Реле минимального напряжения

При электрическом торможении двиг.атели работают в режиме генератора и ЭДС их прямопропорционально зависит от скорости вращения и возбуждения, поэтому при больших скоростях (30 км/ч и выше), двигатели возбуждаются быстро и их ЭДС может достичь критической величины (свыше 2000 В), это может привести к круго­вому огню по коллектору, т.е. выходу из строя тягового двигателя.

Стр.88 На электровозах ЕЛ21 для защиты тяговых двигателей от пере­напряжения при электрическом торможении применяется реле ми­нимального напряжения RUL-2, которое при достижении ЭДС на щетках шестого тягового двигателя 1800 В срабатывает и уменьшает возбуждение двигателей до минимума, посредством ввода пусковых сопротивлений.

На алюминиевой плите смонтированы магнитная система из магнитомягкого железа с катушкой, сердечником и якорем, добавоч­ные сопротивления и реле времени с выдержкой при отключении.

Якорь связан с тремя контактными элементами. Магнитная сис­тема и сопротивления устанавливаются на изоляторах.

Схема подключения реле показана на рис.38.

Рис. 38 Схема включения реле миним напряжения

Стр.89 Из схемы видно, что катушка К реле включена параллельно об­мотке якоря тягового двигателя и ток по ней будет напрямую зави­сеть от ЭДС двигателя и сопротивления R₃. Когда ЭДС двигателя превысит 1800 В, магнитный поток катушки настолько возрастает, что притягивает якорь и переключает контакты, при этом размыка­ются контакты 8-9, теряет питание катушка воздушного контактора 303/3, он отключается, снимая питание с вентилей реостатных кон­такторов, которые отключаются и вводят полностью пусковые со­противления в цепь возбуждения, ток возбуждается, практически па­дает до нуля, а следовательно, и ЭДС двигателя.

Одновременно замыкаются контакты 5-6 и от провода BS3 по­лучает питание катушка реле времени РВ, оно включается и шунти­рует часть катушки. К, уменьшая ее магнитный поток, поэтому, когда ЭДС двигателя станет ниже 1200 В, за счет пружины якорь отрывает­ся, переключая контакты в нормальное положение, катушка РВ теря­ет питание, но отключится реле спустя 5 сек. Контакты 8-9 замкнут­ся, но контактор 303/3 не включится до тех пор, пока главный бара­бан контроллера не переведем на нулевую позицию. После этого торможение можно возобновить, наблюдая по вольтметру за повы­шением тормозного напряжения на двигателе.

На электровозах может быть использовано другое реле напря­жения, у которого реле времени не шунтирует часть катушки. К, а вводит в ее цепь добавочное сопротивление, уменьшая ток и магнит­ный поток.

Реле тормозного-тока

На электровозах ЕЛ2 для исключения одновременного действия электрического и пневматического тормозов, которое может привести к за

Стр.90

ти к заклиниванию колесных пар электровоза, применяется реле тор­мозного тока RSL1.

На изоляционной плите под одной крышкой монтируется доба­вочное сопротивление, высоковольтное и низковольтное реле. Каж­дое реле имеет катушку с сердечником, якорь с пружиной и блок-контакты.

На рисунке 39 показана схема включения реле RSL1.

Через шунт 1,стоящий в силовой цепи, протекает тормозной ток

Третьего ТЭД. Паралельно шунту, через нормально-

.

Стр.91 замкнутые контакты низковольтного реле 3, включена катушка 2 вы­соковольтного реле.

Когда тормозной ток по шунту достигает 85 А, магнитный поток катушки 2 настолько возрастает, что якорь притягивается, преодоле­вая сопротивление пружины, низковольтные контакты замыкаются и от провода S68 получает питание катушка реле 3. Реле включается, размыкает верхние контакты и в цепь катушки 2 вводится добавочное сопротивление К_д, ток и магнитный поток ее уменьшается, - умень­шается период между током включения и отключения, т.е. реле под­готавливается к отключению.

Одновременно замыкаются нижние контакты блокировки реле 3 и питание от провода S68 подается на электромагнитные вентили 351 (11-12), которые подают воздух из сети управления к разобщитель­ным клапанам 23 (7-8). Разобщительные клапаны перекрывают пита­ние тормозных цилиндров, а полости тормозных цилиндров соеди­няют с атмосферой, прекращается действие пневматического тормо-

•

за. Следовательно, на электровозах ЕЛ2 преимущество имеет элек­трический тормоз.

Когда тормозной ток упадет до 76А, магнитный поток катушки 2 ослабнет и пружина оторвет якорь от сердечника и разомкнет блок-контакты, вследствие этого потеряет питание катушка реле 3, оно отключится и снимет питание с вентилей 351 (11-12), разобщитель­ные клапаны займут исходное положение, т.е. восстановится дейст­вие пневматического тормоза.

Если необходимо отпустить тормоз локомотива, не отпуская ав­тотормоза поезда или ускорить выпуск воздуха из ТЦ при отпуске тормоза локомотива, нужно нажать на кнопку 4 «Отпуск тормоза» и вентили 351 (11-12) получат питание от провода BS3, минуя контак­ты реле 3.

Стр.92 Реле времени

Реле времени предназначено для обеспечения работы системы бдительности, устанавливаемой на электровозах с целью обеспечения безопасности движения поездов и маневровых составов при управле­нии электровозом машинистом в одно лицо.

На электровозах ЕЛ2 и ЕЛ21 применяется реле времени типа Rz_M6 с замедлением при отключении 5 с (см. рис. 40).

На пластмассовом основании 1, монтируется ярмо 2 с сердечни­ком 3 и якорем 8. На сердечнике расположена катушка 5, намотанная на медный цилиндр 4 и заключенная между двумя медными шайбами 6. Якорь 8 призматической опорой упирается в кронштейн 11, кото­рый одновременно выполняет роль ограничителя хода якоря и явля­ется опорой стержня 13 возвратной пружины 14.

На якоре укрепляется диамагнитная латунная прокладка 9 тол­щиной 0,15 мм. Чем тоньше прокладка, тем больше время выдержки при отпадении якоря.

