книги из ГПНТБ / Сорокин, Владимир Иванович. Промышленные электровозы учебное пособие для учебно-курсовой сети и для подготовки квалифицированных рабочих на производстве

зование наступает позднее и проходит менее интенсивно, а ино­ гда не наступает вообще.

Неисправные аккумуляторы должны быть отремонтированы или, если не представляется возможным произвести ремонт, вы­ ключены из батарейной цепи.

Одной из возможных неисправностей аккумуляторов является сульфатация пластин, заключающаяся в том, что масса отрица­ тельных пластин покрывается сверху плотной коркой сульфата свинца и постепенно с течением времени переходит в пескообразное состояние, тогда как положительные пластины твердеют, покрываясь слоем кристаллического сульфата. Этот слой мешает кислоте проникнуть в глубину пластин. Кроме того, этот слой почти совсем неактивен по отношению к воздействию на него тока, т. е. лишен способности (либо обладает ею в самой слабой степени) превращаться под влиянием тока в активную массу. Явлению сульфитации подвержены в большой степени отрица­ тельные пластины.

Сульфатация происходит главным образом при недостаточ­ ном первоначальном заряде, продолжительном бездействии в при­ сутствии кислоты в состоянии неполного заряда, или регулярном недозаряде.

Появление сульфатации пластин можно предупредить прове­ дением глубокого разряда и последующего заряда и перезаря­ дом батареи.

Устранение небольшого слоя сернокислого свинца достигается длительным зарядом аккумулятора небольшим током (от 10 до 0,8% тока нормального режима).

Короткие замыкания могут произойти от:

а) ' чрезмерного скопления осадка свинца, который вследствие движения при заряде отлагается на пластинах и образует ме­ таллическое соединение пластин (минуя края сепараторов);

б) износа деревянного сепаратора (на старых типах аккуму­ ляторов) ;

в) попадания в электролит частиц дерева, соломки и т. п., которые могут послужить основой для образования из отпадаю­ щих свинцовых частичек металлической перемычки между пла­

стинами; г) накопления на дне аккумулятора осадков, замыкающих

нижние края пластин накоротко.

Короткие замыкания обнаруживаются по следующему приз­ наку: неисправный аккумулятор при заряде не «закипает» одно­ временно с другими, электролит в нем имеет меньшую плот­ ность и напряжение на его зажимах во время заряда имеет ма­ лую величину. Поэтому очень важно к концу заряда проверять, у всех ли элементов одновременно и равномерно начинается газообразование, и проверять их напряжение. В целях предот­ вращения коротких замыканий следует раз в 6 месяцев после полного заряда батареи разобрать ее, вскрыть все элементы л

200

тщательно промыть дистиллированной водой эбонитовые баки и комплекты пластин от осадка. Промывку пластин следует про­ изводить опусканием их в воду; поврежденные сепараторы за­ менить новыми.

Загрязненным электролит может оказаться в результате ис­ пользования нечистой воды или кислоты для приготовления элек­ тролита. Электролит также может быть загрязнен в процессеэксплуатации. Чем больше вредных примесей, тем значительнеесаморазряд и, следовательно, потеря емкости и связанная с ним сульфитация в период бездействия батареи. Для ликвидации вли­ яния загрязнения существует лишь один путь — удалить примеси из аккумулятора промывкой его.

В зимний период емкость аккумуляторных батарей умень­ шается и падает до нуля при замерзании электролита. Точка замерзания электролита зависит от плотности электролита, чт» видно из табл. 12.

Для нормальной эксплуатации кислотных аккумуляторных батарей в зимний период необходимо вести тщательный уход за ними и выполнять следующие мероприятия:

а) при наступлении зимнего периода плотность электролита в конце заряда должна быть увеличена до 1,28—1,30;

б) регулярно проверять плотность и уровень электролита; в) в течение всей зимы строго по графику производить под­

заряд аккумулятора; г) при замене аккумуляторов в батарее вновь устанавливае­

мые аккумуляторы должны быть в таком же состоянии заряда, как и вся остальная батарея;

д) батарей с неисправными аккумуляторами в эксплуатацию не допускать;

е) аккумуляторные батареи должны ежедневно подвергаться внешнему осмотру.

