ленты электротехнической стали, и обмоток, расположенных на сердечнике. Концы обмоток припаяны к выводам, укрепленным на изолированной панели. Сердечник обмотки и панель залиты компаундом на основе эпоксидной смолы. Трансформатор стабилизирующий ТС-2 улучшает динамические характеристики системы возбуждения тепловоза. Магнитопровод стабилизирующего трансформатора набран из П-образных пластин и полос электротехнической стали. На магнитопроводе расположена катушка с первичной и вторичной обмотками, выводы которых размещены на пластмассовых панелях. Конструкция трансформатора предусматривает возможность регулировки воздушного зазора между ярмом и сердечником при помощи немагнитных прокладок из прессшпана.

Первичная обмотка через резистор включена на напряжение возбудителя, а от вторичной получает питание стабилизирующая обмотка амплистата. Стабилизирующий трансформатор подает питание на стабилизирующую обмотку амплистата только при переходных процессах. Так, при быстром нарастании напряжения возбудителя в амплистат подается отрицательный сигнал, и скорость нарастания напряжения уменьшается. При резком снижении напряжения возбудителя в амплистат подается положительный сигнал, и скорость снижения напряжения уменьшается

Лекции 6,8 Блок пуска дизеля, цепь пуска дизеля

. Силовая цепь пуска дизеля

При пуске дизеля тяговый генератор, имеющий специально для этой цели пусковую обмотку П1—П2 (рис. 62, 63), работает благодаря свойству обратимости электрических

машин в режиме электродвигателя последовательного возбуждения, получая питание через замкнутые контакты контакторов Д1, Д2 от аккумуляторной батареи.

Для пуска дизеля необходимо:

1) на всех секциях тепловоза включить рубильники аккумуляторных батарей;

2) убедиться, что штурвалы контроллеров в обеих кабинах машиниста находятся на нулевой позиции;

3) включить на всех секциях автоматы А4 «Топливный насос», А5 «Дизель»;

4) на тепловозах ЗТЭ10М переключатели ПДМ, ПкР, а на тепловозах ЗТЭ10У переключатели ПДМ, ПТМ, ПТВ (см. п. 9.2) поставить в положение «3 секции»;

5) реверсивную рукоятку контроллера поставить в рабочее положение «Вперед» или «Назад»;

6) вставить и повернуть рукоятку блокировки тормоза БУ на пульте машиниста ведущей секции;

7) включить тумблер «Топливный насос»;

8) включить автомат А13 «Управление», обеспечив этим подведение напряжения аккумуляторной батареи к контактам контроллера и к кнопкам «Пуск дизеля»;

9) включить и отпустить кнопку «Пуск дизеля». При неудавшемся пуске каждую повторную попытку осуществлять не ранее чем через 1—2 мин. fi*

Вначале рекомендуется производить пуск дизеля ведомой секции. Цепи управления пуском и защиты дизеля рассматриваются ниже отдельно по сериям тепловозов. Перед изучением цепей следует разобрать принцип работы реле времени на полупроводниковых приборах.

7.3. Реле времени управления пуском дизеля

Для создания выдержек времени в цепи управления пускон дизеля используются реле времени ВЛ-31 (60 В, 1 — 100 с) и ВЛ-50 (50 В, 2—200 с) на полупроводниковых приборах.

Реле времени ВЛ-31 (рис. 64) включает генератор импульсов, вре- мязадающую цепочку R— С с регулируемым резистором, делитель напряжения, полупроводниковое реле (триггер), промежуточное Р1 и исполнительное Р2электромеханические реле.

Генератор импульсов состоит из транзистора 77, трансформатора Тр, конденсатора С4, резистора R5 и диода Д5. Транзисторно-трансформаторный контур генератора импульсов одновременно служит для поддержания неизменным напряжения, которое подается на цепочку R — C и триггер. Это обеспечивает независимость выдержки времени при колебании напряжения питания.

Цепочка R—C включает конденсатор С5 и резисторы R6—R25. Выдержка времени, которую обеспечивает реле, определяется временем заряда конденсатора С5, зависящим от сопротивления резисторов, включенных Последовательно с конденсатором. Сффотивление регулируется при помои№ переключателей В1 и В2.

