Общие сведения. В процессе длительной эксплуатации на электровозах и электропоездах состояние электрических тяговых и вспомогательных машин, электроаппаратов, проводов, кабелей, изоляторов, изоляционных монтажных материалов постепенно ухудшается (см. п. 1.2). Это может приводить к отказам в работе как всего электровоза или электропоезда (отдельной секции), так и к вынужденному отключению части их оборудования. Такой отказ в процессе эксплуатации отдельного электровоза или электропоезда иногда вызывает нарушение работы целого участка дороги на длительное время. Степень возникшего повреждения в значительной мере определяет возможность быстрого восстановления работоспособности э.п.с. и объем последующих работ по устранению отказа. Иногда для этого достаточно 3—5 мин при минимальном использовании трудовых затрат и материалов, иногда же (например, после пожара) эти расходы непомерно велики и в критическом случае приводят к списанию данной единицы (электровоз, вагон) из инвентаря депо.
Рассматривая возможные повреждения, следует разделить их на две подгруппы: первая — повреждения, выявляемые при выполнении в депо технического обслуживания и текущих ремонтов, т. е. в стационарных условиях, и вторая — повреждения, возникшие в процессе эксплуатации и выявляемые локоявтивными бригадами.
Повреждения первой подгруппы находят с помощью различных приборов, приспособлений, контрольно-измерительных устройств, а также визуально, при частичной разборке сборочных единиц (например, при сня тых дугогасительных камерах у контакторов, снятых крышек реле, кожухов контроллеров и т. п.).
Повреждения второй подгруппы выявляются локомотивными бригадами обычно визуально и лишь иногда с помощью простейших приспособлений (например, контрольной лампы).
Обнаруженное повреждение локомотивные бригады по возможности устраняют своими силами или же отключают электрический аппарат, электрическую машину; во многих случаях применяют частичное восстановление электрической цепи; устранение повреждений второй подгруппы рассмотрены в п. 6.3.
Виды повреждений. Неисправности электрооборудования можно разделить на несколько разновидностей, из которых наиболее распространены короткие замыкания токоведущих частей (к.з.), обрывы электрической проводки, нарушение коммутации электрических машин постоянного тока. Разновидностью короткого замыкания следует считать межвитковые замыкания катушек полюсов электрических машин, катушек приводов аппаратов, катушек систем дугогашения коммутационных и защитных электрических аппаратов; одна из разновидностей повреждений электрооборудования — плохая работа приводов вследствие пониженного напряжения цепи управления, недостаточного давления воздуха в магистрали управления или же механического заедания деталей.
Характер всех этих повреждений совершенно различен, соответственно и последствия их очень несхожи, что существенно облегчает уточнение вида и места повреждения. Ниже рассматриваются основные неисправности вначале в обобщенном виде, а затем и конкретно для отдельных видов электрооборудования э.п.с.
Короткое замыкание (к.з.). Под ним понимают резкое снижение сопротивления электрической цепи вследствие соединения друг с другом проводников постоянного тока разной полярности или двух-трех проводников различных фаз переменного тока, при котором нагрузка (потребитель электроэнергии) остается полностью или частично выключенной из цепи. Оно возможно как в высоковольтных, так и в низковольтных цепях. Однако, поскольку к.з. чаще встречается в высоковольтных цепях, большинство рассматриваемых ниже примеров будет отнесено именно к этим цепям.
Причиной к. з. обычно является плохое состояние изоляционных частей — их загрязнение, перетирание, увлажнение, старение из-за чрезмерных нагревов, к.з. может быть следствием атмосферных или коммутационных перенапряжений, возникающих при ненормальном режиме переключения электрических цепей.
К короткому замыканию приводит попадание посторонних металлических предметов (инструмента, обрывков проводов) на токоведущие части, обрыв и падение оголенных частей провода или гибких шунтов на заземленные детали.
В аккумуляторной батарее может возникнуть к.з. как внутри отдельного элемента, так и при соединении друг с другом соседних элементов.
Резкое уменьшение сопротивления цепи при к.з. способствует значительному увеличению тока, тепловое действие которого приводит к выгоранию как металла, так и изоляции в самом месте замыкания, а в случае запаз дывания срабатывания защитного аппарата может вызвать повреждение изоляции всей токоведущей цепи и возникновение пожара. Короткое замыкание внутри аккумуляторной батареи приводит, как правило, к быстрому выкипанию электролита, вспучиванию элементов и невосстановимому разрушению активной массы.
Частным случаем к.з. следует считать потерю запирающих свойств полупроводниковыми приборами (см. п. 4.2).
Большие токи, близкие к токам к.з., возникают и при резком снижении частоты вращения якорей (роторов) электрических машин. Это происходит при порче подшипников, изломе бандажей якорей, а у тяговых двигателей и при «заклинивании» зубчатой передачи или буксовых подшипников колесных пар.
