Приборы регулирования, коммутации и защиты

Элементы регулирования (напряжения генератора, сети освещения, переключения нагрузок с генератора на аккумуляторную батарею и обратно, аккумуляторной батареи, управления электроотоплением) выполнены на пассажирских вагонах в виде электронных полупроводниковых приборов - отдельных блоков. Эти приборы, а также приборы коммутаций (реле, контакторы, переключатели, кнопки и выключатели) и защиты (предохранители с плавкой вставкой и автоматические выключатели), РМН, РПН расположены, как правило, внутри распределительного шкафа в служебном отделении. Исключение составляют реле максимальной температуры воды в котле отопления и реле минимального уровня воды в котле, которые находятся в зоне котла отопления, и высоковольтные контакторы цепей отопления - в высоковольтном подвагонном ящике. Указанное относится к вагонам без кондиционирования воздуха. На вагонах с кондиционированием воздуха часто коммутационная аппаратура находится в подвагонном ящике низковольтного электрооборудования.

Одним из основных узлов системы регулирования является РНГ. В процессе движения частота вращения генератора может изменяться от нулевой до максимальной, соответственно изменяется и напряжение генератора, но лишь в определенных пределах, необходимых для обеспечения заряда аккумуляторной батареи и питания всех потребителей вагона. Чрезмерное повышение напряжения генератора сверх установленного недопустимо, так как это ведет к пробою изоляции, выходу из строя аппаратов и в крайнем случае к взрыву и пожару. На большинстве пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха установлен полупроводниковый электронный регулятор напряжения генератора.

Конструктивно полупроводниковый регулятор напряжения представляет собой электронный блок в виде монтажных плат, закрытый металлическим кожухом. Он размещается в верхней ча сти распределительного шкафа, установленного в служебном отделении вагона.

Регулятор напряжения генератора регулирует выпрямленное напряжение основной обмотки генератора (напряжение на нагрузках) и зарядное напряжение аккумуляторной батареи.

Выпрямленное напряжение генератора (основной обмотки) поддерживается в пределах 47...53 В изменением тока в обмотке возбуждения генератора. Необходимый ток возбуждения генератора, зависящий от тока нагрузки, поддерживается регулятором напряжения генератора.

В состав регулируемой аппаратуры входят также переключающие устройства, которые обеспечивают переключение потребителей с аккумуляторной батареи на подвагонный генератор и обратно при изменении скорости движения вагона и, следовательно, частоты вращения генератора. Во всех системах электрооборудования ЭВ-10.02 (купейные вагоны без кондиционирования воздуха и некупейные) переключения осуществляются устройством, сочетающим в себе блок реле частоты и контактор.

Блок реле частоты (БРЧ) - это измерительный элемент частоты. При достижении скорости движения поезда 35...45 км/ч и, следовательно, соответствующей скорости вращения ротора генератора БРЧ срабатывает и замыкающим контактом своего исполнительного реле включает контактор, размыкающим контактом отключает нагрузки от аккумуляторной батареи и замыкающим контактом включает батарею на суммарное напряжение выпрямителей, т. е. на заряд.

Обратный перевод потребителей на питание от батареи происходит при скорости ниже 35...45 км/ч, что обусловлено коэффициентом возврата реле частоты и предохраняет переключающее устройство от звонковой работы.

В состав электронных регулирующих устройств кроме БРЧ входят блок защиты (БЗ), блок реле температуры, блок управления зарядом батареи и блок управления отоплением, установленные в средней части распределительного шкафа на металлическом основании, на котором для всех этих блоков имеются отдельные розетки и «ловители». «Ловители» - это отверстия, в которые входят штыри блоков. Наличие этих «ловителей» облегчает стыковку розеток и штепселей и исключает ошибочную установку блоков не в свое гнездо.

Кроме обычно принятой системы регулирования напряжения имеется также система электрооборудования, установленная на вагонах габарита РИЦ постройки Германии после 1994 г. На этих вагонах не предусмотрен подвагонный генератор с приводом от колесной пары и тяжелой аккумуляторной батареи большой емкости. Система электроснабжения - централизованная от высоковольтной подвагонной магистрали через контактную сеть и электровоз.

Централизованная система может функционировать при напряжениях в контактной сети 1000 В переменного тока частотой 16

2

3

Гц, 1500 В постоянного тока, 1500 В переменного тока час тотой 50 Гц и 3000 В постоянного тока или 3000 В переменного тока частотой 50 Гц. Схема размещения электрооборудования под и внутри вагона габарита РИЦ представлена на рис. 5.8.

