70. Измерительные приборы

Напряжение контактной сети измеряется вольтметром VI (см. рис. 147*), подключенным через предохранитель ПрЗ и добавоч­ный резистор R17. Ток в цепях тяговых электродвигателей контро­лируют по амперметрам А1—А4. Амперметр А1 показывает ток обмоток возбуждения тяговых электродвигателей, а А2 — ток яко­рей тяговых электродвигателей головной секции, A3 и А4 — ток якорных цепей соответственно второй и третьей секций по направ­лению движения. Амперметры подсоединены к калиброванным шунтам Шн1 и Шн2, включенным в цепи тяговых двигателей.

Расход электрической энергии на секцию определяют по по­казаниям двух счетчиков электроэнергии Whi и Wh2, причем Whi отсчитывает расход электроэнергии на тягу и питание обустройств собственных нужд за вычетом рекуперируемой в сеть электро­энергии, так как в режиме рекуперативного торможения диск счетчика вращается в обратном направлении. Счетчик Wh2 пред­назначен только для учета рекуперируемой энергии. Для того чтобы в режиме рекуперации вращение диска и движение счетного механизма происходили в прямом направлении, произведено пере­ключение токовой обмотки счетчика Wh2 противоположно подклю-

196

Целыляговых

двигателей а

Заземление через тоно,-съемные устройства Пкг-Пк5

аппаратов

Рис. 166. Схема подключения обмоток счетчиков Whi, Wh2 и заземления элек­тровоза через токосъемиые устройства

чению токовой обмотки счетчика Whi (рис. 166). В тяговом режиме обратное вращение диска счетчика Wh2 исключается, так как нет тока в его обмотке напряжения.

Полный расход электрической энергии электровозом опреде­ляют, суммируя показания счетчиков. Поскольку на С соединении в тяговом режиме ток проходит только через счетчик головной сек­ции А, то обычно показания счетчика Whi этой секции больше, чем на остальных.

71. Схема питания цепей управления и заряда аккумуляторной батареи

Источником стабилизированного напряжения для питания це­пей управления служат аккумуляторные батареи и генераторы управления с агрегатом управления АПУ-287 (устройство У12). Номинальное напряжение цепей управления 50±2 В, а заряда аккумуляторной батареи 33 В. Питание цепей управления осуще­ствляется от генератора управления НБ-110, а при неработающем генераторе управления — от аккумуляторной батареи (см. рис. 148*).

197

Аккумуляторная батарея состоит из 40 элементов КН-125, раз­деленных на две группы по 20 элементов в каждой, и подключена к шине, к которой подводится напряжение 33 В. Один генератор любой секции электровоза работает на цепь заряда аккумулятор­ных батарей, остальные питают цепи управления. Нагрузка рав­номерно распределяется с помощью блоков выравнивания напря­жения генераторов (БВНГ). При заряде группы аккумуляторных батарей включаются через балластные резисторы R16 и R17 па­раллельно, а при разряде — последовательно. Токи заряда батарей контролируются амперметрами А2 и A3. Амперметр А1 показывает ток генератора управления и используется для контроля парал­лельности работы генераторов на нагрузку. Ток в начале заряда равен 18—20 А, а в конце 3—3,5 А. В любой из секций электровоза генератор управления может работать как на цепь управления, так и на цепь заряда. Это достигается переключением перемычек XI—Х5 соответственно в вертикальное или горизонтальное поло­жение.

При установке перемычек в горизонтальное положение замы­каются контакты XI/1 и XI/3, шунтируя часть резистора R3 бло­ка БрН (бесконтактный регулятор напряжения), при этом уставка БрН переводится с 50 на 33 В. Контакты Х2/1 и Х2/2 размыка­ются, обесточивая катушки реле К1 и К.2 БВНГ, в результате чего генератор отсоединяется от параллельной работы с остальны­ми. Потенциометром R13 регулируют напряжение срабатывания контактора К1 на 40 В.