Делитель напряжения выполнен на резисторах R26—R30. Им создается опорное напряжение на диоде Д6, которое регулируется при помощи резистора R28 на заводе-изготовителе. В эксплуатации регулировка этого резистора может производиться лишь при замене опорного диода Дб.

Несимметричный триггер включает два транзистора (входной Т2, выходной ТЗ), а также цепочку обратной связи (резистор R32, конденсатор С7). Триггер может иметь два устойчивых состояния: закрытое (входной транзистор в режиме насыщения, выходной в режиме отсечки) и

открытое (входной транзистор в режиме отсечки, выходной в режиме насыщения). Управляется триггер при помощи еще одного делителя напряжения на резисторах R31—R33, подобранных таким образом, что отрицательный потенциал на базе транзистора Т2 намного выше, чем на базе транзистора ТЗ.

При подаче напряжения питания на контакты / и 2 ШР срабатывает реле Р1. Контакты (мгновенного действия) этого реле производят необходимые переключения в цепях управления пуском дизеля (см. ниже). Через выпрямительный мост ВП напряжение подводится к стабилизатору напряжения, который состоит из стабилитронов ДЗ, Д4, конденсаторов CI, С2, СЗ, резистора R2. Стабилизированное напряжение подается на генератор импульсов и на триггер, который пока закрыт.

Генератор импульсов начинает работать, заряжая конденсатор С5. Происходит отсчет выдержки времени. Как указывалось выше, время заряда (выдержка времени) зависит от сопротивления резисторов R6— R25. Когда напряжение на конденсаторе С5 достигнет значения опорного напряжения для диода Д6, последний откроется и импульсы с вторичной обмотки трансформатора Тр начнут проходить через разделительный конденсатор С6 на вход триггера (на базу входного транзистора Т2 Триггер перейдет в открытое состояние, в результате чего получит питание катушка исполнительного реле Р2, контакты которого выполняют необходимые переключения в цепи. Как видно из описания, переключения эти происходят через заданное время после подачи напряжения на контакты 1 и 2. Для гашения дуги между контактами электромеханических реле используются диоды Д1 и Д2.

Принцип работы реле времени В J1-50 (рис. 65) аналогичен рассмотренному выше. Однако это реле имеет лишь одно исполнительное электромеханическое реле Р, один замыкающий и один размыкающий контакты с выдержкой времени (последний в схеме тепловоза не используется). Времязадающая цепочка R — С с регулируемым резистором R обеспечивает выдержку вре мени от 2 до 200 с со 100 ступенями регулирования. Выдержка времени начинается с момента подачи напряжения на блок питания БП.

Наличие лишь одного замыкающего контакта реле требует применения в цепи управления пуском дизеля промежуточного реле РУ4 (в отличие от более раннего варианта схемы, когда применялось реле ВЛ-31).

7.4. Цепи управлений пуском к защиты дизеля

Структурные схемы (алгоритмы) управления пуском дизеля тепловозов типов ТЭ10М и ТЭ10У приведены на рис. 66, 67. Сами цепи будем рассматривать для каждого типа в отдельности.

Тепловозы ЗТЭ10М и 2ТЭ10М (см. рис. 1). Цепь контактора КТН и электромагнита МР5 регулятора. При включении автомата А4 «Топливный насос» подготавливается цепь питания электродвигателя топливопод- качива1ющего насоса, а при включении автомата А5 «Дизель» получает.

питание электромагнит МР5 регуля- тора, а также подготавливаются цепи питания катушки контактора КТН. возбуждения вспомогательного генератора, питания вентилей ВП6, ВП9 (рис. 68). Электромагнит МР5 регулятора полностью задвигает якорь индуктивного датчика в катушку (это необходимо для облегчения пуска дизеля). При включении тумблера ТН1 «Топливный насос» включается контактор КТН. При этом ток течет по цепи: «плюс» аккумуляторной батареи, провод 396, нож рубильника ВБ, провода 493, 392, плавкий предохранитель 107 на 125 А, провод 775, автомат А5 «Дизель», провода 314, 223, 442, контакт 26-2 ШР, размыкающий контакт реле РУ7,контакт 25-26 ШР, провод 338, катушка контактора КТН, провода 320, 113, 892, тумблер ТН1 «Топливный насос» и далее по проводам 358, 1023 на минусовые зажимы.

