Система электроснабжения
Система электроснабжения состоит из источников электрической энергии (подвагонный трехфазный генератор переменного тока и аккумуляторная батарея); регулирующей аппаратуры (регулятор напряжения генератора, диодный ограничитель напряжения сети освещения); устройств защиты (реле максимального и пониженного напряжения, предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле и д.р.); сигнализации; коммутационной аппаратуры (контакторы, реле, выключатели, переключатели, кнопки и тумблеры, с помощью которых производится включение и отключение всех электрических устройств в вагоне); электроизмерительных приборов.
В системе автономного электроснабжения предусмотрено параллельное включение генератора и аккумуляторной батареи, что обусловлено некоторыми особенностями их эксплуатации. При увеличении скорости движения вагона частота вращения ротора генератора также увеличивается, что вызовет увеличение напряжения генератора, а затем после начала работы регулятора напряжения, напряжение поддерживается постоянным независимо от скорости движения. При напряжении генератора выше напряжения аккумуляторной батареи потребители переключаются на питание от генератора.
По характеру нагрузки все потребители электроэнергии вагона можно разделить на три группы: осветительные приборы, электрические машины - электродвигатели компрессора холодильной установки, вентилятора конденсатора, циркуляционного насоса системы отопления, пылесоса, компрессора водоохладителя; электронагревательные приборы - электрокипятильник, электрокалорифер, электропечи, электроподогреватель масла картера компрессора, электроплитка.
На работу потребителей влияет качество используемой электроэнергии, в том числе стабильность питающего напряжения. Лампы накаливания очень чувствительны к изменению напряжения. При снижении напряжении на 10 % их световой поток уменьшается на 20 % .При увеличении напряжения на 10 % срок службы ламп уменьшается на 30 %-50 %. В люминесцентных лампах отклонение напряжения на 1 % вызывает изменение светового потока на 2-3 %, а при снижении напряжения более чем на 10 % по сравнению с номинальным лампы могут погаснуть. Поэтому для питания ламп накаливания и цепей сигнализации служит отдельная сеть (сеть освещения) со стабилизатором напряжения - блок 2ul (200-202), а люминесцентные лампы получают питание через специальный фильтр, выполненный на базе дросселей 2гЗ, 2г4 и конденсаторов 2kl, 2k2 (205-206).
Электродвигатели и электронагревательные приборы допускают более широкий диапазон изменения напряжения. Однако при повышенном напряжении электродвигатели и электронагревательные приборы работают с большей мощностью. При пониженном напряжении, что бывает при питании от аккумуляторной батареи, уменьшается частота вращения и мощность двигателей. Это соответственно снижает производительность компрессора, вентиляторов и насоса системы отопления. У электронагревательных приборов при снижении напряжения уменьшается количество отдаваемого тепла. Потребители этих групп имеют большую мощность и к сети со стабилизированным напряжением не подключаются, так как это потребовало бы значительного увеличения габаритных размеров и массы стабилизатора.
Как отмечалось выше, основным источником электроэнергии являются трехфазный индукторный генератор переменного тока 1ml (110-112). Генератор имеет трехфазную статорную обмотку, соединенную по схеме „звезда" и обмотку возбуждения F1-F2 (113). От токов короткого замыкания генератор защищен предохранителями lule7 (110), 1ulel2 (111), 1ule2 (112) на 200А. Напряжение от генератора через двухпозиционный шестиполюсный переключатель lulal (110-112), установленный в положение 1 „Генератор", подается на вход выпрямителя lulul, 1ulu2, 1ulu3 (114-119). Переключатель lulal предназначен для подключения к выпрямителю или силовых обмоток генератора, или вторичных обмоток трансформатора 1u4ml (101-108).
Конденсаторы К4 — К8 и резистор г2, подключенные к выпрямителю, выполняют роль фильтра для снижения радиопомех. „Плюс" выпрямителя через предохранитель le1(114) на 250 А и шунт 1f2 подключается к общему плюсовому проводу Г5. Амперметр Ig3 (115), подключенный к шунту 1f2, контролирует ток нагрузки генератора. „Минус" выпрямителя через шунт lulfl (120) подключается к общему минусовому проводу МБ1, Шунт lulfl проводами Г20, Г22 подключен к клеммам 1.07 и 2.07 электронного регулятора напряжения генератора 1u2.