До момента запуска мотор-вентилятора (точнее до момента достижения на генераторе напряжения, равного 40 В) обе группы аккумуляторной батареи соединены последовательно и питают цепи управления. При включении мотор-вентилятора, когда сра­батывает реле РТЗЗ, его замыкающий контакт подключает катуш­ку контактора К1 к полюсу генератора через контакты 5 и 2 пере­ключателя В2. При достижении на зажимах генератора напряже­ния 40 В контактор К1 срабатывает, при этом его главный кон­такт размыкается, а вспомогательный контакт в цепи катушки контактора К2 замыкается. В результате этого аккумуляторная батарея (две параллельные группы) оказывается подключенной на заряд к шине 33 В через диод Д15.

В случае отказа цепи заряда, связанного с исчезновением нап­ряжения, произойдет автоматическое переключение всех 40 эле­ментов аккумуляторных батарей каждой секции электровоза на последовательное соединение и подключение их к цепям управле­ния на «буферный» режим через диод Д16. В секции с генерато­ром, работающим на цепь заряда, переключение аккумуляторной батареи произойдет из-за потери питания катушек контактора К1 и К.2, а в любой другой секции — в результате перекоммутации тока, ранее протекающего по катушке контактора К1, в следую­щую цепь: общая шина заряда, зажим П5/8 (агрегата, работаю­щего на заряд), зажимы Х4/1 и Х4/3, контакты 5, 2 переключателя В2, диод Д17, якорь генератора, минус цепи. Диод Д17необходим

198

для обеспечения цепи коммутации в случае перегорания предохра­нителя Пр16. Для заряда аккумуляторных батарей от посторонне­го источника, подключенного к цепям управления, необходимо переключатель В2 на всех секциях переключить в нижнее поло­жение.

Для обеспечения самовозбуждения генератора управления при запуске предусмотрена подпитка обмотки возбуждения от цепей управления через резистор RI8 по цепи: провод 18, размыкающий вспомогательный контакт К2, провод 71, зажим П5/7, наружный провод 329, замыкающий вспомогательный контакт контактора К51, включающий цепь мотор-вентилятора, провод 330, зажим ПЗ/2, провод 70. От резистора R18 через транзистор Т2 регулято­ра БрН и резистор R8 ток течет в обмо^тку возбуждения генерато­ра. Когда напряжение генератора достигнет 40 В и сработают контакторы К1 и К2, размыкающий вспомогательный контакт К2 разомкнётся и разорвет цепь подпитки обмотки возбуждения.

Диоды Д15 и Д16 предотвращают подзаряд аккумуляторных батарей друг от друга, исключая тем самым протекание больших уравнительных токов но межсекционному проводу Э301 и проводу 18 в агрегатах панелей управления.

Батареи включают рубильником ВЗ. При разряде напряжение от батареи подается на плюсовую шину 18 агрегата АПУ-287 и межсекционный провод Э301 по цепи: плюс группы элементов В2, провод 328, зажим П5/13, провод 51, предохранитель Пр14 на 50 А батареи, левый нож рубильника ВЗ, шунт амперметра А2, диод Д16, провод 18, зажимы П5/14 и ПЗ/8. Далее по проводу Э301, объединяющему плюсовые шины 18 панелей управления всех секций, подается питание к выключателям управления ВУ20> кнопкам Локомотивная сигнализация на выключателе БлКнб пультов помощника машиниста и выключателям В4, В14 блока пи­тания радиостанции каждой секции.

От плюсовой шины 18 в каждой секции образуется цепь: рези­стор R12, провод 32, размыкающий вспомогательный контакт элек­тромагнитного контактора К2 (при неработающем генераторе уп­равления контактор К2 выключен), провод 63, зажим П5/1, провод Э322, лампа ГУ (ЛС81), провод 800, корпус электровоза, зажим П5/15 панели управления, соединенный проводом 300 с зажимом Кл7 на заземляющей шине, провод G, средний нож переключателя ВЗ, предохранитель Пр15 (на 50 А) батарей, провод 53, зажим П5/12, провод 327, группа элементов Б1 батареи, провод 325, за­жим П5/10, провод 56, размыкающий главный контакт электро­магнитного контактора К.1, провод 54, зажим П5/11, провод 326, минус группы Б2 батареи. На пультах помощника машиниста всех секций загораются лампы ГУ, сигнализирующие, что генераторы управления не работают. В режиме разряда напряжение на бата­реях контролируют по вольтметру VI, а их токи — по амперме­тру А2.