Сверху на якоре укреплена изоляционная колодка 10, на попере­чину которой опирается возвратная пружина 14, удерживающая якорь в исходном положении.

На колодке 10 на специальных стержнях-держателях 16 разме­щаются подвижные контакты 17 с припирающими пружинами 18.

Две пары неподвижных контактов 20 укрепляются на стойке 19 основания 1 и имеют винты для подсоединения проводов.

Одна пара контактов (см. рис. 40а) - нормально замкнутая, дру­гая пара (см. рис. 406) - нормально разомкнутая.

Контакты рассчитаны на длительный ток 10 А.

При подаче напряжения на катушку 5,_t якорь притягивается и пе­реключает контакты.

I . ___ ^

Рис. 40 Реле времени Rzag6 ( с выдержкой на откл 5 сек.)

педаль бдител.

РВ3

Рис.41 Схема реле времени RZ L ag

( с выдержкой на откл 60 сек)

Стр.94 Когда катушка теряет питание, то ее магнитный поток уменьша­ется, его силовые линии пересекают медный цилиндр 4 и шайбы 6 и наводят (индуктируют) в них ЭДС. В цилиндре и шайбах возникают и закорачиваются накоротко токи (токи Фуко). Эти токи имеют та­кое направление (по закону Ленца), что созданный ими магнитный поток будет направлен против причины, вызвавшей появление ЭДС индукции, а причина - это уменьшение магнитного потока катушки и сердечника, следовательно, возникший магнитный лоток будет на­правлен согласно с потоком катушки и будет препятствовать его уменьшению, в результате якорь отпадет не сразу, а по истечению

•

некоторого времени. Отсюда следует, что медный цилиндр и шайбы выполняют роль демпфера на замедление отключения реле. Время замедления регулируется изменением нажатия пружины 14 и толщи­ны диамагнитной прокладки 9.

В отечественной промышленности изготавливается реле време­ни РЭВ-812 тоже с выдержкой на отключение 5 сек.

Принцип действия его такой же, как описанный выше, только демпфером является алюминиевый цилиндр (виток), надетый не на сердечник катушки, а на ярмо, это позволяет использовать демпферы (цилиндры) разного сечения, а следовательно, менять время задержки в более широких пределах. Кроме того, при снятии демпфера и заме­не (перемотке) катушки это реле использует как воздушный контак­тор V-G16.

На электровозах ЕЛ21, кроме реле Иг_ад применяется реле време­ни RZLaa с выдержкой на отключение 60 с (см. рис. 41).

Оно состоит из промежуточного реле, конденсатора С, диода Зе-нера, селеновых выпрямителей Д_ь Д₂, Дз, постоянного сопротивле­ния ri и потенциометра R₂. Реле имеет катушку с сердечником, якорь и две пары пружинных контактов. Катушка разделена на две отдель-

Стр.95 ные части К1 и К2. Все детали вмонтированы в корпус из пластмассы и закрыты пыленепроницаемой крышкой. Схема соединения деталей и подключения реле к системе бдительности показана на рис. 41.

При включении системы бдительности, питание по проводу BS4 через клемму 1, сопротивление R1, потенциометр R2, диод Д1 пода­ется на катушку К1, второй конец катушки соединен с землей через клемму 2. Магнитный поток, созданный этой катушкой, не может преодолеть сопротивление пружины и притянуть якорь, поэтому реле находится в покое. Чтобы включить реле, необходимо нажать на пе­даль бдительности, при этом питание по проводу 025 через клемму 3 и диод ДЗ подается на катушку К2, земля ее заведена через катушку К1 и клемму 2.

Магнитные потоки катушек складываются, общий магнитный поток пересиливает пружину и притягивает якорь к сердечнику, кон­такты 12-13 замыкаются, но контакты 01-024 педали разомкнуты и РВ1 не получит питания. Одновременно через клемму 3 и диод ДЗ заряжается конденсатор С.

Чтобы РВ1 включилось надо отпустить педаль, тогда, контакты, 01-024, замкнутся, и, через, клеммы, 12-13, по, проводу, 03 подадут питание на его катушку, при этом провод 025 теряет питание, но промежуточное реле не отключается, т.к. конденсатор начнет разря­жаться через катушку К2, поддерживая ее, магнитное поле. По мере разрядки конденсатора ток по катушке К2 и ее поток уменьшается, общий магнитный поток слабеет, и, примерно через 60 с, пружина отрывает якорь, размыкая контакты 12-13, РВ1 теряет питание, через 5 с отпадет его якорь и начнется процесс срабатывания всей системы бдительности.

Чтобы остановить этот процесс необходимо снова включить промежуточное реле и РВ1. Для этого необходимо кратковременным

Стр.96 нажатием на педаль вновь подать питание на катушку К2 и зарядить конденсатор.

Время выдержки регулируется изменением сопротивления К2 и натяжения пружины якоря.

Регулятор напряжения

i

Питание цепи управления электровоза и освещения осуществля­ется током низкого напряжения 50 В, который вырабатывается гене­ратором тока управления или аккумуляторной батареей.

На электровозах ЕЛ для этой цели применяется умформер, кото­рый состоит из мотора и генератора, имеющих один остов и общий вал для якорей.

На электровозах IV-KH-1 остов генератора управления крепится к остову мотор-вентилятора, а его якорь находится на валу якоря двигателя вентилятора.

•

В обоих случаях моторы подключаются к контактной сети с на­пряжением 1650 В и скорость вращения якоря мотора и генератора будет зависеть от напряжения контактной сети, а оно колеблется в широких пределах от 1000 до 1850 В, следовательно, ЭДС генератора прямо пропорционально зависящая от числа оборотов в минуту якоря генератора, тоже будет колебаться в больших пределах от 30 до 80 В. Кроме того, при изменении нагрузки на генератор изменяется про­тиводействующий момент, соответственно будут изменяться оборо­ты и, как следствие, ЭДС генератора.

