2.7. Аппараты управления тепловозом

Аппараты управления тепловозом бывают контактными и бесконтактными. В контактных аппаратах цепь замыкается или размыкается  механическими контактами. В бесконтактных цепь отпирается или запирается аппаратами на базе электронных схем.

Реле боксования. Схема реле приведена на рис. 2.7. На токонепроводящей панели 1 укреплен сердечник 2 и катушка 3 реле боксования РБ. Включение катушки РБ показано на рис. 2.5. На стойке 4 установлен подвижный якорь 5 с грузом 6. Пружина 7 поднимает правое плечо якоря, сжимая левым плечом контакты 8 и 9. При этом вспо­могательный генератор тепловоза ВГ (см. рис. 1.6) питает током катушку КВВ 11. Ее контакты КВВ замыкаются и питают током ВГ обмотку Д возбуждения возбудителя (см. рис. 2.5). Обмотки Д и А создают полное магнитное поле и якорь возбудителя В выдает нормальный ток,  возбуждающий обмотки ОВГ генератора тепловоза, который выдает на ТЭД нормальную величину тока Jг. При появлении боксования катушка РБ 3 возбуждает в реле магнитный поток. Из сердечника 2 он идет по стойке 4, по якорю 5, грузу 6 и через воздушный зазор возвращается в сердечник 2. При этом нижняя поверхность груза становится северным полюсом N, а верхняя поверхность сердечника 2 – южным полюсом S. Южный полюс притягивает северный, растянув пружину 7. При этом происходит следующее: 1. Контакты 8 и 9 размыкаются, катушка КВВ обесточивается, ее контакты КВВ (см. рис. 2.5) размыкаются, лишив обмотку Д тока. Магнитный поток возбудителя В и ток возбуждения обмоток ОВГ из-за этого уменьшается на 50 %. На 50 % падает и ток якоря Г генератора Jг и токи ТЭД – боксование должно прекратиться.

2. Контакт 8 замыкается на контакт 10, при этом в кабине машиниста срабатывает зуммер 12 и на пульте мигает лампочка 13. Если боксование не прекращается, что бывает при трогании и на подъеме, машинист нажимает педаль и подает сжатым воздухом песок на рельсы. Прекращение боксования лишает катушку 3 реле тока, и пружина 7 возвращает реле в исходное состояние. Реле перехода. Схема реле перехода приведена на рис. 2.8. Реле имеет токовую катушку J на сердечнике 1 и катушку напряжения U на сердечнике 4. На рис. 2.5 показано, что катушка J реле подключена параллельно кабелю генератора, поэтому ее ток пропорционален току генератора Jг. Катушка U реле подключена параллельно якорю генератора, и ее ток пропорционален напряжению генератора Uг. При малой скорости поезда (см. рис. 2.6) ток генератора Jг большой, поэтому катушка J реле создает сильный магнитный поток (см. рис. 2.8) и притягивает якорь 3 к сердечнику 1, чему способствует пружина 2. При разгоне поезда ток генератора Jг падает, а его напряжение Uг растет, поэтому ток катушки J реле ослабевает, а ток катушки  U реле и ее магнитный поток возрастают. При скорости V1 (см. рис. 2.6) сердечник 4 реле перетягивает якорь 3, что приводит к замыканию контактов 6 и 7 реле, через которые получают питание все шесть катушек ВШ1–ВШ6 (показана одна ВШ1), и замыкаются их контакты ВШ1 и ВШ6 в цепях шунтов Ш1.