Одновременно от плюсовой шины 18 через предохранители и автоматические выключатели цепей управления подается напряже-

199

ние к зажимам пластин П1—П5, от них в цепи управления, осве­щения и сигнализации. При включении в этих цепях тумблеров, кнопок, выключателей управления или контроллера машиниста ток пойдет в эти цепи, а затем на минус группы Б1 элементов ба­тарей по цепи, аналогичной цепи лампы ГУ. При включении мотор-вентиляторов от плюсовой шины 18, как описано выше, получают подпитку обмотки возбуждения Ш-ШШ генераторов управления. До достижения на генераторе напряжения 40 В обе группы акку­муляторной батареи соединены последовательно и питают цепи управления электровоза.

В момент, когда напряжение на генераторе достигнет 40 В, от провода 22 через замыкающий контакт токового реле РТЗЗ, провод 310, зажим П2/1, провод 27, регулируемый резистор R13 включа­ется контактор К1. При этом через замыкающие контакты контак­тора /<"/ от провода 27 получает питание катушка контактора К2. Он включается и размыкает цепи между проводами 18, 71 и 32, 63. Подпитка обмотки возбуждения генератора Г прекращается, а также теряет питание провод Э322. Лампа ГУ гаснет, что свиде­тельствует о наличии напряжения на генераторе управления.

При возрастании э. д. с. генератора до значения большего, чем напряжение на батарее, ток генератора пойдет по следующей цепи: зажим Я генератора Г, провод 324, зажим П5/9, провод 64, предо­хранитель Пр18, шунт амперметра А1, средний нож переключа­теля В2, провод 22, резисторы RJ4, R15, диоды Д13 яД14, шина 18. (Диоды Д13 и Д14 исключают разряд батарей на генератор уп­равления при неработающих мотор-вентиляторах, т. е. выполняют функции реле обратного тока.) От шины 18 ток протекает по сле­дующим параллельным цепям.

Первая цепь: шунт амперметра А2, левый нож рубильника ВЗ, предохранитель Пр14, провод 51, зажим П5/13, провод 328, группа Б2 элементов батареи, провод 326, зажим П5/11, провод 54, глав­ный контакт контактора К2, резистор R17, провод 53, предохрани­тель Пр15, средний нож рубильника ВЗ, провод G, заземляющий зажим П5/15, провод 300, корпус электровоза, зажим ЯЯ (минус) генератора Г.

Вторая цепь: шунт амперметра A3, правый нож переключателя ВЗ, предохранитель Пр16 (на 50 А), главный контакт контактора К1, резистор R16, провод 56, зажим П5/10, провод 325, группа Б1 элементов батареи, провод 327, зажим П5/12, провод 53, предохра­нитель Пр15 и далее аналогично описанному выше на зажим ЯЯ генератора Г.

Третья цепь: включенные потребители в цепях управления, освещения, сигнализации, радиостанции, корпус электровоза, про­вод 300, зажим ЯЯ генератора Г.

Таким образом, обе группы элементов батарей главными кон­тактами контакторов К1 и К2 подключены параллельно на подза-ряд к генератору. Демпферные резисторы R16 и R17 служат для ограничения первоначального тока заряда каждой группы батареи.

200

Регулирование напряжения генератора управления осуществ­ляется бесконтактным регулятором напряжения (БРН). Для за­щиты цепей управления от опасного повышения напряжения при неисправности БРН установлен блок защиты (БЗ). Генераторы управления всех сцепленных секций локомотива соединены парал­лельно. Для выравнивания их нагрузок (напряжений) служат блоки выравнивания напряжений генератора.