•

Такое большое колебание напряжения генератора понижает на-дежность работы аппаратов, нарушает нормальный режим работы осветительных ламп и не обеспечивает нормальной зарядки аккуму­ляторной батареи.

Стр.97 Для автоматического поддержания постоянного напряжения на зажимах генератора, применяются регуляторы напряжения, которые, изменяя сопротивление в обмотке возбуждения генератора, регули­руют ток возбуждения, поддерживая напряжение на зажимах генера­тора в допустимых пределах (48-55 В).

ЭДС генератора определяется по формуле E=BVL/1000000000, где: В - магнитная индукция полюсов в гауссах; V - скорость движения проводника в см/с; L - длина проводника (секции обмотки якоря) в см. Магнитная индукция напрямую зависит от величины тока воз­буждения, а скорость движения от скорости вращения якоря и его диаметра, следовательно, если уменьшаются обороты, то надо увели­чить ток возбуждения, чтобы ЭДС осталась неизменной и, наоборот, - при увеличении оборотов якоря.

Этим занимается магнитная система регуляторов напряжения. На электровозах IV-KI1-1 применяется вибрационный регулятор напряжения типа СРН2А (см. рис. 42).

На плите 1, на изоляционных проставках 2 смонтирован магни-топровод 3 с сердечником 4 с неподвижной катушкой 5 и цилиндри­ческим полюсом 6. На специальном кронштейне Неукрепленном на ярме, располагается якорь 9, состоящий из двух алюминиевых пла­стин, качающийся на призматической оси 10. На нижнем конце якоря крепится изоляционная колодка 7 с подвижной катушкой 8, имеющей 145 витков и сопротивление 0,98 Ом, а на верхнем - подвижный ци­линдрический угольный контакт 16.

Стр.99 Подвижный контакт 16 располагается между двумя неподвиж­ными контактами 17, так, чтобы суммарный зазор между ними был в пределах 0,5-2,5 мм. Неподвижные контакты при помощи хомутов 18 укрепляются на биметаллических пластинах 20, прикрепленных к кронштейнам 19.

Биметаллические пластины изготавливаются сваркой двух лис­тов разнородных металлов с разными температурными коэффициен­тами расширения, поэтому во время работы при изменении темпера­туры они изгибаются и меняют положение неподвижного контакта по отношению к подвижному и точка соприкосновения (искрения) будет перемещаться по площади контактов, обеспечивая их равно­мерный износ.

Неподвижная катушка 5 имеет 828 витков и сопротивление 2,62 Ом, включается последовательно с подвижной катушкой 8 и регули­ровочным сопротивлением R₃ и параллельно якорю генератора, по­этому ток по ним и их 3магнитный поток (сила притяжения подвиж­ной катушки к неподвижной) будет напрямую зависеть от ЭДС гене­ратора.

Подключение генератора к цепи управления и на зарядку акку­муляторной батареи, когда его ЭДС достигает 50 В, и отключение его схемы, когда ЭДС станет меньше ЭДС аккумуляторной батареи, обеспечивает реле обратного тока D-15 (см. рис. 43).

Оно состоит из сердечника 1 на котором располагаются шунто-вая 2 (ближе к сердечнику) и серисная 3 катушки.

Шунтовая имеет 950 витков эмалированной медной проволоки, а серисная помещена поверх шунтовой и намотана из шинной меди на узкое ребро между витками, прокладывается асбестовый шнур для изоляции. На якоре 10 имеется главный контакт 4, вспомогательный

Стр.100 контакт 6, противовес 9, диамагнитная прокладка I 1 и противодейст­вующая пружина 7 с регулировочным винтом.

Разрыв главных контактов 7-8 мм, вспомогательных - 4-5 м, провал главных контактов 2,5-3 м, вспомогательных — 5-7 мм. Нажа­тие главных контактов 1 кг.

На рис. 43 изображена схема включения генератора, регулятора напряжения и реле обратного тока.

При включении вентилятора вращается и якорь генератора, за счет остаточного магнетизма на его щетках появляется ЭДС и элек­трический ток от генератора пойдет по трем цепочкам:

• через ro на обмотку возбуждения. Сопротивление ri будет зашун- тировано, т.к. подвижный контакт будет прижат к правому непод­ вижному за счет пружины 13 и по обмотке возбуждения будет проходить максимальный ток, обеспечивающий быстрое самовоз­ буждение генератора.

• Через регулировочное сопротивление R₃ и катушки регулятора 8 и 5, возникает сила их притяжения, которая возрастает по мере уве­ личения тока.

• Через катушки реле обратного тока добавочное сопротивление R5.

По мере увеличения оборотов якоря возрастает ЭДС генератора, и увеличиваются токи по всем трем цепочкам.

Когда напряжение генератора достигает 50 В, якорь РОТ притя­гивается к сердечнику, преодолевая сопротивление пружины 7, за­мыкается вспомогательный контакт, - шунтирует часть шунтовой ка­тушки, чем ослабляет ее магнитный поток и подготавливает реле к отключению, замыкается главный контакт и подключает генератор к схеме и на зарядку аккумуляторной батареи.

Стр.101 Одновременно, вследствие увеличения тока по катушкам регу-

i

лятора 5 и 8, возрастает сила их взаимодействия и выравнивается с усилением пружины якоря 13, якорь зависает в среднем положении, а подвижный контакт отрывается от правого неподвижного и в цепь обмотки возбуждения вводится сопротивление R_b ток возбуждения уменьшается и уменьшается ЭДС генератора, но вследствие этого уменьшается ток по катушкам 8 и 5 регулятора, ослабевая силу их притяжения и пружина 13 снова замыкает контакты, шунтируя со­противление ri ток возбуждения увеличивается, увеличивается ЭДС генератора и процесс повторяется снова.

*

Таким образом, подвижный контакт непрерывно вибрирует око­ло правого неподвижного, плавно изменяя величину сопротивления и, обеспечивая постоянное напряжение на зажимах генератора 50 В. Такое положение достигается регулировкой натяжения пружины 13 и изменением величины сопротивления R₃, при напряжении в контакт­ной сети 1650 В и 1450 об/мин якоря вентилятора. Если напряжение в контактной сети становится ниже 1650В, а ЭДС генератора ниже 50В вибрация прекращается.