До этого весь поток ТЭД (см. рис. 2.5) проходил по обмоткам ОВТЭД и создавал полное магнитное поле главных полюсов ТЭД и большую противоэдс в обмотках якорей ТЭД. Сейчас часть тока ТЭД проходит по цепям шунтов Ш1, а ток обмоток ОВТЭД уменьшается, их магнитный поток ослабляется. Противоэдс обмоток якорей при этом падает, а ток генератора (см. рис. 2.6) возрастает от Jг(v1) до Jг(оп1).. При скорости V2 срабатывает реле перехода РП2 и производит второй переход с первого ослабленного магнитного поля ТЭД на второе ослабленное магнитное поле ТЭД. При замедлении поезда происходит обратный переход при скоростях несколько меньших, чем скорости прямого перехода. Реле управления. Схема реле приведена на рис. 2.9. Реле управления (РУ) имеет несколько контактов. Контакты А называют пальцевыми, при этом контакты 1 – замыкающие, а контакты 2 – размыкающие. Схема РУ показана при обесточенной катушке 3. Контакты Б называют мостиковыми. Здесь неподвижные контакты 4 и 5 замыкаются пластинкой 6 (замыкающий контакт), контакты 7 и 8 размыкаются при подъеме пластинки 9 (размыкающий контакт). Когда катушка 3 реле получит питание, то якорь 10 притягивается к сердечнику 11, растянув пружину 13. Одни контакты замкнутся, другие разомкнутся, и в цепи управления тепловозом произойдут соответствующие переключения.

Реле заземления. Схема реле приведена на рис. 2.10. Ток генератора проходит по силовым кабелям, по цепям ТЭД и по другим кабелям возвращается в генератор. Если в этой цепи произойдет пробой изоляции и ток генератора выйдет на корпус (массу) тепловоза 1, то он пойдет через катушку 2 реле заземления на «минус» якоря генератора Г. Сердечник 3 притягивает якорь 4, который попадает в защелку 7. При этом контакты 5 и 6 размыкаются, лишив питания катушку КВ. Контакты контактора КВ размыкаются (см. рис. 2.5), и ток якоря возбудителя в обмотках возбуждения главных полюсов генератора ОВГ исчезает. Возбуждение генератора прекращается, и он мгновенно прекращает вырабатывать ток. Реле времени. Реле времени показано на рис. 2.11. Реле времени (РВ) имеет основание 1, стойку 2 с полкой 3 и пневматическим устройством 4. Это устройство имеет гибкую диафрагму 5, игольчатый винт 6 и выпускной клапан 7. Диафрагма соединена со штоком 8, на нижнюю полку которого давит пружина 9, прижимая шток к верхнему торцу сердечника 10 катушки 11 реле. Снизу на сердечник давит пружина 12, удерживая диафрагму в среднем положении.

При подаче питания (включении кнопки «Пуск дизеля» (рис. 2.14) на катушку 11 (рис. 2.11), она мгновенно выталкивает сердечник 10 вниз, пружина 12 сжимается. При этом шток 8 повисает на диафрагме 5. Диафрагма сразу прогнуться вниз под действием пружины 8 не может. Над ней при прогибе создается пониженное давление, и атмосферное давление на диафрагму снизу вверх удерживает ее на месте. Однако по мере наполнения полости над диафрагмой воздухом через незакрытое винтом 6 малое отверстие диафрагма медленно прогибается вниз, а шток 8 опускается. Его рычаг 15 через 60 секунд нажмет на плечо 16 контактов Б и размыкает их.

При выключенном реле электрический контакт А разомкнут, контакты Б замкнуты, контакты В разомкнуты. При включении реле рычаг 13 сердечника мгновенно нажимает на плечо 14 и замыкает контакты В. Ток от «плюса» аккумуляторной батареи  потечет через катушку КМН контактора маслопрокачивающего насоса. Контакты контактора замкнутся и насос  начнет прокачку масла по системе смазки дизеля. Через 60 секунд прокачки масла рычаг 15 штока 8 нажимает плечо 16 и переключает ток на контакт А (на контакт блокировки 105) (рис. 2.14). Катушка КМН обесточивается, и маслопрокачивающий насос останавливается.

Рис. 2.11. Реле времени: 1 – основание; 2 – стойка; 3 – полка; 4 –пневмоустройство; 5 – диафрагма; 6 – винт; 7 – выпускной клапан; 8 – шток; 9 – пружина штока; 10 – сердечник катушки; 11 – катушка реле времени; 12 – пружина; 13 – рычаг сердечника; 14 – плечо контактов В ; 15 – рычаг штока; 16 – плечо контактов Б

Через контакт А ток проходит замкнутый контакт блокировки 105  валоповоротного механизма дизеля и питает  катушки Д1, Д2, Д3 – начинается вращение вала дизеля якорем генератора тепловоза. Когда дизель запускается, катушка 11 реле времени обесточивается и пружиной 12 реле возвращается в исходное положение.