§ 3. УХОД ЗА ЩЕЛОЧНЫМИ АККУМУЛЯТОРАМИ

Аккумуляторы, крышки элементов, полосы и контактные сое­ динения и футляры должны содержаться сухими и чистыми. Межэлементные соединения должны быть всегда покрыты сво­

20Ь

бодным от кислот вазелином. Резиновые кольца у пробок сма­ зывать вазелином не рекомендуется, так как они в этом случае теряют упругие свойства. Ржавчину, обнаруженную на аккуму­ ляторе, следует отчистить тряпкой, смоченной в керосине. При­ менять металлические инструменты, наждачную или стеклянную бумагу для удаления ржавчины нельзя. Если сосуды были по­ крыты битумным лаком, то очищенное место вновь покрывается этим лаком. Для очищения наружных частей аккумулятора от пыли и ползучих солей следует пользоваться чистой тряпкой, на­ вернутой на деревянную палочку.

При работе с гаечным ключом и другими металлическими ин­ струментами нужно следить, чтобы не допустить коротких замы­ каний одновременным прикосновением к положительному полюсу и корпусу, а для кадмиево-никелевых аккумуляторов к отрица­ тельному полюсу и корпусу.

Необходимо систематически проверять состояние контактов и подтягивать гайки, следить, чтобы отверстия в вентильных пробках были чистыми. Ежедневно нужно проверять уровень электролита.

Нужно следить, чтобы вода и электролит не оставались на крышках аккумуляторов, а при наличии нужно немедленно их удалять. Калиевая щелочь жадно воспринимает угольную кис-

.лоту из атмосферы и образовывает карбонат калия, вследствие чего на элементах образовываются корки. Для доливки можно применять дистиллированную и естественную воду.

Естественную воду следует предварительно подщелочить для осаждения растворенных в ней вредных примесей. Это делается следующим образом: на три объема воды прибавляют один объем готового электролита и дают отстояться до полного освет­ ления (6—12 час.). Осветленную часть осторожно сливают и применяют для доливки аккумуляторов. Подщелоченная вода должна храниться в бутылях, плотно закрытых пробками для предохранения от поглощения углекислоты из воздуха.

Необходимо следить за напряжением батарей. Если наблю­ дается резкое снижение напряжения при заряде и разряде, сле­ дует проверить, нет ли короткого замыкания внутри аккумулято­ ров или между аккумуляторами. Если наблюдается повышенное напряжение при заряде и пониженное при разряде, следует про­ верить состояние контактов и плотность электролита.

Особенно нужно оберегать щелочные аккумуляторы от кис­ лот. Необходимо помнить, что даже ничтожно малое количество кислоты разрушает щелочные аккумуляторы. В электровозном депо при наличии электровозов с кислотными и щелочными акку­ муляторами должны быть обособленные помещения для тех и других аккумуляторов.

Смена электролита должна производиться через каждые 12— 18 месяцев. Если емкость аккумуляторов заметно снижается, то электролит необходимо сменить ранее указанного срока. Перед

202

Г л а в а VIII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УПРАВЛЕНИИ ТЯГОВЫМИ

пропорциональна приложенному к зажимам двигателя напря­ жению и обратно пропорциональна магнитному потоку. Следо­ вательно, изменить ее можно изменением напряжения и изме­ нением магнитного потока. Этими двумя способами регулиро­ вания оборотов двигателя широко пользуются при пуске и из­ менении скорости электровозов.

Изменение напряжения можно производить соединением дви­ гателей последовательно или параллельно и включением в цепь двигателей омического сопротивления.

В связи с тем, что регулирование скорости вращения двига­ теля включением в цепь сопротивлений связано со значитель­ ными потерями электрической энергии, этот способ применяется только при пуске двигателей. Так как промышленные электро­ возы имеют четыре или шесть двигателей, возможно изменением соединения их между собой изменять величину приложенного к каждому двигателю напряжения и тем самым регулировать их скорость.

Двигатели могут быть соединены между собой следующим образом:

1. Последовательно (рис. 131, а й в ) . При напряжении в кон­ тактной сети 1500 в к каждому двигателю будет приложено при четырех двигателях 1500:4 = 375 в, при шести— 1500 : 6 =

=250 в.