Работа цепей панели управления при высокой и низкой частоте вращения вентиляторов аналогична. Разница состоит в том, что в режиме низкой частоты вращения вентилятора контактами ПкВ1 переключателя вентилятора в проводах 312, 311 закорачивается резистор R9 цепи обмотки возбуждения генератора с целью увели­чения его э. д. с.

Диоды Д11 и Д12, включенные параллельно катушкам контак­торов К1 и К2, улучшают дугогашение вспомогательных контактов К1 и токового'реле РТЗЗ. Резисторы R14 и R15 обеспечивают ра­венство токов, протекающих через диоды Д13 и Д14 при расхож­дении их внутренних сопротивлений в проводящем направлении.

По вольтметру VI контролируют напряжение на генераторе и на батарее с помощью переключателя В4. По вольтметру V2, уста­новленному на пульте помощника машиниста, контролируют нап­ряжение цепи управления. При остановке мотор-вентилятора от­ключаются контакторы К1 и К2, и группы аккумуляторных бата­рей соединяются последовательно. Данные автоматических выклю­чателей и плавких предохранителей цепей управления приведены в приложении 3.

б) шз/А <—-fF¹

±Ш1/1

fll\K5 ВРИ ^|~ПУ

Ш1/1

Рис. 167. Электрические схемы БЗ и БРН (а) и БВНГ (б)

201

Бесконтактный регулятор напряжения. Основными элементами БРН (рис. 167, а) являются измерительное устройство, выполнен­ное по схеме нелинейного моста с транзистором 77 и кремниевым

стабилитроном Д1, и регулирующее, выполненное на транзисторе Т2. Потенциометром R2 схему настраивают так, чтобы при номи­нальном напряжении генератора управления, равном 50 В, паде­ние напряжения, приложенное к стабилитрону Д1, было равно «напряжению пробоя».

При напряжении генератора управления меньше номинального стабилитрон Д1 заперт, сопротивление его велико, ток базы тран­зистора 77 мал (практически равен нулю), т. е. он заперт. При этом транзистор Т2 открыт, обмотка возбуждения получает пита­ние и напряжение генератора растет.

Как только напряжение генератора станет больше номиналь­ного, стабилитрон Д1 пробивается, базовый ток транзистора 77 возрастает и он открывается. Одновременно транзистор Т2 закры­вается, в результате чего отключается обмотка возбуждения гене­ратора и ток в ней плавно убывает через шунтирующий диод Д9. Напряжение генератора уменьшается до определенного значения, при котором стабилитрон Д1 восстанавливается. Процесс непре­рывно повторяется в описанной последовательности. Таким обра­зом, напряжение генератора будет пульсировать около номиналь­ного значения, а его среднее значение будет поддерживаться пос­тоянным. Для сглаживания пульсации параллельно зажимам якоря генератора включен конденсатор С2 (см. рис. 148* и 167, а).

Через резистор R5, включенный в эмиттерную цепь транзисто­ра 77, осуществляется обратная связь по току возбуждения, ком­пенсирующая изменение регулируемого напряжения от изменения частоты вращения и нагрузки генератора. Транзисторы работают в режиме переключения, и наибольшая мгновенная мощность, рас­сеиваемая в транзисторе, получается в момент переключения.

Для ускорения процесса переключения с целью уменьшения рассеиваемой в транзисторе мощности в схему введена ускоряю­щая цепочка R6—С1, увеличивающая крутизну фронтов импуль­сов транзисторов. Работа этой цепи происходит следующим обра­зом: при достижении на зажимах генераторов номинального напря­жения стабилитрон Д1 пробивается, в цепи базы транзистора 77 проходит ток и конденсатор С1 заряжается. Во время заряда кон­денсатора С1 транзистор 77 открыт, транзистор Т2 закрыт. По мере заряда (до 50 В) и уменьшения тока заряда транзистор 77 начинает закрываться, а Т2 — открываться. Конденсатор С1 раз­ряжается, создавая положительное смещение на базе транзистора 77 и тем самым надежно закрывая его. Переход из состояния на­сыщения в состояние отсечки и обратно у транзистора Т2 происхо­дит лавинообразно.