Методы выявления места к.з. В условиях депо для этого вначале просматривают записи машинистов в Журнале технического состояния локомотива формы ТУ-152 с целью получения предварительных сведений о характере повреждения. Затем подозреваемое место тщательно осматривают для выявления явных признаков — следов копоти, брызг металла; возможен запах горелой изоляции.
Если внешних признаков недостаточно, электрическую цепь проверяют («прозванивают») мегаомметром. Для этого подозреваемую цепь отсоединяют от «Земли» (т. е. от корпуса кузова), к зажимам мегаомметра (рис. 6.1) присоединяют два провода, один из которых соединяют с выводом «Земля» и заземленной частью кузова, а другой — с выводом «Линия» и с одной из неизолированных точек токоведущих частей Цепи; в силовой цепи этими точками могут быть ножи отключателей двигателей ОД, выводы реле перегрузки, контакты реверсора или тормозного переключателя и т. п.; если при вращении рукоятки прибора показание прибора будет «О»,— в цепи имеется к.з.; если же замыкания нет, то показания мегаомметра будут характеризовать общее состояние изоляции приборов и проводов данной цепи. На период работы с мегаомметром все работы на э.п.с., кроме ремонта механической части, прекращаются.
Рис. 6.2. Схема уточнения места к. з. разделением электрической цепи на отдельные участки
Более точно место повреждения выявляют, постепенно сужая зону поиска, для чего всю подозреваемую цепь разбивают на отдельные участки, выключая какие-либо аппараты (например, ножи отключателей ОД, контакторы) или подкладывая надежную изоляцию между контактами реверсора, тормозного переключателя и др. (рис. 6.2). В более сложных случаях необходимо разъединять кабели, провода или шины.
Предположим, что выключив ножи ОД и присоединив выводы мегаомметра М к точке /, определяем, что в цепи тяговых двигателей Я1—Я 2 — ГП1—ГП2 имеется к.з. Тогда проложив изоляцию И между контактами реверсора ПкР и вновь присоединив вывод мегаомметра к точке 1, устанавливаем, что к.з. более не выявляется; вывод — в цепи якорей двигателей Я1 и Я2, а также у реле РП нет к.з. Присоединив вывод мегаомметра к точке 2, выявляем — в обмотках полюсов ГП (или у контактов тормозного переключателя 77, Т2, ТЗ) имеется к.з. Проложив изоляцию между контактами Т2, можно уточнить, в катушках полюсов какого двигателя есть к.з.
Подобным образом, присоединив вывод прибора к точке 3, можно выявить наличие к.з. и у резистора Р1—Р2, и у контакторов К1, К2, и у контакторного элемента КЭ такой поиск можно продолжить и далее.
Поиск к.з. в низковольтной цепи электровоза можно рассмотреть по рис.
6.3, где показано, что путем разъединения проводов на рейке зажимов и, подав «плюс» на контрольную (проз-воночную) лампу, можно сравнительно быстро выявить поврежденную цепь.
Данный метод позволяет выявить место повреждения, не снимая аппараты, не снимая с тележек тяговые двигатели, производя вс^о работу, находясь в высоковольтной* камере электровоза или открыв дверцы подкузовных ящиков у вагонов электропоезда.
На электропоездах для выявления замыкания на землю (корпус) основных проводов управления № 15* и 30 (рис. 6.4.) достаточно включить пакетный выключатель «Контроль изоляции» КИ; при отсутствии заземления обе лампы Л1 и Л2, включенные последовательно, будут гореть вполнакала; в случае замыкания на землю провода 15 лампа Л1 гореть не будет, ее цепь зашунтирована аварийной (заземленной) цепью 1-1, но лампа Л2 будет гореть полным накалом. Слабое свечение лампы Л1 указывает на большое переходное сопротивление в месте повреждения. Горение лампы Л1 указывает на заземление провода 30 (см. цепь 2-2). Разъединяя междувагонные соединения, можно выявить вагон, на котором имеется замыкание проводов на землю (корпус).
* На электропоездах всех серий провод цепи управления № 15— плюсовый, провод № 30— минусовый; провода, имеющие численное обозначение, но не имеющие буквенной индексации, являются поездными или секционными (два вагона), наличие буквенного индекса указывает на то, что провод не выходит за пределы одного вагона.
Рис. 6.3. Схема выявления к. з. в разветвленной цепи управления электровоза
Рассмотрим также случай, близкий к режиму короткого замыкания, но не вызывающий срабатывания защитных аппаратов — постороннее питание каких-либо цепей вследствие взаимного соединения (перетирания изоляции, смещения наконечников) проводов. В высоковольтной цепи такой случай проявит себя внешними признаками, в низковольтных цепях поиск места замыкания значительно сложнее, поэтому приведенный ниже пример отнесен к цепи управления.
Пусть катушка К привода аппарата попадает под постороннее питание (рис. 6.5) в момент, не отвечающий принципу действия схемы,— аппарат своевременно не выключается или включается ранее положенного (по заводской схеме катушка К может получить питание от проводов Б, В).