Основным регулирующим органом централизованной системы является преобразователь энергии, состоящий из двух основных узлов, расположенных в подвагонных ящиках пятисистемного преобразователя и инвертора переменного тока. В преобразователе энергии различают входной электрический дроссель, установленный в отдельном подвагонном ящике. Преобразователь энергии обеспечивает преобразование электрической энергии контактного провода через специальные выводы в электрическую энергию с определенными параметрами: 1 - напряжение 220 В переменного тока частотой 50 Гц, мощность 15 кВт - для питания всех омических потребителей (дополнительного отопления салона и тамбуров, компрессора, кипятильника, бойлера, плитки, отопления бака для сбора фекалий и водяных труб); 2 - напряжение 110 В постоянного тока, мощность 8 кВт - для питания системы освещения, однофазного статического преобразователя и зарядного устройства аккумуляторной батареи с регулированием зарядного напряжения в зависимости от температуры окружающей среды; 3 - напряжение 220 В переменного тока частотой 50 Гц, мощность 3 кВ-А для питания двигателей вентиляторов, холодильника и аккумуляторной батареи, розетки для пылесоса, электробритв, магнитных клапанов; 4 - трехфазное напряжение 220 В переменного тока частотой 50 Гц, мощность 23 кВ-А - для питания двигателей холодильной установки. Электронный блок пятисистемного преобразователя требует обогрева ящика, в котором он находится при температуре окружающей среды ниже -25 °С, для чего в ящике смонтированы нагревательные элементы мощностью 2,7 кВт. Автотрансформатор подсоединен к выводу пятисистемного преобразователя и служит для ограничения напряжения питания кипятильника, бойлера.

Коммутационная аппаратура - это электрические устройства для включения, отключения и переключения электрических цепей дистанционно и непосредственно на приборе.

По назначению коммутационная аппаратура подразделяется на следующие виды:

• аппаратура, служащая для непосредственного включения, отключения или выключения электрических цепей (переключатели, кнопки, выключатели, рубильники); эти приборы приводит в действие проводник или поездной электромеханик;

Схема размещения электрооборудования на вагоне габарита РИЦ

Рис. 5.8. Схема размещения электрооборудования на вагоне габарита РИЦ:

1 - индикация рельсового электромагнитного тормоза; 2 - поводок тормоза на раме вагона; 3 - индикация дискового тормоза; 4 - выключающее устройство; 5 - переключающее устройство P-R-MG; б - туалет (WC); 7 - умывальник в WC; 8- пассажирское купе, дневное положение; 9- пассажирское купе, ночное положение; 10 - умывальник в купе; 11 - зеркальный шкаф; 12 - спальное место проводника (сиденье); 13 - электрическая плитка; 14 - кипятильник; 15 - холодильник; 16 - котельное помещение; 17 - тамбур Е1 (конец вагона); 18 - служебное купе; 19 - распределительный шкаф; 20 - мойка; 21 - купе для отдыха проводника; 22 - шкаф для белья, 23 - дневное кресло; 24 - поводок отпуска тормоза в коридоре; 25 - боковой коридор; 26 - огнетушитель, 27 - запорный кран для трубопровода к рельсовому электромагнитном тормозу тележки WE1\ 28 - запорный кран для трубопровода к рельсовому электромагнитном тормозу тележки WE1\ 29 - запорный кран для трубопровода тормозного цилиндра к тележке IVE1; 30 - запорный кран для трубопровода тормозного цилиндра к тележке WE2; 31 - манометр давления управления Г (рельсового электромагнитного тормоза); 32 - манометр давления в тормозном цилиндре, 33 - стоп-кран РЖД; 34 - клапан экстренного торможения; 35 - штурвал ручного тормоза

• аппаратура, служащая для дистанционного включения, отключения или переключения электрических цепей (контакторы, реле); эти аппараты приводятся в действие при помощи коммутационной аппаратуры непосредственного включения и могут быть установлены на определенном расстоянии от распределительного шкафа.

Коммутационная аппаратура в основном расположена внутри или снаружи распределительного шкафа (снаружи на передней панели) и в подвагонном ящике. Проводник имеет доступ только к передней панели, где имеются соответствующие надписи. При неисправности или отказе любого аппарата коммутационной аппаратуры требуется вызов поездного электромеханика.

Открывать переднюю панель распределительного шкафа и выполнять какой-либо ремонт аппаратуры проводнику без присутствия поездного электромеханика запрещается.

Часто встречающиеся неисправности коммутационной аппаратуры и рекомендации по их устранению приведены в табл. 5.2. Указанные неисправности устраняются в пункте приписки вагона.

На всех пассажирских вагонах защита электрооборудования обеспечивается:

предохранителями с плавкой вставкой от токов короткого замыкания и длительных токовых перегрузок (защита по току);

автоматическими выключателями от токов короткого замыкания и токовых нагрузок (защита по току);

специальным полупроводниковым электронным устройством - БЗ от превышения допустимых значений напряжения (защита по напряжению);

Таблица 5.2

Неисправность Возможная причина Рекомендации по устранению
Реле или контактор не включается Механическое заедание якоря

Обрыв обмотки или выводов катушки

Отрегулировать свободный ход якоря

Заменить катушку новой или отремонтировать

Реле или контактор не отключается. Контакты перегреваются Ослаблена отключающая пружина

«Приварились» контакты

Мал провал или мала сила нажатия контактов

Отрегулировать натяжение пружины

Зачистить контакты

Отрегулировать провал, зачистить контакты

Контакты оплавлены Мало расхождение контактов

Ослаблена отключающая пружина

Зачистить контакты, отрегулировать угол расхождения

Отрегулировать натяжение пружины

шунтирующим диодом от недопустимого повышения напряжения (защита по напряжению);

РМН и РПН пониженного напряжения от превышения допустимых значений напряжения (защита по напряжению);

реле тепловое - от перегрева.

