Меры по улучшению противобоксовочных свойств тепловозов

Меры по улучшению противобоксовочных свойств тепловозов

Для улучшения противобоксовочных свойств в САУ электрической передачей тепловозов типов ТЭ10М и ТЭЮУ предусмотрены следующие меры:

возможность получения динамической жесткой характеристики тягового генератора по напряжению (см. п. 3.7);

применение уравнительных соединений между ТЭД в силовой тяговой цепи тепловоза;

отсутствие ограничений пускового тока на низких (пусковых) позициях;

снижение мощности тягового генератора при срабатывании реле бок-сова иия путем уменьшения подмаг-ничивания амплистата и постепенное восстановление этой мощности с выдержкой времени после прекращения боксования;

дополнительное снижение мощности тягового генератора при срабатывании реле боксования путем выключения регулятора мощности и постепенное восстановление этой мощности с выдержкой времени после прекращения боксования;

улучшение схемы включения реле боксования;

исключение возможности включения ослабления возбуждения ТЭД при боксовании колесных пар тепловоза;

применение реле разносного боксования, срабатывающего при сильном боксовании всех колесных пар тепловоза и выключающего контакторы возбуждения возбудителя и генератора.

Уравнительные соединения между тяговыми электродвигателями в силовой тяговой цепи. На тепловозах типов ТЭ10М и ТЭ10У применены уравнительные соединения (рис. 85) между обмотками главных полюсов ТЭД, колесные пары которых имеют разную склонность к бойсова-нию (1 и 4, 2 н 5, 3 и 6). В цепь уравнительных соединений (см. рис. 1, 2, 33) включены панели силовых диодов ПВ1-ПВЗ и автоматический выключатель АУР. Количество диодов на панелях, включенных в указанную цепь последовательно с диодным мостом, выбрано из условия компенсации максимально возможной разности потенциалов между обмотками главных полюсов из-за расхождения скоростных характеристик ТЭД.

Принцип действия уравнительных соединений следующий. При боксовании одной из колесных пар (например, первой) снижается ток в цепи ее двигателя и потенциал точки а становится меньше потенциала точки в. От цепи другого двигателя (четвертого) начинает проходить уравнительный ток, который подпитывает обмотку возбуждения двигателя, связанного с боксующей колесной парой. Это способствует уменьшению частоты вращения якоря ТЭД боксующей колесной пары, как видно из формулы

(35)

Рис. 85. Принципиальная схема уравнитель-иых соединений между обмотками возбуждения пары тяговых электродвигателей

[обозначения см. в формуле (14)].

При длительном боксовании возможно появление колебаний тока в цепи двигателей. Для предотвращения его введена отрицательная обратная связь по уравнительному току. Она осуществляется тремя дополнительными обмотками управления иа трансформаторах ТПТ1- ТПТ4, каждая из которых находится в цепи пары двигателей, объединенных уравнительными соединениями. При -боксовании и появлении уравнительного тока увеличивается подмагничивание ТГ1Т, что дополнительно повышает жесткость характеристики тягового генератора при боксовании.

Применение уравнительных соединений согласно исследованиям ВНИИЖТа и ПО «Электротяжмаш» повысило на 10-12 % использование сцепного веса тепловоза вследствие уменьшения избыточной скорости скольжения колесных пар при боксовании.

Отсутствие ограничений пускового тока на низких (пусковых) позициях контроллера. Как показали специальные экспериментальные исследования ВНИИЖТа и опыт работы машинистов, при поддержании постоянного пускового тока на каждой из позиций контроллера при тро-гании с места развивается усиленное боксование колесных пар тепловоза. Поэтому на пусковых позициях контроллера (с 1-й по 7-ю) не применяется ограничение пускового тока (см. рис. 22, б), что способствует более плавному троганию поезда с места.

Характеристики генератора идут при этом более полого и пересекаются с осью абсцисс в точках, соответствующих большим значениям тока. При одном и том же снижении тока нагрузки прирост напряжения в случае отсутствия ограничения пускового тока будет меньше, что уменьшает вероятность развития боксования.

Отсутствие ограничения тока достигается шунтированием на 1 - 7-й позициях диода В7 размыкающим контактом реле РУ15 (см. рис. 1, 2, 33). Через этот контакт параллельно управляющей обмотке амплистата подключается цепь рабочих обмоток ТПН и резистора СБТН, что снижает ток в управляющей обмотке амплистата и повышает напряжение тягового генератора в период трогания с места (см. п. 6.2).

