Электрическое оборудование тепловоза

309

1.4. Электрическое оборудование тепловоза

Учебное занятие № 101-102

(2часа)

Главный генератор

Учебные вопросы:

1. Назначение тягового главного (главного) генератора

2. Характеристики генератора

3. Устройство статора и магнитной системы.

4. Устройство подшипникового щита

5. Устройство якоря.

6. Устройство щеткодержателя

7. Соединение якоря с коленчатым валом.

8. Охлаждение генератора.

Учебный вопрос № 1

Назначение главного (тягового) генератора

Тяговые генераторы (Рисунок 1.1) предназначены для преобразования меха­нической энергии дизеля в электрическую, а также для пуска дизеля. Во время пуска дизеля тяговый генератор работает в ре­жиме электродвигателя с последовательным возбуждением. Тех­нические данные тяговых.

Рисунок 1.1 Общий вид тягового генератора ГП311 Б

Тяговые генераторы постоянного тока отечественных теплово­зов состоят из одних и тех же частей, поэтому устройство тяго­вого генератора постоянного тока рассмотрено на примере гене­ратора ГП-311Б. Тяговый генератор установлен на общей поддизельной раме. якорь тягового генератора соединён с коленчатым валом дизеля через муфту пластинчатого типа. Охлаждение генератора – воздушное, принудительное, нагнетательное, с регулируемой про­изводительностью охлаждающего воздуха.

Тяговый генератор ГП311Б состоит как и любая машина постоянного тока из следующих частей: остова (станина), главных полюсов, добавочных полюсов, якоря, подшипникового щита, щеточного щита.

Рисунок 1.2 Общее устройство тягового генератора ГП311 Б

1 — подшипник; 2 — коллектор; 3 — щит подшипниковый; 4 — щеткодержатель; 5 — поворот­ная траверса; 6 — уравнительные соединения; 7— пусковая обмотка; 8 — обмотка независи-. мого возбуждения; 9 — станина; 10 — сердечник главного полюса; 11 — сердечник добавочно­го полюса; 12 — сердечник якоря; 13 — катушка добавочного полюса; 14 — обмотка якоря; 15 — воздухонодводящий патрубок; 16 — корпус якоря; 17 — щитки; 18— штифт для фиксации щита со станиной; 19 — вал; 20 — барабан; 31 — продольные ребра; 22 — шпильки

Учебный вопрос № 2

Характеристики генератора

Таблица 1 Характеристики генератора ГП-311Б

Мощность, кВт	Напряжение, В	Ток, А	КПД, %	Число главных полюсов, шт	Число добавочных полюсов,шт	Воздушный зазор между главным полюсом и якорем, мм	Воздушный зазор между добавочным полюсом и якорем, мм	Частота вращения, мин-1	Масса, кг
2000	700/465	4320	95,0	10	10	5	15,5	850	8900

Учебный вопрос № 3

Устройство остова (станины) и магнитной системы.

Остов(Станина) (Рисунок 1.3) служит магнитопроводом, к ней крепятся главные и добавочные полюсы, подшипниковый щит, вентиляционные па­трубки. Снаружи к станине приварены две лапы, которыми она опирается на поддизельную раму. В каждой лапе имеется четыре отверстия для крепящих болтов и два отверстия с резьбой для отжимных болтов

Рисунок 1.3 «Остов, магнитная система, подшипниковый щит тягового генератора ГП311Б»

Главные полюсы служат для создания основ­ного магнитного потока. Каждый полюс состоит из сердечника и катушки. Сердечник (рис. 1.3) для уменьшения вихревых потоков собран из листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изо­лированных друг от друга лаком, спрессованных и стянутых зак­лепками. Для равномерного давления на листы сердечника в них выштампованы прямоугольные отверстия и помещен стальной стержень с отверстиями с резьбой для крепления полюса к станине. На каждом сердечнике расположены катушки обмоток независимого возбуждения 4 (рис. 1.4) для создания основного магнитного потока при работе генератора и пусковой 5, создаю­щей магнитный поток только при пуске дизеля. Катушки наматы­ваются на каркас 6, изготовленный из листовой стали толщиной 1 мм с отогнутыми буртами для удержания пластмассовых изо­ляционных рамок 1 и 3. Каркас изолируется от катушек стекло-миканитом и стеклолентой, а между катушками независимого возбуждения и пусковой проложена изоляционная шайба 2. Основные данные обмоток генератора ГП-311Б приведены в табл. 1.

Для получения чередующейся полярности N—S пять полюсов катушек имеют перекрещенные выводы, а пять открытые (рис. 1.5).

Рисунок 1.3 Сердечник главного полюса тягового генератора ГП-311Б:

1 —отверстие для крепления полюса; 2 — листы сердечника; 3 — стержень; 4 —за­клепка

Рисунок. 1.4. Катушка главного полюса тягового генератора ГП-311Б

Рис. 1.5. Схема намотки катушек:

а — катушка с открытыми выводами; 6 — катушка с перекрещенными выво­дами; Н — начало; К — конец

Добавочные полюсы служат для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря. Добавочный по­люс состоит из литого стального сердечника и катушки. К ниж­ней части сердечника 6 (рис. 1.6) прикреплены латунные или дюралюминиевые угольники 5. Они служат опорой катушки и уменьшают магнитное рассеивание полюса. Между катушкой и угольниками помещена изоляционная рамка 4 из пресс-материала на эпоксидной смоле. На сердечнике катушка 3 крепится сталь­ной накладкой 1, привинченной к нему винтами со стороны, об­ращенной к станине. Между накладкой и катушкой помещена не­магнитная гетинаксовая прокладка 2 для замедления насыщения полюса. Между сердечником полюса и станиной помещен набор из шести стальных прокладок (общей толщиной 3 мм), которые регулируют зазор между добавочным полюсом и якорем, а между станиной и полюсом укладывают пружинную рамку из ленточной стали для предотвращения перемещения катушки на сердечнике из-за усыхания изоляции.

Катушка 3 полюса состоит из шести витков, между которыми помещены стеклотекстолитовые прокладки, крайние витки изоли­рованы микалентой и стеклолентой.

Рис. 1.6. Добавочный по­люс тягового генератора ГП-311Б

Катушки добавочных полюсов имеют открытые выводы, а поэтому для чередования полярности они соединены через по­люс в две параллельные группы. Обмотка добавочных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря для того, чтобы ее действие соответствовало току нагрузки. Площадь попе­речного сечения сердечников добавочных полюсов выбирают так, чтобы в диапазоне изменения рабочих токов индукция была не­большой, что позволяет избежать магнитного насыщения сердеч­ника. Этой же цели служит и больший, чем у главных полюсов, зазор между добавочными полюсами и якорем.

Учебный вопрос № 4

Устройство подшипникового щита.

Передний (подшипниковый) щит служит для установки ступицы подшипника вала якоря. Подшипниковый щит 3 (см. рис. 1.2) воспринимает большие усилия от вала якоря, поэтому он выпол­нен в виде жесткой сварной конструкции из ребер и колец. Ребра наклонены к оси тягового генератора, что обеспечивает жесткость и легкость конструкции.

Вал якоря опирается на двухрядный сферический самоустанав­ливающийся роликовый подшипник 2Н3626К.

В собранном тяговом генераторе подшипниковый щит фикси­руется призонным штифтом 18 (см. рис. 1.2). Люки коллекторной камеры закрыты крышками с пружинными кольцевыми замками застежками). В двух верхних крышках имеются прозрачные вставки для наблюдения за коллекторно-щеточным узлом во время его работы. Зад­ний щит защищает от попадания внутрь тя­гового генератора загрязнений и посторон­них предметов.

Рис. 1.7. Подшипниковый щит

Р
ис. 1.8 Подшипник и ступица подшипникового щита

Подшипниковый щит (Рисунок 1.7) сварной конструкции, укреплен болтами на корпусе статора. Подшипниковый щит является несущей частью, так как на ступицу через роликовый подшипник опирается одной стороной якоря. Подшипник якоря самоустанавливающийся, двухрядный, со сферическими роликами (Рисунок 1.8.)

Учебный вопрос № 5

Устройство якоря.

Якорь тягового генератора (см. рис. 1.2) состоит из корпуса, сердечника, вала, коллектора, обмотки, деталей крепления. Кор­пус якоря 16 состоит из сварного стального барабана 20, двух стальных дисков и 10 сварных ребер 21, приваренных к барабану. К торцам барабана приварены литые фланцы: подколлекторный, в который запрессован укороченный вал 19, и задний для соедине­ния якоря с коленчатым валом дизеля

Сердечник якоря 12 (см. рис. 1.2) набран из листов электро­технической стали. Каждый лист набирают из пяти штампованных сегментов и шихтуют их на про­дольные шпильки 22, проходящие через отверстия в сегментах. Сты­ки сегментов расположены против середины сегментов предыдущего и последующего слоев. Собран­ный и напрессованный на корпус сердечник удерживается стальны­ми обмоткодержателями, стяну­тыми шпильками и прикреплен­ными к корпусу болтами. При по­садке сердечника на корпус онукрепляется клиновыми шпонками, входящими в пазы его сегмен­тов и ребер корпуса. Каждый лист сердечника якоря имеет 155 пазов для укладки обмотки. Для вентиляции обмотки якоря в сер­дечнике создаются радиальные каналы при помощи вентиляцион­ных якорных листов. Для этого сердечник разделяют на пакеты и между ними прокладывают вентиляционные листы с распорками. Распорки к листу крепят расклепыванием шипов, а концы их при­варивают точечной сваркой.

Якорь тягового генератора ГП-311Б последних выпусков имеет петлевую ступенчатую двухходовую обмотку и уравнительные соединения со стороны коллектора. При ступенчатой двухходовой обмотке для крепления лобовых частей обмотки якоря приме­няются бандажи из стеклоленты на эпоксидной смоле. На рис. 1.7, показана схема двухходовой ступенчатой обмотки якоря генератора ГП-311Б с шагом по пазам 1—16, 1 —17 и по коллектору— 2. В каждую катушку петлевой двухходовой обмотки вхо­дят три одновитковые секции (рис. 1.8). Каждая секция по вы­соте разделена на два проводника прямоугольного сечения. Изо­ляций катушки якоря от корпуса осуществляется тремя слоями стеклослюдинитовой ленты и одним слоем стеклянной ленты.

-

.

Рисунок . 1.7. Принципиальная схема петлевой двухходовой обмотоки якоря тягового генератора ГП-311Б:

у_кп , у_кв — соответственно шаг по коллектору петлевой и волновой обмоток; у_ур — шаг уравнительных соединений

Рис. 1.8. Разрез паза якоря тягового генератора для петлевой двухходо­вой обмотки:

1 — клин; 2 — прокладка; 3 ~ про­водники; 4 — микалента; 5 — миканитовая прокладка

Коллектор состоит (см. рис. 1.2) из корпуса, коллекторных пластин, изоляционных миканитовых пластин, изоляционных ман­жет, нажимного конуса и стяжных шпилек.

Коллекторные пластины изготовлены из кадмиевой меди тра­пециевидного профиля. Нижние части пластины имеют форму ласточкина хвоста. В выточки пластин входят конусные части корпуса коллектора и нажимной шайбы, стянутых стальными шпильками. Пластины коллектора изолируются друг от друга листовым коллекторным миканитом толщиной 1 мм, а от корпуса коллектора и нажимной шайбы — миканитовыми манжетами тол­щиной 2 мм. Выступающая часть манжеты предохраняется от повреждений бандажом из шнура, покрытого эмалью. Для об­легчения коллектора в пластинах выштампованы отверстия.

Для соединения коллектора с обмоткой якоря применены гиб­кие петушки, изготовленные из медной ленты сечением 2x20 мм. Нижним концом петушок при помощи твердого припоя прикреп­ляется к коллекторной пластине. К верхней части петушка кре­пится пластина, в которую впаивают концы секций обмотки и уравнительные соединения.

Рис.1.9 Якорь ГП 311Б

Учебный вопрос № 6

Устройство Щеткодержателя

Щеткодержатели предназначены для соединения коллектора якоря с внешней цепью

На тяговых генераторах установлены щет­кодержатели, обеспечивающие постоянное нажатие на щетку в пределах установленных норм без регулировки независимо от из­носа щетки. Корпус щеткодержателя (рис. 1.9) имеет одно гнездо, в которое устанавливается разрезная щетка с резиновым амортизатором.

Рис. 1.9. Щеточный аппарат

Учебный вопрос № 7

Соединение якоря (ротора) с коленчатым валом

С противоположной стороны ротора (Рисунок 1.6) имеется фланец, с помощью которого через эластичную пластинчатую муфту якорь соединен с фланцем коленчатого вала дизеля.

Рисунок 1.6 «Соединение якоря с коленчатым валом»

1,3 ведущий и ведомый диски; 2 пакет; 4,6,8,9- болты; 5- штифт; 7- кольцо направляющий; 10- замочная пластина; 11- гайка; в, г - поверхности проверочные. Цифры , написанные в кружках , показывают порядок затяжки болтов.

.

Учебный вопрос № 7

Охлаждение генератора

Вентиляция тягового генератора — принудительная, осуществ­ляется быстроходным вентилятором, который приводится во вращение от вала дизеля. Охлаждающий воздух подается через зад­ний щит в центральную полость якоря под давлением 1,4 кПа, оттуда проходит по радиальным каналам между пакетами, ох­лаждая сердечник и обмотку якоря, и выходит через зазор между полюсами и якорем к подшипниковому щиту. От центральной полости якоря вихревой поток воздуха проходит между петуш­ками коллектора, охлаждая коллектор. Часть воздуха из заднего щита проходит также в промежутки между полюсными катуш­ками и охлаждает их.

Охлаждающий воздух забирается снаружи тепловоза через воздушные фильтры, установленные с боков кузова. В фильтрах воздух очищается от пыли, снега, масла, капель воды.

Вопросы для закрепления

1. Назначение тягового генератора ГП-311Б

2. Какую мощность имеет тяговый генератор ГП311Б?

3. Назначение и устройство основных сборочных единиц тягового генера­тора постоянного тока ГП311Б?.

4. Какое количество щеток установлено на щеткодержателе генератора ГП-311Б?

5. Какое количество подшипниковых щитов имеет генератор ГП-311Б?

6. Какой тип вентиляции имеет генератор ГП-311Б?

Учебное занятие № 103-104

(2часа)

Тяговый электродвигатель

Учебные вопросы:

1. Назначение тягового электродвигателя

2. Технические характеристики ТЭД

3. Устройство якоря

4. Устройство остова и магнитной системы

5. Охлаждение ТЭД

6. Передача крутящего момента на колёсную пару

Учебный вопрос № 1

Назначение тягового электродвигателя

Т
яговый электродвигатель (ТЭД) (Рисунок 1.1) предназначен для преобразования электрической энергии тягового генератора в механическую энергию движения колесных пар.

Рисунок 1.1 Общее устройство ТЭД: 1-остов (станина); 2-щеточный аппарат; 3-стеклобандаж; 4-подшипник; 5-вал якоря; 6-коллектор; 7-передний подшипниковый щит; 8-главный полюс; 9-задний подшипниковый щит; 10-сердечник якоря

Представляет собой четырех полюсную машину постоянного тока с последовательным возбуждением, принудительной вентиляцией, для опорно-осевого подвешивания. Состоит из пяти основных частей:

- остова (станины);

- главного и добавочного полюсов;

- щеточного аппарата;

- якоря;

- переднего и заднего подшипниковых щитов.

Учебный вопрос № 2

Технические характеристики ТЭД

Технические характеристики ТЭД представлены в таблице 1.

Таблица 1 Технические характеристики ТЭД ЭД - 118А

Наименование параметра
	продолжительный
Мощность, кВт	305
Напряжение длительного режима, В	463
Ток якоря продолжительного режима, А	720
Частота вращения якоря наибольшая, об/мин	2290
Расход вентилирующего воздуха, м3/мин, не менее	100
КПД, %	94,5
Класс изоляции: обмоток главного полюса
Сопротивление обмоток постоянному току при температуре 15 °С, Ом: - якоря - главных полюсов (без шунта) - добавочных полюсов	0,013 0,0105 0,00812
Масса, кг

Учебный вопрос № 3

Устройство остова и магнитной системы

Остов (Рисунок 1.2) является несущей конструкцией и магнитопроводом тягового электродвигателя. К нему крепятся четыре главных и четыре добавочных полюсов. Монтируются все остальные его части.

Рисунок 1.2. Остов ТЭД: 1-верхний смотровой люк; 2-магнитопровод; 3-крепление главных и добавочных полюсов; 4-передняя крышка; 5-прилив крепления МОП.