2.Последовательно-параллельно (рис. 131, б, а и б). В этом случае возможны следующие соединения двигателей — при на­ личии на электровозе четырех двигателей две группы по два дви­

204

гателя, при наличии на электровозе шести двигателей две груп­ пы по три двигателя или три группы по два двигателя. Напря­ жение на двигателях соответственно будет у электровоза с че­ тырьмя двигателями 1500:2 = 750 в, у электровоза с шестью двигателями 1500 : 3 = 500 в или 1500 : 2 = 750 в.

3. Параллельно (рис. 131, е). В этом случае к каждому дви­ гателю будет приложено полное напряжение контактной сети,

т. е. 1500 в.

Рис. 131. Схемы соединения тяговых двигателей

Электровоз 1УКП-1 имеет двигатели, рассчитанные на на­ пряжение 825 б, которые соединяются в две группы по два дви­ гателя. На электровозах 13Е-1, EL-2, 21Е-1 и EL-2 двигатели рассчитаны на напряжение 1500 в. Они соединяются в группы по два двигателя последовательно или все параллельно. На электровозе 21Е-1, кроме того, возможно соединение всех шести двигателей последовательно.

Изменения магнитного потока можно достигнуть шунтирова­ нием омическим сопротивлением обмотки возбуждения или вы­ ключением части витков обмотки возбуждения. В первом слу­ чае через обмотку возбуждения пройдет только часть тока дви­ гателя, другая часть пройдет через сопротивление, минуя об­ мотку возбуждения. Как известно, величина магнитного потока

205

возбуждения определяется числом ампервитков. Следовательно, с уменьшением тока, протекающего через обмотку возбуждения, снижается число ампервитков и уменьшится величина магнитного потока. Уменьшение магнитного потока повлечет за собой уменьшение противоэлектродвижущей силы, а следовательно,, увеличение тока в обмотках якоря и увеличение скорости вра­ щения двигателя. Во втором случае ток, протекающий через об­ мотку возбуждения, не меняется; уменьшается количество вит­ ков, обтекаемых током и, следовательно, уменьшается число ам­ первитков и возрастает скорость вращения двигателя.

На электровозах 1УКП-1 применяется ослабление поля шун­ тированием обмотки возбуждения омическим сопротивлением; схема предусматривает две ступени ослабления поля: первая до 67% и вторая до 50% полного магнитного потока. На осталь­ ных электровозах ослабление поля не применяется.

При пуске двигателя в ход ток /, текущий по обмотке якоря, может быть определен на основании закона Ома

средственном включении двигателя на сеть ток достиг бы не­ допустимо большой величины, опасной для обмоток двигателя.

Кроме того, благодаря большому току якоря возник бы большой вращающий момент, который мог бы привести к по­ ломке зубчатой передачи. Поэтому для ограничения величины пускового тока последовательно с цепью якоря двигателя вклю­ чают пусковые омические сопротивления (пусковые реостаты), которые поглощают часть напряжения, подводимого к двига­ телю. Величина пускового тока в этом случае определится поформуле

Д чв ' Я р

где 7?р — сопротивление пускового реостата, ом.

Например, на электровозе IVKH-1, имеющем пусковые сопро­ тивления величиной 12,9 ом, ток якоря в первоначальный мо­ мент, когда электровоз еще не тронулся с места (позиция I конт­ роллера машиниста),

Как только двигатель начинает вращаться, в обмотке якоряпоявляется противоэлектродвижущая сила, направленная про­

тив приложенного напряжения. Ток двигателя определится

вэтом случае по формуле

,Е —е

^T+~Ri' а'

где е — противоэлектродвижущая сила, в.

Из этой формулы видно, что по мере увеличения противоэлектродвижущей силы ток в цепи будет уменьшаться. Как из­ вестно, с уменьшением тока будет падать и вращающий момент двигателей, т. е. уменьшится сила тяги, в то время как для разгона поезда силу тяги нужно поддерживать на определен­ ном уровне. Величина максимального пускового тока двигате­ лей определяется коммутацией двигателя и в современных дви­ гателях принимается равной двойному току часового режима Таким образом, для двигателей ДК-8А максимальный пусковой ток не должен превышать величины 2 X 275 = 550 а, а для дви­ гателей GBM = 350/1500 — 2 X 250 = 500 а.