Электромагнитный контактор с дугогашением. Схема включенного контактора приведена на рис. 2.12.

По силовым контактам 1 контактора проходит большой ток в десятки и сотни ампер. Приходит ток по кабелю А, по катушке сердечника 5, по контактам 1 и уходит по назначению кабелем Б. Катушка 2 находится под напряжением, и сердечник 3, притянув якорь 4, сжимает контакты 1. Пружина 6 служит для быстрого размыкания контактов 1, когда катушка 2 обесточивается.

Контакты 1 размыкаются под током, поэтому между ними возникает электрическая дуга. Чтобы дуга не успела повредить рабочие поверхности контактов 1, магнитное поле катушки 5 (показано крестиками) выталкивает дугу вправо на нерабочие поверхности контактов 1 и далее на рога 7 и 8, где она окончательно остывает и гаснет.

Рис. 2.12. Схема контактора с дугогашением: 1 – силовые контакты; 2 – катушка; 3 – сердечник катушки; 4 – якорь; 5 – катушка провода «плюс» на сердечнике; 6 – пружина; 7, 8 – рога; 9 – замыкающий контакт; 10 – размыкающий контакт

Контактор имеет вспомогательные контакты: замыкающий 9 и размыкающий 10. Контакты именуются по положению при обесточенной катушке 2.

Поездной контактор. Схема поездного контактора приведена на рис. 2.13.

На основании аппарата укреплен цилиндр 1 с поршнем, уплотненным кожаной манжетой 2. Пружина 3 прижимает поршень вниз, удерживая контакты 8 в разомкнутом состоянии. При переводе контроллера машиниста   с нулевой позиции на первую катушка 4 электропневматического вентиля  получает питание и сдвигает иглу 5 влево, открывая доступ сжатого воздуха в цилиндр 1. Поршень 2 при этом поднимается вверх и штоком сжимает силовые контакты 8. По кабелю 6 ток от плюса генератора проходит через катушку 7 магнитного дугогашения и по кабелю 9 направляется в тяговый электродвигатель. Тепловоз начинает движение. 2.8. Электрическая схема «Пуск дизеля» Понятие об управлении тепловозом с рабочего места машиниста можно получить, рассмотрев процесс пуска дизеля тепловоза. При этом нужно иметь в виду следующие условные обозначения:  – замыкающий контакт реле или замыкающий вспомогательный контакт контактора;  – размыкающий контакт реле или размыкающий вспомогательный контакт контактора;  – замыкающий силовой контакт контактора с дугогашением;  – замыкающий силовой контакт без дугогашения;

Рис. 2.13. Электропневматический поездной контактор: 1 – цилиндр; 2 – кожаная манжетка; 3 – пружина; 4 – электрическая катушка; 5 – игла; 6 – кабель от генератора; 7 – катушка дугогашения; 8 – силовые контакты; 9 – кабель на ТЭД

Н – размыкающий силовой контакт без дугогашения;

 – замыкающий контакт реле давления масла;

 – контакт реле времени с выдержкой на размыкание;

 – электрическая катушка аппарата управления;

 – электрическая катушка реле времени.

Упрощенная электрическая схема пуска дизеля приведена на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Электрическая схема цепей «Пуск дизеля»

Порядок действий при пуске дизеля следующий.

1. Включают рубильник ВБ батареи аккумуляторов БА. При этом подается плюс на тумблеры «Топливный насос» и «Управление тепловозом».

2. Включают тумблер «Топливный насос». При этом через кнопку АК получает питание катушка РУЗ и включаются два его контакта РУЗ. Электродвигатель ТН топливоподкачивающего насоса начинает прокачивать топливо из бака под тепловозом через фильтры к топливным насосам дизеля. Излишки топлива сливаются обратно в бак (см. рис. 1.8).