В этом случае следует отключить все цепи, аппарат выключится, подать на его катушку К напряжение непосредственно от аккумуляторной батареи при включенном ее рубильнике, аппарат включится; следует обратить внимание, не включился ли одновременно какой-либо другой аппарат, например М; включение его подскажет, между какими проводами замыкание; если этого не произошло, то следует, последовательно замыкая блок-контакты 1-4 других аппаратов в цепи катушки К, продолжать поиск до момента включения какого-либо аппарата. На рис. 6.5 перемычки а1—а2, 81—82, Ы—Ь2
условно показывают (имитируют) различные места возможного замыкания.
Поскольку аппараты с соответ ствующими блок-контактами могут быть расположены достаточно далеко друг от друга, часть поиска можно осуществлять, используя сосредоточенность проводов на рейке зажимов РЗ, замкнув блок-контакт 1. Загорание лампы Л полным накалом при присоединении ее вывода к одному из зажимов укажет на наличие между проводами электрической связи, не предусмотренное схемой. Наиболее вероятные места такого взаимного соединения — рейки зажимов, контроллеры машинистов, кнопочные выключатели, розетки межкузовных соединений, панели с аппаратами. Загорание лампы неполным накалом не служит признаком взаимного соединения проводов — оно указывает на последовательное соединение нити лампы с катушкой какого-либо другого аппарата, с другой лампой и т. д.
Проверку высоковольтных цепей рекомендуется проводить мегаомметром на 2500 В, а для проверки цепей напряжением 50, ПО, 220 и 380 В — мегаомметром на 500 В во избежание пробоя изоляции проводов.
Обрыв цепи. Причинами обрыва электрической цепи могут быть: механические повреждения (сильное натяжение или крутой перегиб провода, кабеля, слабое закрепление их конца), частые колебания, например межкузовных проводов, отгорание и выпаивание провода из наконечника, сильное окисление контактов или попадание постороннего изолирующего предмета между ними; у аккумуляторной батареи обрыв цепи возникает при изломе перемычек или окислении выводов, вытекании электролита из элёментов.
Рис. 6.6. Схемы выявления места обрыва низковольтной цепи
Перегорание предохранителя также можно считать обрывом цепи независимо от причины, его вызвавшей. Обрыв цепи возникает также при несрабатывании привода какого-либо аппарата.
Последствия обрывов цепи носят иной характер, чем последствия к.з., однако и они могут быть достаточно серьезны: не поднимается токоприемник, не включаются аппараты защиты электрических цепей, не собирается цепь тяговых двигателей или вспомогательных машин. Во всех этих случаях поезд стоит, йто приводит к сбою в движении поездов и косвенно создает угрозу безопасности их движения.
В цепях с большими токами восстановление оборванного провода возможно в условиях депо; локомотивные бригады имеют возможность поставить перемычку в «обход» оборванного участка из провода площадью сечения не более 16 мм2; для цепей с малыми токами иногда параллельно участку с нарушенной цепью можно ставить перемычку из провода с зажимами типа «крокодил» по концам; в ряде случаев для длинных цепей следует использовать резервные провода, предусмотренные монтажнымц схемами э.п.с.
Основные правила проверки цепи на обрыв: цепь должна быть собрана полностью в соответствии с нормальной схемой (рис. 6.6); проверяемую цепь условно разбивают на два участка, примерно равных по числу элементов: блок-контактов, зажимов и т. д.; убедившись, что на одном из них обрыва нет, другой непроверенный участок также условно разбивают на два примерно одинаковых участка и т. д. Точкой таких делений может быть зажим на рейке, вывод у блок-контакта, катушка привода аппарата. Как правило, такой метод при анализе длинных. цепей дает наискорейший результат. При проверках в депо можно применять два метода: подавать напряжение на начало анализируемой цепи (рис. 6.6, а) и на один из проводов контрольной лампы (рис. 6.6, б).
Предположим, что необходимо установить, где оборвана цепь катушки Р. В этом случае короткий провод исправной контрольной лампы присоединяют к «Земле» (минусу), а длинным касаются точек, отмеченных на рисунке буквами. Проверку начинают с середины цепи катушки, при этом считают контакты а—б контроллера включенными (но неизвестно, есть ли у них взаимный контакт); присоединяют длинный провод к выводу д катушки: если лампа загорается,— цепь а—б — д — исправна, если не загорается,— то неисправна, если лампа загорелась тусклым светом, когда касаются вывода катушки е, то это указывает еще раз на исправность цепи до катушки, а кроме того, и на исправность самой катушки и одновременно на отсутствие цепи от точки е до «земли» и т. д.
Если при касании точки д лампа не загорается, то присоединяют вывод лампы к точке в; если она горит, а при касании контакта г не горит, то, очевидно, нарушена цепь в блок-контакте в—г и т. д.
