Электрическая схема тепловоза ТЭ10М
Цветная схема — на вкладке
Инж. А.Г. ИОФФЕ, г. Москва
На железных дорогах России и стран СНГ в эксплуатации еще находится большое количество тепловозов серии ТЭ10М в двух- и трехсекционном исполнениях. По многочисленным просьбам читателей публикуем электрическую схему и ее описание.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Магистральные грузовые тепловозы типа ТЭ10М (заводское обозначение 2139) выпускались на Ворошиловградском тепловозостроительном заводе с 1979 по 1990 гг. в двух вариантах: двухсекционные 2ТЭ10М и трехсекционные ЗТЭ10М. Для формирования трехсекционного локомотива, кроме двух крайних, создана средняя секция, которая отличается от крайней установкой проходного тамбура вместо кабины. В тамбуре имеется упрощенный пульт управления, позволяющий контролировать работу систем только данной секции, выполнять реостатные испытания и маневровые передвижения в пределах деповских путей. Самостоятельная работа средней секции не предусмотрена.
Локомотив может работать в составе одной крайней секции, двух крайних секций, двух крайних и одной средней секции, а при необходимости — одной крайней и одной или двух средних секций.
С этим связан ряд особенностей электрической схемы, которая обеспечивает возможность управления многосекционным тепловозом и контроля за его системами с пульта ведущей секции. При этом количество секций может быть от одной до трех, а средняя секция может быть развернута в любом направлении.
При описании электрической схемы используются условные обозначения контактов электроаппаратов: з.к. — замыкающий контакт, р.к. — размыкающий контакт. Числа в скобках указывают номера проводов, между которыми находится данный контакт. Провода, проложенные только в средних секциях, изображены пунктирными линиями.
Для соединения цепей в аппаратных камерах, на пульте управления и в коробке дизеля установлены панели зажимов. В правой аппаратной камере установлены панели зажимов СК1 — СК8 и СК20. Они обозначены кружками с закрашенными правыми половинками. В левой аппаратной камере установлены панели зажимов СК9, СК10 и СК25. Они обозначены кружками с закрашенными левыми половинками. Зажимы панелей СК11 —СК17 пульта управления крайней секции обозначены незакрашенными кружками. В средней секции количество панелей зажимов пульта управления уменьшено: СК11, СК13, СК14 и СК15.
Зажимы коробок дизеля обозначены буквами Д и К, а охлаждающего устройства — X. На схеме они показаны также незакрашенными кружками. Зажимы Кл. в цепях освещения и пожарной сигнализации показаны полностью закрашенными кружками. Зажимы панелей СК имеют дробные обозначения: в числителе указан номер панели, в знаменателе — номер зажима. Так, обозначение 2/12 говорит о том, что это 12-й зажим 2-й панели, установленной в правой аппаратной камере.
«Минусовые» провода цепей управления сведены в специальные разъемы, у которых все контакты соединены между собой. Это позволяет при поиске места неисправности в «минусовых» цепях оперативно разделять их на участки путем разъединения разъема. Разъем 1М установлен в пульте управления, разъем 2М — в правой аппаратной камере, разъем ЗМ — в левой аппаратной камере. Общие «плюсовые» цепи выведены на зажимы 1/1 —4 в правой аппаратной камере и 11/1,2 в пульте управления.
На вкладке помещена многоцветная электрическая схема тепловоза. Схема разбита на восемь основных блоков, каждый из которых соответствует определенному листу в альбоме электрических схем 2139.70.01.005 ЭЗ. На свободном поле в каждом блоке проставлен соответствующий номер листа в альбоме. На лицевой стороне схемы слева показаны цепи управления движением тепловоза (лист 4), управления пуском и работой дизеля (лист 5). Справа изображены силовые цепи и цепи возбуждения тягового генератора (лист 3), цепи охлаждающего устройства, вспомогательных электродвигателей, осушки воздуха, питания цепей управления и подачи песка (лист 7).
На обратной стороне схемы слева изображены цепи указателя повреждений, пожарной сигнализации, распайка проводов разъемов межтепловозных соединений и вилки для реостатных испытаний (лист 10), цепи освещения и аварийной сигнализации (лист 8). Справа показаны схемы АЛСН, радиостанции, переговорного устройства (лист 9), цепи контрольно-измерительных приборов, перечень основного электрооборудования (лист б). В описании электрических цепей в квадратных скобках даны ссылки на конкретные листы схемы.
В электрических цепях управления применены малогабаритные реле типа ТРПУ 1-413. Эти реле (РУ2, РУ4, РУ7, РУ8, РУ9, РУ12, РУ13, РУ14, РУ15, РУ17, РУ19) установлены на панели реле. Для связи цепей панели реле с остальными цепями на панели имеются разъемы № 25 и 26. Провода, соединяющие катушки и контакты реле с контактами этих разъемов (внутренние провода панели реле) имеют номера, соответствующие номерам разъемов и их контактов.
Например, «минусовой» вывод катушки реле РУ2 соединен с внешними цепями через контакт 25-41, что означает 41 контакт 25-го разъема. Таким же номером на панели реле промаркирован провод, идущий от «минуса» катушки РУ2 к указанному разъему. Остальные реле (в том числе РУ5, РУ6, РУ10, РУ16), а также контакторы и другие электроаппараты установлены отдельно и связаны между собой проводами, проложенными в жгутах и имеющими индивидуальные номера.
ПИТАНИЕ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ
Когда дизель не работает и на зажимах вспомогательного генератора напряжение отсутствует, цепи управления и освещения тепловоза получают питание от аккумуляторной батареи БА [лист 7]. При включении разъединителя (рубильника) ВБ напряжение поступает от «плюсового» зажима батареи через «плюсовой» контакт рубильника на провод 493 и далее на шину 01LU8, предохранитель 107 на 125 А, шунт 103 амперметра А, резистор СЗБ, к контактам автоматов А4, А6 — А10, А13, А14, А16. Автомат А5 «Дизель» подключен дополнительно через предохранитель 107 на 125 А, стоящий в цепи электродвигателя маслопрокачивающего насоса.