При работе транзистора в режиме ключа каждое переключе­ние его из состояния «открыт» в состояние «закрыт» сопровождает­ся большими перенапряжениями, обусловленными значительной индуктивностью нагрузки (обмотки возбуждения). В эти моменты напряжение цепи эмиттер-коллектор силового транзистора может достигать значения, значительно превышающего предельно допус-

202

тимое. Для предотвращения подобных перенапряжений обмотка возбуждения зашунтирована диодом Д9.

Резистор R4, включенный между базой транзистора 77 и плю­сом генератора, предотвращает положение так называемого «обры­ва базы» при закрытом стабилитроне Д1 и обеспечивает подачу положительного смещения на базу открытого транзистора Т2 бла­годаря падению напряжения на резисторе R5. Тем самым транзис­тор 77 надежно запирается.

При выходе из строя измерительного органа БРН, когда тран­зистор Т2 теряет способность закрываться (обрыв в цепи базы транзистора 77, повреждение его эмиттер-коллекторного перехо­да), напряжение соответствующего генератора управления резко возрастает, и если своевременно его не отключить, может про­изойти повреждение аппаратуры цепей управления. Нарастание напряжения в этом случае происходит так быстро, что предохра­нители с плавкими вставками в силу инерционности практически не успевают предотвратить аварию. Установленное бесконтактное защитное устройство размыкает цепи обмотки возбуждения.

Блок защиты. Для защиты цепей управления и электронной аппаратуры панели управления от перенапряжений генератора при возникновении каких-либо неисправностей в цепи возбуждения ге­нератора служит блок защиты (см. рис. 167, а).

Блок защиты содержит входную измерительную цепь, состоя­щую из резисторов R1—R3, транзистора 77 типа МП26Б и стаби­литрона Д2 типа Д815Г. В коллекторной цепи транзистора 77 в качестве нагрузки включена катушка реле К1 на напряжение 24 В и резистор R5. Входные зажимы блока Ш2/1,2 и 1112/6,7 подклю­чены к зажимам якоря генератора.

Стабилитрон Д2 предназначен для обеспечения надежного за­пирания транзистора 77. Для создания предварительного смеще­ния на стабилитроне Д2 имеется цепочка, состоящая из резистора R4 и диода Д4, подключенная между анодом стабилитрона Д2 и резистором R5. В коллекторной цепи транзистора 77 включен ди­од ДЗ, предотвращающий попадание положительного потенциала на его коллектор после срабатывания блока. С целью предотвра­щения возникновения опасных перенапряжений катушки реле К.1 и К2 зашунтированы диодами Д1 и Д5. Размыкающий контакт реле К2 включен в цепь обмотки возбуждения контролируемого генератора Ш2/12—14 и Ш2/8—10.

Блок защиты работает следующим образом. При напряжении генератора меньшем уставки (65—70 В, устанавливается потен­циометром R1) транзистор 77 заперт благодаря падению напряже­ния на стабилитроне Д2. Вследствие этого реле К.1 обесточено, его замыкающий контакт разомкнут, поэтому реле К2 также обесточено, а его размыкающий контакт замыкает цепь тока воз­буждения генератора.

Когда напряжение генератора на зажимах 1112/1,2 и 1112/3,4 становится больше напряжения уставки, отпирается транзистор 77, реле К1 срабатывает и замыкает цепь катушки контактораК2.

203

Электровоз двухсекционный

шзз

---» 1111

**S n3i пзг пз! пзг

зш ШПззт

_шы.