Остов отлит из углеродистой стали с высокой магнитной проницаемостью и имеет восьмигранную форму. С торцов имеются расточки для подшипниковых щитов. Имеются два прилива для опоры на пружинную подвеску и малые приливы (предохранительные). В верхней части корпуса со стороны коллектора имеется вентиляционное отверстие, соединенное брезентовым рукавом (гармошкой) с каналом, через который нагнетается воздух для охлаждения электродвигателей. Выход воздуха осуществляется с противоположной стороны через три отверстия в корпусе тягового электродвигателя, защищенных сетками и щитками. Для осмотра коллектора и щеток остов имеет три люка: верхний, нижний и боковой. С противоположной стороны от коллектора имеет приливы с резьбой для болтов крепления кожухов зубчатой передачи.

Для выводов кабелей в остове имеются четыре отверстия, защищенные от проникновения влаги. К силовой схеме тепловоза тяговый электродвигатель подключается четырьмя гибкими кабелями, которые выводятся из остова через специальные отверстия в его верхней части. Кабельные выводы крепятся к остову зажимами (клицами) из древесно-слоистого пластика.

Магнитная система ТЭД (Рисунок 1.3) состоит из остова, главных и добавочных полюсов. Главные полюсы закреплены внутри остова на больших его гранях, добавочные полюсы установлены между главными полюсами на малых наклонных гранях.

Рисунок 1.3 Магнитная система ТЭД: 1-главные полюса; 2-добавочные полюса

Г
лавные полюсы (Рисунок 1.4) предназначены для создания основного магнитного потока и представляют собой моноблок, пропитанный эпоксидным компаундом, состоящий из сердечника и катушки.

Рисунок 1.4 Главный полюс ТЭД

Сердечник набран из штампованных листов малоуглеродистой стали толщиной 2 мм. Листы сердечников спрессованы и стянуты четырьмя заклепками с потайными головками. Для размещения головок заклепок и равномерного распределения усилия крайние листы изготовляются более толстыми.

В середине каждого листа сердечника выштамповано отверстие, в которое после сборки запрессовывают стальной стержень. Три болта М30, крепящих сердечник к остову, ввертывают в стержень, при этом усилие от стержня равномерно передается на листы сердечника. Стержень может заменяться без нарушения целостности моноблока. Головки болтов заливают кварцкомпаундом, препятствующим просачиванию влаги внутрь остова.

Катушка главного полюса намотана из шинной меди сечением 9х28 мм на широкое ребро (плашмя) в два слоя. Витки катушки главных полюсов изолированы друг от друга непропитанной стеклослюдинитовой лентой ЛСКН-160-ТТ и пропитанной стеклянной тканью.

Катушка состоит из двух полукатушек с числом витков 11 и 8, соединенных между собой последовательно. Различное число витков полукатушек дает лучшее заполнение междукатушечного пространства и определяется условиями размещения главных полюсов внутри остова.

Снаружи изоляция катушки (от корпуса) имеет четыре слоя непропитанной стеклослюдинитовой ленты. В местах соприкосновения катушки с остовом дополнительно устанавливают прокладки из стеклоткани и стеклотекстолита. Между слоями катушки также укладывают прокладки из стеклотекстолита. Каждый слой изоляции промазан компаундом. Катушку с изоляцией запекают и спрессовывают, затем покрывают эмалью.

По другой технологии витковая изоляция катушек главных полюсов выполняется из асбестовой бумаги, слои катушки изолированы один от другого стеклотекстолитовой прокладкой – изоляция класса нагревостойкости F. Для обеспечения закрепления катушки на сердечнике зазоры между ними заполняют асбестовой лентой и затем пропитывают в компаунде «Монолит-2».

Во избежание повреждения изоляции катушка отделена от башмака предохранительной рамкой из тонколистовой стали.

Добавочные полюсы (Рисунок 1.5) предназначены для улучшения процесса коммутации тягового электродвигателя. Устанавливают их между главными полюсами и крепят к станине болтами. Они, также как и главные полюсы, представляют собой моноблок, пропитанный эпоксидным компаундом, и состоят из сердечника и катушки.

Рисунок 1.5. Добавочный полюс

Воздушный зазор под добавочными полюсами 9 мм.

Сердечники добавочных полюсов изготовлены сплошными из толстолистовой, литой стали, т.к. их размеры и поток, проходящий через них, невелики, то и потери, вызываемые вихревыми токами, незначительны.

Башмак сердечника имеет меньший размер, чем его основное тело, и для удержания катушки с двух сторон башмака приклепаны немагнитные полюсные наконечники из латуни или дюралюминия. Для надежности крепления полюсные наконечники посажены на зуб.

Для предупреждения перемещения катушки вдоль сердечника (при усыхании изоляции) между ней и остовом установлена пружинная рамка. Между сердечником и остовом поставлены дюралюминиевые немагнитные прокладки, увеличивающие воздушный зазор в магнитной цепи с целью уменьшения рассеивания магнитного потока и влияния на коммутацию вихревых токов. Катушка добавочного полюса выполнена из шинной меди сечением 6х35 мм, намотанной на узкое ребро.

Между витками катушки установлены прокладки из пропитанной стеклоткани. Полностью изолируют от корпуса только три-четыре витка с каждой стороны – непропитанной стеклослюдинитовой лентой и стеклянной лентой.

Со стороны остова и наконечника располагают прокладки из стеклотекстолита. Для повышения теплоотдачи наружную поверхность средних витков катушки не изолируют, а от корпуса они изолированы пятью прокладками из асбестовой электроизоляционной бумаги. Класс нагревостойкости изоляции F.

Катушка надета на стальной каркас. Для изоляции от корпуса ее вместе с каркасом пропитывают в компаунде и затем покрывают электроизоляционной эмалью.

Катушки добавочных полюсов соединяются последовательно между собой и с обмоткой якоря и питаются током якоря.

Межкатушечные соединения, выполненные шинами или гибкими кабелями, при неудовлетворительном креплении вибрируют, что приводит к изломам как самих соединений, так и выводов катушек. Предпочтение отдают шинным межкатушечным соединениям, выполненным из двух голых медных лент и закрепленных к корпусу бандажом с резиновыми прокладками, гасящими высокочастотные вибрации.

Щеткодержатель (Рисунок 1.6) отлит из латуни, имеет гнезда для установки трех разрезных щеток ЭГ-61 (2х12,5)х40х64 с резиновыми амортизаторами для защиты от ударной и вибрационной нагрузки.

Рисунок 1.6 Щеткодержатель ТЭД

При разрезных щетках в случае неровности коллектора или выпучивании одной из коллекторных пластин подскакивает сначала одна, а затем вторая из половинок щетки, поэтому контакт щетки и коллектора сохраняется постоянно, коллектор почти не подгорает. Резиновые амортизаторы поглощают небольшие толчки и удары, не допуская отрыва щеток от коллектора.

На электродвигателе должны быть установлены щетки одной и той же марки. Это особенно важно при петлевой обмотке, так как различие в сортах щеток может вызвать протекание больших токов по уравнительным соединениям.

Латунный корпус щеткодержателя укреплен в кронштейне, вваренном в торцовую стенку остова. В корпус запрессованы два стальных пальца, служащих для крепления щеткодержателей в кронштейне. Пальцы изолированы от корпуса прессматериалом или твердым изоляционным слоем из эпоксидного компаунда, на который надеты изоляторы из пресс материала. Такое выполнение пальцев щеткодержателей дало возможность повысить их изоляционные свойства и тем самым избежать снижения сопротивления изоляции в эксплуатации, которое наблюдалось при использовании фарфоровых изоляторов.

В корпусе щеткодержателя имеются два гнезда для щеток. В одно гнездо вставлена одна пара щеток, в другое – две пары. Нажатие щеток на коллектор осуществляется спиральными пружинами. Нажатие (4,2 – 4,8 Н) регулируется поворотом втулки, находящейся в центре пружины. Характеристики спиральных пружин подобраны так, чтобы регулировка давления до полного износа щетки не требовалась. Щетки снабжены гибкими шунтами, прикрепленными болтами к корпусу щеткодержателя. Для удобства замены и осмотра щеток на щеткодержателях установлены стойки с заплечиками, позволяющие фиксировать пружины в приподнятом состоянии.

Учебный вопрос № 4

Устройство якоря

Якорь электродвигателя (Рисунок 1.7) предназначен для преобразования электрической энергии, поступающей от тягового генератора на его обмотку, в механическую энергию, передаваемую через вал и редуктор колесной паре.

Рисунок 1.7 Устройство якоря ТЭД: 1- передняя нажимная шайба; 2- стеклоткань; 3-нажимной конус; 4 – стеклотекстолитовая прокладка; 5-коллектор; 6-втулка коллектора; 7-уравнительная обмотка; 8-бандаж; 9-петлевая обмотка; 10-балансировочный груз; 11-сердечник; 12-вал якоря; 13- пазовый клин; 14 – задняя нажимная шайба.

Вал якоря изготовлен из прокатанной стали с термообработкой. Один его конец обработан на конус для насадки ведущей шестерни. Сопряжения участков вала разных диаметров выполнены с плавными переходами.

Сердечник якоря набран из штампованных листов электротехнической легированной стали толщиной 0,5 мм, покрытых тонким слоем лака с обеих сторон. Толщина крайних листов составляет 1 мм. В каждом листе выштамповано 54 паза и 32 вентиляционных отверстия диаметром 27 мм, расположенных в два ряда.

Со стороны шестерни на валу установлена задняя нажимная шайба (открытого типа), со стороны коллектора – передняя шайба. Нажимные шайбы, одновременно являющиеся обмоткодержателями, отлиты из стали. Открытая шайба улучшает охлаждение задних лобовых частей обмотки.

Собранный сердечник без обмотки покрывают эмалью (коричневым грунтом) и запекают для повышения коррозионной устойчивости. Нажимные шайбы перед укладкой обмотки якоря покрывают стеклотканью, пропитанной в эпоксидном лаке, опрессовывают и запекают, что создает монолитную изоляцию. Обмотка якоря петлевая, уложена в прямоугольные пазы сердечника и закреплена в них изоляционными клиньями. Лобовые части обмотки закреплены бандажами из стеклобандажной ленты класса нагревостойкости Н. Концы обмотки, перед входом в шлицы коллектора, расплющены.

Уравнительная обмотка предназначена для равномерного распределения тока между параллельными ветвями и жесткого фиксирования напряжения между соседними коллекторными пластинами. Она уложена на переднюю нажимную шайбу под лобовыми частями обмотки якоря, выводные концы – в коллекторные пластины.

Коллектор электродвигателя состоит из пластин, нажимных втулки и конуса, двух изоляционных манжет и изоляционного цилиндра. Диаметр коллектора 400 мм. Пластины коллектора (216 шт.) изготовлены из твердотянутой профильной меди, легированной кадмием или серебром. Пластины штампуют за одно целое с петушками. В нижней части они имеют форму «ласточкиного хвоста», позволяющего прочно скрепить коллектор. Втулка и нажимной конус коллектора, конусные выступы которых входят в выточки пластин, сжаты под прессом и стянуты гайкой через пружинное кольцо.

Коллектор тепловозных электродвигателей работает в напряженных условиях в механическом и тепловом отношении, поэтому все детали коллектора изготовляют из высокопрочных материалов. Пластины изолированы друг от друга коллекторным миканитом толщиной 1,2 мм, а от корпуса – миканитовым цилиндром и манжетами толщиной 2 мм. В прорези петушков впаивают концы секций обмотки якоря. Каждая четвертая пластина имеет более глубокую прорезь, в которую дополнительно впаивают концы уравнительных соединений.

Коллектор балансируют статически при помощи грузов, закрепляемых в специальных канавках в нажимном конусе и втулке. Радиальное биение коллектора не должно превышать 0,05 мм.

В якорях электродвигателей применена петлевая обмотка с уравнительными соединениями первого рода. Она состоит из 54 катушек. Катушка обмотки якоря состоит из четырех элементарных одновитковых секций. Каждая секция в свою очередь состоит из трех параллельных проводников, расположенных по высоте паза, а четыре витка, входящих в катушки, располагаются по ширине паза, т.е. осуществлена горизонтальная укладка. В пазовой части катушка изолирована тремя слоями стеклослюдинитовой ленты толщиной 0,1 мм в половину нахлеста и одним слоем стеклянной ленты толщиной 0,1 мм в половину нахлеста. Каждый проводник покрывается изоляцией из одного слоя стеклянной ленты толщиной 0,1 мм. В задних лобовых частях дополнительно между элементарными секциями устанавливают прокладки из стеклоленты. Передние лобовые части дополнительно имеют между витками секции прокладки из слюды, чтобы избежать витковых замыканий при осадке и бандажировке обмотки. Концы катушек в изгибах дополнительно изолируются одним слоем полиамидной пленки толщиной 0,04 мм. Используются электроизоляционные материалы класса F.

На дне паза и под клин устанавливают прокладки из стеклотекстолита 0,35 мм. Обмотка якоря удерживается в пазах стеклотекстолитовыми клиньями толщиной 6 мм, в лобовых частях – стеклобандажом. Бандажи в процессе сушки запекают, и они становятся монолитными. Преимущество стеклобандажа в том, что он не разрушается при круговом огне на коллекторе.

Учебный вопрос № 5

Охлаждение ТЭД

В
ентиляция тягового электродвигателя (рисунок 1.8) параллельная, независимая.

Рисунок 1.8. Схема независимого охлаждения ТЭД: 1-входное вентиляционное отверстие; 2-коллектор; 3-корпус (остов); 4-главный полюс; 5-выходное отверстие; 6-сердечник якоря; 7-добавочный полюс; 8-задние лобовые части обмотки якоря; 9-вал якоря

Охлаждающий воздух нагнетается вентиляторами, установленными в кузове тепловоза. Воздух от вентилятора поступает в полость электродвигателя через вентиляционное отверстие, расположенное в верхней части остова над коллектором, и дальше движется двумя параллельными потоками. Нагретый воздух выбрасывается через отверстия в подшипниковом щите.

Учебный вопрос № 6

Передача крутящего момента на колёсную пару

Тяговый электродвигатель (рисунок 1.9) непосредственно приводит во вращение колесную пару через зубчатую передачу. Для этого один конец вала якоря выведен из остова и на него в горячем состоянии напрессована шестерня, предохраняемая от сползания гайкой. Эта шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом колесной пары, образуя тяговую передачу.

Т
яговая передача надежно закрыта кожухом для того, чтобы в нее не попадали пыль, вода и посторонние предметы. Внутрь кожуха заливают редукторную смазку.

Рисунок 1.9. Схема передачи вращающего момента ТЭД: 1- малая шестерня на валу якоря; 2-большая эластичная шестерня оси колесной пары; 3-кожух редуктора ТЭД; 4-заправочная горловина

Вопросы для закрепления

1. Назначение тягового электродвигателя постоянного тока.

2. Назначение якоря тягового электродвигателя.

3. Какую мощность имеет ТЭД в продолжительном режиме ?

4. Из каких основных частей состоит остов ТЭД?

5. Назначение главных и добавочных полюсов ТЭД.

6. Из каких узлов состоит якорь тягового электродвигателя?

7. Из каких узлов состоит щеткодержатель тягового электродвигателя?

8. Вентиляция тягового электродвигателя.

Учебное занятие № 105-108

(4 часа)

Вспомогательные электрические машины

Учебные вопросы:

1. Назначение и устройство двухмашинного агрегата.

2. Назначение и устройство электродвигателей маслопрокачивающего и топливоподкачивающего насосов.

Учебный вопрос № 1

Назначение и устройство двухмашинного агрегата.

Двухмашинный агрегат А-706Б (рис. 1.1). Он установлен на тепловозах ТЭ10МК, состоит из вспомо­гательного генератора ВГТ-275/120, предназначенного для пита­ния цепей управления, освещения, размагничивающей обмотки возбудителя и заряда аккумуляторной батареи и возбудителя В-600 для питания независимой обмотки возбуждения тягового генератора. Двухмашинный агрегат А-706Б защищенного испол­нения с самовентиляцией.