Если напряжение в контактной сети возрастает выше 1650 В,

*

увеличиваются обороты якоря и ЭДС генератора, когда она стано­вится выше 50 В, то ток по катушкам регулятора возрастает, увели­чивая притяжение катушек настолько, что оно становится больше усилия пружины 13 и подвижный контакт не только отрывается от правого, но и прижимается к левому контакту, дополнительно шун­тируя обмотку возбуждения сопротивлением R₂, значительно пони­жая ток возбуждения, а значит и напряжение на зажимах генератора. Следовательно, при напряжении выше 1650 В в контактной сети под­вижный контакт будет вибрировать возле левого неподвижного.

Стр.102 При выключении вентилятора обороты якоря уменьшаются, уменьшается ЭДС генератора и когда она станет ниже напряжения аккумуляторной батареи, ток пойдет от аккумуляторной батареи че­рез главный контакт РОТ на генератор через сериесную катушку 3 в обратном направлении. В этом случае магнитный поток сериесной катушки будет направлен против шунтовой катушки, следовательно, суммарный магнитный поток будет ослабевать и при обратном токе в 2. А ослабнет настолько, что пружина 7 оторвет якорь от сердечника, разомкнет главный и вспомогательный контакты, отключая генера­тор от схемы. В последнее время вместо РОТ применяют диод на 100-200 А.

В процессе эксплуатации, когда суммарный зазор а (см.рис.42) между угольными контактами становится больше 2,5, необходимо ослабить хомуты неподвижных контактов и сдвинуть их на величину износа, уменьшая общий зазор до 0,5-1 мм. Подвижный контакт за­меняется, когда его буртик б становится меньше 1 мм или когда тол­щина контакта становится менее 12 мм (толщина нового 16 мм).

На электровозах ЕЛ, применяется угольный регулятор напряже­ния системы «Газелан» (см. рис. 44).

Регулятор состоит из магнитной системы и переменного сопро­тивления, включенного в цепь возбуждения генератора управления.

Магнитная система состоит из сердечника с двумя полюсами 1, на сердечнике расположены две катушки. Шунтовая катушка 2 нахо­дится ближе к сердечнику и намотана из медного провода ПЭЛ. Се-риесная катушка 3 намотана из шинной меди прямоугольного сече­ния, ее 9 витков имеют изоляцию из стеклоленты или лакоткани. Число витков этой катушки изменяется перестановкой перемычек 5 на клеммной сборке 4 и зависит от емкости аккумуляторной батареи.

Стр.104 Положение перемычек указывается в паспорте регулятора. Маг­нитный поток сериесной катушки направлен против потока шунто-вой.

Между полюсами на оси расположен якорь 6, имеющий регули­ровочную пружину 7, которая прикреплена к стреле 8 якоря упругой металлической лентой 9. Натяжение пружины регулируется винтом 11, после чего фиксируется винтом 14.

При повороте якоря лента 9 прижимается к бруску 10, располо­женному на стреле 8, имеющему такую форму, что вращающий мо­мент якоря в любом его положении уравновешивается с натяжением пружины 7. Положение бруска 10 регулируется винтами, располо­женными на стреле.

Для гашения колебаний якоря имеется воздушный успокоитель (демпфер) 12, состоящий из стеклянного цилиндра, укрепленного на выступе стрелы якоря и графитового поршня, укрепленного на крон­штейне. Внутри поршня имеется сквозное отверстие, сечение которо­го изменяется установочным выступом 13. При уменьшении сечения отверстия, уменьшается скорость выхода (или входа) воздуха из ци­линдра, следовательно, повышается плавность хода якоря.

Переменное сопротивление представляет собой три столбика 15, набранных из угольных шайб толщиной 0,'5 мм с наружным диамет­ром 36 мм и внутренним 30 мм. Столбики расположены между ниж­ней подвижной плитой 16 и верхней неподвижной 17. Верхняя плита имеет три нажимных тарелочки 24, находится на трех пружинных опорах 18, которые стремятся поднять ее вверх, но этому препятст­вуют компенсационные ленты 19, одним концом прикрепленные к основанию 20, а другим - к нажимной планке 21, расположенной над верхней плитой 17. Под тарелочку 24 укладывается изоляционное фарфоровое кольцо 25 и контактная шайба 26 с шунтом.

Стр.105 Компенсационные ленты натянуты в непосредственной близости от угольных столбиков и имеют с ними одинаковый температурный коэффициент расширения, поэтому при удлинении столбика от на­гревания на такую же величину удлиняются ленты, давление на стол­бики не изменяется, следовательно, регулировка регулятора не будет нарушаться с изменением температуры.

Нижняя подвижная плита 16 имеет направляющий стержень 23, обеспечивающий ее горизонтальное положение, и через тягу 30 и ры­чаг 31 связана с якорем 6. На плиту 16 под столбики укладываются изоляционные кольца и контактные шайбы (как сверху).

Для предохранения угольных шайб от выпадания, каждый стол­бик располагается между четырьмя шпильками 27, с надетыми на них изоляционными керамическими трубками, кроме того, для тепловой изоляции столбиков между ними имеются металлические экраны 28.

Сопротивление столбиков зависит от давления и изменяется в широких пределах от 0,75 до 20 Ом. Столбики включены в парал­лель, поэтому сопротивления их должны быть одинаковыми, прове­ряются с помощью прибора и регулируются установочными винтами 22, расположенными на нажимной планке 21.

Основание 20 крепится к магнитной системе через шпильки и гайки, а сама система крепится четырьмя болтами к фундаментной плите, кроме того, пружинные опоры прикреплены к поперечной планке 29 с фиксаторами для компенсационных лент. Две задние пружинные опоры через кронштейны крепятся к фундаментной пли­те, обеспечивая строго вертикальное положение столбиков.

Включение регулятора в схеме электровоза показано на рис. 45.

Стр.107• через угольные столбики и предохранитель на обмотку воз­буждения генератора.