Цепь электродвигателя топливо- подкачивающего насоса и электропневматических вентилей ВП6, ВП9 выключения части топливных насосов. При включении контактора КТН один его главный контакт замыкает цепь электродвигателя топливопод- качивающего насоса, а другой — цепь питания вентилей ВП6 и ВП9.

Включившись, вентиль ВП6 подводит сжатый воздух в цилиндр механизма выключения топливных насосов левого ряда. Вентиль ВП9 подводит сжатый воздух в цилиндр механиз-

При_ срабатывании реле РУ6 его замыкающим контакт между прово- дами 200 и 345 создает цепь питания катушки контактора КМН. Контактор КМН включается, через его главный контакт получает питание электродвигатель МН маслопрока- чивающего насоса, через вспомогательный контакт между проводами 216 и 341—реле времени РВ1, а вспомогательный контакт контактора КМН между проводами 325 и 326 подготавливает цепь питания катушки коатактора Д1.

Спустя 90 с замыкается контакт реле^времени РВ1 между прово- датигг277 и 218, чтсГсоздаетЩепь питания "катушки реле -РУ^трабаты- вая, реле РУ4 замыкает цепь питания катушки контактора Д1: контакт реле РУ4,провод 325, замкнутый вспомогательный контакт контактора КМН, провод 326, размыкающий вспомогательный контакт контактора KB, провода 287, 331, кб, контакт 105 блокировки валоповоротного меха

низма, провода к7, 333, 368, катушка контактора Д1 и далее на «минус». Размыкающий вспомогательный контакт контактора KB (между проводами 326 и 287) предотвращает возможность случайного включения пусковых контакторов при работе тепловоза в режиме тяги. Контакт 105 блокировки валоповоротного механизма не допускает включения пусковых контакторов при опущенном механизме. Замыкающий вспомогательный контакт контактора КМН позволяет включить пусковые контакторы только при работающем маслопрокачивающем насосе.

При включении контактора Д1 через его вспомогательный контакт между проводами 241 и 246 ток будет проходить в катушку контактора ДЗ данной секции, а по проводам 250, 249, 50 и далее через колодки межсекционных соединений — на катушки контакторов, ДЗ других секций. Через включившиеся вспомогательные контакты контакторов

ДЗ (между проводами 245 и 249) ток потечет на катушки контакторов Д2 всех секций, вызывая их включение. Через замыкающие главные контакты контакторов ДЗ на двух или трех секциях аккумуляторные батареи на период пуска соединяются параллельно (см. рис. 62, 63). Через замыкающие главные контакты контакторов Д1 и Д2 питание от батарей двух или трех секций подводится к тяговому генератору, который, работая в режиме двигателя, проворачивает валы дизеля для пуска.

На тепловозах ЗТЭ10М. 2ТЭ10М. ^более ранней постройки в качестве реле РВ1 применяются реле времени BJI-31, имеющие два замыкающих контакта, поэтому цепи управления пуском дизеля (рис. 70) несколько отличаются от описанных выше.

При срабатывании реле РУ6 его замыкающий контакт между проводами 200 и 220 создает цепь питания катушки реле времени РВ1. В результате замыкается контакт мгновенного действия реле РВ1 (между контактами 8 и 9ШР), обеспечивая подачу питания на катушку контактора КМН. Контактор КМН включается и через его главные контакты получает питание электродвигатель МН маслолрокачиваю- Щего насоса. Замыкающий вспомогательный контакт контактора КМН между проводами 325 и 326 подготавливает цепь включения пусковых контакторов Д1—^ДЗ.