Рис. 1.1. Двухмашинный агрегат типа А-706Б (продольный разрез):

1 — коллектор; 2 — подшипник; 3 — траверса; 4 — щеткодержатель; 5 — обмотка якоря; в — сердечник якоря; 7 — станина возбудителя; 8 — сердечник главного полюса; 9 — обмотка не­зависимого возбуждения возбудителя; 10 — размагничивающая обмотка возбудителя; 11 — болты крепления станины; 12 — вентилятор; 13—станина вспомогательного генератора; 14 — обмотка параллельного возбуждения вспомогательного генератора; /5 — контактные кольца; 16 — втулка коллектора вспомогательного генератора; 17 — кольцо; 18 — капсула подшипни­ка; 19 — вал

Станины 7 и 13 соединены болтами, к ним приварены лапы для крепления и проушины для транспортировки. В средней части станины расположены вентиляционные отверстия с сетками. Из­нутри к станинам болтами крепятся сердечники 6 главных и до­бавочных полюсов. Сердечники главных полюсов набраны из листовой стали и стянуты заклепками. На сердечнике главного полюса возбудителя расположены катушка обмотки независимого возбуждения возбудителя 9, получающая питание от амплистата, и катушка размагничивающей обмотки 10, получающая питание от вспомогательного генератора. На сердечнике главного полюса вспомогательного генератора намотана катушка параллельного возбуждения 14. Катушки имеют открытые и перекрещенные выводы, от корпуса они изолированы микалентой и тафтяной лентой. Для предотвращения от продольного сдвига катушек между ними и башмаком сердечника устанавливают пружинные рамки. В каждой станине укреплено по пять добавочных полюсов (место шестого полюса занято выводами обмотки). Сердечники добавочных полюсов вспомогательного генератора и возбудителя литые стальные, катушки одинаковы и изолированы микалентой и тафтяной лентой. К торцам станины крепятся подшипниковые щиты. К подшипниковым щитам крепятся изоляционные траверсы, имеющие по шесть щеткодержателей. Корпуса щеткодержателей отлиты из латуни. В каждый корпус устанавливается по одной щетке марки ЭГ-4. Нажатие на щетку создается спиральными пру­жинами в пределах 11—20 Н. При установке траверс предусмот­рена возможность их перемещения для установки на нейтрали. В центре подшипниковых щитов имеются гнезда, куда встав­ляются капсулы с подшипниками. Полости подшипников по валу уплотняются лабиринтовым уплотнением, а снаружи со стороны возбудителя — крышкой.

Якоря вспомогательного генератора и возбудителя смонтиро­ваны на общем валу 19, который опирается на шарикоподшип­ники. Сердечники, якорей набраны из листов стали толщиной 0,5 мм, которые насажены на вал и удерживаются на нем кор­пусами коллекторов и обмоткодержателями. Число пазов, раз­меры паза, длина сердечников, размеры обмоток якорей и число коллекторных пластин для обеих машин одинаковы. В 44 откры­тых пазах укладывается волновая двухслойная обмотка с шагом по пазам 1—8, по коллектору — 1—44. В пазах сердечника и на лобовых вылетах обмотка закреплена стальными проволочными бандажами, под которые подложен электрокартон и миканит.

Коллекторы арочного типа опрессованы пластмассой. Втулка 16 коллектора вспомогательного генератора удлинена и на нее насажены два кольца 15, соединенные с двумя коллекторными пластинами, расположенными по окружности на расстоянии по­люсного деления и предназначенными для съема переменного на­пряжения питания радиостанции тепловоза. Двухмашинный агрегат охлаждается собственным вентилятором 12 центробежного типа, закрепленным на валу якоря в средней части между якорями возбудителя и вспомогательного генератора. Охлаждающий воз­дух для каждой машины засасывается через нижние открытые части подшипниковых щитов, омывает поверхности коллекторов, полюсов и якорей, а кроме того, проходит параллельно через полости коллекторов и вентиляционные отверстия сердечников якорей, затем нагретый воздух выбрасывается через вентиляцион­ные отверстия в середине станины.

Схемы внутренних соединений вспомогательного генератора и возбудителя приведены на рис. 1.2. Катушки полюсов всех об­моток, а также обмотки добавочных полюсов и якорей соединены последовательно.

Рис. 1.2. Схема соединения обмоток двухмашинного агрегата А-706Б (вид со стороны коллектора):

а - вспомогательного генератора ВГТ-275/120; б - возбудителя В-600; Ш. ШШ - начало и конец обмотки параллельного возбуждения; Я, ЯЯ - начало и конец обмотки якоря; HI. HH1 -начало и конец обмотки независимого возбуждения; Н2, НН2 — начало и конец раз­магничивающей обмотки

Учебный вопрос № 2

Назначение и устройство электродвигателей маслопрокачивающего и топливоподкачивающего насосов.

Э
лектродвигатель маслопрокачивающего насоса серии П-41М (рисунок 1.3) предназначен для предварительной прокачки и заполнения системы смазки дизеля маслом перед запуском дизеля.

Рисунок 1.3. Общий вид электродвигателя маслопрокачивающего насоса П41М

Электродвигатель топливоподкачивающего насоса серии П-21М (Рисунок 1.4) предназначен для предварительного создания давления топлива в топливной системе тепловоза, перед запуском дизеля.

Р
исунок 1.4. Общий вид электродвигателя толпливоподкачивающего насоса П21М

Электродвигатели П-41М и П-21 аналогичны по конструкции и отличаются направлением вращения ротора. Технические характеристики электродвигателей приведены в (таблице 1).

Таблица 1

Технические характеристики электродвигателей

Наименование параметра	Значение и характеристика
	П21	П41
Мощность, кВт	0,5	4,2
Напряжение, В	75	64
Частота вращения, об/мин	1350	2200
Направление вращения со стороны привода	правое	левое
Возбуждение	смешанное	параллельное
Число главных полюсов	2	4
Число добавочных полюсов	1	4
Класс изоляции	В	Н
Масса	37,8	78

Электродвигатель П21 имеет два главных и один добавочный полюс, а электродвигатель П41 четыре главных и четыре добавочных полюса. Сочленение двигателей с приводными механизмами осуществляется упругой муфтой.

На примере П21 (Рисунок 1.5) рассмотрим более детально конструкцию электродвигателей серии П.

Рисунок 1.5 Устройство электродвигателя П21.

1 — вал якоря; 2— подшипник; 3 — крышка шарикоподшипника; 4 — лабиринт; 5 — балан­сировочное кольцо; 6 — траверса; 7 — щеткодержатель; 8, 16— подшипниковые щиты; 9— коллектор; 10, 18 — обмоткодержатели; 11, 12 — параллельная и последовательная катушки главного полюса; 13 — сердечник главного полюса; 14 — сердечник якоря; 15 — обмотки яко­ря; 17— вентиляторное колесо; 19 — лапы; 20 — станина

Электродвигатель П-21 (рис. 1.5) состоит из станины, двух глав­ных и одного добавочного полюсов, двух подшипниковых щитов, якоря и двух подшипников.

Станина 20 цилиндрической формы, снизу к ней приварены лапы 19 для крепления, сверху ввернут транспортный винт. К ста­нине по вертикали крепятся главные полюсы двумя болтами каждый. Главный полюс состоит из сердечника и обмотки. Сердечник набран из пластин электротехнической стали. Обмотка в за­висимости от типа двигателя может быть смешанного возбуждения или параллельного, т. е. содержать две или одну катушку. Сравни­тельно легкие условия коммутации позволяют применить только один добавочный полюс, а на месте второго находится коробка выводов. К торцам станины крепятся подшипниковые щиты 8, 16. На переднем подшипниковом щите 8 крепится изоляционная тра­верса 6, а к ней — щеткодержатели. Передний подшипниковый щит имеет крышки для осмотра щеток, щеткодержателей, соедини­тельных проводов и коллектора. Якорь состоит из вала 1, сердеч­ника 14, обмотки 15 и коллектора 9. Сердечник набран из пластин электротехнической стали, на валу он фиксируется шпонкой и двумя кольцами. Обмотка в пазах удерживается деревянными клиньями, а на лобовых частях — проволочными бандажами. Об­мотка якоря петлевая всыпная, имеет две параллельные ветви. Коллектор 9 набирается из медных пластин, корпус коллектора изготовляется из асборезольной массы. Якорь вращается в двух шарикоподшипниках, подшипник со стороны коллектора опорно-упорный, со стороны вентилятора — опорный.

Вопросы для закрепления

1. Назначение электродвигателя маслопрокачивающего насоса.

2. Назначение электродвигателя топливоподкачивающего насоса.

3. В чем отличие электродвигателя маслопрокачивающего насоса от электродвигателя топливоподкачивающего насоса?

4. Какое количество главных и добавочных полюсов имеют электродвигатели П21 и П41?

5. Назначение возбудителя двухмашинного агрегата А-706.

6. Устройство возбудителя двухмашинного агрегата А-706.

7. Назначение вспомогательного генератора двухмашинного агрегата А-706.

8. Устройство вспомогательного генератора двухмашинного агрегата А-706.

Учебное занятие № 109-110

(2 часа)

Аккумуляторная батарея

Учебные вопросы:

1. Назначение, устройство и работа аккумуляторной батареи

2. Технические характеристики аккумуляторной батареи

3. Достоинства и недостатки данного вида батареи

4. Процессы «заряд – разряд» батареи.

5. Неисправности аккумуляторных батарей, возникающих в эксплуатации

Учебный вопрос № 1

Назначение, устройство и работа аккумуляторной батареи

Аккумуляторная батарея — это химический источник электрической энергии многоразового действия, которая накапливает (аккумулирует) электроэнергию при пропускании электрического тока и отдает ее при подключении нагрузки. На тепловозе (Рисунок 1.1) батарея предназначена для запуска дизеля (стартерная) и для питания различных вспомогательных цепей.

Рисунок 1.1 Общий вид щелочной аккумуляторной батареи

При изучении видов аккумуляторных батарей, мы столкнёмся с такими терминами, как емкость, плотность электролита, КПД батареи.

Емкость – это количество электричества, которое можно получить при разряде батареи до достижения минимального значения напряжения за единицу времени. Таким образом, мы выяснили, что каждая аккумуляторная батарея имеет свой уровень минимального напряжения, ниже которого разряжать элементы не рекомендуется, т.к. происходит необратимый процесс сульфитации пластин. Пластины, в данном случае, покрываются слоем сульфата, что препятствует прохождению химической реакции.

Плотность электролита – это отношение массы вещества к занимаемому этим веществом объему. Электролит бывает кислотный или щелочной. Таким образом, плотность электролита – это отношение определенного объема кислоты или щелочи в концентрированном виде к объему дистиллированной воды. Измерение производится ареометром. Коэффициент полезного действия батарей (КПД) – это отношение энергии, полученной при разряде к энергии, подведенной при заряде (n=Wp/Wз).

На современных тепловозах используют два типа аккумуляторных батарей, в зависимости от состава активной массы пластин и электролита:

• кислотные;

• щелочные.

На примере 48ТПЖН-550 рассмотрим конструкцию щелочной аккумуляторной батареи, рекомендованных заводом изготовителем для установки на тепловоз серии ТЭ10МК.

Щелочной железоникелевый аккумулятор ТПЖН-550 (рис. 1.2) состоит из двух блоков положительных и отрицательных пластин. Оба блока помещены в стальной сосуд 2. Положительные и отрицательные пластины состоят из ламелей (коробочек), соеди­ненных между собой в замок и укрепленных с обеих сторон сталь­ными ребрами, к ребрам приварены контактные планки. Пластины отделены друг от друга перфорированными волнистыми сепарато­рами или резиновыми шнурами. Одноименные пластины каждого блока собраны на шпильке и закреплены гайками. От стенок сосу­да блок пластин изолируется вставленной по периметру винипла-стовой пластиной 13. Каждый блок имеет по два борна. Борны выведены через отверстия крышки в сосуде и изолированы от нее винипластовыми и резиновыми кольцами, которые собраны в гер­метичный узел, препятствующий вытеканию электролита из акку­мулятора. Для заливки аккумулятора электролитом в крышке сосуда имеется трубка 8, в которую ввинчена пластмассовая проб­ка-клапан 9. Аккумуляторный сосуд окрашен снаружи эпоксидной эмалью и защищен резиновым чехлом с целью изоляции аккуму­ляторов друг от друга и от батарейного ящика.

Активной массой положительных пластин в заряженном состоя­нии является двуокись никеля NiO2, а отрицательных — восстанов­ленная смесь руды Fe. Электролитом щелочных аккумуляторов служит раствор КОН в дистиллированной воде с добавлением 20 г/л гидрата окиси лития Li(OH)2, залитый в аккумулятор до уровня 40—50 мм выше верхних кромок сепараторов.

Особенностью щелочных аккумуляторов является то, что кон­центрация раствора КОН при разряде остается неизменной, а по­этому напряжение щелочных аккумуляторов почти не зависит от плотности электролита.

Перед постановкой новой батареи на тепловоз она подвергается одному — трем тренировочным циклам (заряд-разряд) режимом: заряд током 150 А в течение 12 ч, разряд током ПО А в течение 5 ч. Разряд прекращается при достижении напряжения 1 В хотя бы на одном аккумуляторе.

Второй и третий тренировочные циклы проводятся в том случае, если на предыдущем цикле имеются аккумуляторы с напряжением ниже 1 В. После тренировочных циклов проводится контрольный цикл: заряд током 150 А в течение 6 ч, разряд током ПО А до напряжения 1 В на одном аккумуляторе. Батарея считается при­годной к эксплуатации, если она отдает на контрольном разряде не менее 90% номинальной емкости, т. е. 500 А-ч.

Аккумуляторные батареи на магистральных тепловозах разме­щаются в специальных отсеках под главной рамой по обе стороны топливного бака. Это обеспечивает удобство их монтажа и обслу­живания из кузова тепловоза или прямо с земли.

Рисунок 1.2 Устройство элемента щелочной никель-кадмиевой аккумуляторной батареи

1-чехол; 2-сосуд; 3-блок положительных пластин; 4-изолятор; 5-вывод; 6-уплотнительное кольцо; 7-борн; 8-крышка; 9-пробка; 10-шпилька; 11-пластины; 12-положительная пластина; 13-сепаратор; 14-отрицательная пластина

Учебный вопрос № 2

Технические характеристики аккумуляторной батареи

Технические характеристики щелочной аккумуляторной батареи 46ТПЖН-550 приведены в (таблице 1):

46 – число аккумуляторов в батареи;

Т –тепловозная

П – тип пластины;

ЖН- активная масса (жедезно-никелевый)

550 – номинальная емкость, А*ч;

Таблица 1

Параметры аккумуляторной батареи 46ТПЖН-550

Наименование параметра	Значение параметра
Тип аккумуляторной батареи 46ТПЖН-550	46ТПЖН-550
Номинальное напряжение (В)	57,5
Номинальная емкость (А*Ч)	550
Пусковой ток при запуске (А)	1740
Первоначальный ток заряда (А)	110-120
Ток заряда при котором можно глушить дизель(А)	25
Наработка (циклы)	1000
Масса с электролитом (Кг)	2100
Количество электролита (Л)	475
Диапазон рабочих температур (0С)	От – 40 до +45
Габаритные размеры одного элемента (мм) длина, L ширина, B высота, Н	247 190 480
Гарантийный срок службы (лет)	5

Электролитом для аккумуляторов служит водный раствор гидрата окиси калия технического ГОСТ 9285-78 высшего сорта с добавкой 20 ± 1 г/л гидрата окиси лития ГОСТ 8595-83. В летний период плотность электролита составляет 1,19-1,21 г/см3; в зимний 1,25-1,27 г/см3. Уровень электролита над пластинами должен быть от 10 до 45 мм. Полностью зараженный аккумулятор имеет ЭДС 1.45 В., а напряжение в следствии большого внутреннего сопротивления – 1.2 В. Минимальное напряжение - 0.9 В. КПД равен 50-60%.

Учебный вопрос № 3

Достоинства и недостатки данного вида батареи

Достоинства щелочных батарей по отношению к кислотным:

• широкий диапазон температур окружающей среды (-40...+45°С);

• сохранение работоспособности после длительного пребывания при температуре до -50°С.;

• устойчивость к воздействию механических нагрузок, работоспособность после глубоких разрядов, кратковременных замыканий, длительного хранения;

• исключена возможность мгновенного отказа;

• увеличенный срок службы (до десяти лет);

• использование для изготовления менее дефицитных материалов;

• менее подвержены к саморазряду (при этом не разрушаются пластины), имеют большую механическую прочность и малую чувствительность к перезаряду и недозаряду, а также к большим разрядным токам, требуют более простого обслуживания и ремонта;

• имеют меньший вес;

• при работе выделяют меньшее количество вредных газов и испарений.

Недостатки щелочных аккумуляторных батарей:

• меньшая ЭДС;

• более низкий КПД;

• пониженная емкость.

Учебный вопрос № 4

Процессы «заряд – разряд» батареи

Принцип работы щелочных аккумуляторных батарей (Рисунок 1.3) основан на изменении химического состава положительных и отрицательных пластин в результате химической реакции.

Рисунок 1.3 Принцип работы никель-кадмиевого щелочного аккумулятора

При разряде, на положительном электроде расходуется часть активного кислорода, содержащая в окислах никеля, а на отрицательном электроде выделяется металлический кадмий. Активный кислород и кадмий при этом несут в себе свободные заряженные частицы, которые направлены в внешнюю цепь. При заряде, обратно обогащается кислородом положительный электрод (гидрат закиси никеля переходит в гидрат окиси никеля), а отрицательный электрод из гидрата закиси кадмия восстанавливается в чистый кадмий, т.е. активный кислород и кадмий поглощают заряженные частицы из внешней цепи и размещают их на пластинах.