_ш^

4-ф Ф Ф

mi пзг

Последнее срабатывает и размыкает цепь возбуждения генерато­ра. Напряжение генератора уменьшится до остаточного, а посколь­ку ^это напряжение приложено к зажимам Ш2/1,2 и UI2/6J вход­ной цепи блока, то транзистор Т1 запирается, но катушка реле К1 продолжает получать питание через собственный замыкающий кон­такт и кнопку Кн1. Если бы отсутствовала цепь подпитки катушки К1 через собственные контакты, то возникла бы «звонковая» рабо­та системы генератор—блок защиты.

^Разрешается трижды восстанавливать работу генератора кноп­кой Кн1. Если генератор не запускается, необходимо выяснить причину неисправности и устранить ее, в противном случае вы­ключить рубильник В2.

После устранения неисправности необходимо нажать на кноп­ку Кн1. При этом прекращается подпитка от цепей управления катушки реле KL якорь реле отпадает и размыкаются замыкаю­щие контакты, обесточивая цепь катушки реле К2. Размыкающие контакты реле К2 замыкаются, и цепь возбуждения генератора восстанавливается.

При отпускании реле К1 размыкаются его контакты в цепи подпитки собственной катушки, и хотя после того, как кнопка Кн1 будет отпущена и ее размыкающий контакт вновь замкнется цепь подпитки катушки реле К1 будет разомкнутой.

При изменении температуры окружающей среды от —50 до + 50° С изменение уставки составляет не более 3%, коэффициент возврата всей входной цепи совместно с реле R1 — около 0,985.

Блок выравнивания напряжения генераторов. Для выравнива­ния напряжений генераторов управления двух и более секций слу­жит блок выравнивания напряжения. В каждой секции установле­но но одному БВНГ. Блок состоит из двух транзисторов Т1 и Т2 фис. 167, б), эмиттеры которых через разъем ШЗ/1 подключены к якорю генератора одноименной секции, а выводы базы — к яко­рям генераторов соседних секций через разъемы ILI3/4 и ШЗ/5. Резисторы R1 и R4 ограничивают ток базы транзисторов Коллек­торы транзисторов Т1 и Т2 через диоды Д1 и Д4 и разъемы ШЗ/3 и ШЗ/6 подключены к резисторам R3 БВНГ соседних секций.

Резистор R3 БВНГ через диод ДЗ и разъем ШЗ/8 подключен параллельно резистору R3 измерительного органа БРН. Когда на генераторах напряжения равны, делитель напряжения измеритель­ного органа БРН состоит из резисторов R1 и R2, параллельно подключенных резистора R3, размещенного в БРН, и цепочки U3—R3, размещенной в БВНГ. Если между генераторами появля­ется разность напряжений, соответствующий транзистор открыва­ется и запирает диод ДЗ БВНГ, в результате чего из вышеупомя­нутого делителя напряжения БРН исключается резистор R3, раз­мещенный в БВНГ. Благодаря изменению параметров делителя БРН напряжение на соответствующем генераторе управления бу­дет возрастать до тех пор, пока оно не сравняется с напряжениями на остальных генераторах управления. При любом числе секций 204

П31

3301 Ш Ш3301

тчШЗ кюяп

«£Lg

Электровоз трех секционный А+В+Б

Электровоз трехсекционный А+А+Б

Рис. 168. Схема соединения блоков выравнивания напряжения генераторов управления электровозов ВЛ11

напряжения всех генераторов управления выравниваются по уровню большего из них.

Параметры резистора R3 БВНГ выбраны такими, чтобы обес­печить выравнивание нагрузок между параллельно работающими генераторами при условии разности напряжений на них, не превы­шающей 5 В. Реле К1 и К2 служат для автоматизации процессов переключений в БВНГ в случае отказа генератора управления со­ответствующей секции. Катушки этих реле включены последова­тельно и подсоединены к генератору. При отказе генератора якоря реле отпадают и контакты реле переключают цепи, предотвращая нарушения в системе выравнивания напряжения генераторов. При этом нагрузка равномерно распределяется между оставшимися в работе генераторами.

Схемы соединения блоков выравнивания напряжений генерато­ров управления электровозов приведены на рис. 168.