Т.к. в данный момент столбики максимально сжаты пружиной 7, сопротивление их минимально, на возбуждение пойдет максималь­ный ток, обеспечивающий быстрое возбуждение генератора. ЭДС ге­нератора возрастает, увеличивается ток по катушке 2 и ее магнитный поток.

Когда вращающий момент, созданный магнитным потоком шун-товой катушки 2, превысит усилие пружины 7, якорь начнет повора­чиваться против часовой стрелки, растягивая столбики, сопротивле­ние их начнет увеличиваться и ток возбуждения уменьшается, не до­пуская дальнейшего увеличения ЭДС генератора. Усилия между маг­нитным потоком и пружиной уравновешиваются.

При помощи изменения сопротивления Кд и натяжения пружи­ны 7, магнитный поток и усилие пружины регулируются так, чтобы при напряжении в контактной сети 1500 В- и установившихся оборо­тах якоря генератора 2100 об/мин, якорь регуляторазанимал среднее положение, а генератор создавал ЭДС 50 В.

Когда ЭДС генератора достигает 50 В, т.е. станет выше ЭДС ак­кумуляторной батареи, открывается диод, и ток от генератора пойдет через сериесную катушку 3 на зарядку батареи и в цепь управления, вследствие этого увеличивается ток от генератора, увеличится его противодействующий момент, а обороты и ЭДС генератора умень­шатся, но, т.к. магнитный поток сериесной катушки направлен про­тив потока шунтовой, то общий магнитный поток уменьшится, пру­жина повернет якорь по часовой стрелке, сжимая столбики, умень­шая их сопротивление и увеличивая ток возбуждения, а ЭДС генера­тора вновь возрастет до 50 В.

Стр.108 Таким образом, регулятор поддерживает постоянное напряжение генератора не только при изменении оборотов якоря, связанных с ко­лебанием напряжения в контактной сети, но и при изменении тока нагрузки, вызванном различной степенью разрядки аккумуляторной батареи, включением освещения, обогрева кранов, обогрева картера компрессора и других элементов в цепи управления.

При выключении умформера обороты якоря генератора умень­шаются, уменьшается и его ЭДС и когда она станет меньше ЭДС ак­кумуляторной батареи, диод запирается, а цепь управления будет пи­таться от аккумуляторной батареи. На электровозах ЕЛ2 для подклю­чения и отключения генератора применяется реле обратного тока не­сколько другой конструкции, чем на электровозах IV-KTI-1. На по­следних регуляторах вместо трех применяется один угольный стол­бик большего диаметра.

В процессе эксплуатации из-за тряски и перегревов выкрашива­ются, выгорают и высыпаются угольные шайбы, вследствие этого сопротивление угольных столбиков настолько возрастает, а ток воз­буждения уменьшается, что при достижении 2100 об/мин якоря гене­ратора ЭДС его не повышается, до нужной* величины, не срабатывает реле обратного тока или не отпирается диод, т.е. не обеспечивается зарядка аккумуляторной батареи.

Прежде чем приступить к ремонту необходимо во избежании коротких замыканий и повреждения регулятора отключить аккумуля­торную батарею или полностью отсоединить регулятор от схемы и снять его на стол для удобства ремонта.

При этом если необходимо обеспечить питание цепей управле­ния и освещения, на электровозах ЕЛ2 отсоединенные провода +В, Si, +L соединить одним болтом и заизолировать, а провод -М соеди-

Стр.109 нить с корпусом электровоза, на электровозах ЕЛ21 соединить между собой провода BS и BL₄, а провод MN заземлить.

Разборку необходимо производить в следующем порядке:

• вынуть шплинты, крепящие правую и заднюю компенсационные ленты к основанию 20, снять их с валиков и вывести из фиксато-­ ров на планке 29;

• удерживая одной рукой верхнюю плиту 17, другой рукой вынуть шплинт и снять с валика левую ленту;

• плавно ослабляя усилие, приподнять на пружинах опор верхнюю плиту и снять ее вместе с компенсационными лентами, стараясь не повредить их и изоляционные трубки на шпильках 27.

Перебрать столбики, удалив выкрошенные и выгоревшие шай­бы. Добавить новых шайб, выровняв столбики по высоте, уложив сначала контактную шайбу 26, а потом фарфоровую 25.

Сборку производить в следующем порядке:

• установить верхнюю плиту на пружины опор 18 и заправить ком­- пенсационные ленты в фиксаторы планки 29;

• сжать пружины опор и заправить шпильки 27 с трубочками в со- ответствующие гнезда верхней плиты с особой осторожностью;

• одеть нижний конец левой компенсационной ленты на валик у ос­- нования 20 и зашплинтовать, таким же образом закрепить правую ленту, только после этого можно ослабить давление на плиту сверху и закрепить заднюю ленту.

После включения в работу проверить тождественность сопро­тивлений угольных столбиков по их нагреву, в случае необходимости отрегулировать винтами 22, ослабляя на горячем столбики и подво­рачивая на холодном. Точную регулировку произвести прибором в депо. При вертикальном положении стрелы якоря сопротивление столбиков должно быть 1.8 Ом, одного столбика - 54 Ом.

Стр.111 Электрическая печь имеет два нагревательных элемента 3, кото­рые укрепляются за ушки 4 между двумя тарелками 2, а затем встав­ляются в корпус и каждая тарелка закрепляется двумя винтами 9, этими же винтами крепятся крышки 8.

Элемент 3 выполнен из нихромовой проволоки диаметром 0,3 мм, намотанной на миканитовую основу, закрытой с обеих сторон миканитовыми пластинами и помещенной в корпус из листового же­леза с ушками 4.

К концам нихромовой проволоки прикрепляются выводные шунты. Верхние выводные шунты элементов соединяются на один болт, а нижние - подсоединяются к клеммам 6, расположенным на двух фарфоровых изоляционных колодках 5. На нижней тарелке име­ется болт для заземления. Элемент рассчитан на напряжение 375 В, имеет мощность 250 Вт, сопротивление 568 Ом и потребляет ток 0,66 А.