Резервным источником электроэнергии является щелочная никель-кадмиевая аккумуляторная батарея Inl (121) номинальной емкостью 390 Ач. „Плюс" аккумуляторной батареи через предохранитель 1е2 (121) на 160 А и шунт Ifl подключен к проводу Г5. К шунту Ifl подключен амперметр Igl (120) для контроля за величиной тока зарядки - разрядки аккумуляторной батареи. При отклонении стрелки амперметра влево измеряется величина тока разрядки, при отклонении вправо - величина тока зарядки. „Минус" батареи через предохранители Iu5еl (121) на 200 А, находящийся в аккумуляторном ящике, и шунт lulf2 подключается к общему минусовому проводу МБ1. Шунт lu5f2 проводами Г18, Г19 подключается к клеммам 1.08 и 2.08 блока 1u2.
Измерение напряжения осуществляется вольтметром Ig2 (167). Если выключатель 1b4 (166) находится в положении „генератор-батарея", то измеряется напряжение генератора или аккумуляторной батареи. При постановке переключателя 1b4 в положение „Сеть" контролируется стабилизированное напряжение сети.
Регулирование величины напряжения генератора, тока генератора и величины тока зарядки аккумуляторной батареи осуществляется регулятором напряжения генератора - блок 1u2 путем воздействия на ток обмотки возбуждения Fl - F2 (113) генератора.
Обмотка возбуждения генератора получает питание по цепи: „Плюс" выпрямителя Iuln3 – luln5 (110 - 113) - предохранитель ell (113) на 10 А - провод Г12 - автоматический выключатель 1е5 (127) - провод Г43 - контакты выключателя магистрали 1аЗ (130) - провод Г42 - контакты главного выключателя 2а2 (130) - провод Г17 - клеммы 3.04, 4.04 блока 1u2 - клеммы 3.05, 4.05 этого же блока - провод Г11 - обмотка возбуждения F1 - F2 (113) — провод МБ11 - шунт If4 (129) минусовой провод МБ1. Кроме того с провода Г43 получает питание светодиод 1h1 (132) „Генератор",а с провода Г11 — светодиод1h3 (124) „Возбуждение генератора".
При увеличении напряжения генератора до 101 В срабатывают два реле движения-стоянки Idl (140) и Id3 (139), получая питание по цепи: выпрямитель, собранный на диодах Iuln6 – Iuln8 (101 - 106) - предохранитель е13 (100) -провод КЦ2 - катушки реле Idl и Id3 провод МБО и далее как описано выше. При срабатывании этих реле деблокируется работа следующих потребителей:
-замкнувшимся контактом Idl (306) нагревательных элементов низковольтного электроотопления и электрокалорифера;
-замкнувшимся контактом Idl (446) принудительное включение электродвигателя вагонного вентилятора на I ступень частоты вращения;
-замкнувшимся контактом Idl (410) обеспечивается возможность работы установки кондиционирования воздуха на третьей ступени охлаждения;
-замкнувшимся контактом Id3 (408) обеспечивается работа установки кондиционирования воздуха на второй ступени охлаждения.
Когда напряжение генератора превысит напряжение аккумуляторной батареи потребители автоматически переключаются на питание от генератора. В зависимости от величины напряжения батареи генератор берет на себя нагрузку при разных скоростях движения. Например, при разряженной батарее и небольшом токе потребителей вагона нагрузка раньше переключается на генератор.
В целях обеспечения оптимального режима заряда аккумуляторной батареи регулятор напряжения генератора 1u2 автоматически регулирует величину напряжения генератора в зависимости от температуры воздуха в аккумуляторном ящике. Измерение температуры осуществляется с помощью терморезистора 1f3 (145) блока lul, который подключается к клеммам 3.07, 4.07 и 4.08 регулятора напряжения. С уменьшением температуры электролита напряжение зарядки должно увеличиваться, и наоборот. Уменьшение зарядного тока при повышении температуры электролита, кроме экономии электроэнергии и расхода электролита, играет еще и защитную роль, так как предотвращает повышение температуры электролита свыше 60 - 70 °С, при которой срок службы аккумуляторов значительно сокращается.
Терморезистор Ifl включается в одно из плеч измерительного моста, и в зависимости от температуры воздуха в аккумуляторном ящике обеспечивает рассогласование моста. Измерительный мост регулируется таким образом, чтобы при температуре 0 °С он находился в равновесном состоянии и регулятор 1u2 обеспечивал напряжение генератора на уровне 141 В. При изменении температуры воздуха от 0 °С до +55 °С напряжение уставки имеет прямолинейную характеристику и изменяется от 141 В до 127 В. Основным напряжением уставки регулятора является напряжение равное 135 В, соответствующее температуре 17 °С.
Схемой регулятора предусмотрена возможность ограничения тока генератора на уровне 230 А и ограничения тока зарядки аккумуляторной батареи на уровне 90 А. Оба указанных ограничения обеспечиваются путём снижения напряжения генератора независимо от температуры воздуха в аккумуляторном ящике.