«Минусовые» цепи питания соединены с аккумуляторной батареей через разъемы 1М, 2М, ЗМ и «минусовой» контакт рубильника. Цепи освещения должны функционировать и во время проведения технического обслуживания тепловоза, т.е. при выключенном разъединителе (рубильнике) ВБ. Поэтому они подключены непосредственно к аккумуляторной батарее, минуя контакты рубильника, и защищены двухполюсным автоматом А11 как со стороны «плюса», так и «минуса». Кроме того, ряд вспомогательных цепей подключен не на полное напряжение аккумуляторной батареи, а только на часть ее элементов. Эти цепи защищены автоматами А15, А17 и А18.
ЦЕПИ ПУСКА ДИЗЕЛЯ
Перед пуском дизеля необходимо на всех секциях тепловоза включить разъединитель (рубильник) ВБ аккумуляторной батареи, автоматы А4 «Топливный насос», А5 «Дизель», Аб «Управление холодильником», А7 «Пожарная сигнализация» [лист 7]. На тепловозах поздней постройки должен быть включен автомат А20 «Подвозбудитель» [листЗ]. На пульте управления ведущей секции необходимо включить автомат А13 «Управление», установить рукоятку блокировочного устройства БУ № 367 и повернуть ее вниз, установить реверсивную рукоятку контроллера и повернуть ее в положение «Вперед» или «Назад». Штурвал контроллера должен оставаться на нулевой позиции [лист 5].
Для пуска дизеля ведущей секции следует включить тумблер ТН1 «Топливный насос 1», а после появления давления топлива — нажать и отпустить кнопку ПД1 «Пуск дизеля первой секции». После включения тумблера ТН1 питание подается по цепи: замкнутые контакты автомата А5 «Дизель», провод 314, зажимы 5/15 и 7/10, р.к. РУ7, катушка контактора КТН, контакт тумблера ТН1, «минус» цепей управления.
Контактор КТН включается. Этот контактор имеет два главных контакта с дугогашением. Через главный контакт контактора КТН (от зажима 7/10 через провод 440) получают питание цепи пуска и работы дизеля, а также цепи катушек поездных контакторов (см. далее), а главный контакт контактора КТН (225,253) замыкает цепь питания электродвигателя TH топливоподкачивающего насоса от автомата А4 «Топливный насос» [лист 7]. Топливоподкачивающий насос подает топливо под давлением в топливную систему дизеля.
На некоторых тепловозах поздней постройки устанавливали дизели 10Д1 00М с механическим топливоподкачивающим насосом. На таких тепловозах питание на автомат А4 «Топливный насос» подавалось через тумблер ТНА. В штатном режиме электрический топливоподкачивающий насос работал только во время пуска дизеля, а дальше подачу топлива обеспечивал механический насос. При неисправности последнего тумблер ТНА необходимо перевести в аварийное положение, и электрический насос будет работать все время, пока включен тумблер ТН1.
Через автомат А13 «Управление» [лист 5], контакты блокировочного устройства БУ и реверсивного барабана контроллера, замкнутые в любом из рабочих положений, питание подается на главный провод контроллера машиниста. От него через 4-й контакт контроллера, замкнутый на нулевой позиции, напряжение поступает к контактам кнопок ПД1 — ПДЗ. При нажатии на кнопку ПД1 через р.к. РУ9 (342, 337), з.к. КТН (337, 327) и р.к. РВ2 (327, 334) собирается цепь на катушку реле РУб, которое фактически является реле контроля пуска дизеля.
З.к. РУб (1865, 1864) создает цепь от автомата А5 «Дизель» через зажимы 5/15 и 7/10, р.к. РУ8, з.к. РУб, к р.к РУ9 и далее, как было описано выше, на катушку РУб, т.е. дублирует цепь питания собственной катушки. Реле РУб ставится на самопитание, благодаря чему кнопку ПД1 можно отпустить. Р.к. РУб (1867,1868) предотвращает ложное срабатывание реле защиты дизеля РУ7, а через з.к. РУб (200,345) создается цепь от автомата А5 «Дизель» через зажим 5/15 на катушку контактора маслопрокачивающего насоса КМН.
Главный контакт КМН (294x4,295x4) собирает цепь питания электродвигателя МН маслопрокачивающего насоса через предохранитель 107 на 125 А [лист 7]. Начинается прокачка масла в системе дизеля. Автомат А5 «Дизель» подключен после предохранителя 107 двигателя маслопрокачивающего насоса. Благодаря этому в случае выхода из строя этого электродвигателя и перегорания вставки предохранителя одновременно теряют питание все цепи, ведущие от автомата А5 «Дизель», и предотвращается пуск дизеля без предварительной прокачки масла.
Через з.к. КМН (216,341) и замкнутые контакты тумблера ОМН получает питание катушка реле времени РВ1 [лист 5]. Реле РВ1 отрегулировано на выдержку времени 90 с. По прошествии этого времени з.к. РВ1 (217,218) замыкается, и через него подается питание от автомата А5 «Дизель» через зажим 5/15 на катушку реле РУ4 [листы 5 и 4]. Другая цепь питания этой катушки через 11-й контакт контроллера при этом разомкнута, так как штурвал контроллера находится на нулевой позиции, и р.к. КМН (304, 302) разомкнут.
З.к. РУ4 (342, 325) собирает цепь питания катушки пускового контактора Д1 через блокировочный контакт 105 валоповоротного устройства [лист 5]. Через з.к. Д1 (241,246) получают питание катушки контакторов ДЗ на всех секциях, а, в свою очередь, через з.к. ДЗ (250, 245) — катушка контактора Д2.
Главные контакты контакторов Д1 и Д2 создают соответственно «минусовую» и «плюсовую» цепи от аккумуляторной батареи на якорную и пусковую обмотки тягового генератора Г [лист 3]. Главные контакты контакторов ДЗ соединяют параллельно «плюсовые» цепи аккумуляторных батарей на всех секциях. «Минусовые» цепи аккумуляторных батарей соединены постоянно.