Через 90 с замыкается контакт реле времени РВ1 между контактами 5 и 6 ШР и через него начинает проходить ток на катушку пускового контактора Д1. При включении контактора Д1 через, его вспомогательный контакт получают питание катушки контакторов ДЗ данной и сочлененных секций. Затем включаются контакторы Д2 на всех секциях и генератор секции, на которой осуществляется пуск, начинает работать в режиме двигателя, проворачивая валы дизеля.

На тепловозах, выпускавшихся с '1983 г., при включении контактора ДЗ через его замыкающий вспомогательный контакт между проводами 242 и 247 ток начинает поступать на катушки реле времени РВ2 и электромагнит ЭТобъединенного регулятора.

Реле времени РВ2 выключит пусковые контакторы через 30 с после их включения, если пуск дизеля не произойдет или будет идти дольше указанного времени (см. ниже).

Через замыкающий вспомогательный контакт контактора Д1 получает . питание электропневматический вентиль ВП7. Вентиль ВП7 впускает воздух в пневматический цилиндр ускорителя пуска дизеля. Под давлением сжатого воздуха поршневая пара ускорителя пуска дизеля перемещается и подает масло под силовой поршень серводвигателя подачи топлива регулятора, что вызывает перемещение реек топливных насосов на подачу топлива, близкую к максимальной. Это облегчает процесс пуска дизеля, уменьшает разряд аккумуляторных батарей при пуске.

При необходимости провернуть валы дизеля, не пуская его, следует включить автомат А13 «Управление» и кнопку «Пуск дизеля», не включая тумблер «Топливный насос». Тогда через размыкающий вспомогательный контакт контактора КТН (между проводами 372 и 329) получают питание лишь контакторы Д1— ДЗ (контакторы КТН и КМН, реле РУ6, РВ1, РВ2, двигатели топливо- подкзчивающего и маелопрокачи- вающего насосов, тяговый электромагнит ЭТ, вентили ВП6, ВП7 остаются выключенными).

Цепь тнгового электромагнита ЗТ регулятора. При включении пусковых контакторов через замыкающий вспомогательный контакт контактора ДЗ (между проводами 242 и 247) получает питание тяговый электромагнит ЗТ регулятора, что позволяет силовому поршню регулятора подняться, выдвинуть рейки топлив-

ных насосов и обеспечить подачу топлива в цилиндры при повороте валов дизеля. Ток к катушке электромагнита ЭТ проходит по цепи: замыкающий вспомогательный контакт контактора ДЗ, провода 247, 248, 612, катушка ЭТ и далее на «минус» батареи.

Цепи защиты дизеля при снижении давления масла. Когда в процессе пуска дизеля давление масла в его системе превысит 0,5— 0,6 кгс/см2, сработает реле давления "масла РДМ / и соберет цепь питания катушки реле рис. 71,

см" рис. 69) . Замыкающие главные контакты контактора КТН и контакты реле РУ9 создают вторую цепь питания катушки электромагнита ЭТ (помимо описанной ранее цепи через замыкающий вспомогательный контакт контактора ДЗ). При срабатывании реле РУ9 его размыкающие контакты между проводами 342 и 337 разрывают цепи питания всех аппаратов, связанных с пуском дизеля (кроме электромагнита ЭТ и контактораКТН). Если теперь давление масла в системе дизеля упадет ниже 0,5—0,6 кгс/см2, реле РДМ1 разорвет цепь питания катушки реле РУ9, реле выключится и выключит электромагнит ЭТ, останавливая тем самым дизель.

Через замыкающий контакт реле РУ9, по проводам 1328, 46, через колодки межсекционного соединения напряжение подается на лампы «Работа дизеля» (при работе дизеля средней секции тепловоза ЗТЭ10М на крайних секциях горят лампы ЛЦ2, при работе дизеля крайней секции горит лампаЛДЗ на другой крайней секции).