Учебный вопрос № 5

Неисправности аккумуляторных батарей, возникающих в эксплуатации

• трещина в корпусе;

• короткое замыкание пластин;

• сульфатация пластин;

• отгорание перемычек;

• разрушение активной массы пластин;

• нарушение резьбы на борнах.

Вопросы для закрепления

1. Назначение аккумуляторной батареи на тепловозе

2. Устройство щелочной никель-кадмиевой аккумуляторной батареи

3. Технические характеристики щелочной аккумуляторной батареи 46ТПЖН-550

4. Достоинства и недостатки щелочных аккумуляторных батарей

5. Как происходит процесс «заряда – разряда» батареи?

6. Возможные неисправности аккумуляторных батарей, возникающих в процессе эксплуатации

Учебное занятие № 111-112

(2часа)

Практическая работа №13

Определение технического состояния аккумуляторной батареи

Целью практической работы является: научиться определять техническое состояние аккумуляторной батареи на тепловозе.

Содержание практической работы (задания):

1. Получить инструктаж по охране труда у преподавателя.

2. Подняться в кабину тепловоза соблюдая технику безопасности.

3. Включить рубильник аккумуляторной батареи на стенке аппаратной камеры.

4. По вольтметру, установленному на стенке аппаратной камеры определить напряжение аккумуляторной батареи.

5. По показаниям вольтметра определить техническое состояние АБ и возможность запуска дизеля.

Учебное занятие № 113-114

(2 часа)

Поездные электропневматические контакторы

Учебные вопросы:

1. Назначение поездных контакторов

2. Устройство и работа поездных электропневматических контакторов

3. Действия силовых и вспомогательных контактов поездного контактора в электрической схеме.

Учебный вопрос № 1

Назначение поездных контакторов

Контактор электропневматический типа ПК-753Б (Рисунок 1.1) предназначен для подсое­динения тяговых электродвигателей к тяговому генератору. В электрической схеме поездной контактор обозначается буквой П. Количество контакторов на секцию шесть. Установлены в правой высоковольтной камере.

Рисунок 1.1 Общий вид электропневматического поездного контактора

Учебный вопрос № 2

Устройство и работа поездных электропневматических к онтакторов

Рисунок . 1.2. Электропневматический контактор ПК-753:

1— панель; 2 — кронштейн; 3 — дугогасительная катушка; 4 — неподвижный контакт; 5 — подвижной контакт; 6 — полюс; 7 — дугогасительная камера; 8 — притирающая пружина; 9 — рычаг; 10 — изоляционная колодка; 11— вспомогательные контакты; 12 — гибкий шунт; 13 — шток; 14 — выключающая пружина; 15 — поршень; 16 — цилиндр; 17— электропневма­тический вентиль

Контактор электропневматический типа ПК-753Б состоит из четырех основных частей:

1. Электропневматический привод

2. Силовые контакты

3. Вспомогательные (блокировочные) контакты

4. Система дугогашения.

На панели 1 (рис. 1.2) электропневматического контактора ПК-753 крепится литой кронштейн 2. На кронштейне установлена дугогасительная катушка 3 и неподвижный контакт 4. В нижней части панели 1 крепится цилиндр 16 электропневматического при­вода. В цилиндре помещается поршень 15 со штоком 13, поршень отжимается в левое крайнее положение выключающей пружиной 14. Шток привода связан шарнирно с фигурным рычагом 9, к кото­рому крепится изоляционная колодка 10 с подвижными вспомогательными контактами. Подвижной контакт 5 вместе с притираю­щей пружиной 8 шарнирно связан с рычагом 9. Силовые контакты подвижной и неподвижный закрыты дугогасительной камерой 7 с полюсами 6. Фиксирующая дугогасительную камеру пружинная планка оканчивается дугогасительным рогом. При подаче напря­жения на катушку электропневматического вентиля он срабатыва­ет, и сжатый воздух из резервуара управления поступает в ци­линдр. Под действием сжатого воздуха поршень 15, преодолевая усилие пружины 14, перемещается вместе со штоком 13 вправо. Конец штока при этом поворачивает фигурный рычаг 9 с укреплен­ным на нем подвижным контактом 5. Как только силовые контакты сомкнутся, держатель подвижного контакта сжимает притирающую пружину 8 и, поворачиваясь на собственном валике, притирает кон­тактные поверхности. При вращении рычага 9 перемещается и ук­репленная на нем колодка с подвижными контактами (пластина­ми), которые замыкают вспомогательные контакты 11.

При разрыве цепи катушки вентиля его впускной клапан за­крывается, а выпускной открывается и сообщает цилиндр с ат­мосферой. Под действием выключающей пружины поршень со што­ком возвращаются в исходное положение, а главные и вспомога­тельные контакты разрываются.

Технические характеристики электропневматического контактора ПК-753 Б приведены в таблице 1

Таблица 1

Технические характеристики электропневматического контактора ПК-753Б

Наименование параметра	Значение параметра
Номинальное напряжение, В	540
Номинальное напряжение изоляции, В	540
Номинальный ток главной цепи, А	840
Раствор мм	14,5-16,5
Номинальный ток вспомогательных цепей, А	5
Номинальное напряжение вспомогательных цепей, В	75
Количество вспомогательных контактов	2з-1р

Расположение силовых контактов поездных контакторов показано на силовой схеме тепловоза ТЭ10МК (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 Расположение поездных электропневматических контакторов на силовой схеме

Учебный вопрос № 3

Действия силовых и вспомогательных контактов поездного контактора в электрической схеме.

ВК П1-П6 - получает питание через два замыкающего контакта РВ-3. Последовательно катушкам контакторов П1—П6 стоят тумблеры отключения и включения поездных контакторов, которые при одном выключенном поездном контакторе создают цепь питания на контакторы KB и ВВ.

СК П-1-П-6 -подключает тяговые электродвигатели к тяговому генератору

ЗК П-1-П-6 - подключает блок диодов сравнения к точкам Я2 всех шести электродвигателей. РБ-2 подготовлено к работе.

ЗК П-1-П-6 собирают цепь питания катушек КВ и ВВ

Вопросы для закрепления

1. Для чего служит электропневматический контактор ПК-753Б на тепловозе?

2. Из каких основных узлов состоит электропневматический контактор ПК-753Б?

3. Какие технические характеристики имеет электропневматический контактор ПК-753Б?

4. Укажите на электрической схеме тепловоза расположение поездных электропневматических контакторов.

Учебное занятие № 115-116

(2 часа)

Реверсор

Учебные вопросы:

1. Назначение реверсора

2. Общее устройство и принцип работы реверсора

3. Действия силовых и вспомогательных контактов реверсора в электрической схеме.

Учебный вопрос № 1

Назначение реверсора

Рисунок 1.1 Общий вид реверсора на тепловозе

Реверсор (Рисунок 1.1) предназначен для изменения направления движения тепловоза путем изменения направления тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей.

Так как электродвигатели имеют последовательное возбуждение, то контактная система реверсора должна быть рассчитана на большие токи, а изоляция — на максимальное напряжение силовой цепи. Для обеспечения прохождения больших токов необходимо создать большие контактные нажатия и мощный привод. На тепловозах применена контактная система кулачкового типа, а приводы— поршневые и диафрагменные. Реверсоры включают в цепь обмоток возбуждения, а не в цепь якорей электродвигателей, на тепловозах ТЭ10МК — ППК-8063, рассчитанный на ток 1000А. В электрической схеме обозначается буквами ПР. Количество на секцию 1. Установлен в левой высоковольтной камере.

Учебный вопрос № 2

Рисунок 1.2 Реверсор ППК-8603: 1 — изолированные стойки- 2 — пневматический привод; 3 — элект­ропневматический вентиль; 4 — кронштейн; 5 ~ вал; 6 - кулачко­вая шайба; 7 — качающийся ры­чаг; 8 — неподвижные контакты-9 — подвижные контакты

Реверсор типа ППК – 8063 состоит из трех основных частей:

1. Электропневматический привод

2. Силовые контакты

3. Вспомогательные (блокировочные) контакты

Пневматический привод 2 (рис. 1.2) реверсора двусторонний, он имеет две камеры, диафрагмы которых связаны зубчатой рей­кой, в зацепление с которой входит шестерня вала 5. На валу 5 крепятся кулачковые элементы с двусторонним расположением контактных групп. Кулачковый контактный элемент состоит из среднего изоляционного контактодержателя с двумя подвижными пальцевыми контактами 9, имеющими один общий вывод. Непо движные контакты 8 крепятся к изоляционным контактодержате-лям, которые в свою очередь закреплены на металлических стой­ках 1. Кулачковая шайба 6 управляет двумя элементами: верх­ним и нижним. При включении электропневматического вентиля воздух поступает в привод, давит на диафрагму, диафрагма про­гибается и перемещает зубчатую рейку, которая через шестерню поворачивает вал на определенный угол. При вращении вала ку­лачковая шайба 6 давит на ролик и поворачивает рычаг 7 вокруг оси до замыкания контактов. Профиль шайбы выбран так, что после включения контакты остаются замкнутыми даже при разры­ве цепи катушки включающего электропневматического вентиля. Чтобы изменить положение реверсора, необходимо подать пита­ние на второй вентиль, предварительно сняв питание с первого. Это осуществляется с помощью реверсивной рукоятки контроллера машиниста. В этом случае воздух поступит во вторую камеру (первая будет соединена с атмосферой через выпускной клапан первого выключенного вентиля), будет давить на вторую диафраг­му, диафрагма прогнется, переместит рейку в противоположном направлении (по сравнению с ранее описанным), вал повернется на определенный угол в другую сторону, при этом замкнутые кон­такты разомкнутся, разомкнутые замкнутся.

В нейтральное положение реверсор при работе тепловоза не устанавливается. Конструкцией привода предусмотрена постанов­ка реверсора в нейтральное положение вручную и только на ре­монте или пересылке тепловоза в нерабочем состоянии.

Технические характеристики реверсора приведены в таблице1.

Таблица1

Технические характеристики реверсора ППК-8063

Наименование параметра	Значение параметра
Количество коммутируемых цепей	6
Номинальное напряжение, В	900
Род тока	постоянный
Номинальный ток, А	1000
Номинальное напряжение катушки вентиля пневматического привода, В	75
Номинальное давление, МПа	0,5
Максимальное давление, МПа	0,675
Минимальное давление, МПа	0,35
Раствор контактов, не менее, мм	10
Контактное нажатие, Н	300± 15
Масса, кг	152

Принцип работы реверсора, основан на изменении направления тока в обмотке возбуждения тягового электродвигателя.

Д
ля вращения ТЭД в направлении «Движения ВПЕРЕД» (Рисунок 1.3) ток в обмотке возбуждения ТЭД совпадает по направлению протекания тока в якорной обмотке ТЭД.

Рисунок 1.3 «Положение реверсора в направление движения ВПЕРЕД»

Для вращения ТЭД в направлении «Движения НАЗАД» (Рисунок 1.4) ток в обмотке возбуждения ТЭД протекает встречно по направлению тока в якорной обмотке ТЭД.

Рисунок 1.4 «Положение реверсора в направление движения НАЗАД»

Учебный вопрос № 3

Действия силовых и вспомогательных контактов реверсора в электрической схеме.

ВК Р (ТЭ10МК) получают питания от замыкающих контактов 3-1 контролера машиниста

ВК Р (ТЭ10МК УПУ) получают питания от ключа 1 контролера машиниста

СК Р подключают обмотку возбуждения к тяговым электродвигателям обеспечивая выбранное направление движения путем изменение направления тока в обмотках возбуждения

БК Р- подготавливает цепь питания на ВК РУ-2 и ВК РВ-3

БК Р- подготавливает цепь питания на катушки клапанов песочниц , чтобы песок подавался под первые или первую колёсную пары по ходу движения

Вопросы для закрепления

1. Для чего служит реверсор на локомотиве?

2. В какой цепи стоят реверсора?

3. Устройство реверсора ППК-8063.

4. Принцип работы реверсора ППК-8063.

Учебное занятие № 117-118

(2 часа)

Контактор ослабления поля 

Учебные вопросы:

1. Назначение группового контактора ослабления поля

2. Общее устройство и принцип работы группового контактора ослабления поля

3. Действия силовых и вспомогательных контактов реверсора в электрической схеме.

Учебный вопрос № 1

Назначение группового контактора ослабления поля

Групповые элек­тропневматические контакторы (рисунок 1.1) служат для подключе­ния параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей ре­зисторов ослабления возбуждения. В электрической схеме контактор обозначается буквами ВШ. Количество контакторов два на секцию. Установлены в левой высоковольтной камере.

Рисунок 1.1. Общий электропневматический групповой контактор

Учебный вопрос № 2

Общее устройство и принцип работы группового контактора ослабления поля

Групповой контактор ослабления поля типа ПКГ 565 состоит из трех основных частей:

1. Электропневматический привод

2. Силовые контакты

3. Вспомогательные (блокировочные) контакты

Главные контакты групповых электропневматических контакторов рассчитаны на длительный ток 450 А и имеют раствор 6 мм, провал 4 мм, нажатие 2x120 Н, вспомогательные контакты рассчитаны на ток 2 А и имеют нажа­тие 1,1—1,3 H. Групповой электропневматический контактор {рис. 63) состоит из привода, к корпусу которого крепится элек­тропневматический вентиль 1. Диафрагмой 9 внутренний объем корпуса делится на две части, к нижней подводится воздух от электропневматического вентиля, а в верхней расположен шток 8, торец которого опирается на диа­фрагму. К штоку крепятся кон-тактодержатели 2 с подвижными контактами 6 мостикового типа. Неподвижные контакты крепятся к стойкам 3 через пластмассовые изоляционные контактодержате-ли. При включении электропнев­матического вентиля воздух по­ступает под диафрагму, диафраг­ма прогибается и давит на шток, шток перемещается вверх и по­движные контакты замыкаются с неподвижными. Нажатие на кон­такты создается пружиной 7, од­новременно сжимается выключа­ющая пружина 4. При выключе­нии электропневматического вен­тиля объем под диафрагмой соединяется с атмосферой, и под действием выключающей пружи­ны шток опустится вниз, а по­движные контакты разомкнут ра­нее замкнутую цепь. Главные контакты групповых электропнев­матических контакторов выполне­ны из металлокерамики СОК-15— (15% серебра и 85% окисла кадмия), имеющей низкое переходное сопротивление, так как сопро­тивление резисторов ослаблению возбуждения тяговых двигателей невелико.

Рисунок 1.2. Электропневматический групповой контактор:

1 — электропневматический вентиль; 2 — контактодержатель подвижных контактов; 3 — стойка; 4 — выключающая пружина; 5 — неподвижные контакты; 6 — подвиж­ные контакты; 7 — пружина; 8 — шток; 9 — диафрагма

Учебный вопрос № 3

Действия силовых и вспомогательных контактов реверсора в электрической схеме.

ВШ-1 предназначен для подключения резисторов первой ступени ослабления поля тяговых электродвигателей

ВК ВШ-1 получает питание от блока УСТА

СК ВШ-1 подключают первую ступень резисторов ослабления возбуждения параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей в результате чего по обмоткам возбуждения будет протекать ток 57%-63% тока якоря

РК ВШ-1 - разбирает цепь на вход блока УСТА Х1 т.е. подаёт сигнал о включении ВШ-1

ВШ-2 предназначен для подключения резисторов второй ступени ослабления поля тяговых электродвигателей

ВК ВШ-2 получает питание от блока УСТА

СК ВШ-2 подключают вторую ступень резисторов ослабления возбуждения параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей в результате чего по обмоткам возбуждения будет протекать ток 35%-39% тока якоря

РК ВШ-2 - разбирает цепь на вход блока УСТА Х1 т.е. подаёт сигнал о включении ВШ-2

Контрольные вопросы

1. Назначение и техническая характеристика групповых электропневматиче­ских контакторов.

2. Устройство и работа привода.

3. Устройство и работа группового электропневматического контактора.

Учебное занятие № 119-120

(2 часа)

Электромагнитные контакторы

Учебные вопросы:

1. Назначение пускового контактора типа КПВ 604

2. Технические характеристики пускового контактора типа КПВ 604

3. Устройство и работа пускового контактора типа КПВ 604.

4. Действия силовых и вспомогательных контактов пусковых контакторов в электрической схеме.