С целью предотвращения выхода из строя переговорного устройства от колебаний напряжения, возникающих при пуске дизеля, в цепь его питания введен р.к. ДЗ (1516,1515) [лист 9]. Также на время пуска р.к. ДЗ (919, 917) отключает питание бесконтактных регуляторов напряжения БРН на всех секциях [лист 7], а р.к. Д2 (Р73, Р79) отключает радиостанцию на той секции, где осуществляется пуск дизеля [лист 9].
Якорь тягового генератора, работающего в режиме электродвигателя, начинает вращать соединенный с ним коленчатый вал дизеля. З.к. Д1 (367,243) собирает цепь питания катушки вентиля ВП7 ускорителя пуска, а з.к. ДЗ (242, 247) — цепь питания катушек блок-магнита ЭТ и реле времени РВ2 [лист 5]. Объединенный регулятор дизеля выводит рейки топливных насосов высокого давления на подачу. В цилиндрах дизеля начинают происходить вспышки, дизель начинает работать самостоятельно, и частота вращения коленчатого вала увеличивается.
Давление масла в системе дизеля достигает величины, достаточной для включения реле давления масла РДМ1 (не менее 0,5 — 0,6 кгс/см2). З.к. РДМ1 (239, 227) собирает цепь питания катушки реле РУ9, и реле включается. Р.к. РУ9 (342,337) разрывает цепь питания катушки реле РУб. При этом цепи пуска дизеля разбираются, дизель переходит на работу в режиме холостого хода. По окончании пуска дизеля р.к. ДЗ (919,917) подключает регулятор напряжения БРН [лист 7].
Появление тока зарядки аккумуляторной батареи свидетельствует об окончании процесса пуска дизеля. Через з.к. РУ9 (256,1328) и межтепловозные соединения получают питание сигнальные лампы ЛД2 «Работа дизеля 2» или ЛДЗ «Работа дизеля 3» на другой или других крайних секциях тепловоза [листы 5 и 8].
Не исключается возможность того, что по той или иной причине давление масла может не достичь значения, достаточного для включения реле давления масла РДМ1. Чтобы в этом случае ограничить время вращения коленчатого вала от якоря тягового генератора и тем самым предотвратить возможность чрезмерного разряда аккумуляторной батареи, введено реле времени РВ2 [лист 5]. Оно отрегулировано на выдержку времени 30 с. Если за это время реле РУ9 не включится, р.к. РВ2 (327, 334) разберет цепь питания реле РУб. Реле РУб отключится, и его контакты разберут цепи пуска дизеля. Повторные попытки пуска дизеля можно производить только после выявления причин неудачи пуска.
В этих цепях возможен и другой сбой. Чаще всего это происходит при попытках пуска дизеля после длительной стоянки. Признаками сбоя являются быстрое прекращение вращения коленчатого вала и разбор цепей пуска. Причиной этого является низкая температура масла. В этом случае реле РДМ1 и РУ9 срабатывают преждевременно, когда коленчатый вал еще не набрал требуемой частоты вращения. Однако включившееся реле РУ9 своим р.к. (342, 337) обесточивает катушку реле РУб, и пуск дизеля прекращается. В этом случае часто подкладывают кусок изоляционного материала, например, бумаги под контакты реле РУ9, а когда дизель начинает работу, изоляцию удаляют.
Кроме стандартного режима пуска дизеля, в схеме предусмотрена возможность ручного включения маслопрокачивающего насоса и проворота коленчатого вала дизеля. Для принудительного осуществления прокачки масла необходимо при выключенном тумблере ТН1 включить тумблер ОМН «Маслопрокачивающий насос», установленный на правой аппаратной камере. При этом от автомата А5 «Дизель» через зажимы 5/15 и 7/10, р.к. КТН (289, 288) и з.к. ОМН (288, 377) собирается цепь питания катушки КМН. Р.к. КТН исключает возможность включения маслопрокачивающего насоса при работе дизеля и подачи напряжения вспомогательного генератора (75 В) на электродвигатель МН, рассчитанный на напряжение 64 В.
Одновременно р.к. ОМН (341, 258) предотвращает включение реле времени РВ1 и тем самым делает невозможным пуск дизеля при ручном включении прокачки масла. Для завершения прокачки масла в ручном режиме необходимо выключить тумблер ОМН.
Для проворота коленчатого вала дизеля необходимо при выключенном тумблере TH 1 нажать кнопку ПД1. Через контакт этой кнопки, р.к. КТН (372, 329) и р.к. КВ (326, 287) получает питание катушка контактора Д1. Контакторы ДЗ и Д2 включаются, как было описано выше. Вращение коленчатого вала будет происходить, пока будет нажата кнопка ПД1. При этом пуск дизеля не происходит, так как контактор КТН выключен, и катушки ЭТ и ВП7 обесточены.
Пуск дизеля ведомых секций производится аналогично. Для этого включают тумблер ТН2 или ТНЗ и нажимают кнопку ПД2 или ПДЗ. Независимо от наименования секций (крайние А, Б или средняя В) тумблер ТН2 и кнопка ПД2, установленные в кабине секции, из которой производят управление, управляют пуском и работой дизеля ведомой секции на двухсекционном тепловозе и средней секции на трехсекционном тепловозе. Тумблер ТНЗ и кнопка ПДЗ управляют пуском и работой ведомой крайней секции на трехсекционном тепловозе.
Остановку дизеля осуществляют выключением соответствующего тумблера TH 1, ТН2 или ТНЗ. Для того чтобы это можно было сделать из кабины ведущей секции, при переходе в эту кабину следует включить соответствующий тумблер (тумблеры), а затем в оставляемой кабине их выключить. Для аварийной остановки дизеля данной секции на пульте управления имеется кнопка АК. При ее нажатии з.к. АК (1262, 1261) собирает цепь питания катушки реле РУ7. З.к. РУ7 ставит это реле на самопитание, а р.к. РУ7 разрывает цепь питания катушки контактора КТН, и дизель останавливается. Не позднее, чем через 3 мин после остановки дизеля необходимо провернуть коленчатый вал, как было указано выше.
ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА И ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
По окончании процесса пуска дизеля р.к. ДЗ (919,917) подключает питание бесконтактного регулятора напряжения БРН от аккумуляторной батареи [лист 7]. Напряжение на выходе вспомогательного генератора достигает значения 75 ± 1 В. Это превышает напряжение аккумуляторной батареи (57,5 В). От «плюса» вспомогательного генератора начинает протекать ток по цепи через предохранитель 107 на 160 А, диод заряда батареи ДЗБ, резистор СЗБ, шунт 103 амперметра А, предохранитель 107 на 125 А, рубильник ВБ, плюс БА. «Минусовой» зажим аккумуляторной батареи БА через нож ВБ соединен с «минусом» вспомогательного генератора ВГ.
ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДИЗЕЛЯ
Через контакты автомата А13 «Управление», блокировки БУ, реверсивного барабана контроллера, замкнутые в положениях «Вперед» или «Назад», питание подается на общий провод контроллера КМ [лист 5]. При переводе штурвала контроллера на 2-ю и последующие позиции через 10-й, 9-й, 8-й и 2-й контакты контроллера питание подается на электромагниты, соответственно, МР1 — MP4 объединенного регулятора дизеля.
Электромагниты МР1 — MP3 через треугольную пластину воздействуют на золотник сервомотора управления частотой вращения
коленчатого вала дизеля, а электромагнит MP4 — на втулку этого золотника. Электромагнит MP3 при включении повышает частоту вращения коленчатого вала на величину, вдвое большую, чем при включении электромагнита МР2 и вчетверо большую, чем при включении электромагнита МР1. Включение электромагнита MP4 уменьшает частоту вращения на величину, вдвое меньшую, чем при выключении электромагнита МР1.
Развертка контроллера машиниста выполнена так, что предусмотрены все возможные комбинации включения электромагнитов МР1 — MP4, кроме варианта включения одного магнита MP4. Таким образом, создаются 15 ступеней управления частотой вращения коленчатого вала. По межтепловозным соединениям производится одновременное включение соответствующих электромагнитов на всех секциях.
При наборе и сбросе позиций также включается и выключается ряд других аппаратов. С 1-й по 11-ю позицию включено реле РУ4, со 2-й по 15-ю позицию — реле РУ8, с 4-й по 15-ю позицию — реле РУ10, с 8-й по 15-ю позицию — реле РУ15 [листы 4 и 5]. Контакты этих реле производят переключения в цепях приведения тепловоза в движение и регулирования мощности (см. ниже). На нулевой и 1 -й позициях контроллера через р.к. РУ8 и РУ19 получает питание вентиль ВП9 отключения пяти топливных насосов высокого давления правого ряда. Через р.к. ВВ (226, 231) подключается вентиль ВП6. Он отключает левый ряд топливных насосов высокого давления на холостом ходу.
На ряде тепловозов последнего выпуска были установлены дизели 10Д100М с двухрежимными форсунками. На этих тепловозах вентиль ВП6 был установлен, но не подключен. Этот вентиль предполагалось подключать при замене двухрежимных форсунок на обычные. Вентиль ВП9 использовался для открытия дренажного клапана, и на ряде схем этот вентиль обозначен как ВД (вентиль дренажа).
ЦЕПИ ПРИВЕДЕНИЯ ТЕПЛОВОЗА В ДВИЖЕНИЕ
Для приведения тепловоза в движение необходимо включить тумблер УТ «Управление тепловозом», повернуть ключ электропнев-матического клапана ЭПК-150И, реверсивную рукоятку контроллера поставить в требуемое положение «Вперед» или «Назад», штурвал контроллера перевести в 1-ю, а затем в последующие позиции [лист 4]. При наборе 1-ой позиции от общего провода контроллера собирается цепь через 3-й и 1-й контакты главного вала контроллера, контакты тумблера УТ, клапана ЭПК (на средней секции обойдены перемычкой), р.к. РУ12 (1311,1305), через контакты реверсивного барабана контроллера на соответствующую катушку реверсора «В» или «Н». Когда вал реверсора разворачивается в положение, соответственно, «Вперед» или «Назад», замыкается соответствующий вспомогательный контакт реверсора ПР, что является сигналом соответствия положения реверсора положению реверсивной рукоятки контроллера.
Одновременно через 11-й контакт главного вала контроллера и р.к. КМН (304, 302) поступает питание на катушку реле РУ4. От замкнувшегося вспомогательного контакта реверсора ПР собирается дальнейшая цепь по проводу 108 через р.к. Д2 (108,177), последовательно соединенные контакты блокировок дверей аппаратных камер БД4 — БД1, з.к. РУ4 (1346, 1347), з.к. реле давления воздуха РДВ (160, 128), размыкающие контакты термореле ТРВ (121, 122) и ТРМ (1341, 123), р.к. РУ8, з.к. РУ9, р.к. РУ19, катушка РУ2. Реле РУ2 включается, и от зажима 5/16 через два последовательно соединенных з.к. РУ2 и р.к РУ19 получает питание катушка реле времени РВЗ.
После включения реле времени РВЗ собирается цепь от автомата А5 «Дизель» через зажимы 5/15 и 7/10, главный контакт контактора КТН (440, 236), два з.к. РВЗ (181, 183 и 183, 1064), контакты отключа-телей ОМ1 — ОМ6 на катушки электропневматических вентилей поездных контакторов П1 — П6 [лист 5]. После этого от общего провода контроллера машиниста через зажим 14/13, контакт тумблера УТ (1055,1038), з.к. РУ2 (1072,1073), З.к. П1 — П6, р.к. РЗ (143,1673) и р.к. РОП (1673, 1674) подается питание на катушки контакторов КВ и ВВ [лист 4].
Промежуточное реле РУ2 введено в схему для того, чтобы при срабатывании защитных реле их слаботочные контакты разрывали небольшой ток катушки малогабаритного реле РУ2 типа ТРПУ-1 -413, а не цепь достаточно мощных катушек контакторов ВВ и КВ.
Главные контакты контактора ВВ (404,405) собирают цепь питания обмотки И1 — И2 возбуждения синхронного подвозбудителя СПВ и размагничивающей обмотки НЗ — Н4 возбуждения возбудителя В, а главные контакты контактора КВ (483,486) — цепь обмотки Н2 — Н1 возбуждения тягового генератора Г [лист 3]. Главные контакты поездных контакторов замыкают силовую цепь от тягового генератора на тяговые электродвигатели. Тепловоз приходит в движение.