Через замкнутые вспомогательные  контакты контактора возбуждения КВ и контакт РУ8  получает питание катушка вентиля пневматического ВП6. Сжатый воздух заполняет два пневмоцилиндра, которые у дизеля Д49 отключают подачу топлива в восемь цилиндров: на конце блока А-четыре и конце блока В-четыре, удаленных от регулятора (генератора).

3. Включают тумблер «Управление тепловозом» для подачи питания на подвижные контакты К контроллера машиниста КМ. Контроллер изображается в виде вертикальных штрих-пунктирных линий, над которыми написан номер позиции КМ. Горизонтальные длинные и короткие полосы и точки указывают, на каких позициях подвижные контакты КМ замкнуты. На позиции 0 замкнут самый нижний контакт. Он подает питание на кнопку «Пуск дизеля».

4. Включают кнопку «Пуск дизеля». Ток идет через вспомогательные контакты КМН и Д2 на катушку реле времени РВ и через замкнутый контакт РУЗ на минус БА. РВ имеет два контакта. Контакт РВ^/ замыкается мгновенно, и ток через замкнутый другой контакт РВ^// запитывает катушку КМН. Контактор КМН замыкается. При этом ток от плюса БА проходит по электродвигателю МН маслопрокачивающего насоса и уходит на минус БА. Маслопрокачивающий насос  забирает масло из картера дизеля и прокачивает его по системе смазки дизеля с целью  заполнения маслом зазоров в узлах трения, из которых масло вытекает при выключенном дизеле. Включение контактора КМН вызывает размыкание вспомогательного контакта КМН, и питание катушки РВ происходит через сопротивление СРВ – для уменьшения ее нагрева.

Через 60 секунд контакт РВ^// размыкает цепь катушки КМН (масляный насос останавливается) и включает питание катушек Д1, Д2, Д3 пусковых контакторов Д1, Д2, Д3 через блокировку 105 валоповоротного механизма дизеля. Ток от плюса БА через замкнувшийся контакт контактора Д1 проходит по обмотке якоря Г генератора, обмоткам дополнительных полюсов генератора ДП, пусковой обмотке П и через замкнутый контакт Д2 возвращается на минус БА. Обмотка П, размещенная  на главных полюсах генератора, создает магнитный поток, и якорь Г начинает вращаться, вращая вал дизеля. Контакт Д3 сообщает БА этой секции с БА другой секции – пуск производится двумя БА.

В схеме управления в это время происходят другие изменения.

1. Через замкнутую кнопку «Пуск дизеля», контакт РВ^//, замкнутый на блокировку 105, получает питание катушка РУ8 и размыкает свой контакт в цепи ВП6. При этом включаются на подачу топлива восемь ранее отключенных цилиндров. Пуск дизеля происходит на всех шестнадцати цилиндрах дизеля Д49.

2. Через замкнувшийся при пуске вспомогательный контакт Д1 от тумблера «Топливный насос» ток пойдет на катушку БМ и далее на минус БА. БМ  включает в действие сервомотор дизеля, и насосы начинают подавать топливо в цилиндры дизеля. Вспомогательный контакт БМ при этом размыкается, и катушка БМ питается через сопротивление СБМ, которое применено с целью предотвращения перегрева катушки БМ, так как она включена, пока работает дизель.

3. Когда собственный масляный насос запущенного дизеля поднимет давление масла в системе смазки, включится контакт РДМ и будет питать катушку БМ. С этого момента кнопка «Пуск дизеля» автоматически отключается. Катушка РУ8 лишится питания, и ее контакт РУ8 включится, а ВП6 отключит работу восьми цилиндров. На холостых оборотах будут работать восемь ближних к регулятору цилиндров.

Для остановки дизеля на пульте машиниста нажимается кнопка АК, и цепь БМ разрывается. Сервомотор регулятора ставит насосы на прекращение подачи топлива, и дизель останавливается. Дизель остановится и в случае, если упадет давление масла и разомкнется контакт РДМ, обесточив катушку БМ.