Т.к. элементы включены последовательно, одна печь будет иметь расчетное напряжение 750 В, мощность 500 Вт, следовательно, на напряжение контактной сети 1500В включается две печи последо­вательно.

Эл. печь, при помощи двух хомутов 7 с лапками, крепится к корпусу электровоза и обязательно заземляется.

При отсутствии плоских элементов 3,'во время ремонта, иногда устанавливают трубчатые элементы 10 от эл. печей ПЭТ.

Такой элемент выполнен из стальной тонкостенной трубки, че­рез которую пропущена проволочная нихромовая спираль, запрессо­ванная в кварцевой песок. Концы спирали приварены к выводам шпилькам (клеммам), изолированным от корпуса трубки фарфоро­выми изоляторами.

Стр.113 При ремонте снять, продуть сжатым воздухом, вскрыть крышки, осмотреть выводы, замерить сопротивление элементов и изоляции. Закрепить детали. Изоляция элементов по отношению к корпусу должна быть не менее 1 МОм. Элементы с обрывом цепи заменить. Запрещается комплектовать для одной печи элементы, отличающиеся по сопротивлению более чем на 5%. Собранные печи испытывают на пробной напряжением 5,4 кВ в течение 1 мин. После установки отре­монтированной печи, прежде чем подключить ее к подводящим про­водам необходимо надежно заземлить корпус.

Электроизмерительные приборы

Эл. измерительные приборы служат для контроля за режимом работы электрических машин и установок.

На электровозах амперметры служат для измерения величины тока в цепи тяговых двигателей, а также для измерения величины за­рядного и разрядного тока аккумуляторной батареи.

Вольтметры служат для измерения напряжения в контактной се­ти, напряжения создаваемого генератором дизельной установки, тор­мозного напряжения создаваемого тяговым двигателем при электри­ческом торможении и напряжения аккумуляторной батареи или гене­ратора управления.

Для регистрации затраченной электровозом эл. энергии служат счетчики.

Амперметры и вольтметры используются в основном двух сис­тем: магнитоэлектрические и электромагнитные (см. рис. 48).

Магнитоэлектрический прибор состоит из постоянного магнита 1 между полюсами которого располагается¹ алюминиевый цилиндр 2, а вокруг него на сои качается катушка, имеющая форму рамки.

Рис.48. Магнитоэлектрическая и злектромагнитные ситемы

Измерительных приборов

Питание к рамке подается через противодействующие пружины 4 с обеих сторон. Вращающий момент создается от взаимодействия магнитного поля рамки и постоянного магнита и прямопропорциона-лен току, проходящему по рамке.

Успокоителем является цилиндр 2, в котором индуктируются токи, вызванные колебанием поля рамки.

Электромагнитный прибор состоит из катушки, рядом с которой на оси располагается стальной якорь 5, стрелка, противодействующая пружина 4 и алюминиевый диск 6 успокоителя. При подаче питания на катушку создается магнитный поток, который втягивает якорь и поворачивает ось, при этом сила пропорциональна квадрату силы то­ка, проходящему по катушке, поэтому шкала неравномерная. В диске 6, который движется между полюсами постоянного магнита 7, возни­кают вихревые токи, успокаивающие колебания.

Магнитоэлектрические приборы имеют равномерную шкалу, обладают высокой точностью и чувствительностью, независимостью показаний от внешних магнитных полей, однако пригодны только

Стр.115 для измерения постоянного тока, чувствительны к перегрузкам, до­рогие в изготовлении.

Электромагнитные приборы пригодны для измерения постоян­ного и переменного тока, имеют простую конструкцию, невысокую стоимость, большую устойчивость к перегрузкам, однако имеют не­равномерную шкалу, невысокую точность и чувствительность, зави­симость показаний от внешних магнитных полей. Эти приборы более широко используются на электровозах, т.к. большой точности от приборов не требуется.

Счетчики эл. энергии имеют индукционную систему.

Каждый прибор имеет измерительный механизм, особой конст­рукции в зависимости от системы, на оси которого установлена

•

стрелка, шкалу, определяющую значение измеряемой величины, кор­ректор, устанавливающий стрелку в нулевое положение, пружину для создания противодействующего момента (или счетный меха­низм), успокоитель для устранения колебаний подвижной системы (воздушные или индукционные).

Измерительный механизм приборов (рамка, катушка, противо­действующие пружины, шунты и т.д.) может пропускать небольшие токи, поэтому, для измерения больших величин токов, амперметр включается параллельно своему шунту, включаемому последова-

•

тельно в силовую цепь, а для измерения больших величин напряже­ния, вольтметр включается последовательно с добавочным сопротив­лением, как показано на рис. 49.

Шунты изготавливаются литьем из бронзы. Между двумя клем­мами располагаются токоведущие стержни определенного сечения, которые и определяют величину падения напряжения между клем­мами. На боковой стенке шунта указано падение напряжения, класс точности и величина измеряемого тока.

Стр.117 устанавливаться должен в вертикальном положении, может исполь­зоваться при температуре окружающей среды от -20° до +50° С и от­носительной влажности 80%, класс точности 1,5, имеет защиту от внешних магнитных полей третьей степени, включается параллельно шунту, имеющему падение напряжение 75 микровольт.

Вольтметр пригоден для измерения как постоянного, так и пере­менного тока, имеет электромагнитную систему, располагаться дол­жен под углом 30°, может использоваться при температуре окру­жающей среды от -40° до +60° С при относительной влажности 98%, слабее защищен от внешних магнитных полей и включается последо­вательно с наружным добавочным сопротивлением 1000 Ом/В, т.е. при напряжении 2000 В - 20000 Ом - 2 МОм.

Электрические приборы должны проверяться не реже одного раза в 1,5 года и во всех случаях, когда нет уверенности в правильно­сти их показаний.

Аккумуляторные батареи

Аккумуляторная батарея служит для питания низковольтных це­пей электровоза при неработающем генераторе управления.

Аккумулятором называется химический источник электриче­ский энергии, который способен накапливать в себе эл. энергию при зарядке, а после отдавать ее во внешнюю цепь.