По межтепловозным соединениям параллельно собираются соответствующие цепи управления на ведомых секциях. Так, при движении вперед на двухсекционном тепловозе от цепи катушки «В» реверсора ведущей секции напряжение поступает через зажим 10/15 по проводу 12 на гнездо розетки ЗТ-16 (розетка ЗТ, гнездо 16) межтепловозного соединения ведущей секции [лист 4]. От него по межтепловозному соединению напряжение подается на гнездо ЗТ-6 ведомой секции. Затем на ведомой секции по проводу 11 напряжение поступает на катушку реверсора «Н».
На трехсекционном тепловозе прохождение тока зависит от того, как сформирован тепловоз. Если средняя секция развернута передней частью, те. переходным тамбуром к ведущей секции, то от гнезда ЗТ-16 ведущей секции ток проходит на гнездо ЗТП-6 передней стороны средней секции, далее по проводам 68, 102 и 107 на катушку «В» средней секции. Параллельно от зажима 10/15 по проводу 12 средней секции ток идет на гнездо ЗТЗ-16 розетки с задней стороны средней секции и по межтепловозному соединению на гнездо ЗТ-6 и катушку «Н» ведомой крайней секции.
Если средняя секция развернута тамбуром к ведомой крайней секции, то от гнезда ЗТ-16 розетки ведущей секции ток идет на гнездо ЗТЗ-6 розетки задней стороны средней секции, далее по проводу 11 к катушке «Н» средней секции. Параллельно от зажима 10/14 по проводу 10б средней секции ток идет на гнездо ЗТП-16 розетки передней стороны и по межтепловозному соединению на гнездо ЗТ-6 и катушку «Н» ведомой крайней секции. Таким образом, схема автоматически обеспечивает правильное включение реверсоров на всех секциях тепловоза независимо от количества секций и ориентации средней секции.
Далее на ведомых секциях собираются цепи питания катушек РУ2 аналогично тому, как было изложено выше. Катушки контакторов ВВ, КВ и реле времени РВЗ на ведомых секциях получают питание от контроллера ведущей секции через межтепловозное соединение ЗТ-22 (на средней секции, соответственно, ЗТП-22 и ЗТЗ-22). Катушки поездных контакторов на каждой секции питаются от автомата А5 «Дизель» «своей» секции.
Для повышения удобства ведения маневровой работы на тепловозе предусмотрена кнопка маневровой работы КМР, установленная на правой стенке кабины. Вначале необходимо поставить реверсивную рукоятку контроллера в положение требуемого направления движения. Далее для приведения тепловоза в движение достаточно нажать на кнопку КМР. Ее контакты собирают цепь питания катушек РУ2, РВЗ, ВВ и КВ в обход контактов 3 и 1 главного вала контроллера. Тепловоз приходит в движение в режиме, соответствующем 1-й позиции контроллера в течение времени, пока кнопка нажата.
С целью экономии топлива на тепловозе введена возможность перевода дизеля любой ведомой секции на холостой ход. Для этого надо перевести штурвал контроллера на нулевую позицию и включить на пульте управления тумблер ХД2 (для перевода на холостой ход средней секции) или ХДЗ (для перевода крайней ведомой секции) [лист 5].
Рассмотрим вариант перевода на холостой ход дизеля ведомой секции на двухсекционном тепловозе. При включении тумблера ХДЗ собирается цепь от главного провода контроллера через контакт ХДЗ на гнездо ЗТ-1 межтепловозного соединения. От него цепь собирается на гнездо ЗТ-9 на ведомой секции и далее, через р.к. РУ8 — на катушки реле РУ13 и РУ19. Указанный р.к. РУ8 включен в цепь для того, чтобы предотвратить возможность случайного переключения на позициях контроллера выше 1-й.
Четыре р.к. РУ13 разбирают цепи от контактов контроллера к катушкам электромагнитов МР1 — MP4. Два з.к. РУ13 собирают цепь питания электромагнитов MP3 и MP4, в результате чего устанавливается частота вращения коленчатого вала дизеля, соответствующая 8-й позиции. Это необходимо для предотвращения повышенного на-гарообразования на деталях дизеля и улучшения работы топливной аппаратуры на холостом ходу.
Р.к. РУ19 разрывает цепь питания катушки реле РУ2, а второй р.к. РУ19 отключает катушку РВЗ [лист 4]. В результате этого разбирается цепь приведения тепловоза в движение. З.к. РУ19 в цепи катушек РУ 13 и РУ19 шунтирует р.к. РУ8 [лист 5]. Благодаря этому при последующем наборе позиций, когда РУ8 включится, режим холостого хода на данной секции сохранится вплоть до отключения тумблера ХДЗ и только в том случае, если это будет сделано на нулевой или 1-й позиции.
Включать или выключать режим холостого хода разрешается только при положении штурвала контроллера на нулевой позиции. Электрическая схема тепловоза не позволяет включать или выключать этот режим на 2-й и более высоких позициях.
Перевод ведомых секций на холостой ход на трехсекционном тепловозе производится аналогично. На средней секции проложены транзитные провода между гнездами ЗТП-9 и ЗТЗ-1, а также между гнездами ЗТП-1 и ЗТЗ-9. Средняя секция переводится на холостой ход при включении тумблера ХД2 на пульте ведущей секции. От общего провода контроллера собирается цепь через контакт ХД2 на гнездо ЗТ-2 розетки ведущей секции, далее по межтепловозному соединению на гнездо ЗТП-2 или ЗТЗ-2 на средней секции и на катушки реле РУТЗ и РУ19.
Крайняя ведомая секция переводится на холостой ход при включении тумблера ХДЗ. От общего провода контроллера через контакт тумблера ХДЗ цепь проходит к гнезду ЗТ-1 розетки межтепловозного соединения на ведущей секции, далее по межтепловозному соединению на гнездо ЗТП-9 или ЗТЗ-9 на средней секции, далее по проводам средней секции на гнезда, соответственно, ЗТЗ-1 или ЗТП-1 и снова по межтепловозному соединению — на гнездо ЗТ-9 и катушки реле РУ13 и РУ19 на крайней ведомой секции.
ЦЕПИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ
Возбуждение тягового генератора. Электрическая передача тепловоза должна обеспечивать наиболее полное использование мощности дизеля на каждой из позиций контроллера на всех режимах движения, работы вспомогательного оборудования, при различных внешних условиях. Это позволяет получить максимальную эффективность и экономичность локомотива при обеспечении надежности работы его силового оборудования.
Основным способом автоматического управления является регулирование возбуждения тягового генератора Г [лист 3]. Для питания независимой обмотки Н1-Н2 возбуждения тягового генератора применен возбудитель В, конструктивно объединенный со вспомогательным генератором ВГ в двухмашинный агрегат. В свою очередь, возбудитель также имеет две обмотки возбуждения: независимую Н1-Н2 и размагничивающую НЗ-Н4. Независимая обмотка Н1-Н2 питается синхронным подвозбудителем СПВ через аппараты автоматического управления. На тепловозах поздней постройки цепь СПВ защищена автоматом А20 «Подвозбудитель». Размагничивающая обмотка возбудителя НЗ-Н4 получает питание от цепей управления. В свою очередь, синхронный подвозбудитель СПВ получает возбуждение от вспомогательного генератора ВГ через предохранитель 107 на 160 А, диод заряда батареи ДЗБ, общие «плюсовые» зажимы 1/1 — 4, главный контакт контактора ВВ (404,405), резистор СВПВ [листы 7 и 3].
Таким образом, на тепловозе реализована так называемая каскадная схема, при которой процесс регулирования осуществляется не в цепи обмотки возбуждения тягового генератора, а в более слаботочной цепи независимой обмотки возбуждения возбудителя В. В свою очередь, изменение тока возбуждения возбудителя ведет к изменению напряжения последнего, и, как результат, к изменению напряжения тягового генератора. Такая схема позволяет уменьшить габариты применяемых электрических аппаратов и повысить точность регулирования.
Схема автоматического управления основана на применении магнитных усилителей. Питание их обмоток осуществляется переменным током от синхронного подвозбудителя СПВ через трансформатор распределительный ТР. Основным аппаратом автоматической системы является амплистат возбуждения АВ, представляющий собой магнитный усилитель, имеющий две рабочие обмотки и четыре обмотки управления. Ток рабочих обмоток зависит от суммарного воздействия обмоток управления. Рабочие обмотки Н1-К1 и Н2-К2ам-плистата получают питание от 1-го и 3-го выводов распределительного трансформатора ТР и через диоды моста БВ2.2 связаны с обмоткой независимого возбуждения Н1-Н2 возбудителя В. К обмоткам управления амплистата относятся задающая, управляющая, регулировочная и стабилизирующая обмотки.
Задающая обмотка 03 (НЗ-КЗ) амплистата питается от тахометрического блока ВТ через резистор СОЗ. Тахометрический блок ВТ получает питание от синхронного подвозбудителя СПВ через 1-й и 4-й зажимы трансформатора распределительного ТР. В основу конструкции тахометрического блока положен насыщающийся трансформатор, после которого включен выпрямитель. Выходное напряжение такого трансформатора зависит от количества импульсов входящего тока в единицу времени, т.е. от частоты тока. Следовательно, ток задающей обмотки пропорционален частоте вращения вала синхронного подвозбудителя, а значит, и частоте вращения коленчатого вала дизеля.
В свою очередь, частота вращения коленчатого вала практически пропорциональна мощности, которую может развивать дизель при данной частоте вращения вала. Таким образом, задающая обмотка 03 формирует основной управляющий сигнал, соответствующий уровню мощности дизеля.
Управляющая обмотка ОУ (НУ-КУ) амплистата получает питание от селективного узла. Ток управляющей обмотки зависит от тока и напряжения тягового генератора. Управляющая обмотка включена встречно задающей и является основным элементом обратной связи.
В состав селективного узла входят управляющая обмотка амплистата ОУ, балластные резисторы СБТТ и СБТН, диодные мосты блока В4 (БВ2), резистор СОУ. Датчиками тока и напряжения генератора являются, соответственно, четыре трансформатора постоянного тока ТПТ1 — ТПТ4 и трансформатор постоянного напряжения ТПН. Трансформаторы постоянного тока и постоянного напряжения также являются магнитными усилителями. Их рабочие обмотки питаются от ТР, и ток в них зависит, соответственно, оттока и напряжения тягового генератора.
Для выделения сигнала по току в силовой цепи на тепловозах применены трансформаторы постоянного тока ТПТ. Это магнитные усилители, имеющие рабочие обмотки, намотанные на кольцевые сердечники. Управляющей обмоткой служит проводник (в данном случае токоведущая шина), который проходит через отверстие в тороидальном сердечнике ТПТ и по которому проходит измеряемый ток.
Возникает вопрос: для чего применены четыре трансформатора постоянного тока ТПТ1 — ТПТ4, а не один, как это сделано, например, на тепловозе М62? Как известно, в случае боксования какой-либо из колесных пар увеличивается противо-ЭДС данного тягового двигателя. В результате этого падает ток якоря. Если бы в схеме был единый трансформатор постоянного тока, то снижение тока одного двигателя повлияло бы на суммарный сигнал по току тягового генератора. Система возбуждения реагировала бы на боксование одного тягового электродвигателя так же, как на уменьшение суммарного тока силовой цепи вследствие разгона тепловоза. Это вызвало бы увеличение тока возбуждения и, как следствие, увеличение напряжения тягового генератора, в результате чего боксование еще усилилось бы.
Поэтому на более мощных тепловозах ТЭ10М для выделения сигнала по току силовой цепи в схему включены четыре трансформатора постоянного тока ТПТ1 — ТПТ4. Через окна их сердечников проходят шины, ведущие ток к тяговым электродвигателям, имеющим разную склонность к боксованию. Через окно ТПТ1 проходит шина, ведущая к 1-му тяговому двигателю, через окно ТПТ2 — ко 2-му и 3-му, через окно ТПТЗ — к 4-му и 5-му, а через окно ТПТ4 — к б-му тяговому двигателю. Трансформаторы ТПТ2 и ТПТЗ, каждый их которых рассчитан для измерения тока двух тяговых электродвигателей, имеют коэффициент трансформации в два раза больший, чем у трансформаторов ТПТ1 и ТПТ4, каждый из которых измеряет ток одного двигателя. Поэтому токи всех двигателей одинаково влияют на результирующий сигнал.