5. Назначение электромагнитных контакторов типа МК

6. Технические характеристики электромагнитных контакторов

7. Устройство и работа электромагнитных контакторов

8. Применение контакторов данного вида на тепловозе

9. Действия силовых и вспомогательных контактов электромагнитных контакторов типа МК в электрической схеме

Учебный вопрос № 1

Назначение пускового контактора типа КПВ 604

Пусковые контакторы (рисунок 1.1) служат для подключения тягового генератора к аккуму­ляторной батарее во время запуска дизеля. В электрической схеме контактор обозначается буквой Д. Количество три на секцию. Пусковые контакторы установлены в левой высоковольтной камере.

Д1- предназначен для подключения минуса тягового генератора к минуса аккумуляторной батарее

Д2 - предназначен для подключения плюсов аккумуляторных батарей к плюсу тягового генератора

Д3 - предназначен для подключения плюсов аккумуляторных батарей всех секций между собой для увеличения емкости.

Рисунок 1.1 Общий вид пускового контактора типа КПВ604

Учебный вопрос № 2

Технические характеристики пускового контактора типа КПВ 604

Учебный вопрос № 3

Устройство и работа пускового контактора типа КПВ 604.

Электромагнитные контакторы КПВ-604 (рис. 1.2) состоит из четырех основных частей

1. Электромагнитный привод

2. Силовые контакты

3. Вспомогательные (блокировочные) контакты

4. Система дугогашения.

К панели 1 крепится скоба магнитопровода 23. На скобе магнитопровода вверху уста­навливается изоляционная пластмассовая колодка 8, к которой крепятся дугогасительная катушка 10, дугогасительная камера 13 с полюсами 12 и неподвижный контакт 15. Дугогасительная камера удерживается плоскими пружинами 14. На втором конце скобы укреплены сердечник 22 с втягивающей катушкой 24. Якорь 20 вставляется в прорезь основной скобы и пружинами прижимается к призме 4. На якоре закреплена скоба 7, несущая подвижной кон­такт 16 с лритирающей пружиной 18. На скобе 23 установлены вспомогательные контакты 2, для их переключения к якорю кон­тактора крепится специальная нажимная пластина 3.

При подаче напряжения на катушку 24 к ее сердечнику притя­гивается якорь 20, и подвижной контакт, закрепленный на якоре, замыкается с неподвижным. Одновременно нажимная пластина 3 производит переключение вспомогательных контактов.

Рисунок 1.2 Устройство пускового контактора типа КПВ 604

Учебный вопрос № 4

Действия силовых и вспомогательных контактов пусковых контакторов в электрической схеме.

Д1

ВК – получает питание от ЗК РУ4

СК – подключает минус тягового генератора к минусу аккумуляторной батарее

РК Д1 разбирает три цепи :

а) бесконтактного регулятора напряжения БРН- 3В в период пуска дизеля

б) обмотки возбуждения вспомогательного генератора в период пуска дизеля

в) катушки вентиля ВП6, которая отключает 8 топливных насосов высокого давления ( работают на запуск все16ТНВД)

ЗК Д1 собирает цепь питания ВП-7 ускоритель запуска

ЗК Д1 собирается цель питания на включающую катушку Д-3

Д2

ВК Д2 – получает питание от ЗК Д3 (получают питание на всех секциях)

СК Д2– подключают плюсы аккумуляторных батарей к плюсу тягового генератора

РК Д-2 отключает радиостанцию и переговорное устройство на период запуска

РК Д-2 разбирает цепь питания катушки РУ-2, не допуская включения реле РУ-2 во время трогания с места тепловоза, если не отключился контактор Д-2. Это сделано для того чтобы напряжение тягового генератора не было подано на изоляцию низковольтных цепей

Д3

ВК Д3– получает питание от ЗК Д1 (получают питание на всех секциях)

СК Д3– подключают плюсы аккумуляторных батарей между собой для увеличения емкости

РК Д-3 –дублирует размыкающийся контакт Д1в цепях :а) бесконтактного регулятора напряжения БРН- 3В

б) обмотки возбуждения вспомогательного генератора

в) катушки вентиля ВП6

РК Д-3 во время пуска отключает переговорное устройство

ЗК Д-3 собирает цепь питания катушки Д2 на всех секциях

ЗК Д-3 собирает цепь питания катушек РВ-2 и ЭТ(МР6)

Учебный вопрос № 5

Назначение электромагнитных контакторов

Э
лектромагнитные контакторы серии МК (Рисунок 1.3) используются на тепловозе ТЭ10МК преимущественно для подключения электрических цепей электродвигателей маслопрокачивающего, топливоподкачивающего насосов, возбуждения возбудителя, возбуждения тягового генератора.

Рисунок 1.3 Общий вид электромагнитных контакторов серии МК

В электрической схеме обозначаются буквами возбуждения тягового генератора КВ, возбуждения возбудителя ВВ, маслопрокачивающего насоса КМН, топливоподкачивающего насоса КТН. Количество контакторов четыре на секцию. Установлены в правой высоковольтной камеры.

Учебный вопрос № 6

Технические характеристики электромагнитных контакторов

Технические характеристики электромагнитных контакторов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Технические характеристики электромагнитных контакторов серии МК

Наименование параметра	Значение параметра
Номинальный ток силовых контактов,( А)	До 160
Номинальное напряжение постоянного тока силовых контактов, (В)	220
Номинальное напряжение постоянного тока втягивающей катушки (сети), (В).	75
Номинальный длительный ток вспомогательных контактов, (А)	10
Номинальное напряжение контактов вспомогательной цепи, (В)	110 – 220
Потребляемая мощность, (Вт)	45

Учебный вопрос № 7

Устройство и работа электромагнитных контакторов

Контакторы МК в значительной мере унифицированы. Все конструктивные элементы каждого из контакторов МК (Рисунок 1.4) собраны в скобе. Якорь вращается на призмах, поджимаемых пружинами. Главная контактная система состоит из контактной колодки с неподвижными контактами и дугогасительными катушками и траверсы с контактными мостиками и дугогасительной камерой. В колодке установлены подпружиненные колодки, предназначенные для удерживания дугогасительной камеры. Вспомогательная контактная система состоит из контактных колодок с закрепленными на них неподвижных контактов и траверсы с подвижными контактными мостиками. Магнитная система двух катушечная (по 55В каждая).

Р
исунок 1.4 Устройство электромагнитного контактора серии МК

Учебный вопрос № 8

Применение контакторов данного вида на тепловозе

На тепловозах серии ТЭ10МК данные контакты используются в цепях запуска дизеля. В (таблице 2) на примере представлены основные составляющие электромагнитного контактора, обозначенные на электрической схеме тепловоза.

	Катушка контактора топливоподкачивающего насоса КТН.
	Главный замыкающий контакт контактора КТН
	Блокировочный (вспомогательный) контакт контактора КТН

Таблица 2 Основные составляющие электромагнитного контактора

На электрической схеме запуска (Рисунок 1.3), данные контакторы представлены в виде катушки контактора, главного замыкающего или размыкающего контакта и блокировочного (вспомогательного контакта).

.

Учебный вопрос № 9

Действия силовых и вспомогательных контактов электромагнитных контакторов типа МК в электрической схеме

КТН

ВК КТН - получает питание от ЗК тумблера «Топливный насос» (расположен в минусовой цепи катушки)

СК КТН – подготавливает цепь на электродвигатель топливоподкачивающего насоса

СК КТН –собирает цепь на обмотку возбуждения вспомогательного генератора, БРН, ВП6

РК КТН (ТЭ10МК) – разбирает цепь от кнопки «Пуск дизеля» на контактор Д1, исключает запуск дизеля без прокачки масла.

РК КТН (ТЭ10МК) –  не допускает получения питания контактора КМН во время запуска, чтобы исключить одновременную  работу маслопрокачивающего насоса и главного масляного насоса

ЗК КТН (ТЭ10МК) – подготавливает цепь питания на катушку РУ6

ЗК КТН (ТЭ10МК УПУ) –шунтирует ЗК кнопки «Пуск дизеля», ставит собственную катушку на самоподпитку кнопку «Пуск дизеля» можно отпустить .

ЗК КТН (ТЭ10МК УПУ) – собирает цепь питания на катушку РУ6

КМН

ВК КМН - получает питание от ЗК РУ6 при запуске дизеля, при прокачке масла от замыкающих контактов тумблера «ОМН»

СК КМН – собирает цепь на электродвигатель маслопрокачивающего насоса

РК КМН – разбирает цепь питания от контролера на катушку РУ4. Исключает включение РУ 4 на других секциях кроме запускаемой во время запуска дизеля.

РК КМН – разбирает цепь питания от контролера на катушку РУ4. Исключает включение РУ 4 на других секциях кроме запускаемой

ЗК КМН – собирает цепь на катушку реле РВ1

ВВ

ВК ВВ - получает питание через ЗК П1-П6, т.е. после подключения поездных контакторов

СК ВВ – подает питание на блок УСТА для регулирование тока на обмотке возбуждения возбудителя Н1-Н2 в нормальном режиме. В аварийном режиме подает питание на обмотку возбуждения возбудителя Н3-Н4.

РК ВВ – разбирает цепь питания лампы «Сброс нагрузки»

РК ВВ – разбирает цепь питания на вентиль ВП6 подключает 8 ТНВД в работу ( 16 ТНВД)

ЗК ВВ – сигнализирует УСТА о включении ВВ

КВ

ВК КВ - получает питание через ЗК П1-П6, т.е. после подключения поездных контакторов

СК КВ - подключает к возбудителю независимую обмотку возбуждения тягового генератора

РК КВ – разбирает цепь на пусковой контактор Д1 исключая возможность ошибочного включения контакторов Д1-Д3 в режиме тяги

ЗК КВ – шунтирует размыкающий контакт РУ-8 в цепи катушки РУ2 для того чтобы она не потеряла питание со второй позиции. Исключает трогание с места тепловоза со второй позиции( блокировка первой позиции)

ЗК КВ – сигнализирует УСТА о включении КВ

Вопросы для закрепления

1. Назначение электромагнитных контакторов на тепловозе.

2. Какие основные характеристики установлены для контакторов серии МК?

3. Назначение контакторов МК 2-10 и МК 4-10

4. Укажите расположение контакторов на схеме

Учебное занятие № 121-122

(2 часа)

Электромагнитные реле

Учебные вопросы:

1. Назначение, устройство и работа реле управления

2. Действия контактов реле управления в электрической схеме

Учебный вопрос № 1

Назначение, устройство и работа реле управления

Реле выполняют на тепловозах самые различные функции в цепях управления, защиты, измерительных и т. д. Их можно разде­лить на реле токовые, напряжения, тепловые и т. д. по назначению: управления, защиты, автоматики, реле-датчики, реле-регуляторы, , специальные.

Реле управления предназначены для переключения в цепях управления тепловоза. В электрической схеме реле обозначается буквами РУ после ставится цифра которая говорит о назначении реле. Реле управления на тепловозах серии ТЭ10МК применяются двух типов РПУ3М (Рисунок 1.1) и ТРПУ. для увеличения количества переключений сразу в нескольких независимых цепях (не связанных электрически). Промежуточные реле отличаются друг от друга количеством замкнутых и количество разомкнутых контактов.

Рисунок 1.1 Общий вид электромагнитного реле типа РПУ-3М

Тяговые реле промежуточные унифицированные серии ТРПУ предназначены для применения в электрических цепях постоянного тока напряжением 75 В схем управления тепловозов. Реле используется в цепях управления локомотива (цепи запуска, работы дизели, работы компрессора, цепи защиты по воде и по маслу в цепях пожарной сигнализации и т.д.)

Рисунок 1.2 Общий вид электромагнитного реле типа ТРПУ

Реле управления ТРПУ-1 (Рисунок 1.3) изготовлено на базе уни­версальной серии реле РПУ-1. Оно состоит из скобы (магнитопровода), катушки с сердечником, якоря , замыкающих и размыкающих контактов. При прохождении тока по катушке якорь притягивается к сердечнику и через траверсу происходит замы­кание или размыкание контактов. После снятия напряжения пру­жина устанавливает якорь в исходное положение, при этом за­мыкающие контакты размыкаются. Ход якоря ограничивается угольником

Р
исунок 1.3 Устройство электромагнитного реле типа ТРПУ

Реле представляет собой электромагнитный аппарат с магнитной системой клапанного типа и контактами мостикового типа (рисунок 1.4).

Электромагнит содержит опрессованную пластмассой катушку поз. 2, сердечник поз. 3, скобу магнитопровода поз. 1, якорь поз. 4 с толкающей колодкой поз. 27. Сердечник с катушкой крепятся на скобе магнитопровода болтом поз. 28 с шайбой поз. 29. Сердечник фиксируется от проворота плоской пружиной поз. 36. Якорь крепится на скобе магнитопровода посредством скобы поз. 7 и двух винтов поз. 8 с шайбами поз. 9 и поз. 10. Колодка поз. 27 крепится к якорю двумя винтами поз. 11 с шайбами поз. 12 и поз. 13. На якоре также прикреплена немагнитная пластина поз. 5 и табличка поз. 6 с маркировкой.

Контактная система состоит из 2 колодок поз. 30 с контактными угольниками поз. 31 и траверсы поз. 17 с контактными мостиками поз. 16. Колодки крепятся на скобе магнитопровода поз. 1 винтами поз. 32 с шайбами поз. 33 и поз. 34. Угольники поз. 31 крепятся к колодке винтами поз. 21 с шайбами поз. 22 и поз. 23. Для присоединения внешних проводов на угольниках имеются винтовые зажимы, состоящие из винта поз. 24, скоб поз. 25 и поз. 26. Такие же зажимы установлены и на выводах катушки. Мостики поз. 16 с пружинами поз. 14 фиксируются в окнах траверсы скобами поз. 15. В отдельном окне траверсы установлены возвратная пружина поз. 19, колодка поз. 20 и колодка поз. 18, направляющая траверсу относительно колодок поз. 30. Для согласования положения угольников поз. 31 и мостиков поз. 16 под колодки поз. 30 установлены регулировочные пластины поз. 35.

Рисунок 1.4 электромагнитного реле типа РПУ3М

Принцип работы реле при подаче на катушку напряжения якорь притягивается к сердечнику и перемещает траверсу, при этом размыкающие контакты размыкаются, а замыкающие контакты замыкаются. При снятии напряжения с катушки возвратная пружина приводит траверсу и якорь в исходное положение, при этом замыкающие контакты размыкаются, а размыкающие – замыкаются.

Учебный вопрос № 2

Действия контактов реле управления в электрической схеме

Реле управления РУ-2

РУ-2 предназначено для подготовки цепи катушек KB и ВВ

ВК РУ-2 получает питание с 1 по 11 позиции контролера машиниста от ЗК РУ-4, а с12 по 15 позиции контролера машиниста через ЗК РДМ-2.

ЗК РУ-2 - подготавливает цепь на катушку KB,ВВ.

ЗК РУ-2 – собирает цепь на катушку РВ3

Реле управления РУ-4

РУ-4 предназначено для сбора цепи катушки РУ-2

ВК РУ-4 получает питание:

1) с 1 по 11 позиции контролера машиниста от 11 замыкающего контакта контролера машиниста при сборе схемы трогания с места тепловоза.

2) от ЗК РВ3 с выдержкой времени на замыкание 90 сек. при запуске дизеля.

ЗК РУ-4 - собирает цепь катушки РУ-2 шунтирует контакты РДМ-2

с 1 по 11 позиции контролера машиниста в цепи катушки РУ-2

ЗК РУ-4 собирает цепь на Д-1.

Реле управления РУ-5

РУ-5 предназначено для сбора цепи сигнальной лампы ЛН (сброса нагрузки) и включения зуммера при боксовании колёсной пары.

ВК РУ-5 получает питание от замыкающего контакта РБ-2 т.е при боксовании колёсной пары.

ЗК РУ-5 - собирает цепь на катушку РУ-17;

ЗК РУ-5 - собирает цепь на зуммер боксования;

ЗК РУ-5 - собирает цепь на лампу «сброс нагрузки».

Реле управления РУ-6

РУ-6 предназначено для сбора цепи пуска дизеля.

ВК РУ-6 получает питание от замыкающих контактов кнопки ПД при запуске дизеля или на ТЭ10МК УПУ от замыкающих блокировочных контактов КТН.

ЗК РУ-6 (два контакта) собирает цепь на электродвигатель топливного насоса.

ЗК РУ-6 - собирает цепь на собственную катушку обеспечивая самоблокировку реле т.е шунтируя замыкающие контакты кнопки ПД , кнопку ПД можно отпустить.

ЗК РУ-6 - собирает цепь на КМН;

РК РУ-6 - разбирает цепь катушку РУ-7, не допускает включения РУ-7 в момент

запуска дизеля т.к еще не набрал обороты ротор турбокомпрессора который не обеспечивает необходимого разрежения в поддоне дизеля.