Проверим эту же цепь вторым методом, т. е. подав напряжение, на вывод лампы (см. рис. 6.6,6). Если при касании точки д лампа горит тусклым светом, то цепь от точки д до земли исправна; пересоединяют вывод лампы на точку в и лампа вновь горит тусклым светом, вывод — нарушена цепь на участке а—в; продолжая анализировать, находят место повреждения (видимо, нарушен контакт а—б или обрыв в проводе б—в).
Рис. 6.7. Схемы выявления места обрыва в межсекщюнных проводах
Для таких проверок используют лампу мощностью 15; 25 Вт, сопротивление накальной нити которой сопоставимо или больше сопротивления проверяемых цепей.
Этими методами могут быть проверены цепи катушек приводов всех низковольтных аппаратов, за исключением катушек удерживающих электромагнитов привода главных выключателей ГВ э.п.с. переменного тока, имеющих сопротивление свыше 1000 Ом; их следует проверять мегаомметром, причем при исправной катушке и замкнутом блок-контакте реле давления РД показание мегаомметра будет отличаться от нуля. Цепь этого электромагнита до катушки ГВ можно проверить и контрольной лампой, используя первый из рекомендованных двух методов.
Для проверки на обрыв межкузовных проводов (на электропоездах — межсекционных или поездных) включают необходимые кнопки или контроллер машиниста в одной из головных кабин управления и по отсутствию включения на одной из секций соответствующего аппарата предварительно определяют место обрыва; дальнейший поиск ведут, как указывалось ранее, начиная его с соответствующего вывода на рейке зажимов. Для проверки на обрыв многосекционного электровоза (электропоезда) можно также воспользоваться схемой, показанной на рис.
6.7, а; для этого на удаленной секции электровоза (электропоезда) подозреваемый в обрыве провод N1 заземляют (рис. 6.7, а), также соединяют с «землей» и один вывод мегаомметра, показание прибора при вращении рукоятки и исправной цепи будет «0». Сцепив секции э.п.с. после ремонта для проверки целостности сразу двух проводов (рис. 6.7, б) провод № 1 соединяют с проводом № 2 перемычкой (номера проводов условны). При отсутствии электрической цепи переходят на другую секцию, приближаясь от секции Б к секции А. Как указывалось ранее, проверку можно начинать и с середины проверяемой цепи.
Обрывы высоковольтных цепей, как правило, сопровождаются однократным или повторяющимся возникновением электрической дуги и срабатыванием защиты, при этом возникают дополнительные внешние признаки, указанные ранее (запах гари, горелой изоляции, копоть).
Для уточнения места обрыва применяют мегаомметр на 2500 В и методы, рекомендованные выше.
В п. 6.3 эти вопросы рассмотрены применительно к конкретным электрическим цепям.
Краткие сведения о системах диагностики электрических цепей. На всех пассажирских электровозах, поставляемых заводами чехословацкого производственного объединения «Шкода» (кроме ЧС2), установлены специальные блоки обнаружения неисправностей в цепях управления (условные названия их БОН или ПУМ-«Шкода»). Отличие в принципе построения низковольтных цепей этих электровозов по сравнению с отечественными, нали чие большого количества блок-контактов в цепях управления основных аппаратов защиты — БВ на электровозах постоянного тока, ГВ на электровозах переменного тока создало предпосылки для установки на каждом электровозе таких блоков, располагаемых в коридорах кузова в непосредственной близости от кабин управления. Эти устройства, описанные в специальной литературе, дают возможность как локомотивной бригаде в пути следования, так и обслуживающему ремонтному персоналу обнаруживать обрыв той или иной цепи управления без применения других вспомогательных средств.
Выявление обрыва какой-либо из основных цепей сводится к переключению двух пакетных выключателей и одной из нескольких кнопок в положение поиска. По погасанию соответствующей зеленой лампы и загоранию красной обнаруживают точку обрыва. Во всех случаях поиск осуществляется при выключении БВ (ГВ — на ЧС4, ЧС8) и опущенном токоприемнике,’что отвечает требованиям техники безопасности. Данная установка относится к системе «бортовой» диагностики локомотива.
Внедряемая на электровозах ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10У, ВЛ80К, ВЛ80Т трехпроводная телемеханическая система многих единиц СМЕТ также может быть отнесена к системе «бортовой» диагностики, позволяя за 5—6 мин проверять действие цепей управления этих электровозов.
Неисправности электрических машин. У тяговых и вспомогательных машин постоянного тока различают три вида повреждений — механические, электрические и коммутационные, которые могут являться следствием проявления неисправностей первых двух видов.
Механические повреждения двигателей. В эксплуатации при нормальных условиях работы наиболее интенсивно изнашиваются щетки, рабочая поверхность коллектора и внутренние стенки окон щеткодержателей; однако иногда наблюдаются повышенный износ щеток и коллектора, неравномерный износ его.