Схема с четырьмя трансформаторами постоянного тока введена для выделения наиболее объективного сигнала. В этой схеме на диодных мостах В1, В2, ВЗ и В6 блока БВ выделяется наибольший сигнал потоку из тех, которые поступают от ТПТ1 —ТПТ4.Это исключает влияние величины тока тягового электродвигателя боксующей колесной пары на формирование сигнала селективного узла.
Сигнал по напряжению тягового генератора выделяется на трансформаторе постоянного тока ТПН, первичная обмотка НУ-КУ которого подключена параллельно тяговому генератору через резистор СТН.
Одним из важнейших свойств селективного узла является избирательный (селективный) принцип формирования сигнала обратной связи в зависимости от параметров работы электрической передачи. При средних значениях тока и напряжения генератора ток обратной связи управляющей обмотки амплистата пропорционален суммарному сигналу по обоим этим параметрам. Это позволяет осуществить регулирование возбуждения тягового генератора по наклонной характеристике и поддерживать в данной зоне мощность дизель-гене-раторной установки, близкую к постоянной.
Когда значения тока и напряжения тягового генератора достигают порогов ограничений, один из диодов В5 и В7 запирается. При этом сигнал обратной связи формируется по величине того параметра, по которому наступило ограничение. В этих зонах, называемых зонами отсечек, невозможно использование полной мощности дизеля, соответствующей данной частоте вращения. Р.к. РУ15 (1098,1047) при работе на позициях контроллера до 7-й включительно шунтирует диод В7. Поэтому на этих позициях ограничения пускового тока нет, что обеспечивает большую силу тяги при трогании с места.
Регулировочная обмотка OP (НР-КР) амплистата осуществляет дополнительное регулирование по степени перегрузки или недогрузки дизель-генератора. Суммарная мощность, которую развивает дизель в каждый момент, зависит не только от мощности, расходуемой на тягу поезда, но и от внешних условий, уровня вспомогательной нагрузки. При одних и тех же условиях тяги на мощность, отбираемую от дизеля, влияют температура и влажность окружающего воздуха, включение или выключение компрессора, изменение режима работы вентилятора охлаждающего устройства. Регулировочная обмотка амплистата совместно с регулятором мощности объединенного регулятора дизеля позволяет поддерживать оптимальную цикловую подачу топлива на каждом режиме при изменяющихся атмосферных условиях и вспомогательной нагрузке.
Регулировочная обмотка амплистата ОР получает питание от синхронного подвозбудителя СПВ через трансформатор распределительный ТР, резистор СОР, индуктивный датчик ИД, входящий в состав объединенного регулятора дизеля, и выпрямительный мост блока выпрямителей БВ2.1. При увеличении нагрузки на дизель первоначально уменьшается частота вращения коленчатого вала. Силовой поршень регулятора перемещается в сторону увеличения подачи топлива. Одновременно масло в системе регулятора поступает в сервомотор нагрузки, который перемещает якорь индуктивного датчика внутрь его катушки, тем самым увеличивая его индуктивное сопротивление. В результате ток в регулировочной обмотке уменьшается.
При уменьшении нагрузки на дизель и повышении частоты вращения коленчатого вала якорь, наоборот, выдвигается из катушки, и ток в регулировочной обмотке амплистата увеличивается. Таким образом, эта обмотка служит для корректирования сигнала автоматической системы управления по степени перегрузки дизеля.
Стабилизирующая обмотка ОС (НС-КС) амплистата питается через стабилизирующий трансформатор СТР и служит для сглаживания переходных процессов.
Кроме независимой обмотки возбуждения, возбудитель имеет размагничивающую обмотку НЗ-Н4. Эта обмотка питается от вспомогательного генератора в направлении от Н4 к НЗ, ее магнитный поток имеет постоянную величину и направлен встречно потоку независимой обмотки. Размагничивающая обмотка компенсирует ток холостого хода амплистата. Кроме того, она играет роль аварийной.
В случае выхода из строя основной системы возбуждения можно включить аварийный режим. Переключение разрешается осуществлять только на нулевой позиции контроллера. Для этого на правой аппаратной камере поворачивают рукоятку переключателя АР в положение «Аварийное», в результате чего размыкаются нечетные и замыкаются четные контакты переключателя. Размагничивающая обмотка, также получая питание от вспомогательного генератора, меняет полярность и становится намагничивающей. Ток через нее протекает в направлении от НЗ к Н4. При работе в режиме аварийного возбуждения тяговый генератор получает нерегулируемое по величине возбуждение.
Для необходимых корректировок формируемых характеристик в цепях возбуждения тягового генератора предусмотрены дополнительные переключения. Как уже упоминалось, с 1-й по 11-ю позиции контроллера включается реле РУ4, начиная со 2-й позиции включается реле РУ8, начиная с 4-й позиции — реле РУ1О, начиная с 8-й позиции — реле РУ15. Контакты реле РУ4, РУ8, РУ10 и РУ15 на соответствующих позициях шунтируют ступени резистора СОЗ в цепи задающей обмотки амплистата.
В этой же цепи имеются контакты отключателей тяговых электродвигателей ОМ1 — ОМ6. Это сделано для того, чтобы уменьшить мощность дизель-генераторной установки в случае отключения какого-либо тягового электродвигателя, особенно при работе на 8-й и более высоких позициях контроллера.
Другие з.к. РУ8 и РУ1О шунтируют часть резистора СВВ в цепи размагничивающей обмотки возбудителя при работе на аварийном возбуждении. Начиная с 4-й позиции р.к. РУ10 (1862, 1861) отключает электромагнит МР5 регулятора, тем самым вводя в действие регулятор мощности [лист 5]. Кроме того, в цепи возбуждения тягового генератора включены контакты реле РУ 17, РВ5, которые работают в системе защиты отбоксования (см. ниже).
Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей. Описанная выше система регулирования возбуждения тягового генератора позволяет в достаточно широком диапазоне режимов движения реализовывать заданную мощность дизеля. Однако в процессе разгона тепловоза и увеличения частоты вращения якорей тяговых электродвигателей в последних растет противо-ЭДС. В результате этого падает ток силовой цепи. До определенных значений система возбуждения реагирует на это, пропорционально увеличивая ток возбуждения и, соответственно, напряжение генератора. Однако бесконечно увеличивать напряжение генератора нельзя из-за ограничения по предельной разности потенциалов между пластинами коллекторов электрических машин. При достижении предельного значения напряжения, как было сказано выше, ток генератора будет уменьшаться, а напряжение будет оставаться постоянным. Это приведет к недоиспользованию мощности дизеля и, как следствие, к ограничению скорости движения поезда.
Для увеличения диапазона реализации заданной мощности дизеля на тепловозе применяется режим ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. Параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей С1-С2 вводятся резисторы СШ1 — СШ6 [лист 3]. При этом часть тока якоря на каждом тяговом двигателе начинает идти по указанным резисторам, а ток возбуждения двигателей уменьшается. Следовательно, уменьшается и противо-ЭДС, а ток силовой цепи увеличивается. В результате этого параметры электропередачи вновь выходят из зоны ограничения по максимальному напряжению, а диапазон полного использования мощности расширяется в сторону более высоких скоростей движения тепловоза.
Как и на большинстве тепловозов, имеются две ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. На первой ступени по обмоткам возбуждения двигателей протекает примерно 57 — 63 % тока якоря, на второй ступени — 35 — 39 %.
Ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей включаются автоматически под контролем реле перехода РП1 и РП2.
Каждое реле имеет две катушки: токовую и напряжения. Катушки напряжения реле перехода подключены параллельно цепи тягового генератора. Токовые катушки реле перехода на тепловозах раннего выпуска подключены через резисторы СРПТ параллельно катушкам добавочных полюсов тягового генератора.
На тепловозах более поздней постройки токовые катушки реле перехода подключены на выход диодных мостов Bl, В2, ВЗ и В6, на которых выделяется наивысший сигнал потоку в силовой цепи. Токовая катушка совместно с возвратной пружиной удерживает реле в исходном положении. Катушка напряжения стремится включить реле. При разгоне тепловоза по мере уменьшения тока и увеличения напряжения генератора сила действия токовой катушки снижается, а сила действия катушки напряжения увеличивается. Реле отрегулировано так, что оно включается при достижении тепловозом скорости, при которой наступает ограничение по напряжению.
Перед началом движения необходимо включить тумблер ТУП «Управление переходами» [лист 4]. При этом от 7-го контакта главного вала контроллера, замкнутого начиная с 4-й позиции, подготавливаются цепи управления ослаблением возбуждения тяговых двигателей. В исходном состоянии реле РП1, РП2 и контакторы ВШ1, ВШ2 выключены [листы 3 и 4]. Р.к. ВШ1 (518,519) подготавливает цепь питания катушки напряжения реле РП1, а з.к. ВШ1 (501, 509) разрывает цепь питания катушки напряжения реле РП2, предотвращая его включение.
При скорости движения приблизительно 39 — 44 км/ч, когда становится достаточным усилие катушки напряжения, первым включается реле РП1. При этом собирается цепь от главного провода контроллера через з.к. ТУП (259, 260), 7-й контакт переключателя АР (1962,1963), замкнутый в режиме «Нормальное возбуждение», з.к. РУ2 (1944, 1945), з.к. РП1 (157, 264), р.к. РВ4 (262, 1061) на катушку элек-тропневматического вентиля группового контактора ВШ1. Контакты этого группового аппарата подключают первые ступени резисторов СШ1 — СШ6 параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей. Одновременно с контактором ВШ1 включается реле РУ16, и его з.к. РУ16 (1292,1293) шунтируют р.к. РВ4.
После включения первой ступени ослабления возбуждения вспомогательный з.к. ВШ1 (501, 509) подготавливает цепь питания катушки напряжения реле РП2. В ходе дальнейшего разгона тепловоза при скорости приблизительно 55 — 65 км/ч срабатывает реле РП2, и его з.к. (1945,263) собирает цепь питания катушки контактора ВШ2. Контакты последнего подключают вторые ступени резисторов СШ1 — СШ6 параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей. Вспомогательные контакты контакторов ВШ1 и BLU2 в цепях катушек напряжения реле РП1 и РП2 обеспечивают требуемую последовательность включения и выключения этих реле.
Действие цепей ослабления возбуждения сопряжено с возможностью нежелательного эффекта. Если машинист при движении в режиме ослабления возбуждения ТЭД резко переведет штурвал контроллера в нулевую позицию, то контакторы КВ, ВВ, реле времени РВЗ, а затем и поездные контакторы П1 — П6 отключатся, а контакторы ВШ1 и ВШ2 могут остаться включенными. В этом случае цепи якорных обмоток окажутся замкнутыми на резисторы СШ1 и СШ2.
При этом в тяговых электродвигателях вследствие возникновения кратковременного генераторного режима может возникнуть потенциал, превышающий остаточный потенциал тягового генератора, что станет причиной прохождения обратного тока. При последующем отключении контакторов ВШ1 и BLU2, их контакты, не имеющие дуго-гашения, будут разрывать цепь, по которой протекает большой ток.
Для защиты от подгара контактов контакторов ВШ1 и ВШ2 предусмотрена дополнительная цепь питания катушек контакторов ВВ и КВ [лист 4]. Если на нулевой позиции контроллера останется включенным хотя бы один из контакторов ослабления возбуждения, то з.к. BLU1 (1067, 1068) или з.к. ВШ2 (1070, 1069) соберут цепь от общего провода контроллера машиниста через провод 1034, зажим 14/13, контакты тумблера УТ (1055,1038), зажимы 14/18 и 10/19 на катушки контакторов ВВ и КВ.
(Окончание следует)