Цепи защиты аккумуляторной батареи от чрезмерного разряда. Если давление масла в системе дизеля не достигнет требуемого уровня или пуск дизеля не произойдет по какой- либо другой причине, реле времени РВ2 через 30 с после включения контактора ДЗ обеспечит выключение пусковых контакторов и всех прочих аппаратов, связанных с пуском дизеля. Размыкающий контакт реле РВ2 между проводами 327 и 334 разорвет цепь катушки реле РУ6, замыкающий контакт которого разорвет цепи питания всех аппаратов, связанных с пуском дизеля. Тем самым прекратится разряд аккумуляторной батареи, которая питает при пуске тяговый генератор.

Цепи защиты дизеля от пробоя газов в картер и аварийной остановки дизеля. На тепловозе предусмотрена защита дизеля при повышении давления в

ных насосов и обеспечить подачу топлива в цилиндры при повороте валов дизеля. Ток к катушке электромагнита ЭТ проходит по цепи: замыкающий вспомогательный контакт контактора ДЗ, провода 247,248, д12, катушка ЭТ и далее на «минус» батареи.

Цепи защиты дизеля при снижении давления масла. Когда в процессе пуска дизеля давление масла в его системе превысит 0,5— 0,6 кгс/см2, сработает реле давления "масла РДМ1 и соберет цепь питания катушки реле_Е2£Л..(рис. 71, см~рис. 69). Замыкающие главные контакты контактора КТН и контакты реле РУ9 создают вторую цепь питания катушки электромагнита ЭТ (помимо описанной ранее цепи через замыкающий вспомогательный контакт контактора ДЗ). При срабатывании реле РУ9 его размыкающие контакты между проводами 342 и 337 разрывают цепи питания всех аппаратов, связанных с пуском дизеля (кроме электромагнита ЭТ и контактора КТН). Если теперь давление масла в системе дизеля упадет ниже 0,5—"0,6 кгс/см2, .реле РДМ1 разорвет цепь питания катушки реле РУ9, реле выключится и выключит электромагнит ЭТ, останавливая тем самым дизель.

Через замыкающий контакт реле РУ9, по проводам 1328, 46, через колодки межсекционного соединения напряжение подается на лампы «Работа дизеля» (при работе дизеля средней секции тепловоза ЗТЭ10М на крайних секциях горят лампы ЛД2, при работе дизеля крайней секции горит лампа ЛДЗ на другой крайней секции).

Цепи защиты дизеля от пробоя газов в картер и аварийной остановки дизеля. На тепловозе предусмотрена защита дизеля при повышении давления в картере, свидетель

ствующем о пробое газов через трещину в головке поршня или уплот- нительные кольца. Для контроля за давлением или разрежением в картере дизеля на тепловозе установлен дифференциальный (U-образный) манометр, имеющий контакты КДМ, включенные в электрическую схему. Нормальное разрежение в картере должно быть 10—60 мм вод. ст. При повышении давления в картере до 7 мм вод. ст. замыкается контакт 1 дифманометра в цепи сигнальной лампы ЛДК «Давление в картере». При достижении давления 30— 35 мм вод. ст. по цепи между замкнувшимися контактами 2 и 3 ШР дифманометра при любой позиции контроллера ток будет проходить на катушку реле РУ7.

Аварийная остановка дизеля осуществляется нажатием кнопки АК, которая находится на пульте машиниста. При включении кнопки АК также создается цепь питания катушки реле РУ7.

Размыкающий контакт реле РУ7 как при включении контактов КДМ дифференциального манометра, так и при нажатии аварийной кнопки АК разрывает цепь катушки контактора КТН, в результате прекращается питание и электромагнита ЭТ, дизель и топливоподкачи- вающий насос останавливаются. После срабатывания реле РУ7 его катушка начинает получать питание через свой замыкающий контакт, так что для отпускания реле требу

ется выключить рубильник батареи или автомат А5 «Дизель».

Тепловозы ЗТЭ10У, 2ТЭ10У, 2ТЭ10УТ (см. рис. 2). Цепи контакторов КТН, КТН1 и электромагнита MPS регулятора. При включении тумблера «Топливный насос» (рис. 72) включаются контакторы КТН и КТН1. Цепь питания катушки КТН1 следующая: плюсовые выводные зажимы, провод 875, автомат А5 «Дизель», провода 1401,1418, размыкающие контакты реле РУ7, РУ9, провода 1416, 1561, катушка контактора КТН1 и далее через тумблер ТН1 «Топливный насос» на минусовые зажимы. Одновременно с этим после размыкающего контакта РУ7 ток потечет по проводам 1562, 1563 на катушку контактора КТН. Контакторы КТН1, КТН включатся.