Причинами этого могут быть как повышенное, так и заниженное нажатие на щетки, большие отклонения в значениях нажатия на разные щетки, установка на двигатель щеток разных марок, грубая обработка коллектора при ремонте, выступание миканита между пластинами коллектора, износ гнезда под щетки в щеткодержателях и др.
Помимо перечисленного, у самих щеток возможны сколы рабочей (контактной) поверхности как вследствие плохого состояния коллектора, так и из-за повышенного износа стенок окна щеткодержателя по толщине щетки, когда после смены направления движения щетка перекашивается, опираясь на коллектор узкой полосой; это приводит к повышенной плотности тока в месте контакта щетки, ее чрезмерному нагреву и разрушению.
У вспомогательных машин постоянного тока с односторонним вращением якоря возможно «заедание» щетки в окне корпуса щеткодержателя с потерей его контакта с поверхностью коллектора.
Пальцы кронштейнов щеткодержателей, их изоляторы могут иметь следы перебросов электрической дуги на остов (на траверсу). Реже встречаются такие серьезные повреждения, как размотка бандажей якоря, задир и рассыпание коллектора, излом деталей щеткодержателя, обрыв болтов полюсов, болтов кронштейна щеткодержателя, трещины остова, потеря крышки смотрового люка, порча подшипников, ослабление крепления подшипникового щита, излом вала якоря.
Задир коллектора происходит при падении посторонних предметов на его поверхность и изломе деталей щеткодержателей; в этом случае в депо осуществляют обточку и дальнейшую обработку коллектора без снятия двигателя с электровоза (моторного вагона).
Рассыпание (разрушение) коллектора, т. е. возвышение над поверхностью коллектора одной или нескольких пластин, устранить в эксплуатации нельзя — двигатель, как правило, в данном случае требует ремонта по заводской характеристике со снятием обмотки якоря и заменой коллектора.
Большинство остальных указанных неисправностей выявляется визуально. Например, ослабление посадки подшипникового щита в остове двигателя обнаруживается по следам ржавчины, видимым по всему наружному контуру прилегания щита, и по ослаблению крепежных болтов.
Повреждение подшипников якоря обычно обнаруживают машинисты, делая об этом соответствующую запись в Журнале технического состояния локомотива; при осмотре двигателя с таким повреждением видны следы нагрева крышки подшипника, смазки, попавшей во внутренние полости остова, а у Моторных вагонов и на сетки, защищающие места выхода воздуха из двигателя.
Для уточнения наличия данного повреждения в депо колесную пару, спаренную с данным тяговым двигателем, вывешивают, подставляя под ее буксы домкраты, и к выводным кабелям двигателя подводят пониженное напряжение; при вращении якоря с поврежденным подшипником будет прослушиваться характерный шум; для более точной оценки его состояния используют стетоскоп. При сильном повреждении подшипника может происходить просадка якоря; если это подшипник со стороны коллектора, то через смотровой люк можно определить степень присадки якоря, применив пластинчатый или шариковый щуп, который представляет собой стержень-рукоятку с закрепленным на конце калиброванным шариком. Нормы зазоров между якорем и полюсом приведены в Правилах ремонта.
В процессе ТО и ТР проверяют также общее состояние и крепление межкатушечных соединений и выводных кабелей; возможность перетирания их изоляции о стенки остова или траверсу устраняют, усиливая крепление, подкладывая и закрепляя изоляционные прокладки.
У вспомогательных машин постоянного тока характер возможных повреждений механической части примерно такой же; у асинхронных двига телей, за исключением повреждения подшипников ротора, других механических неисправностей обычно не встречается.
Электрические повреждения двигателей. Как уже указывалось, наиболее часто возникают пробои изоляции, обрывы проводов, межвитковые замыкания обмотки, нарушения нормальной коммутации. Все эти виды повреждений в эксплуатации вызывают срабатывание защиты.
Пробои изоляции. Причины: старение изоляции вследствие чрезмерных нагревов, механические повреждения в процессе изготовления, ремонта или эксплуатации; резкое снижение изоляционных свойств при частых значительных перенапряжениях, попадании влаги, пыли и т. д.
Пробои изоляции обмоток якорей чаще всего происходят по механическим причинам в месте изгиба секций у выхода из пазов сердечника.
При неправильной укладке клиньев или бандажей пробои возникают вследствие продавливания поверхностей изоляции (при повышенном давлении) или истирании изоляции, когда при слабом закреплении секции «дышат»; в этом случае при высокой частоте вращения под действием центробежной силы обмотка удаляется от сердечника якоря, а при снижении частоты вращения ложится на место.
Повреждения обмоток с возможным последующим пробоем изоляции возникают и при попадании в двигатели посторонних предметов.