Реле управления РУ-7

РУ-7 предназначено для остановки дизеля при давлении в поддоне 30- 35 мм водного столба.

ВК РУ-7 получает питания через: а) ЗК кнопки АК,

б) ЗК КДМ при давлении 30-35мм водного столба.

ЗК РУ-7 - собирает цепь на собственную катушку РУ-7,не допуская отключения катушки РУ-7 после остановки дизеля т.е повторный запуск дизеля можно произвести только после выявления причин остановки дизеля ;

РК РУ-7 обесточивает КТН обеспечивая остановку дизеля, т.к после отключения КТН отключается РУ-9 и ЭТ (МР6).

Реле управления РУ-8

РУ-8 предназначено для сбора цепи трогания с места только на 1 позиции.

ВК РУ-8 получает питание со 2 по 15 позицию от 5 замыкающего контакта КМ или на ТЭ10МК УПУ от КЛ 2 КМ

ЗКРУ-8 -выводит часть сопротивление СВВ из цепи размагничивающей обмотки возбудителя в аварийном режиме.

РКРУ-8 -разбирает цепь на катушку РУ2 не допуская сбора цепи трогания со второй позиции т,е блокировка первой позиции.

РКРУ-8 разбирает цепь на электрическую схему запуска ( РУ-6 и Д-1) чтобы она со 2-й позиции питания не получала.

Реле управления РУ-9

РУ-9 предназначено для разбора электрической схемы запуска.

ВК РУ-9 получает питание при удачном запуске от ЗК РДМ -1 при создании давления масла масляном коллекторе более 0,7 атм и ЗК РД при нормальном уровне воды в расширительном баке системе охлаждения.

ЗК РУ-9 - подготавливает цепь на РУ-2. Не допускает включения РУ-2 при неработающем дизеле;

ЗК РУ-9 - собирает цепь питания лампы «работа дизеля »на пульте управления второй секции для сигнализации машинисту о работающем дизеле(ТЭ10МК) и подаёт питание на ВК РУ-15 и РВ6.

ЗК РУ-9 - собирает дублирующую цепь питания на ЭТ (МР6), шунтирует ЗК Д-3 не допускает остановки дизеля после разбора электрической схемы запуска;

РК РУ-9 - разбирает цепь питания РУ-6 т.е разбирает схему запуска;

РК РУ-9(ТЭ10МК) - отключает блок резисторов отвечающих за сбор электрической схемы запуска от указателя повреждений.

РК РУ-9 - разбирает цепь питания РВ-2 прекращают отчет времени проворота.

Реле управления РУ-10

РУ-10 предназначено для увеличения мощности тягового генератора с 4 позиции. ВК РУ-10- получает питание от 7 замыкающего контакта контролера машиниста с 4 по15 позицию.

ЗК РУ-10 выводит часть сопротивления СВВ из цепи размагничивающей обмотки возбудителя Н3-Н4 в аварийном режиме, для увеличения мощности тягового генератора с 4 позиции.

Реле управления РУ-12

РУ-12 предназначено для полного сброса нагрузки при срабатывании 418 датчика.

ВК РУ-12 получает питание от ЗК ДДР при разрядке тормозной магистрали на 0,2 атм.

ЗК РУ-12 - собирает цепь питания на собственную катушку РУ-12 и лампу «обрыв тормозной магистрали»;

РК РУ-12 - разбирает цепь питания катушки РУ-2 , обеспечивая полный сброс нагрузки.

Реле управления РУ-14

РУ-14 предназначено для включения пожарной сигнализации при срабатывании датчика температуры.

ВК РУ-14 получает питание при включении автомата А-8 пожарная сигнализация. Обесточивается при размыкании РК одного из температурных датчиков. Контакты датчиков расположены в минусовой цепи.

РК РУ-14 -собирает цепь на зуммер боксования.

РК РУ-14 -собирает цепь на лампу «пожар».

Реле управления РУ-15

РУ-15 предназначено для подачи питания на УСТА и включение КМН после остановки дизеля

ВК РУ-15 - получает питание от замыкающего контакта РУ 9 при запуске дизеля

ЗК РУ15- собирает цепь на вход блока УСТА от клеммы 1/1-4 разъем Во т.е + сигнализирует УСТА о включении дизеля

РК РУ15- разбирает цепь катушки КМН от клеммы 1/1-4 через замыкающий контакт РВ6 с выдержкой времени на размыкание вовремя работы дизеля, подготавливает цепь прокачки масла после остановки дизеля.

Реле управления РУ-17

РУ-17 для уменьшения мощности тягового генератора при боксовании колёсной

пары в аварийном режиме.

ВК РУ-17 -получает питание от ЗК РУ-5 .

ЗК РУ-17 собирает цепь питания на клемму 5/18, (МР5);

РК РУ-17 вводит сопротивление СВВ в цепь размагничивающей обмотки

возбудителя в аварийном режиме.

Реле управления РУ-19

Защита генератора от высокого напряжения 850 В и силы тока 7200А

ВК РУ-19 получает питание через блок УСТА выхода С4

РК РУ19 разбирает цепь на ВК РУ-2, обеспечивая сброс нагрузки.

РК РУ19 разбирает цепь на ВК РВ-3.

Реле управления РУ-21

РУ-21 предназначено для отключения автоматической подсыпки песка при скорости 10 км/ч.

ВК РУ-21 получает питания через ЗК микропереключателя контролера крана машиниста

РКРУ-21 - собирает цепь автоматической подачи песка под все колёсные пары; ЗКРУ-21 собирает цепь питания дешефратора

Реле управления РУ-26 (только на первых модификациях)

РУ-26 для регулирования напряжение от УСТА в нормальном режиме.

ВК РУ -26 получает питание от блока УСТА выхода СЗ

ЗК -Собирает цепь обмотки возбуждения вспомогательного генератора исключает БРН

ЗК- Собирает плюсовую обмотку возбуждения через УСТА

Вопросы для закрепления

1. Назначение электромагнитных реле на тепловозе.

2. В каких электрических цепях используют электромагнитные реле?

3. Из каких основных частей состоит реле типа ТРПУ?

4. Из каких основных частей состоит реле типа РПУ3М?

Учебное занятие №123-124

Реле времени и защиты

1. Назначение, устройство и работа реле времени

2. Действия контактов реле времени в электрической схеме

3. Назначение, устройство реле заземления и реле обрыва поля

4. Действия контактов реле заземления в электрической схеме

5. Действия контактов реле обрыва поля в электрической схеме

6. Назначение, устройство реле боксования

7. Действия контактов реле боксования в электрической схеме

Учебный вопрос № 1

Назначение, устройство и работа реле времени

Реле времени (Рисунок 1.4) предназначены для создания временных интервалов в работе электрической схемы согласно алгоритму реализуемого процесса. Реле обеспечивают выдержку времени между подачей или снятием напряжения и срабатыванием контактной системы. В электрической схеме обозначается буквами РВ после ставится цифра обозначающая назначение реле. На тепловозе ТЭ10МК устанавливается два типа реле полупроводниковое (рисунок 1.4) и электромагнитное (Рисунок 1.5).

Рисунок 1.4 Общий вид полупроводникового реле времени типа ВЛ50

Р
исунок 1.5 Общий вид электромагнитного реле времени типа РЭВ-812

Для резисторного пуска компрессора предназначено реле КТ1 (Рисунок 1.5). Выдержка времени реле РЭВ-812 осуществляется при отключении катушки реле за счет замедленного спадания потока в магнитном сердечнике (алюминиевая втулка). При отключении катушки и спадании потока в демпфере 3 из медной втулки и алюминиевой втулки 10, установленных соответственно на сердечнике 6 и угольнике 11, наводятся токи самоиндукции. Они препятствуют уменьшению основного магнитного потока и тем самым увеличивают время до отпадания якоря 8. Выдержка времени регулируется подбором толщины немагнитных прокладок 7 (грубая регулировка) и изменением натяжения возвратной пружины 9 (точная регулировка).

Р
исунок 1.5 Устройство электромагнитного реле времени типа РЭВ-812

1 - алюминиевое основание; 2 - шайба; 3 – медный съемный демпфер; 4 - бандаж; 5 - каркас; 6 - сердечник; 7 – немагнитная прокладка; 8 - якорь; 9 - отжимная пружина; 10 - алюминиевая втулка; 11, 14 - угольник; 12 - планка; 13 - пластина; 15 - возвратная пружина; 16, 17 - неподвижные и подвижные контакты.

Реле времени РЭВ-812 применяются в качестве электромагнитных реле времени в цепях постоянного тока. Втягивающие катушки реле изготавливаются на номинальное напряжение 75В. Реле поставляются отрегулированными на максимальную выдержку времени, предусмотренную для данного типа реле.

Принцип работы реле происходит следующим образом:

При подаче напряжения на катушку, сердечник намагничивается и притягивает якорь. Подвижные контакты перемещаются. Магнитное поле с катушки переходит в алюминиевую втулку. В данной втулке наводится ЭДС и образуется магнитное поле. При отключении питания с катушки, магнитное поле алюминиевой втулки через медный демпфер намагничивает сердечник катушки и якорь определенное время удерживает сердечник.

Устройство и принцип работы полупроводникового реле времени

Реле времени BЛ-50 предназначено для осуществления выдержек времени при работе электрических цепей пуска дизеля. Функциональная схема реле приведена на рисунок 1.6. Реле состоит из блока питания БП, времязадающей RС-цепи, порогового усилителя ПУ, выходного устройства ВУ и электромагнитного реле Р. Выдержка времени начинается с момента подачи напряжения питания. Конденсатор С заряжается через зарядный резистор Р до напряжения отпирания порогового усилителя, который открывает выходное устройство. При этом срабатывает реле Р и переключаются выходные контакты. Выдержка времени на этом заканчивается. Реле имеет один замыкающий и один размыкающий контакт с выдержкой времени.

 

Техническая характеристика реле BЛ-50

 

1	Номинальное напряжение питания, В	75
2	Пределы уставок, с	2—200
3	Число ступеней	100
4	Напряжение, коммутируемое контактами, В	24—110
5	Номинальный ток контактов, А	4
6	Минимальный ток, коммутируемый контактами, А	0,05
7	Напряжение срабатывания реле, В, по отношению к номинальному	0,7—1,2
8	Масса, кг	0,35
9	Габаритные размеры, мм	60X80X108

Рисунок 1.6 Функциональная схема реле времени BЛ-50:
БП — блок питания; RC — времязадающая цепь; ПУ — пороговый усилитель; ВУ — выходное устройство; Р — реле электромагнитное

Учебный вопрос № 2

Действия контактов реле времени в электрической схеме

Реле времени РВ-1

РВ-1 предназначено для прокачки масла перед раскруткой коленчатого вала в течении 90 секунд.

ВК получает питание через замыкающий контакт КМН

ЗК РВ-1( с выдержкой времени 90 сек) собирает цепь питания катушки ВК РУ-4.

РКРВ-1 ( с выдержкой времени на размыкание 90 сек) разбирает цепь питания ВК РВ6 при прокачке масла после остановки дизеля

Реле времени РВ-2

РВ-2 предназначено для ограничения времени раскрутки коленчатого вала не более 30 секунд при пуске дизеля, предохраняя аккумуляторную батарею от глубокого разряда, а главный генератор от перегрева пусковой обмотки.

ВК РВ-2 получает питание через замыкающий контакт Д-3

РК РВ- 2( с выдержкой времени на размыкание 30 секунд)- обесточивает ВК РУ-6 т.е разбирает электрическую схему запуска.

Реле времени РВ-3

РВ-3 предназначено для подключения поездных контакторов и задержки отключения поездных контакторов после снятия возбуждения с возбудителя и тягового генератора для защиты силовых контактов поездных контакторов

подгара при размыкании.

ВК РВ-3 получает питание через блокировочные контакты реверсора.

ЗК РВ-3 ( с выдержкой времени на размыкание 1,5 сек.)- два последовательно соединенных замыкающих контакта собирают цепь питания поездных контакторов П-1 - П-6. Выдержка времени на размыкания исключает подгар силовых контактов поездных контакторов.

Реле времени РВ-6

РВ-6 предназначено для прокачки масла после остановки дизеля.

ВК РВ-6 получает питание от ЗК РУ-9 при работающем дизеле, при остановленном дизеле от РК РВ-1 ( с выдержкой времени на размыкание)

ЗК РВ-6( с выдержкой времени на размыкание 1,5-2,5 сек.) - подготавливает цепь на КМН для прокачки масла после остановки дизеля.

ЗК РВ-6( с выдержкой времени на размыкание 1,5-2,5 сек.) - подготавливает цепь собственной катушки.

Учебный вопрос № 3

Назначение, устройство реле заземления и реле обрыва поля

Реле заземления (РЗ) на тепловозе предназначено для снятия нагрузки с тягового генератора при повреждении изоляции токоведущих частей тяговой цепи, а также при появлении кругового огня на коллекторах тяговых машин постоянного тока. На локомотивах магистрального движения применяются два типа реле заземления: однокатушечное (Р-45Г2) и двухкатушечное (РМ-1110). В электрической схеме обозначается буквами РЗ Количество на секцию одно. Устанавливается в правой высоковольтной камере.

Рисунок 1.7 Общий вид реле типа Р45-Г Рисунок 1.8 Общий вид реле типа РМ 1110

Реле типа Р-45Г2 (рис. 1.9) содержит панель 1, на которой закреплены магнитопровод 2 с якорем 5 и катушка 4 с сердечником. На якорь воздействует возвратная пружина 9, нажатие которой можно изменять с помощью регулировочного винта 8. Реле имеет пальцевые 10 и мостиковые 11 контакты. К якорю 5 прикреплен фиксатор 7, а к панели 1 — защелка 6 с пружиной 3.

Рисунок 1.9 Реле заземления типа Р-45Г2

1-Панель; 2- магнитопровод;3-пружина защелки; 4 - катушка с сердечником;5-якорь;6- защелка;7- фиксатор; 8- регулировочный винт; 9-возвратная пружина; 10 пальцевой контакт; 11- блок мостиковых контактов.

Рисунок 1.10 Принципиальная схема подключения катушки реле РЗ типа Р-45Г2 к тяговой цепи тепловоза

104- шунт амперметра тягового генератора; А1-амперметр тягового генератора

Если ток в катушке 4 реле отсутствует, то пружина 9 удерживает якорь 5 в отключенном положении. Когда по катушке протекает ток, якорь 5 притягивается к ее сердечнику, и конец фиксатора 7 входит в вырез защелки 6, которая под действием пружины 3 перемещается вниз. Теперь реле будет находиться во включенном положении, независимо от наличия тока в катушке 4. Это предупреждает возникновение «звонковой» работы контакторов, управляющих возбуждением тягового генератора, в случае повреждения изоляции токоведущих частей тяговой цепи. Чтобы отключить РЗ, защелку 6 поднимают.

Перед установкой реле заземления на тепловоз с помощью винта 8 регулируют силу нажатия пружины 9 так, чтобы оно включалось при протекании по катушке 4 тока, равного 10 А. Схема подключения катушки РЗ к тяговой цепи тепловоза типа ТЭ10МК (первых выпусков) показана на рис. 1.10: один ее вывод РЗ подключен к шунту тягового генератора 104, а второй через токоограничивающий резистор СРЗ — к массе тепловоза. Рубильник ВРЗ предназначен для отключения реле при выполнении реостатных испытаний. Сопротивление резистора СРЗ на тепловозах ТЭ10М устанавливают равным примерно 7,5 Ом.

Достоинство реле РЗ типа Р-45Г2 — простота конструкции и схемы подключения его катушки к тяговой цепи тепловоза. Но, вместе с тем, оно обладает двумя существенными недостатками. Во-первых, наличие механической защелки (см. рис. 1.9) уменьшает быстродействие реле, что увеличивает вероятность повреждения тяговых электрических машин, например, при возникновении кругового огня. Во-вторых, реле данного типа обнаруживает повреждение изоляции только тех элементов тяговой цепи, которые соединены с плюсовым выводом тягового генератора (силовых проводов, поездных контакторов, обмоток якоря тяговых двигателей и тягового генератора).

В случае нарушения изоляции элементов тяговой цепи, соединенных с минусовым выводом тягового генератора (обмоток возбуждения главных полюсов электродвигателей и добавочных полюсов тягового генератора, контакторов и резисторов ослабления поля тяговых двигателей, реверсора, силовых проводов), реле заземления на это реагировать не будет. Замыкание на корпус в перечисленных элементах может быть обнаружено только с помощью мегаомметра.