Снижение мощности тягового генератора при боксовании. На тепловозах более старой постройки при срабатывании реле боксования выключается контактор возбуждения возбудителя ВВ, который после отпускания реле боксования тотчас же включается. На период выключения контактора мощность генератора резко падает, а прн включении быстро возрастает. Такое быстрое возрастание мощности, передаваемой ТЭД, способствует развитию процесса боксования.

На современных тепловозах мощность тягового генератора при срабатывании реле боксования снижается за счет уменьшения подмагни-чивания амплистата, а восстановление этой мощности после прекращения боксования происходит с замедлением. Это достигается включением в цепь задающей обмотки амплистата резистора сброса нагрузки ССН (см. рис. 1, 2) с помощью реле РУ17 и РВ5, которые срабатывают прн срабатывании реле боксования. Включение резистора ССН уменьшает ток в задающей обмотке, что приводит к уменьшению подмагни-чивания амплистата и, в конечном счете, снижению мощности генератора. Мощность генератора при этом уменьшается до 20-25 % первоначального значения (до боксования) После отпускания реле боксования и реле РУ17 мощность генератора увеличивается до 50-55 % ее значения до боксования, поскольку в цепи задающей обмотки остается часть резистора ССН. Спустя установленную выдержку времени (1,5 с) размыкающий контакт реле времени РВ5 замыкается, резистор ССН оказывается полностью зашунтиро-ванным, и мощность генератора восстанавливается до первоначального значения.

Выключение регулятора мощности при боксовании. При срабатывании реле боксования мощность генератора начнет уменьшаться из-за уменьшения тока в задающей обмотке амплистата, при этом объединенный регулятор, если не принять специальных мер, будет стремиться увеличить ее путем увеличения тока в регулировочной обмотке амплистата. Это объясняется тем, что регулятор по принципу действия должен поддерживать постоянной мощность генератора независимо от причин, вызывающих ее уменьшение. Чем дольше будет включено реле боксования, тем больше переместится якорь индуктивного датчика в сторону увеличения тока в регулировочной обмотке. При периодическом срабатывании реле боксования («звонковая работа») якорь в моменты отпускания реле не будет успевать перемещаться в сторону уменьшения тока и ток в регулировочной обмотке будет возрастать, пока не достигнет максимального значения (якорь индуктивного датчика займет крайнее положение). Такое действие регулятора приведет к колебанию мощности генератора, возникновению колебаний мощности в системе дизель-генератор - ТЭД, периодическому изменению касательной силы тяги тепловоза и, как следствие, к дальнейшему развитию процесса боксования.

Во избежание указанных явлений предусмотрено выключение регулятора мощности при боксовании или, другими словами, выключение тока в регулировочной обмотке амплистата. Чтобы исключить дополнительные динамические воздействия на систему дизель-генератор-ТЭД и дальнейшее развитие процесса боксования колесных пар после включения регулятора мощности (тока в регулировочной обмотке амплистата), оно происходит не сразу после прекращения боксования, а с выдержкой времени.

Для выключения регулятора мощности в объединенных регуляторах тепловозов типов ТЭ10М и ТЭ10У имеются клапан 17 и электромагнит МР5 (см. рис. 43). При срабатывании реле боксования включается реле РУ17 и ток через его замы-

Р ис 86 Принципиальная схема включения катушки реле боксования в цепь пары тяговых электродвигателей кающии контакт поступает в катушку электромагнита МР5, который передает усилие на клапан 17. В результате масло поступает под поршень выключателя 16, поднимая плунжер золотника серводвигателя нагрузки. При этом поршень серводвигателя нагрузки перемещает якорь индуктивного датчика в положение, при котором ток в регулировочной обмотке амплистата близок к нулю.

Улучшенная схема включения реле боксования. Реле боксования РБ1- РБЗ служат для предотвращения боксования колесных пар тепловоза. Катушка каждого реле включена в цепь двух ТЭД (рис. 86). При отсутствии боксования ток в каждом из ТЭД одинаков (с определенным допуском на расхождение характеристик этих двигателей) и тока в катушке реле не будет.

При боксовании колесной пары частота вращения соответствующего якоря ТЭД возрастает, что приводит к увеличению противо-э. д. с. в его цепи. Так, при боксовании первой колесной пары противо-э. д. с. ее ТЭД возрастет, потенциал точки х станет меньше потенциала точки у и ток пойдет через катушку реле в направлении стрелки 1; при боксовании второй колесной пары ток пойдет в направлении стрелки 2. При токе любого направления, превышающем заданное значение, реле срабатывает, при снижении тока - отпускается.