У катушек главных и добавочных полюсов пробои наружной изоляции возникают значительно реже, чем у катушек якорей. В большинстве случаев пробои катушек полюсов происходят в месте скрепления выводных концов с последним витком и во внутренних углах, где напряженность электрического поля наивысшая. Кроме того, в этих местах при насадке катушки на сердечник наиболее вероятны механические повреждения изоляции. У компенсационной обмотки наиболее вероятен пробой в месте выхода стержней из сердечника полюса
Рис. 6.8. Схемы выявления места к. з. в тяговом двигателе без его снятия с электровоза постоянного тока (а), с моторного вагона (б), электровоза переменного тока (в)
вследствие постоянной вибрации выступающей части.
Пробои изоляции обмоток якорей и полюсов в эксплуатации устранить нельзя, двигатель необходимо снять с э.п.с. При пробое изоляции выводных кабелей тяговых двигателей и кабелей, соединяющих катушки дополнительных полюсов, поврежденную поверхность иногда можно изолировать, намотав несколько слоев лакоткани, натуральной резины и электрокартона и затем обвязав их шпагатом; концы шпагата обрезают; кабели вне двигателей изолируют смоляной лентой.
Пробои или перекрытия поверхности пальцев кронштейнов щеткодержателей электрической дугой обычно происходят в сырую погоду. Попадание влаги между фарфоровым изолятором кронштейна и изоляцией пальца щеткодержателей вызывает перекрытие пальца по длине и прожигание слюды до металла. Попадание влаги возможно в случае плохой заливки торцов изолятора компаундной массой, особенно при неправильной его форме (эллиптичности).
Пробои и перекрытия пальцев кронштейнов происходят также при повышенном напряжении на двигателе, при ненормальных режимах электрического торможения и длительном бок-совании колесных пар.
Место к.з. выявляют вначале визуально, а затем проверкой цепи мегаомметром на 2500 В, для чего эту цепь отсоединяют от остальной части силовой цепи э.п.с. путем отключе ния двигателя ножами ОД (рис. 6.8) или подкладывая изоляцию И. И2, Из под контакты какого-либо аппарата (реверсора — точки /, 2, тормозного переключателя — точка 3, переключателя 49) и разъединяя кабели или шины; присоединив вывод «3» мегаомметра к «Земле», второй его вывод поочередно подсоединяют к точкам 1, 2, 3 и т. д. с «прозвонкой» каждой части цепи.
Если установлено, что к.з. имеется в цепи якорей, то следует до снятия двигателя вынуть все щетки или подложить изоляцию под них, изолировав друг от друга якоря, а затем и цепь добавочных полюсов, компенсационной обмотки и пальцы кронштейнов щеткодержателей от обмотки якоря; затем вновь применить мегаомметр. Если повреждены кронштейн щеткодержателей или кабельная перемычка добавочных полюсов, то во многих случаях устранение данной неисправности исключает необходимость в такой трудоемкой работе, как снятие двигателя с электровоза (моторного вагона). Ремонт проводят путем смены кронштейна или изолированием перемычки.
Обрыв цепи двигателя. Цепь двигателя может быть разорвана в результате обрыва обмоток полюсов или перегорания кабеля, соединяющего катушки. У обмоток катушек полюсов подобные повреждения бывают лишь в местах выхода выводных концов или соединения их с концом другой катушки. Обрыв межкатушечных соединений при водит к отключению защиты с последующим нарушением цепи одного двигателя на электровозах переменного тока. На э.п.с. постоянного тока разрывается вся силовая цепь — не собирается схема на 1-й позиции (нет тяги моторного вагона).
Обрыв обмотки в последние годы благодаря улучшению технологии изготовления почти не встречается; место возможного обрыва — вход проводника обмотки в шлицевую прорезь петушка коллекторной пластины. Причины — изменение длины проводника при его нагреве, постоянная тряска двигателя, при которой проводник имеет большую амплитуду колебания, чем коллектор. Обнаруживается обрыв в эксплуатации по срабатыванию защиты силовой цепи, а при осмотре коллектора на изоляции между двумя его медными пластинами выявляют подгар, мелкие брызги меди, так как при работе двигателя в этом месте постоянно возникают небольшие искры, в критических случаях способствующие возникновению кругового огня.
Межвитковые замыкания обмоток. Причины таких замыканий примерно те же, что и причины пробоев, но проявляются несколько иначе. Межвит-ковое замыкание внутри катушки главного полюса вызывает ослабление его магнитного потока. Если замкнуты всего два или три витка, тяговый двигатель достаточно долго работает без заметных признаков повреждения, только несколько повышается искрение на коллекторе, и колесная пара, связанная с двигателем, немного чаше других боксует (у двигателя как бы несколько ослаблено возбуждение).
Замыкание витков добавочного полюса проявляется более сильным искрением под щетками одной пары щеткодержателей и приводит к частому срабатыванию зашиты. Такое повреждение возникает очень редко.