Если величина сопротивления резистора СРЗ составляет 7,5 Ом, а ток срабатывания реле равен 10 А, то оно включится тогда, когда к участку цепи РЗ — СРЗ будет приложено напряжение около 80 В. Поэтому если из-за повреждения изоляции, например, провода, соединяющего поездной контактор П1 и положительный щеткодержатель первого тягового двигателя, произойдет замыкание тяговой цепи на корпус в точке А, то при включении тяговой нагрузки это будет немедленно обнаружено, так как напряжение на зажимах тягового генератора, равное 70 — 80 В, достигается на первой-второй позициях контроллера.

Замыкание же на корпус, например, в цепи, соединяющей отрицательный щеткодержатель первого тягового двигателя и начало его обмотки возбуждения главных полюсов, не будет обнаружено (точка Б, см. рис. 1.10). Напряжение, приложенное к цепи реле РЗ, в этом случае будет равно падению напряжения на участке тяговой цепи: главные контакты реверсора — обмотка возбуждения главных полюсов первого электродвигателя — шунт 104 — силовые провода — отрицательный вывод тягового генератора. Здесь определяющим будет падение напряжения на обмотке возбуждения. Как известно, тепловозы типа ТЭ10М оборудованы тяговыми двигателями типа ЭД118А и ЭД118Б, у которых сопротивление обмотки возбуждения главных полюсов при температуре +20°С равно 0,0105 Ом.

Расчеты показывают, что если обмотка нагрета до предельной температуры и по ней протекает ток 1000 А, то падение напряжения на ней будет равно примерно 16 В. К этому значению следует добавить 3 — 4 В, учитывающих падение напряжения в силовых проводах и на контактах реверсора. Таким образом, при замыкании тяговой цепи но корпус в точке Б к цепи реле РЗ будет приложено напряжение 19—20 В, что намного меньше напряжения срабатывания этого реле.

Приведенные недостатки отсутствуют у реле заземления типа РМ-1110 (рис. 1.11), устанавливаемого на тепловозы вместо реле типа Р-45Г2. Магнитопровод 2 с сердечником 13, внутри которого размещена возвратная пружина 4, закреплены на панели 8. Якорь 10 с траверсой 9 вращается на оси 6. Так как для повышения быстродействия пружина 4 имеет небольшое предварительное сжатие, то при вибрации могут происходить произвольные переключения контактов реле.

Рисунок 1.11. Реле заземления типа РМ1110

1- Зажим; 2- магнитопровод; 3- кожух; 4- возвратная пружина; 5- противовес; 6- ось; 7-блок контактов; 8-панель; 9- траверса; 10-якорь; 11- ограничительный винт; 12- гайка; 13 – сердечник;14 – удерживающая катушка; 15 - рабочая катушка;

Чтобы этот недостаток исключить, якорь снабдили противовесом 5. Поворот якоря 10 в отключенном положении под действием пружины 4 ограничивается винтом 11. Самоотвинчивание его под действием вибрации предотвращает гайка 12. На панели 8 закреплен также блок контактов 7, содержащий один замыкающий и один размыкающий контакты. Все узлы реле РЗ закрыты прозрачным кожухом 3.

На сердечнике 13 размещены две катушки: рабочая 15 и удерживающая 14. Принципиальная схема включения катушек в тяговую цепь тепловозов типа ТЭ10МК приведена на рис. 1.12. Рабочая катушка реле подключена к выпрямительному мосту БВЗ, который соединен с корпусом тепловоза и через рубильник ВР32 — с делителем напряжения СР31 — СР32 — СРЗЗ. При этом резистор СР31 связан с «минусом» тягового генератора, а резистор СРЗЗ — с его «плюсом». Такое включение рабочей катушки реле позволяет обнаруживать повреждения изоляции в любой точке тяговой цепи.

При нарушении изоляции и замыкании на корпус какого-либо из элементов тяговой цепи, соединенных с «плюсом» тягового генератора через рабочую катушку реле, ток будет протекать по цепи: «плюс» тягового генератора, корпус тепловоза, провод 1825, диод Д2, провод 1823, резисторы СР36 и СР35, провод 1822, рабочая катушка РЗ, провод 1824, диод ДЗ, провод 1816, рубильник ВР32, провода 1815 и 1813, резистор СР31, провод 1814, «минус» тягового генератора (на рис. 1.11 цепь показана сплошными стрелками).

Если произошли повреждение изоляции и замыкание на корпус какого-либо из элементов тяговой цепи, соединенных с «минусом» тягового генератора, то через рабочую катушку реле ток будет протекать по цепи: вывод Р2 резистора СР32, провод 1815, рубильник ВР32, провод 1816, диод Д4, провод 1821, рабочая катушка РЗ, провод 1824, диод Д1, провод 1825, корпус тепловоза, «минус» тягового генератора (на рис. 1.12 цепь отмечена пунктирными стрелками). Запомним, что независимо от места повреждения изоляции ток по рабочей катушке РЗ протекает в одном направлении — от вывода А1 к выводу В1.

Рисунок 1.12 Принципиальная схема включения катушек реле РЗ типа1110 в тяговую цепь тепловоза типа ТЭ10МК

Казалось бы, делитель напряжения должен быть таким, чтобы напряжение на выводе Р2 резистора СР32 равнялось половине напряжения на зажимах тягового генератора. Однако, как показывают испытания, при возникновении кругового огня и перебросе дуги на корпус электрической машины на нем, а следовательно и на корпусе тепловоза, напряжение примерно равно половине напряжения на зажимах тягового генератора, и рабочая катушка РЗ оказывается подключенной в этом случае к точкам с одинаковым потенциалом. Поэтому реле заземления может не сработать.

Данное явление можно предупредить, если у делителя напряжения СР31 — СР32 — СРЗЗ напряжение на выводе Р2 резистора СР32 установить равным примерно 1/7 напряжения тягового генератора. С этой целью сопротивления резисторов делителя выполняют равными: для СР31 — 200 Ом, СР32 и СРЗЗ — по 600 Ом. Чтобы ограничить ток, протекающий по рабочей катушке РЗ при замыкании на корпус в цепях «плюса», когда к цепи рабочей катушки реле прикладывается напряжение, равное примерно 6/7 напряжения тягового генератора, установлены резисторы СР35 (820 Ом) и СР36 (200 Ом).

Для повышения быстродействия реле заземления типа РМ-1110 убрали механическую защелку. Ее функции выполняет удерживающая катушка (У), включенная на напряжение вспомогательного генератора и действующая согласно с рабочей катушкой реле. Ток в удерживающей катушке РЗ устанавливается таким, чтобы ее магнитодвижущая сила была недостаточна для включения реле заземления, но в то же время могла после его включения удержать якорь в притянутом состоянии.

В приведенном случае величина тока удерживающей катушки РЗ должна быть равна около 0,16 А. Чтобы ток, протекающий по данной катушке, мало зависел от температуры, ее сопротивление составляет 22 Ома. Соответственно, сопротивление резистора СР34 (см. рис. 1.12), незначительно зависящее от температуры, устанавливают равным 450 Ом.

Реле действует следующим образом. При повреждении изоляции в любом месте тяговой цепи начинает протекать ток по рабочей катушке РЗ. Так как магнитодвижущие силы рабочей и удерживающей катушек направлены согласно, то в результате их совместного действия происходит включение реле заземления, что вызывает отключение контакторов КВ и ВВ. Напряжение на зажимах тягового генератора уменьшается до нуля и, соответственно, до нуля уменьшается ток, протекающий по рабочей катушке РЗ. Но реле заземления остается во включенном состоянии, что обеспечивается удерживающей катушкой РЗ. Чтобы отключить реле, необходимо разъединить цепь между катушкой и источником питания с помощью кнопки КРЗ.

Таким образом, нормальная работа реле заземления обеспечивается только при согласном включении его рабочей и удерживающей катушек. Так как ток удерживающей катушки имеет постоянное направление, то становится понятным включение выпрямительного моста в цепь рабочей катушки: он обеспечивает постоянное направление протекающего по ней тока независимо от места повреждения изоляции тяговой цепи.

При пробое изоляции обмотки якоря неисправный тяговый двигатель обнаруживают поочередным отключением электродвигателей и включением нагрузки (при этом рубильник ВР31 должен быть выключен). Реле заземления будет включаться при подаче напряжения на неисправный тяговый двигатель. Отключив его, необходимо оставить отключенным и рубильник ВР31. В противном случае реле РЗ будет срабатывать при включении нагрузки.

Это объясняется тем, что на тепловозах неисправные тяговые двигатели отключаются только со стороны «плюса». Поэтому, если, например, повреждена изоляция якоря первого электродвигателя и его отключили, но оставили включенным рубильник ВР31, то при наборе нагрузки будет протекать ток по цепи (см. рис. 1.12): «плюс» тягового генератора, провод 531, шина 01Ш25, провода 507 и 1810, рубильник ВР31, провод 1811, резистор СРЗЗ, провод1812, резистор СР32, провод 1815, рубильник ВР32, провод 1816, диод Д4, провод 1821, рабочая катушка РЗ, провод 1824, диод Д1, провод 1825, корпус тепловоза, место повреждения изоляции якоря первого электродвигателя, вывод Я2 этого двигателя, далее через обмотку возбуждения к «минусу» тягового генератора. Реле заземления сработает.

Необходимо отметить, что при отключенном рубильнике ВР31 схема включения рабочей катушки РЗ принципиально не отличается от схемы включения катушки реле типа Р-45Г2 (см. рис. 1.10). Если реле заземления типа РМ-1110 срабатывает при включенном рубильнике ВР31, а при его отключении не срабатывает, то это означает, что имеется замыкание на корпус в «минусовых» цепях. Применение реле данного типа повысило надежность тепловозов за счет своевременного обнаружения замыканий на корпус в любом месте тяговой цепи.

Реле обрыва магнитного поля ТЭД (РОП) предназначено для предотвращения возникновения пожара в ВВК. В электрической схеме обозначается буквами РОП. Количество на секцию одно. Устанавливается в правой высоковольтной камере. РОП обеспечивает обнаружение  обрыва  цепи возбуждения ТЭД. Катушка реле подключена на выход БДС, в котором сравнивается падение напряжения на обмотках главных и дополнительных полюсов ТЭД. На тепловозах ТЭ10МК устанавливаются реле обрыва поля типа Р-45Г или РМ1110. Устройство и принцип работы достоинства, недостатки этих реле описаны выше. РОП не срабатывает при нормальной работе или боксовании тепловоза, а включается только при обрыве цепи возбуждения ТЭД. Напряжение катушки(рабочей) 24В, ток срабатывания 0,71А сопротивление катушки 18,3 Ом.

Нарушение цепи обмотки возбуждения ТЭД может случится в: межкатушечных соединениях главных и дополнительных полюсов, а так же из-за ослабления мест крепления наконечников силовых кабелей обмоток возбуждения ТЭД к реверсору, ослабления главных контактов реверсора; ослабления главных контактов поездных контакторов П1-П6; нарушения соединений обмотки якоря с коллекторными пластинами ТЭД.

При возникновении обрыва ток якоря поврежденного ТЭД быстро увеличивается, т.к. ток возбуждения и противоэдс стремятся к нулю. В результате этого ток главного генератора растет, а напряжение уменьшается, при этом УСТА отключает контакторы шунтировки магнитного поля ТЭД ВШ1 ВШ2, а так как у силовых контактов этих контакторов нет дугогасигельных устройств, то силовые контакты ВШ1 и ВШ2 могут привариться из за протекания большого тока. Сопротивления СШ греются и могут перегореть, изоляция проводов может возгореться, что может привести к пожару в ВВК.

Учебный вопрос № 4

Действия контактов реле заземления в электрической схеме

ВК РЗ (удерживающая) получает питание от автомата А5 «работа дизеля» через клемму 5/15 и кнопку КРЗ

ВК РЗ (рабочая) получает питание только при пробое в силовой цепи в любой части

РК РЗ разбирает цепь питания КВ ВВ обеспечивая полный сброс нагрузки

ЗК РЗ собирает цепь лампы «РЗ»

Учебный вопрос № 5

Действия контактов реле обрыва поля в электрической схеме

ВК РОП (удерживающая) подключается к кнопке КРЗ через ЗК РОП

ВК РОП (рабочая) между точками Я2 ТЭД и блоком диодов сравнения (БДС)

РК РОП разбирает цепь питания КВ ВВ обеспечивая полный сброс нагрузки

ЗК РОП собирает цепь лампы «РЗ»

ЗК РОП собирает цепь на удерживающую катушку

Учебный вопрос № 6

Назначение, устройство реле боксования

Реле боксования (рисунок 1.13) предназначены автоматиче­ски защищать тяговые электро­двигатели тепловоза от разносно­го боксования. В электрической схеме реле обозначается буквами РБ. Количество на секцию одно. Установлено в правой высоковольтной

Рисунок 1.13 общий вид реле типа РК 221

Реле боксования типа РК 221(рисунок 1.14). На изоляционной панели 1 реле типа РК установлена разомкнутая магнитная система с втягивающимся якорем 10, укрепленным на поворотном рычаге. Контактная система имеет один замыкающий 5 и один размыкающий 2 контакты перекидного типа с общим подвижным контактом Высокая чувствительность реле, необходимая для срабатывания в начале боксования, достигается путем облегчения массы, уменьше­ния трения, тщательной балансировки подвижной системы, а также уменьшения усилия возвратной пружины. Своевременное отпадание якоря реле после прекращения боксования для исклю­чения большого снижения силы тяги тепловоза обеспечивается вы­соким коэффициентом возврата (отношением тока отключения к току включения). Коэффициент возврата, равный 0,8—0,85, полу­чен в результате выполнения реле с небольшим воздушным зазо­ром между якорем и сердечником относительно общего воздушного пути прохождения магнитного потока, благодаря чему при сраба­тывании реле не происходит существенного увеличения магнитно­го потока и, следовательно, усилия притяжения якоря. В резуль­тате этого для отпадания якоря реле достаточно небольшого умень­шения тока в его катушке.

Рисунок 1.14 Реле боксования типа РК

1 — панель 2 5—контакты неподвижные, 3—контакт размыкающий, 4—контакт замыкающий 6 — кожух, 7 — винт, 8 — пружина, 9 — катушка 10 — якорь, 11 — сердечник

Учебный вопрос № 7

Действия контактов реле боксования в электрической схеме

ВК между точками Я2 ТЭД и блоком диодов сравнения (БДС) разность потенциалов для срабатывания 12В. Между двумя точками Я2 двух любых ТЭД.

ЗК собирает цепь на РУ5

Вопросы для закрепления

1. Назначение полупроводниковых реле времени на тепловозе

2. Назначение электромагнитных реле времени на тепловозе.

3. В качестве каких реле времени используют в электрических цепях полупроводниковые реле времени?

4. В каких электрических цепях используют электромагнитные реле времени?

5. Принцип работы электромагнитного реле времени типа РЭВ-812.

6. Принцип работы полупроводникового реле времени типа ВЛ50

7. Назначение и устройство реле заземления.

8. Принцип работы реле заземления

9. Назначение и устройство реле обрыва поля.

10. Принцип работы реле обрыва поля

11. Назначение и устройство реле боксования

12. Принцип работы реле боксования.

Учебное занятие №125-126

Назначение и устройство аппаратов управления

Учебные вопросы:

1. Назначение и общее устройство контроллера машиниста

2. Назначение и общее устройство пакетных переключателей

3. Назначение и общее устройство кнопок и тумблеров

Учебный вопрос № 1

Назначение и общее устройство контроллера машиниста

Контроллер машиниста (Рисунок 1.1, 1.2) предназначен для дистанционного управления режимами работы тепловоза.

Рисунок 1.1 Общий вид контроллера машиниста тепловоза ТЭ10МК УПУ

Рисунок 1.2 Общий вид контроллера машиниста тепловоза ТЭ10МК

Контроллер машиниста KB-1552 (рис. 1.3). Корпус контроллера 3 состоит из сварного каркаса (см. рис. 1.3) и крышки. В корпусе установлен главный вал 6, верхний конец которого проходит через крышку и на нем укреплен гайкой штурвал 2. Под ступицей штурвала уста­новлен диск с таблицей указания позиций. На нижней части глав­ного вала, имеющего-квадратное сечение, жестко установлен на­бор пластмассовых шайб контроллера. На средней части вала свободно надет реверсивный барабан 4. Поворот главного вала посредством штурвала предусмотрен на 16 позиций: одну нулевую позицию, соответствующую работе дизеля на холостом ходу, и 15 позиций движения тепловоза. Позиции главного и реверсивного барабана фиксируются хра­повиками. Фиксация храповика происходит на каждой позиции штурвала или реверсивной рукоятки рычагом 10, фиксатором 9 и пружинами 8, 11. Механическая блокировка исключает перемеще­ние реверсивной рукоятки на ходовых позициях штурвала главно­го барабана и перемещение штурвала на нулевом положении реверсивной рукоятки. Это обеспечивается фиксатором 9, располо­женным между храповиками главного и реверсивного барабанов.