На электровозах применяются кислотные (свинцовые) и щелоч­ные (никель-кадмиевые и железо-никилевые) аккумуляторы.

Принцип действия свинцового аккумулятора

Свинцовые пластины, погруженные в раствор серной кислоты, вступают с ней в реакцию и покрываются слоем сернокислого свин­ца, т.е. РЬ + H₂SO₄ = PbSO₄ + Н₂

Химическая реакция продолжается до тех пор, пока вся поверх­ность пластин не покроется сернокислым свинцом.

Стр.119 Зарядка

Если к этим пластинам приложить напряжение от другого ис­точника тока, то под действием эл. поля молекулы серной кислоты распадаются на положительные ионы водорода Н₂ и отрицательные ионы кислотного остатка SO₄, при этом ионы водорода переместятся к отрицательной пластине, поглотят некоторый отрицательный заряд и соединятся с кислотным остатком, образуя молекулу серной кисло­ты, а катод покроется чистым свинцом РЬ, т.е.

PbSO₄ + Н₂ = РЬ + H₂SO₄.

Другая часть молекулы кислоты (кислотный остаток) SO₄ дви­жется к положительной пластине, отдает ей отрицательный заряд и вступает в реакцию с водой электролита, отнимая у молекулы воды ее водородную часть, образуя молекулу кислоты, а освободившейся кислород окисляет поверхность положительной пластины, превращая ее в перекись свинца

PbSO₄ + SO₄ + 2Н₂О = РЬО₂ + 2H₂SO₄.

Постепенно анод покрывается перекисью свинца РВС>2 темно- коричневого цвета, а катод - чистым свинцом РЬ губчатого строения серого цвета, между электродами создается разность потенциалов. Т.к. возле обоих электродов образуются молекулы кислоты, плот-­ ность электролита повышается. _t

Зарядка кончается, когда на электродах не остается сернокисло­го свинца. Если продолжать прикладывать напряжение, то начнется разложение молекулы воды, кислород О начнет выделяться на аноде, а водород hi - на катоде в виде пузырьков - начинается «кипение», причем образовавшаяся газовая смесь является взрывоопасной.

Следовательно, в процессе зарядки эл. энергия превращается в химическую, напряжение элемента быстро повышается до 2,2 В, за-

Стр.120 тем медленно до 2,3 В, «кипение» начинается при 2,4 В и сильно «кипит» при 2,6-2,7 В.

Разрядка

При замыкании заряженного аккумулятора на внешнюю цепь, вследствие разности потенциалов, будет иметь место разрядный ток во внешней и внутренней цепях, имеющий обратное направление.

В этом случае водород вступает в реакцию с перекисью свинца, отнимает у нее часть кислорода, образуя молекулы воды, а пластина покрывается слоем окиси свинца РЬО, которая вступает в реакцию с серной кислотой, образуя еще одну молекулу воды, а пластина по­крывается сернокислым свинцом, т.е.

РЬО₂ + Н₂ = РЬО + Н₂О; РЬО + H₂SO₄ = PbSO₄ + Н₂О. Кислотный остаток движется к другому электроду, вступает в реакцию с чистым свинцом, превращая его в сернокислый свинец, т.е. Pb + SO₄ = PbSO₄.

Так как в раствор выделяется две молекулы воды, плотность электролита уменьшается, уменьшается ЭДС элемента.

Разрядка продолжается, пока вся активная масса пластины не превратится в сернокислый свинец. В практике разряд ведут не до конца, а до тех пор, пока в сернокислый свинец не превратится около 35% активной массы пластин, т.е. до 1,8 В напряжения на элемент.

Емкостью аккумулятора называется количество электричества в ампер-часах, которое может отдать полностью заряженный аккуму­лятор, при разрядке до напряжения 1,8 В.

Например: элемент аккумулятора ЭП-80 током 16 А разряжается 5 часов до 1,8В, следовательно, его емкость будет: 16 А х 5 час. =80 ампер.часов. Емкость зависит от площади пластин аккумулятора.

Стр.121 При понижении температуры активность электролита уменьша­ется, понижается и емкость аккумулятора, при t° = -40 - -45° С ем­кость падает до 0. КПД кислотного аккумулятора 65-70%.

Устройство

Корпус 1 кислотного аккумулятора (см, рис. 516) представляет собой банку, выполненную из эбонита, термопласта или пластмассы асфальтопековой.

На дне банки имеются ребра 2 - призмы, а сверху она закрыта крышкой 3.

*

В крышке, для заливки электролита и проверки его уровня име­ется центральное отверстие с пробкой 5, имеющей отверстие для вы­хода газов.

В корпусе размещаются блоки отрицательных и положительных пластин, причем отрицательных пластин на одну больше, чем поло­жительных.

Пластины 6 представляют собой решетку из сурьмистого свинца (сурьма для прочности) ячейки которой заполняются активной мас­сой 7. У отрицательных пластин это губчатый свинец РЬ серого цве­та, а у положительных - перекись свинца РЬС>2 коричневого цвета. Все отрицательные и все положительные пластины соединены по­люсными мостиками 8, на которых укреплены (впаяны) зажимы 9. Для изоляции друг от друга между пластинами устанавливаются се­параторы 12 из перфорированного мипора (Р), мипласта (М) или стекловолокна (С) толщиной 0,45 мм, а в качестве деполяризатора 13, предохраняющего пластины от покрытия пузырьками водорода, при­меняется шпон из ольхи или кедра толщиной 1мм.

При помощи эбонитовых гаек 10, с резиновыми шайбами, блоки укрепляются в крышке 3 и вместе с ней опускаются в банку до упора на призмы 2, причем отрицательные пластины своими выступами 11

Стр.122 опираются на одни призмы, а положительные - на две другие. На пластины укладывается перфорированная решетка 16.

Зазор между корпусом и крышкой- уплотняется асбестовым шнуром и заливается кислотоупорной мастикой 4.