Межвитковое замыкание проводников обмотки якоря проявляется вспышками на коллекторе и срабатыванием защиты силовой цепи из-за возникновения очень большого тока в контуре короткозамкнутого витка,образованного соединившимися; друг с другом проводниками, так как электрическое сопротивление этого витка очень мало. Например, при напряжении на двигателе 1500 В в короткозамкнутом витке якоря двигателя ТЛ-2К возникает э.д.с. примерно 17 В. Если условно принять сопротивление такого витка равным 0,01 Ом, то по нему течет ток г = 17 : 0,01 = 1700 А.
Обычно межвитковое замыкание быстро вызывает пробой изоляции секции проводников якоря на сердечник в результате ее сгорания из-за нагрева таким большим током.
Нарушение коммутации двигателей. Оно проявляется в повышенном искрении на коллекторе под щеткой. Причины такого нарушения очень разнообразны. Кратковременные быстро гаснущие искры не повреждают поверхность коллектора и не нарушают работы тягового двигателя. При продолжительном сильном искрении опасность повреждения коллектора, щеток и всей машины возрастает: возможно образование из искр отдельных электрических дуг, которые, увеличиваясь, могут вызвать сплошной круговой огонь, т. е. практически короткое замыкание между щетками разной полярности или между коллектором и заземленными частями машины. Степень искрения в значительной степени зависит от качества сборки двигателя (правильного положения главных и добавочных полюсов), состояния коллектора и щеток.
Когда двигатель находится в хорошем состоянии, наибольшее искрение наблюдается в тяговом режиме при ослаблении магнитного потока главных полюсов (поле реакции якоря как бы «теснит» поле полюсов). В режиме рекуперативного торможения при движении с высокими скоростями магнитное поле также сильно искажается, что осложняет процесс коммутации.
Искрение на коллекторе усиливается при повышении напряжения, подводимого к тяговому двигателю, так как возрастает среднее напряжение между пластинами. Опасны также резкие колебания напряжения сети, при которых быстрое изменение поля реакции якоря не компенсируется изменением магнитного поля как добавочных полюсов, так и компенсационной обмотки.
К механическим причинам нарушения коммутации относят: плохое состояние поверхности коллектора (выступание миканита, заусенцы, задиры, подгар пластин, выступание отдельных пластин, загрязнение), низкое качество щеток, неправильное их положение, ненормальное нажатие на них, повышенную «игру» щеток в щеткодержателе, появление разъедания или сколов их рабочей части при установке на двигателе щеток разных марок, так как переходные сопротивления под щетками будут неодинаковыми для отдельных параллельных цепей обмотки якоря и токи в этих цепях станут разными. Искрение усиливается также при омеднении рабочей поверхности щеток.
Все отмеченные выше неисправности двигателей выявляют и устраняют при их техническом обслуживании. При обнаружении серьезных повреждений, причину которых без разборки тягового двигателя устранить нельзя, его выкатывают из-под электровоза и направляют для исследования и ремонта.
Повреждения вспомогательных электрических машин. Повреждения вспомогательных машин постоянного тока, которые могут возникать при эксплуатации э.п.с., в основном аналогичны повреждениям тяговых двигателей.
У вспомогательных асинхронных электрических машин электровозов переменного тока, не имеющих коллектора и обмоток ротора, число возможных повреждений значительно меньше. Наиболее часто в эксплуатации встречаются следующие их повреждения: межвитковые замыкания обмотки статора; обрыв проводов одной из фаз, повреждение подшипников.
Межвитковое замыкание обмотки статора обнаруживают по срабатыванию теплового реле, неравномерному нагреву корпуса двигателя и повышенному гудению. При обрыве одной из фаз цепи двигатель не запускается — сильно гудит, начинает греться, происходит срабатывание тепловой защиты
(реле ТРТ) и отключение контактора. В случае небольшого повреждения подшипников ротор испытывает одностороннее притяжение, «прилипает», разгон его замедленный, но по мере повышения частоты вращения двигатель начинает работать нормально.
Повреждения электрических аппаратов. Общие сведения. Для высоковольтных аппаратов, предназначенных для переключения цепей тяговых двигателей и вспомогательных машин, а также для аппаратов защиты, имеющих подвижные детали, наиболее характерны следующие неисправности; электрические — подгар контактов и дугогасительных камер, пробой или перекрытие изоляции; механические — замедленное включение и отключение, поломка деталей, нарушение регулировки, обрыв гибких шунтов; во многих случаях электрические повреждения вызываются механическими неисправностями, т. е. взаимосвязаны.
Подгар контактов. Как в высоковольтных, так и в низковольтных цепях подгар контактов происходит от слабого их взаимного нажатия, неправильного притирания (ослабление пружины), замедленного расхождения при выключении, ненормального действия дугогасительных устройств и цепей, когда аппараты размыкают цепь с большой индуктивностью под током, превышающим, расчетное значение.