Реверсивная рукоятка съемная, снять ее можно только при ну­левом положении штурвала. При снятой реверсивной рукоятке не­возможно перемещение штурвала контроллера, а следовательно, невозможно приведение тепловоза в движение. Таким образом, ре­версивная рукоятка является ключом к системе управления.

С левой и правой стороны от главного вала контроллера на рейках закреплены кулачковые элементы, состоящие из пластмас­сового изолятора 17, рычага 13, контактных болтов 14, подвижно­го контакта 16, держателя и пружины 15, обеспечивающих началь­ное и конечное контактные нажатия. В рычаге имеется ролик, кото­рый прижимается к поверхности кулачковой шайбы. При повороте реверсивного или главного барабана ролик перекатывается по профилю шайбы, имеющей вырезы в соответствии с требуемой очеред­ностью замыкания или размыкания электрической цепи по позици­ям штурвала или положениям реверсивной рукоятки. Если ролик находится на невырезанном участке шайбы, то неподвижные кон­такты отведены держателем от неподвижных. При попадании роли­ка в вырез шайбы рычаг под действием пружины 15 поворачивается вокруг оси, и подвижной контакт приходит в соприкосновение с неподвижным.

Рисунок. 1.3. Контроллер машиниста КВ-1552:

1 — реверсивная рукоятка; 2 — штурвал; 3 — корпус; 4 — реверсивный барабан; 5 — кулачко­вые шайбы; 6 — главный вал с шайбами; 7 — контактные элементы; 8, 11 — пружины; 9 — фиксатор; 10 — рычаг; 12 — храповик; 13 — рычаг контактного элемента; 14 — контактные болты; 15 — пружина; 16 — подвижные контакты; 17 — пластмассовый изолятор

Техническая характеристика контроллера КВ-1552

Напряжение, В 75

Ток длительный, А 20

Разрыв, мм 8

Провал, мм 2

Нажатие, Н 4—6

Число положений штурвала 16

Число шайб главного барабана 11

Число шайб реверсивного барабана 8

Учебный вопрос № 2

Назначение и общее устройство пакетных переключателей

П
акетным переключателем (Рисунок 1.4) называется коммутационный аппарат, контактная группа которого может находиться в трех и более положениях, которые у некоторых аппаратов называются позициями. Как правило, контактные группы переключателей включают несколько контактов; различные положения (позиции) переключателя отличаются комбинацией замкнутых и разомкнутых контактов.

Рисунок 1.6 Общий вид пакетных переключателей

Различают переключатели силовые, выполняющие переключения в силовых (сильноточных) цепях и имеющие, как правило, специальное приводное устройство с дистанционным управлением, и ручные (пакетные) переключатели, применяемые для одновременной коммутации нескольких слаботочных цепей.

Пакетный выключатель (Рисунок 1.7) состоит из следующих деталей находящихся в корпусе прибора:

• пружинного механизма переключения, обеспечивающего скачкообразный процесс включения/выключения;

• неподвижных контактов, расположенных по кругу;

• п
  одвижных контактов в форме ножей;

• пакета искрогасительных шайб.

Рисунок 1.7 Общее устройство пакетного переключателя

Клеммы неподвижной группы контактов находятся с внешней стороны корпуса. К ним подсоединяются провода. Подвижные контакты расположены на изоляционной втулке квадратного сечения, которая приводится в действие пружинным механизмом, накапливающим энергию от усилия, приложенного к рукоятке.

Рукоятка выключателя может занимать 4 положения. Два из них соответствуют позиции «Включено», а другая пара – положению «Отключено».

Пакетные переключатели по конструкции очень схожи с выключателями, но в отличие от них имеют только одно положение рукоятки в отключённом состоянии. Все остальные положения (их может быть несколько) соответствуют разным способам коммутации.

Клеммы пакетника, соединённые с неподвижными контактами, расположены на корпусе выключателя так, чтобы удобно было подсоединять провода. Достигается это следующим образом: контакты сдвигаются относительно друг друга, а клеммы от каждого контакта располагаются диаметрально противоположно. Таким образом, провода, идущие от сети, подключаются с одной стороны, а нагрузка – с другой.

Учебный вопрос № 3

Назначение и общее устройство кнопок и тумблеров

К
нопки управления (Рисунок 1.8) предназначены для переключения цепей управления тепловоза и относятся к коммутационным аппаратам управления с ручным приводом.

Рисунок 1.8 Общий вид кнопок управления

Кнопки управления — это аппараты, подвижные контакты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель кнопки .

Все используемые в схемах кнопки управления (рисунок 1.9) различают по числу и типу контактов (от 1 до 4 замыкающих и размыкающих), форме толкателя (цилиндрический, прямоугольный и грибовидный), надписям и цветам толкателей, а также по способу защиты от воздействия окружающей среды (открытые, закрытые, герметичные, взрывобезопасные и т. д.). Кнопки имеют неподвижные контакты, контактный мостик с подвижными контактами, пружину для возврата мостика

Рисунок 1.9 Устройство кнопки управления

а-с замыкающим контактом; б-с размыкающим контактом

Т
умблеры (Рисунок 1.10) на тепловозе служат для отключения и включения электрических цепей низкого напряжения поочередно. Например, для удобства управления освещением в кабине, тамбуре, коридоре, дизельном помещении. Такие переключатели электрические монтируют на пульте управления, в тамбуре, стенке ВВК, в коридоре.

Рисунок 1.10 Общий вид тумблеров управления

В зависимости от разновидности устройства, возможно несколько вариантов его исполнения

Тумблер на 2 положения с двумя контактами — самый простой вид, который применяют в бытовом и промышленном оборудовании. Выдерживают напряжение до 250В, ток до 10А, степень защиты — IP30. Есть изделия с такими же параметрами на 3 и 4 контакта.

Тумблер электрический на 2 положения с шестью контактами — в отличие от предыдущего типа, рассчитан на максимальную силу тока 15А и сопротивление контактов до 15мОм, изоляции до 100мОм. Нормальная эксплуатация при напряжении 250В, а предельное значение — 2000В.

Т
умблер на 3 положения с тремя контактами — используют для управления электрооборудованием с рабочим напряжением до 250В, силой тока 10А, класс защиты IP30.

Рисунок 1.11 Устройство двухпозиционного тумблера управления

Тумблер выключения (Рисунок 1.11) на 2 положения работает по простой схеме: при переводе рычага в позицию «Включено» цепь замыкается, питание идет от источника к потребителю, прибор или оборудование начинает работать. Когда рычаг переводят в позицию «Выключено», цепь размыкается, прекращается подача энергии и техника отключается. Мгновенное реагирование кнопки-тумблера на изменение положения рычага обеспечивается пружиной, входящей в схему.

Вопросы для закрепления

1. Назначение контроллера машиниста на тепловозе.

2. Сколько позиций имеет контроллер машиниста?

3. Из каких основных органов управления состоит контроллер машиниста?

4. По какому принципу работает контроллер U45?

5. Назначение кнопок управления на тепловозе.

6. Назначение тумблеров управления на тепловозе.

Учебное занятие №127-128

Резисторы, рубильники, предохранители

Учебные вопросы:

1. Назначение, устройство резисторов.

2. Виды рубильников, их назначение и устройство.

3. Назначение предохранителей и их устройство.

4. Принцип действия автоматических выключателей.

Учебный вопрос № 1

Назначение, устройство резисторов.

Резистор – это пассивный элемент применяемый в электрических цепях, действие которого основано на сопротивлении току. Основной характеристикой этого электронного компонента является величина его электрического сопротивления.

Н
а тепловозах резисторы (Рисунок 1.1) применяются в качестве сопротивлений в электрических цепях управления возбуждением, ослабления поля ТЭД, гашения электрической энергии в режиме электродинамического торможения, освещения, сигнальных устройств и т.д.

Рисунок 1.1 Общий вид резисторов (сопротивлений) в ВВК тепловоза

В электрических цепях тепловоза для регулирования тока и напряжения применены различны по конструкции и значению сопротивления резисторы.

П
ри протекании тока по резистору электрическая энергия преобразуется в тепловую. Так как при этом выделяется сравнительно большое количество теплоты, резисторы всегда работают при повышенных температурах. Поэтому токоведущие материалы, используемые для изготовления резисторов, должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокое удельное сопротивление, длительно выдерживать высокую (до 200 — 300 °С и более) температуру, иметь минимальные температурные коэффициенты, чтобы сопротивление резистора при работе оставалось неизменным.

Рисунок 1.2 Устройство резистора

Резистор (Рисунок 1.2) состоит из керамического основания и намотанной на ребро нихромовой ленты. Основание собрано из двух половинок, на поверхности которых имеются прорези (канавки) под ленту. Обе половинки при сборке резистора надевают на стальную полосу и закрепляют на ней двумя стальными шайбами. К концам полосы приклепаны угольники, используемые для присоединения к резистору проводов. Для крепления резистора к панели служат две скобы, которые притянуты к полосе болтами. Между скобой и полосой ставят изоляционные втулки. Такие же втулки ставят с обеих сторон угольника для того, чтобы изолировать от угольника болт, соединяющий подводящий (отводящий) провод с лентой.

Учебный вопрос № 2

Виды рубильников, их назначение и устройство

Рубильником (переключателем) называется электрический аппарат с ручным приводом, предназначенный для коммутации электрических цепей.

Рубильники являются простейшими аппаратами ручного управления, которые используются в цепях переменного тока при напряжении до 660 В и постоянного тока при напряжении до 440 В.

Р
убильники и переключатели на силу тока от 100 до 1000 А применяются в распределительных устройствах электротехнических установок и служат для неавтоматического замыкания и размыкания электрических цепей.

Рисунок 1.3 Рубильники ВВК тепловоза 2ТЭ10МК.

На тепловозе рубильники применяются в электрических цепях включения-отключения аккумуляторной батареи (Рисунок 1.4), переключения режимов возбуждения тягового генератора и в качестве рубильников отключения цепей контроля реле заземления (Рисунок 1.3).

Устройство и принцип действия рубильника.

Р
убильники и переключатели рубящего типа на силу тока от 100 А и выше выполняются по принципу линейного соприкосновения подвижного контакта (ножа) с неподвижной контактной стойкой. Линейный контакт обеспечивает малое переходное сопротивление, разрыв больших токов и надежность в работе.

Рисунок 1.4 Устройство рубильника.

Слева – линейный контакт: Справа-двухполюсной рубильник

На (Рисунке 1.5 слева) показан принцип линейного контакта. Неподвижная контактная стойка 1 соприкасается по линии с подвижным контактным ножом 2, состоящим из двух полос с цилиндрическими выступами 3, которые обеспечивают соприкосновение со стойкой по линии. Концы полос ножа охватываются плоской пружиной 4.

Каждый полюс рубильника на (Рисунке1.5 справа) состоит из контактной стойки 1 с двумя губками, между которыми входит контактный нож 2, вращающийся на оси 3, закрепленной в нижних губках 4. Контактные ножи жестко соединены изолирующей траверсой 5, на которой укреплена изолированная ручка 6.

Учебный вопрос № 3

Назначение предохранителей и их устройство

П

лавкие предохранители (Рисунок 1.6), наряду с автоматическими выключателями, применяются для защиты элементов и устройств электрических установок от повреждений, которые могут возникнуть при ненормальных режимах, угрожающих целостности отдельных элементов или всей установки. Обычно плавкие предохранители применяются для защиты кабелей, проводов и электрических устройств сильного и слабого тока от коротких замыканий и более или менее значительных перегрузок.

Рисунок 1.6 Общий вид плавких предохранителей

На тепловозах серии 2ТЭ25Км применяются плавкие предохранители в следующих электрических цепях защиты:

• электродвигателя топливоподкачивающего насоса ПР-5 (Рисунок 1.7);

• электродвигателя маслопрокачивающего насоса ПР-4 (Рисунок 1.8)

• штатный заряд аккумуляторной батареи ПР-2 (рисунок 1.9)

• аварийный заряд аккумуляторной батареи ПР-3 (рисунок 1.9)

• з
  
  ащита цепей возбуждения тягового генератора ПР-1 (Рисунок 1.9).

Рисунок 1.7 Предохранитель ПР-5 (25 А)

Рисунок 1.8 Предохранитель ПР-4 (125 А)

Рисунок 1.9 Предохранители: ПР-1 (160 А); ПР-2 (160 А); ПР-3 (160 А)

Устройство плавкого предохранителя.

В
состав плавкого предохранителя (Рисунок 1.10) входит корпус или патрон, обладающий электроизоляционными свойствами, и сама плавкая вставка.

Рисунок1.10 Устройство плавкого предохранителя

Ее концы соединяются с клеммами, которые последовательно включают предохранитель в электрическую цепь, совместно с защищаемым устройством или электрической линией. Материал плавкой вставки выбирается с таким расчетом, чтобы он мог расплавиться раньше, чем температурный показатель проводов выйдет на опасный уровень, либо потребитель в результате перегрузки выйдет из строя.

Исходя из конструктивных особенностей, плавкие предохранители могут быть патронными, пластинчатыми, пробочными и трубочными. Расчетная сила тока, которую способна выдержать плавкая вставка, указывается на корпусе устройства.

Учебный вопрос № 4

Принцип действия автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы) (Рисунок 1.11) предназначены для оперативных включений и отключений низковольтных электрических цепей управления тепловоза и защиты их от токов короткого замыкания и перегрузок, а также от исчезновения или снижения напряжения сети.

Рисунок 1.11 Панель автоматических выключателей тепловоза 2ТЭ25Км

Автоматический выключатель (Рисунок 1.12) состоит из корпуса и рычага управления, которые выполнены из ПВХ-пластиката пониженной горючести, клеммы (нижняя и верхняя) для подключения кабеля или провода.

Рисунок 1.12 Устройство автоматического выключателя

Внутри корпуса защитного аппарата размещаются следующие элементы:

• силовые контакты (подвижный и неподвижный), обеспечивающие коммутацию;

• механизм взвода и расцепления, который взаимосвязан с рычагом управления;

• катушка (электромагнит) и подвижный сердечник (якорь), выполняющий функцию толкателя. Эти элементы являются электромагнитным расцепителем и обеспечивают защиту от токов к.з.;

• дугогасительная камера. Данное устройство выполняет быстрое гашение дугового разряда, который образуется при размыкании контактов;

• биметаллическая пластина. Данный элемент является тепловым расцепителем и обеспечивает защиту от повышенной нагрузки.

• регулировочный винт, при помощи которого обеспечивается регулировка значения тока, при котором данный расцепитель должен сработать.

Р
абота автоматического выключателя в различных режимах происходит по следующему принципу:

Рисунок 1.13 Нормальный режим работы автоматического выключателя

Рисунок 1.14 Режим короткого замыкания автоматического выключателя

Нормальный режим (Рисунок 1.13)

Во время взвода рычага управления выключателем приводится в движение механизма взвода и расцепления, тем самым осуществляя коммутацию силовых контактов.

После коммутации ток протекает от питающего провода или кабеля, подключенного к винтовому зажиму, через этот зажим по контактам, сначала по неподвижному, а затем и по подвижному. Далее ток проходит через гибкую связь, катушку электромагнита, снова через гибкую связь и биметаллическую пластину, и в конце через нижний винтовой зажим к отходящей линии, "питающей" электроприбор.

Короткое замыкание (Рисунок 1.14)

В данном режиме электромагнитный расцепитель автоматического выключателя должен произвести мгновенное отключение нагрузки. Принцип действия заключается в следующем: при значительном превышении номинального тока, протекающего через обмотку электромагнита, возникает мощное магнитное поле, которое тянет вниз якорь с подвижным контактом. Якорь в свою очередь надавливает на рычажок спускового механизма, в результате чего происходит отключение нагрузки.

Необходимо отметить, что в результате мгновенного возникновения магнитного поля автоматический выключатель успевает отключиться до появления нежелательных последствий.

Однако во время размыкания возможно возникновение дугового разряда между подвижным и неподвижным контактами. Дуга движется в сторону дугогасительной камеры. Попадая на пластины, дуга расщепляется, завлекается внутрь камеры и тухнет. Образовавшиеся продукты горения вместе с избыточным давлением выходят наружу через специальное отверстие в корпусе автомата.

Вопросы для закрепления

1. Что такое резистор?

2. В каких электрических цепях тепловоза применяются резисторы?

3. На чем основан принцип работы резистора?

4. Назначение рубильника в электрических цепях.

5. В каких электрических цепях тепловоза применяются рубильники?

6. Назначение плавких предохранителей.

7. В каких электрических цепях тепловоза применяются предохранители?

8. Назначение автоматических выключателей.