Чтобы поддержать постоянную величину пускового тока, по мере разгона поезда необходимо уменьшать величину сопро­ тивления пусковых реостатов. Это уменьшение достигается вы­ ведением или закорачиванием отдельных секций пусковых рео­

раются делать большее количество ступеней реостата, а для уменьшения количества отдельных секций реостатов их соеди­ няют в группы, включаемые последовательно, последовательно­ параллельно и параллельно. Эта дает, кроме того, возможность более равномерно нагрузить секции сопротивлений при различ­ ных соединениях двигателей.

Для перехода с одного соединения двигателей на другое нужно разорвать цепь электрических соединений, перегруппи­ ровать двигатели и снова их подключить к сети. Однако подоб­ ный метод переключения двигателей нельзя признать удовле­ творительным ни с тяговой, ни с электрической точки зрения.

Во время пуска тяговых двигателей они развивают некото­ рую силу тяги, под влиянием которой поезд получает соответ­ ствующее ускорение. В момент разрыва цепи ток двигателей, а следовательно, и сила тяги падают до нуля. В результате этого поезд теряет кинетическую энергию. Особенно ощутительно это сказывается при трогании тяжелых составов на больших подъемах. При новом включении двигателей состав испытывает сильный толчок. Кроме того, разрыв тока большой величины вызывает сильное обгорание контактов контакторов и автома­ тов, производящих разрыв цепи, и быстрый выход их из строя.

Для переключения двигателей с одного соединения на дру­ гое в электрической тяге широкое применение получили два спо­ соба: способ короткого замыкания части двигателей или шунти­

207'

рования их сопротивлением и способ переключения при помощи ■мостика.

Переход с последовательного соединения на параллельное по первому способу происходит из исходного положения (рис 132, а) следующим образом: на первой переходной позиции в цепь двигателей включается сопротивление (рис. 132, б); на второй переходной позиции один из двигателей замыкается на­ коротко или шунтируется (рис. 132, в) ; на последней переходной позиции замкнутый накоротко или зашунтированный двигатель

того, что закорачивание одного двигателя резко уменьшает противоэлектродвижущую силу всей цепи и, как следствие этого, вы­ зывает значительное увеличение тока и силы тяги у незашунтированного двигателя. Это может привести к сильному толчку, буксованию колес или к круговому огню на коллекторе. Под­ ключение пусковых реостатов снижает силу тока и процесс пе­ рехода протекает без толчков.

Схемы перехода с последовательного соединения двигате­ лей на параллельное по второму способу приведены на рис. 133. Для перехода из положения, показанного на рис. 133, а, на па­ раллельное соединение к точкам р и q подключаются реостаты

разность потенциалов между точками р и п должна быть равна разности потенциалов между точками т и q (рис. 133, в). При соблюдении этого условия получается схема мостика и потен­ циал точки р равен потенциалу точки q, а ток в проводнике pq будет равен нулю, поэтому в этом месте цепь может быть легко

208

разорвана (рис. 133, г). После разрыва цепи двигатели будут соединены параллельно.

Переход с последовательного соединения на параллельное по этому способу имеет то преимущество, что при этом способе двигатели работают в течение всего времени перехода на нор­ мальном токе, а поэтому развивают нормальную силу тяги. В связи с этим поезд не испытывает каких-либо толчков. Не­

равна нулю и при размыкании проводника pq будет разры­ ваться большой ток.

В промышленных электро­ возах способ короткого за­ мыкания применяют на элек-

тровозах 1УКП-1, на остальных электровозах применяется спо­ соб мостика.

Для изменения направления вращения двигателя необхо­ димо изменить направление тока либо в якоре, либо в обмотках возбуждения. Практически для изменения вращения двигателя на промышленных электровозах применяют оба эти способа. Переключение концов обмоток производится специальным ап­ паратом, называемым реверсором.

Электрическое торможение основано на обращении тяговых двигателей в генераторы. Вырабатываемая генераторами элек­ трическая энергия поглощается в реостатах. В связи с тем, что при переходе двигателей на работу в генераторном режиме происходит изменение направления тока- в обмотках возбужде­ ния и их размагничивание, при электрическом реостатном тор­