На тепловозах типов ТЭ10М и ТЭ10У применяется трехрежимная защита от боксования колесных пар. Особенностью ее является включение катушек реле боксования на выход блока диодов сравнения БДС (рис. 87). Плечи схемы сравнения подключаются к минусовым щеткодержателям тяговых электродвигателей через вспомогательные контакты контакторов ПІ-П6. При отсутствии боксования токи в цепях двигателей одинаковы и ток на выходе схемы сравнения равен нулю. При боксовании колесных пар (до

Принципиальная схема включения катушек реле боксования через блок диодов сравнения пяти) нарушается равновесие плеч схемы сравнения и через катушки реле боксования потечет ток.
Рис. 87. Принципиальная схема включения катушек реле боксования через блок диодов сравнения пяти) нарушается равновесие плеч схемы сравнения и через катушки реле боксования потечет ток.

При несильном боксовании срабатывает реле РБ1, при более сильном - реле РБ2. Для увеличения чувствительности системы защиты от боксования в режиме ослабленного возбуждения ТЭД служит реле РБЗ (более чувствительное, чем реле РБ1, РБ2).

Реле РБ1 своим замыкающим контактом включает реле РУ17 (рис. 88,

см. рис. 1, 2, 77. 78), размыкающий контакт которого вводит в цепь задающей обмотки амплистата одну ступень резистора ССН (кроме той части, которая шунтирована контактом реле РВ5), чем уменьшает ток в этой обмотке и, в конечном счете, снижает мощность тягового генератора. Через замыкающий контакт реле РУ17 получает питание электромагнит МР5 объединенного регулятора, что вызывает перемещение якоря индуктивного датчика в положение, когда ток в регулировочной обмотке амплистата становится близким к нулю. Это приводит к снижению мощности тягового генератора еще на 10-15 %. Через другой замыкающий контакт реле РУ17 создается цепь питания катушки реле времени РВ4, размыкающие контакты которого с выдержкой времени на замыкание предотвращают включение в период боксования контакторов ослабления возбуждения. При срабатывании реле РБ1 сигнализация машинисту о боксовании (зуммер, сигнальная лампа) не включается.

При срабатывании реле РБ2 и РБЗ (рис. 89, см. рис. 1, 2, 77, 78) их замыкающие контакты обеспечивают включение РУ17 (если оно еще не включено), РУ5 и РВ5.

Реле РВ5 своим размыкающим контактом с выдержкой времени иа замыкание вводит в цепь задающей обмотки амплистата оставшуюся часть резистора ССН, еще больше уменьшая мощность тягового генератора. Благодаря выдержке времени при замыкании контакта реле РВ5 (1,5 с) мощность генератора после прекращения боксования восстанавливается не сразу, что необходимо для успокоения переходных процессов.

Применение уравнительных соединений позволяет не снижать при боксовании и полном возбуждении ТЭД мощность генератора путем введения в цепь задающей обмотки амплистата резистора ССН. Поэтому параллельно этому резистору включены замыкающий вспомогательный контакт автомата АУР и размыкающий контакт реле РУ16.

Через замыкающие контакты реле РУ5 включаются сигнал боксования (зуммер) и сигнальная лампа, которые сигнализируют машинисту

Структурная схема (алгоритм) действия реле разносного боксования РПЗ тепловозов типов ТЭ10М, выпускавшихся с октября 1982 г., и ТЭ10У
Рис. 90. Структурная схема (алгоритм) действия реле разносного боксования РПЗ тепловозов типов ТЭ10М, выпускавшихся с октября 1982 г., и ТЭ10У

о боксовании. Недостатком рассмотренных выше схем является то, что при боксовании всех колесных пар тепловоза (это называется разносным боксованием) реле боксования, действие которых основано на сравнении сигналов от двигателей боксующих и небоксующих колесных пар, практически не работают. Поэтому на тепловозах типов ТЭ10М и ТЭ10У применяются, кроме того, реле разносного боксования РПЗ. Эти реле по конструкции, схеме включения и принципу действия аналогичны реле переключения РП1, РП2. Когда окружная скорость бандажей колесных пар, находящихся в режиме разносного боксования, будет равна примерно 100-110 км/ч, ток тягового генератора станет ниже 2250-2600 А, а его напряжение повысится так, что сработает реле разносного боксования РПЗ (рис. 90).

Разносное боксование обычно бывает при высоких скоростях движения, когда резко падает коэффициент сцепления. В этом случае снижение мощности тягового генератора не может сдержать развивающееся боксование. Поэтому при срабатывании реле РПЗ включается реле РУ19, которое разрывает цепь катушки реле РУ2. В результате отключаются контакторы КВ и ВВ, снимая возбуждение возсудителя и генератора. Выключаются благодаря отключению реле РВЗ и силовые контакторы П1-П6.

Предыдущая Оглавление Следующая