При включении автомата А5 «Дизель» получает также питание электромагнит МР5 регулятора по цепи: автомат А5, • провода 1401, 1453, размыкающий контакт реле РУ10, провода 1398, 1408, катушка МР5.

Цепь электродвигателя топливо- подкачивающего насоса. При включении контактора КТН1 включается электродвигатель топливоподкачи- вающего насоса, при этом ток идет по цепи: плюсовые зажимы 1/1-4, провода871X2, автомат А4 «Топливный насос», провода 2020, 2021, главные контакты контактора КТН1, провода 2023, 2027, электродвигатель ТН и по проводам 2022, 2024 на минусовый зажим.

При включении тумблера «Топливный насос» главный контакт контактора КТН замыкает цепь от аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения вспомогательного генератора и регулятор напряжения. В эту цепь входят размыкающие вспомогательные контакты контакторов Д1 и ДЗ.

Цепь включения реле времени РВ1, электродвигателя МН маслопрока- чивающего насоса и контакторов Д1, Д2 и ДЗ. При включении автомата А13 «Управление» (рис. 73) напряжение аккумуляторной батареи через плюсовые зажимы 11/1-2, контакты блокировки тормоза БУ, контакт реверсивного барабана контроллера КМ, включенный в положении «Вперед» или «Назад», 4-й контакт контроллера, замкнутый на нулевой позиции, по проводам 1411, 1427, 1428 подводится к кнопкам ПД1, ПД2, ПДЗ «Пуск дизеля». Включение в эту цепь 4-го контакта контроллера исключает возможность

пуска дизеля при рабочих позициях контроллера.

Кнопку «Пуск дизеля» после нажатия можно сразу же отпустить. При этом успевает сработать реле РУ6. Цепь питания катушки реле РУ6 следующая: провода 1412, 1413, 1414, резистор СУ1, провод 1415, размыкающий контакт реле РУ9, провода 1491, 1487, .замыкающий вспомогательный контакт контактора КТН, провода 1486, 1482, размыкающий контакт реле времени РВ2, провод 1483, катушка реле РУ6 и далее на «минус». После отпускания кнопки «Пуск дизеля» питание катушки реле РУ6 будет осуществляться от цепи катушек контакторов КТН и КТН 1 через размыкающий контакт реле РУ8 и замыкающий контакт реле РУ6 между проводами 1455 и 1459.

После срабатывания реле РУ6 через его замыкающий контакт между проводами 1567 и 1568 создается цепь питания катушки контактора

КМН. Контактор КМН включает электродвигатель МН маслопрокачи- ваюшего насоса, который начинает прокачку масла в системе дизеля. Ток к электродвигателю идет от рубильника ВБ аккумуляторной батареи по цепи: провод 451, шика 01Ш8, провод 811, плавкий предохранитель 107 на 125 А, провода 817X4, главные контакты контактора КМН, провод 819, электродвигатель МН и далее по проводам 820, 454 на «минус» батареи.

При включении контактора КМН его замыкающий вспомогательный контакт между проводами 1495 и 1496 подготавливает цепь пусковых контакторов Д1—ДЗ.

Через второй замыкающий вспомогательный контакт контактора КМН между проводами 1441, 1471 и 1472 подается питание на реле РВ1.

Спустя установленную выдержку времени (90 с) замыкающий контакт реле времени РВ1 между проводами 1457, 145% создает цепь питания катушки реле РУ4. При этом получает питание катушка контактора Д1 по цепи: контакт реле РУ4, провода 1461, 1495, замыкающий вспомогательный контакт контактора КМН, провода 1496, 1462, размыкающий вспомогательный контакт контактора KB, провода 1463, 1464, кб, контакт ВПУ блокировки вало- поворотного механизма, провода к7, 1465, 1466, катушка контактора Д1 и далее по проводам 1448, 1449 на минусовые зажимы. Размыкающий вспомогательный контакт контактора KB между проводами 1462 и 1463 не допускает случайного включения пусковых контакторов во время работы тепловоза в режиме тяги. Контакт ВПУ блокировки вало- поворотного механизма предотвращает возможность включения контакторов Д1—ДЗ при опущенном механизме.