Обнаруживают подгар контактов во время наружного осмотра аппаратов (следы оплавления, «разъедание» контактных поверхностей), а также по чрезмерно большим выхлопам дуги из камер в момент переключения цепей. При наружном осмотре аппаратуры заметна копоть на асбестоцементных перегородках камер. Зачистка поверхности контактов не устраняет причину их подгара. Подгар контактов высоковольтных переключателей, не оборудованных дугогасительными устройствами (реверсор, тормозной переключатель), возникает редко. Причина неисправности — нарушение нормального контакта (ослабление нажатия) или неправильное действие блокировок в низковольтной цепи. У групповых переключателей кулачкового типа подгар может произойти из-за нарушения профиля кулачковых шайб или их положения на валу, а также из-за повреждения пружин. Подгар ножей разъединителя ГВ на э.п.с. переменного тока может возникать при ухудшении условий гашения дуги основными контактами и при преждевременном повороте изолятора разъединителя.
Рис. 6.9. Схематическое устройство элект-ропневм этического вентиля включающего типа
Подгар дугогасительных камер. Он возникает вследствие тех же причин, что и подгар контактов. Ненормальное гашение дуги обычно происходит также в результате замыкания между собой витков дугогасительных катушек, плохого прилегания полюсов камеры к сердечнику этой катушки, плохой очистки стенок камер при ремонте, слабого контакта дугогасительных рогов с другими токопроводящими деталями данного аппарата, недостаточного разрыва или замедленного расхождения контактов. У главного выключателя ВОВ-25-4 и контакторных элементов ЭКГ-8 ненормальное гашение дуги может произойти при снижении давления воздуха.
Если сгорела дугогасительная камера какого-либо аппарата, то после выяснения причин этого сменяют ее или весь аппарат.
Пробой и перекрытие изоляции аппаратов. Как и у тяговых двигателей, эти повреждения аппаратов происходят в результате старения изоляции, ее механического повреждения, загрязнения (запыле-ния).
Иногда изоляция перекрывается при сильной ионизации окружающего воздуха, возникающей в результате неоднократного срабатывания аппаратов с нарушенным дугогашением, а также при перенапряжениях между отдельными участками цепей.*- Возможны пробои стоек и изоляционных тяг индивидуальных контакторов, стоек реверсоров и тормозных переключателей. У пусковых резисторов иногда при повышенной влажности атмосферного воздуха происходит пробой изоляционных шпилек и втулок подвесных изоляторов.
В случае повреждения изоляции аппарат обычно заменяют. У токоприемников, помимо пробоя опорных изоляторов, из-за несвоевременной их замены или загрязнения выходят из строя воздухоподводящие трубки.
Замедленное включение и выключение аппаратов. При электропневматическом приводе это может быть вызвано неисправностью их вентилей или механическим заеданием подвижных частей. Основные неисправности вентилей включающего типа (рис. 6.9), приводящие к замедленной работе аппарата, следующие: износ вертикального ствола по высоте, плохая притирка клапанов к седлам, попадание под клапаны посторонних частиц.
Если невозбужденный вентиль «шипит», то причина неисправности — попадание пыли, окалины или нарушение притирки у нижнего клапана. Если же «шипит» вентиль возбужденный (включенный вручную), нарушена притирка верхнего клапана. Как правило, для устранения этих неисправностей достаточно несколько раз нажать на кнопку вентиля.
Замедленное включение аппарата может быть также результатом повреждения уплотняющих манжет поршней цилиндров его привода, что обнаруживают обычно при нажатии на кнопку вентиля привода аппарата по характерному шипению. Для улучшения уплотнения обычно в цилиндр добав ляют несколько капель смазки (см. гл. 1), после чего нужно «расходить» поршень.
Замедленное отключение аппаратов можрт быть следствие^ ослабления или щзлома отключающих пружин и взаимного приваривания силовых контактор. У групповых переключателей с пневматическим приводом замедленное действие может быть следствием порчи вентилей и манжет привода (чаще в зимнее время), подшипников и искривления кулачкового вала.
На электровозах переменного тока при замедленном повороте вала главного контроллера ЭКГ срабатывает реле времени 204, защищая контакторные элементы от подгорания медленно разрывающейся дугой, а также секции вторичной обмотки тягового трансформатора и переходные дроссели от перегрузок током. В морозы причиной медленной работы привода ЭКГ служит застывание смазки в картере редуктора привода, а после длительной эксплуатации привода без ремонта — износ его подвижных частей. В редких случаях причиной застревания ЭКГ на какой-либо позиции может быть приваривание силовых контактов.
У электромагнитных контакторов замедленное включение происходит при механическом заедании подвижных частей или перекосе якоря. Нарушение регулировки аппаратов защиты, как правило, является следствием механического повреждения — ослабления пружин, износа шарниров у подвижных частей, изгиба деталей, заедания подвижных деталей. У плавких предохранителей ток уставки сильно снижается при ослаблении нажатия пружинных контактов. Вставки некоторых типов требуют периодической замены, как правило,— один раз в полгода.
⇐Ремонт измерительных приборов | Ремонт электропод-вижного состава | Подготовка электрооборудования э. п. с. к работе в зимних условиях⇒