В таком состоянии аккумулятор является сухозаряженным, по­сле заливки электролита и отстоя втечение трех часов он будет готов к работе. В качестве электролита применяется водный раствор сер­ной кислоты H2SO4 плотностью 1,24-1,25 г/см³ летом и 1,27-1,28 г/см³ зимой.

24банки устанавливаются в железный ящик, обитый изнутри де­ревом покрытым кислотоупорным лаком и имеющий поддон из рези­ны или свинца для сбора вытекшего электролита. Банки расклинива­ются резиной и соединяются последовательно при помощи перемы­чек 14 и колпачковых гаек 15.

Перемычки выполняются из меди, покрытой свинцом или свин­цовыми с наконечниками для посадки на конусную поверхность за­жимов 10.

На электровозах IV-КП-! и ЕЛ2 применяются кислотные акку­муляторные батареи типа 6СТ-190 или 6СТ-132.

В процессе эксплуатации из-за понижения уровня электролита поверхность пластин, соприкасаясь с кислородом, сильно окисляется, а после доливки электролита и зарядки эта окись выпадает в осадок в виде шлама, т.е. активная масса выкрашивается, площадь пластин, а значит и емкость аккумулятора уменьшаются.

Выкрашивание также происходит из-за тряски и коробления пластин при коротких замыканиях во внешней цепи. Шлак, осажда­ясь на дне банки, может привести к короткому замыканию между пластинами, т.е. к выходу из строя аккумулятора.

Стр.123 Кроме того, эбонитовые банки «боятся» механических повреж­дений, особенно ударов.

Перечисленные недостатки и большой вес привели к тому, что на электровозах все чаще стали, применятся щелочные аккумулято­ры.

t

На электровозах ЕЛ21 и ЕЛ2 с дизель-генераторной установкой применяются щелочные аккумуляторы ЮНК-275 (никель-кадмиевые) и ТНЖ-250 (железо-никеливые).

Устройство таких аккумуляторов показано на рис. 51 а.

Корпус - банка 1 и крышка 3 выполнены из никелированного железа.

К крышке при помощи зажимов крепятся блоки пластин, затем все это опускается в корпус и края банки завальцовываются, следова­тельно, аккумулятор неразборный.

*

На крышке имеется пробка 5 с крышкой и шариковым клапаном для выпуска газов.

Активная масса 18 помещается в пакеты 17 из никелированного железа с большим числом малых отверстий 19, для доступа к ней электролита. Отверстия настолько малы, что активная масса не вы­сыпается при любых условиях.

Для улучшения контакта между активной массой и пакетом в нее добавляется чешуйчатый графит.

Для изоляции между пластинами устанавливаются эбонитовые

*

палочки 20. Количество положительных пластин у никель-кадмиевого аккумулятора на одну больше, чем отрицательных, а у железоникелевого - наоборот. Корпус никель-кадмиевого аккумуля­тора соединен электрически с блоком положительных пластин, а корпус железоникелевого аккумулятора- с блоком отрицательных пластин.

Стр.124 Активная масса положительных пластин после зарядки у обоих видов аккумуляторов - это гидрат окиси никеля Ni(OH)₃, а отрица­тельных пластин, для железоникелевого аккумулятора губчатое же­лезо Fe, для никель-кадмиевого аккумулятора - смесь губчатого кад­мия Cd и губчатого железа Fe.

При разряде активная масса положительных пластин превраща­ется в гидрат закиси никеля Ni(OH)2, а отрицательных пластин - в гидрат закиси железа Fe(OH)2 или в гидрат закиси кадмия Cd(OH)₂ и железа Fe(OH)₂.

При этом в раствор не выделяются молекулы воды, и плотность электролита не изменяется.

После зарядки химический состав активной массы восстанавли­вается.

Электролитом является щелочь водный раствор едкого калия КОН плотностью 1,19-1,21 г/смз с добавлением моногидрата лития 20 г/л. При низких температурах до -20° С, плотность электролита надо повысить до 1,21-1,23 г/смЗ. При более низких температурах необходимо позаботиться об обогреве или теплоизоляции батареи.

ЭДС щелочного аккумулятора в конце зарядки поднимается до 1,7-1,8 В, после окончания заряда падает до 1,35-1,4 В, при разряде понижается до 1,5-1 В, разряжать аккумулятор ниже 1 В не рекомен­дуется.

Щелочные аккумуляторы имеют большую механическую проч­ность, не боятся тряски, ударов и коротких замыканий, имеют мень­ший вес и требуют меньшего ухода, но у них почти в два раза ниже ЭДС, поэтому для обеспечения напряжения батареи 48-50 В количе­ство соединенных банок увеличивается вдвое, т.е. до 40 шт. (из рас­чета 1,2 В на элемент).

Стр.125 На электровозах ЕЛ21 батарея состоит из 8 деревянных ящиков,

•

в каждом по 5 банок, соединенных последовательно перемычками 14. Цапфы 23 обеспечивают зазор между банкой и стенкой ящика.

Для обеспечения продолжительного срока службы аккумулятор­ной батареи локомотивная бригада в процессе эксплуатации не должна допускать глубоких разрядов батареи, вовремя ее подзаря­жать, следить за чистотой банок, уровнем и плотностью электролита, надежностью крепления перемычек и клемм. Уровень электролита над поверхностью пластин должен быть в пределах 10-15 мм, восста­навливается доливкой дистилированной воды, а для щелочных акку-

«

муляторов подщелоченной воды. Срок службы щелочных аккумуля­торов намного больше кислотных.

Приступая к осмотру аккумуляторной батареи необходимо на­деть резиновые перчатки и защитные очки, отключить батарею и проветрить ее помещение. Если необходимо выдвигать ящики, надо снять перемычки между ними и отсоединить выводные концы, во из­бежании коротких замыканий. Для обдувки применять воздух с не­большим давлением.

Запрещается при осмотре:

•

• применять открытый огонь;

• пользоваться металлическими предметами при зачистке ба­ нок;

• пользоваться рожковыми ключами для подтяжки перемычек между банками и зажимов;

• складировать на батареях посторонние предметы.

При приготовлении кислотного электролита кислоту малыми порциями лить в воду, а не наоборот.