После включения контактора Д1 его вспомогательный контакт замыкает цепи: от плюсовых зажимов 5/12, 5/11 по проводам 1501, 1400,

1471, 1441, 1444 на катушку пускового контактора ДЗ данной секнчм и по проводам 1446, 132 (252), через розетки межсекционных соединений на включаюшие катушки контекго- ров ДЗ второй (третьей) секции.

Включение контакторов ДЗ на двух или трех секциях тепловоза, как указывалось выше (см. рис. 62, 63), соединяет параллельно две или три аккумуляторные батареи. После включения контакторов ДЗ через их замыкающие вспомогательные контакты между проводами 1442 и 1443 ток проходит на катушки контакторов Д2, вызывая их включение. Включение контакторов Д1, Д2 и ДЗ обеспечивает подвод питания от аккумуляторных батарей двух или трех секций к тяговому генератору, который, работая в режиме двигателя, проворачивает валы дизеля для пуска.

•При включении контактора ДЗ через его замыкающий вспомогательный контакт между проводами 1511 и 1508 ток пойдет на катушку реле РВ2.

При необходимости провернуть валы дизеля без его пуска включают автомат А13 «Управление» и кнопку «Пуск дизеля», не включая тумблер ТН1 «Топливный насос». Тогда контакторы КТН, КТН1 и КМН, реле РУ6, РВ1, РВ2, двигатели топливо- подкачнвающего и маслопрокачи- вающего насосов, тяговый электромагнит ЭТ, вентиль ВП6 останутся выключенными, а через размыкающий вспомогательный контакт контактора КТН между проводами 1493 и 1494 получат питание лишь контакторы Д1—ДЗ.

Цепь тягового электромагнита ЭТ регулятора и электропневматического вентиля ВП7 ускорителя пуска дизеля. При пуске дизеля одновременно с включением пусковых контакторов включается электромагнит ЭТ регулятора, который обеспечивает подачу топлива в цилиндры при повороте валов дизеля. Катушка ЭТ при включении контактора ДЗ получает питание через его замы-

кающий вспомогательный контакт между проводами 1511 и 1508.

Через замыкающий вспомогательный контакт контактора Д1 между проводами 1504, 1511 и 1512 ток подводится к катушке вентиля ВП7, впускающего воздух в пневматический цилиндр ускорителя пуска дизеля.

Цепи защиты дизеля при снижении давления масла. Катушка электромагнита ЭТ может получать питание не только через замыкающий вспомогательный контакт контактора ДЗ (см. выше), но и через замыкающий контакт реле РУ9. Когда давление масла в системе дизеля превысит 0,2—0,4 кгс/см2, сработает реле давления масла РДМ1 и его контакт замкнет цепь питания катушки реле РУ9 (см. рис. 73). Через замыкающие контакты реле РУ9 ток потечет на катушку электромагнита ЭТ. В то же время размыкающий контакт реле РУ9 между проводами 1415 и 1491 разорвет цепь питания катушки реле РУ6, что приведет к выключению всех аппаратов, связанных £ пуском дизеля (кроме электромагнита ЭТ и контактора КТН). Размыкающий контакт реле РУ9 между проводами 1418 и 1416 разорвет цепь катушки коитактора КТН 1, выключив тем самым топливоподкачивающий насос, имеющий привод от электродвигателя. (Если включить тумблер ТНА, то контактор КТН1 будет получать питание по другой цепи и топливоподкачивающий насос с приводом от электродвигателя после окончания пуска дизеля останется включенным.) Если давление масла в системе дизеля станет ниже 0,2— 0,4 кгс/см2, реле РДМ1 разорвет цепь питания катушки реле РУ9, которое выключит электромагнит ЭТ и этим остановит дизель.