Любая электрическая цепь вагона двухпроводная: от источника питания до потребителя (аппарата, узла, прибора) - это плюсовая цепь, от потребителя до источника питания - минусовая. Каждый участок цепи снабжается своим предохранителем с плавкой вставкой, защита по току - двухполюсная. Часть цепей вместо предохранителей однократного действия защищена автоматическими выключателями (автоматами) многократного действия.

Внутри предохранителя расположена плавкая вставка в виде калиброванной проволоки или пластины из легкоплавкого металла, которая расплавляется при прохождении по ней тока, опасного для защищаемой сети. Это значение номинального тока предохранителя указывается на нем и у гнезда предохранителя на панели предохранителей внутри распределительного шкафа.

При перегорании предохранителей прекращается работа прибора или аппарата, защищенного этим предохранителем. Сигнализация о срабатывании предохранителей не предусмотрена.

Замена предохранителей низких напряжений должна производиться только при отключенных потребителях, для чего нужно воспользоваться рубильником. Если замененный предохранитель снова перегорает, следует определить неисправность в схеме.

Во время движения поезда определение неисправностей в большинстве случаев невозможно, особенно, если потребитель электропитания расположен под вагоном. Если после замены предохранителя потребитель не работает, следует проверить соответствующий минусовой предохранитель.

Менять предохранители с плавкой вставкой должен только поездной электромеханик. Проводнику этого делать нельзя.

Автоматические выключатели при срабатывании также размыкают электрическую цепь, но в отличие от предохранителя, который после срабатывания требует замены, автоматический выключатель включается или дистанционно, или вручную.

Автоматические выключатели находятся в распределительном шкафу за приборной панелью. Если рычажок выключателя поднят вверх - цепь замкнута, если опущен вниз - цепь разомкнута.

Минусовые и плюсовые автоматические выключатели одной цепи расположены рядом. Если рычажок обоих автоматов опущен вниз, цепь полностью отсоединена от сети. Это можно использовать при определении места замыкания на массу.

Открывать автоматические выключатели нельзя! Если же это необходимо, например при замене, делать это нужно очень осто рожно, чтобы не повредить его. Обычно эта операция проводится в пункте приписки.

Блок защиты предотвращает:

повышение среднего значения напряжения в цепях нагрузки выше (60 ±2) В с длительностью более (0,7 ±0,2) с;

повышение амплитудного (пикового) значения напряжения в цепях освещения и управления выше (150 ±5) В.

Этот блок обеспечивает:

отключение генератора при обрыве одной из фаз генератора;

отключение генератора при перегорании цепи предохранителя аккумуляторной батареи;

отключение силовых нагрузок при снижении напряжения аккумуляторной батареи ниже (41 ± 1) В для предупреждения глубокого разряда и выхода из строя аккумуляторной батареи.

Кроме БЗ защиту от увеличения амплитудного значения напряжения генератора, возникающего при переключении контактором нагрузок с аккумуляторной батареи на генератор и обратно в момент отключения аккумуляторной батареи от сети вагона и при аварийных сбросах нагрузок, осуществляет шунтирующий диод.

Таким образом, БЗ включает в себя реле максимального и пониженного напряжения и осуществляет другие виды защиты систем электроснабжения вагона.

В вагонах раннего выпуска могут быть отдельно смонтированы РМН и РПН.

При срабатывании РПН от аккумуляторной батареи отключаются все потребители, кроме системы сигнализации контроля нагрева букс, хвостовых сигнальных фонарей, аварийного освещения в купе и освещения внутри распределительного шкафа. Обратное включение реле происходит автоматически после заряда аккумуляторной батареи. Ручное повторное включение потребителей до заряда батареи не допускается из-за возможности звонковой работы реле и его повторном отключении.

Для защиты двигателей применяется тепловое реле, которое установлено в задней части распределительного шкафа со стороны туалета.

На каждом реле нанесено условное обозначение в соответствии со схемой. С левой стороны корпуса около установочной головки находится подвижная пластинка из изоляционного материала, которая выводится наружу, если реле срабатывает. Так как реле имеет блокировку против повторного включения, для его включения нужно нажать на эту пластинку. После этого потребители могут быть включены. Если пластинка повторно выводится наружу, то или установка реле подобрана неправильно (значения срабатывания занижены), или же соответствующий двигатель потребляет слишком большой ток. Прежде всего следует проверить, не заело ли вал двигателя в результате длительной стоянки. Новую установку реле следует проводить очень осторожно, так как реле с завышенной установкой двигатель не защищает.

При срабатывании РМН или РПН (аналогично БЗ) горит сигнальная лампа на передней панели распределительного шкафа. Восстанавливать работу РМН можно только один раз.

При повторном срабатывании любой защиты восстанавливать ее можно только после определения причины срабатывания.

Аккумуляторные батареи | Проводник пассажирских вагонов | Цепи сигнализации и приборы освещения и связи