Через замыкающий контакт реле РУ9 по проводам 1534, 142 (262) и далее через колодки межсекционных соединений напряжение будет подводиться к лампам, сигнализи

рующим о работе дизеля (при работе дизеля средней секции тепловоза ЗТЭ10У на крайних секциях горят лампы ЛД2, при работе дизеля крайней секции" горит лампа ЛДЗ на другой крайней секции).

Цепи защиты аккумуляторной батареи от чрезмерного разряда. В случае если давление масла в системе дизеля не поднимается или пуск дизеля не происходит по какой- либо другой причине, пусковые контакторы и другие аппараты, связанные с пуском дизеля, должны выключиться через 20—30 с после их включения. Этим предотвращается чрезмерный разряд аккумуляторных батарей при несостоявшемся или чрезмерно затянувшемся пуске. Для выключения пусковых контакторов через 20—30 с служит реле времени РВ2. Ток подводигся к катушке этого реле через замыкающий вспомогательный контакт контактора ДЗ. Спустя 20—30 с размыкающий контакт реле РВ2между проводами 1482 и 1483 разрывает цепь питания катушки реле РУ6, размыкающий контакт которого между проводами 1459 и 1455 разрывает цепи питания всех аппаратов, связанных с пуском дизеля.

Цепи защиты дизеля от пробоя газов в картер и аварийной остановки дизеля. При повышении давления в картере до 7 мм вод. ст. замыкается контакт 1—2 дифференциального манометра в цепи сигнальной лампы ЛДК«Давление в картере». Если давление в картере превысит 30—35 мм вод. ст., замыкаются контакты 2—3 дифманометра и создается цепь питания катушки реле РУ7.

Аварийная остановка дизеля осуществляется при помощи кнопки АК, смонтированной на пульте машиниста как крайних, так и средней секции. При включении кнопки АК также создается цепь питания катушки реле РУ7.

Размыкающий контакт реле РУ7 как при включении контактов дифманометра КДМ, так и при нажатии

аварийной кнопки АК разрывает цепи катушек контакторов КТН, КТН1, что приводит к отключению электромагнита ЭТ.

7.5. Цепи заряда аккумуляторной батареи

Аккумуляторная батарея и вспомогательный генератор тепловоза соединены параллельно. При неработающем дизеле все цепи управления и освещения питаются от аккумуляторной батареи. После того как начнет работать дизель-генератор- ная установка и напряжение вспомогательного генератора превысит напряжение батареи, вспомогательный генератор будет заряжать батарею и питать цепи управления, освещения и пр.

В цепи заряда батареи применяется кремниевый диод ДЗБ (рис. 74). Когда напряжение вспомогательного генератора превысит напряжение аккумуляторной батареи, через диод будет проходить ток, заряжающий батарею и питающий цепи управления, освещения и пр. При снижении напряжения вспомогательного генератора ниже напряжения батареи диод не допустит ее разряда на вспомогательный генератор.

Диод марки В2-200, смонтированный на панели ПВК-6011, рассчитан на длительный ток 200 А при температуре 40 °С и скорости охлаждающего воздуха 12 м/с. Панель размещается в воздухопроводе вентилятора охлаждения тягового генератора. От перегрузки диод защи

щается плавкими предохранителями в цепи вспомогательного генератора или аккумуляторной батареи.

Для того чтобы в период Пуска дизеля вспомогательный генератор (уже работающей секции тепловоза) не перегружался, будучи подключенным к пусковой обмотке тягового генератора, предусмотрено выключение его возбуждения. Для этого в цепь обмотки возбуждения ВГ включены размыкающие вспомогательные контакты контакторов Д1 и ДЗ.

Резистор СЗБ в цепи заряда батареи служит для автоматического поддержания зарядного тока. При отключенном освещении тепловоза установившийся ток заряда как для зимнего, так и для летнего режима работы должен быть равен 20—25 А. Регулируют этот ток изменением сопротивления резистора СЗБ.

содержание .. 1 2 3 4 ..