Admin

Электрическая схема тепловоза ТЭМ14

С.С. СТАРОСТИН, ОАО «РЖД» Ю.С. МЕЛЬНИКОВ, ООО «ЦИР стм»
С.П. КАЛУГИН, Российский университет транспорта (МИИТ)

Электрическая принципиальная схема тепловозов ТЭМ14 включает в себя расположение электрических аппаратов, машин, приборов, проводов и монтажных элементов (зажимных соединений, разъемных соединений и т.д.).
Все электротехнические изделия, изображенные на схеме, имеют условные буквенные и цифровые обозначения. Отдельные элементы электрических аппаратов (включающие катушки, силовые и блокировочные контакты) изображены разнесенным способом в соответствующих местах схемы.
Каждый компактный блок листа (зональный подраздел) схемы приводится в пределах формата А5, имеет дополнительную маркировку для облегчения поиска элементов схемы, нанесенную в правой нижней части каждого листа. В отдельных случаях дополнительная маркировка может быть нанесена в левой нижней части некоторых листов.

Формат маркировки блока листа XXYY_ZZZZ:
«XX» — номер группы (номер блока листа), на которые разбита вся схема по содержанию;
первая цифра «У» — номер подгруппы в группе;
вторая цифра «Y» — номер листа в пределах подгруппы;
«ZZZZ» — название функционального узла схемы.
Отдельные цепи схемы, изображенные на разных листах, соединены проводом, разрывы которого оканчиваются стрелками. Рядом со стрелкой указан номер листа (зоны), на котором изображено продолжение данного провода.
Формат ссылки на номер листа (зоны) XXYZZ:
«XX» — номер листа, в соответствии с первыми двумя цифрами «XX» принятой выше маркировки листа;
«Y» — номер подгруппы листа, что соответствует четвертой цифре «X» маркировки листа;
«ZZ» — зона расположения элемента в пределах данного листа. При этом следует учесть, что некоторые листы могут быть приведены фрагментарно. В этом случае элемент может быть расположен правее или левее, например, на полном листе элемент расположен в зоне А8, а на фрагменте листа — в зоне А6. Последняя цифра в ряде случаев может не ставиться. Например, если элемент схемы достаточно протяженный по оси абсцисс — в этом случае ссылка будет четырехзначной и будет заканчиваться литерой А. В конце ссылки может указываться номер формате сХХ, где «XX» — номер страницы журнала.
Маркировка проводов, приведенная на электрической схеме, соответствует фактически выполненной на тепловозе и состоит из двух частей, разделенных между собой точкой. Первая часть — общая (основная) цифровая часть. Вторая (дописываемая после точки) обозначает порядковый номер провода.
В общем виде формат маркировки проводов выглядит следующим образом: XXXYY.ZZZ, где:

• - «XX» — ссылка на номер листа;
• - третья цифра «X» — номер листа в пределах группы;
• - «YY» — индивидуальные данные провода;
• - «ZZZ» — порядковый номер провода.

Общая цифровая часть XXXYY (основная) означает, что все провода данной группы непосредственно соединены друг с другом на зажимах аппарата или на одном из монтажных элементов. Порядковый номер (вторая часть) помогает различить провода, соединенные
непосредственно друг с другом. Общая часть маркировки проводов электрической схемы остается неизменной до тех пор, пока в цепи провода не встретится нагрузка (катушка аппарата, резистор и т.д.) или контакт любого вида. После прохождения элемента схемы общая часть (основная) маркировки меняется.
Монтажные элементы имеют следующие обозначения:

• - К — зажим высоковольтной камеры на правой стенке;
• - КР — зажим радиостанции в высоковольтной камере на правой стенке;
• - КЛ — зажим высоковольтной камеры на левой стенке;
• - П — зажим основного (правого) пульта управления;
• - ПЛ — зажим вспомогательного (левого) пульта управления;
• - ПЛР — зажим радиостанции на вспомогательном пульте;
• - РК — зажим распределительных коробок;
• - — прочие зажимы (резисторов, аппаратов и т.д.);
• - ХД — штепсельное соединение выводов дизеля;
• -» штепсельное соединение;
• > гнездо штепсельного соединения;
• ->— штырь штепсельного соединения.

В маркировке соединителей отсутствует ссылка на лист, поэтому их следует различать по функциональной принадлежности к электрическому аппарату.
Формат маркировки соединителя XX:YY:
- «XX» — обозначение разъемного соединения;
- «YY» — номер вывода соединителя.
На тепловозе ТЭМ14 штепсельные разъемы используют для подключения:
- электрических аппаратов (контроллера системы управления, регулятора напряжения, клавиатуры и т.п.);
- электрической схемы реостатной станции к электрической схеме тепловоза при проведении цикла реостатных испытаний;
- аккумуляторной батареи к источнику зарядки;
- к источнику ввода тепловоза в депо.
На пультах органы управления сопровождаются надписями. Направление реверса для удобства показано стрелками. Световая индикация вспомогательного пульта содержит символы.
Электрические аппараты, изображенные на схеме, находятся в следующем исходном состоянии:

• - силовые и блокировочные контакты реверсора ПР находятся в положении, соответствующем направлению движения тепловоза «Вперед»;
• - автоматические выключатели, рубильники, тумблеры — в отключенном положении, кроме автоматов ААРН, АВН, АПН, АПР, АСУ, АУО, АЗК, которые всегда должны находиться во включенном положении для правильного функционирования МСКУД;
• - автоматы-предохранители, почти никогда не отключаемые, — во включенном положении;
• - тумблер аварийного возбуждения тягового генератора — в положении «Рабочее» (т.е. отключен);
• - катушки реле, электропневматические вентили, катушки контакторов — обесточены;
• - контакты реле давления, термореле (конечных выключателей) и др. — при заглушенном дизеле и отсутствии воздействия;
• - датчик уровня воды дизеля — при ее отсутствии;
• - датчик засоренности фильтра — при отсутствии засоренности.

Электроаппараты могут обозначаться как развернуто — цифробуквенным кодом, так и сокращенно — только буквами, например, реверсор может обозначаться как 35ПР, так и просто ПР.
Для правильного чтения схемы следует помнить, что контакты, изображенные на схеме открытыми (не замкнутыми) и меняющие свое состояние при подаче напряжения на управляющую катушку, называются замыкающими (з.к.), а контакты закрытые (замкнутые) — размыкающими (р.к.).
Управление холодильной установкой тепловоза. Холодильная установка тепловоза служит одним из элементов системы охлаждения энергетических установок и состоит из двух охлаждающих устройств, связанных автоматически переключаемыми трубопроводами. Каждое охлаждающее устройство имеет два вентилятора и производит охлаждение охлаждающей жидкости и масла своей силовой установки. Отличие между охлаждающими устройствами заключается в их размещении на тепловозе. Это обусловлено размещением силовых установок — для второй силовой установки охлаждающее устройство развернуто на 180 градусов и, соответственно, его горячий и холодный контуры меняются местами по отношению к правой и левой сторонам тепловоза.

Управление жалюзи и вентиляторами силовых установок производится из ведущей секции в автоматическом или ручном режиме. Режим выбирается машинистом путем переключения тумблеров автоматики ЗЗПКА1 и ЗЗПКА2 в ведущей секции (331 А3с26).
Ручной режим. В данном режиме управление производится выбранной в ведущей кабине переключателем 35ПВС (355АЗс2б), секцией следующими тумблерами ведущей секции:
- для жалюзи — ТЖП1, ТЖЛ1, ТЖП2, ТЖЛ2 — правые, левые жалюзи 1 -й, 2-й силовых установок (331 А4с26);
для вентиляторов — ЗЗТВО1 (вентилятор первого дизеля, 331А1 с26), ЗЗТВО2 (вентилятор второго дизеля, 331А2с26).
При переводе переключателя 35ПВС на другую секцию в ручном режиме управления все вручную включенные устройства отключаются, но включение тех же устройств на секции, на которую переведен 35ПВС, не происходит. Для включения вентиляторов или жалюзи на выбранной переводом 35ПВС секции необходимо отключить все тумблеры и затем включить те из них, которые управляют устройствами, подлежащими включению на этой выбранной секции.
Автоматический режим. Управление в данном режиме производится по показаниям датчиков температуры масла дизеля и охлаждающей жидкости соответствующей силовой установки.
Электропневматические вентили, управляющие жалюзи (см. блок 33x2, с2б):

• - ЗЗВЖП1 — правые первой силовой установки (холодный контур);
• - ЗЗВЖЛ1 —левые первой силовой установки (горячий контур);
• - ЗЗВЖП2 — правые второй силовой установки (горячий контур);
• - ЗЗВЖЛ2 — левые второй силовой установки (холодный контур).

Открытие и закрытие жалюзи производятся включением и отключением данных вентилей.

Контакторы, управляющие вентиляторами (см. блок 25x1, с24 и 25x2, с25):

• - КХ1/КХЗ — первый вентилятор «треугольник»/«звезда» первой силовой установки;
• - КХ2/КХ4 — второй вентилятор «треугольник»/«звезда» первой силовой установки;
• - КХ5/КХ7 — первый вентилятор «треугольник»/«звезда» второй силовой установки;
• - КХ6/КХ8 — второй вентилятор «треугольник»/«звезда» второй силовой установки.
• Вентиляторы начинают работать при включении соответствующих контакторов.

Работа жалюзи в автоматическом режиме осуществляется по следующему алгоритму:
- при температуре охлаждающей жидкости дополнительного контура дизеля первой силовой установки 51 °C от сигнала датчика t 1 (152Ас22) открываются правые жалюзи первого охлаждающего устройства ВЖП1, а при температуре 46 °C закрываются от изменения сигнала того же датчика 1дк1;

- при температуре охлаждающей жидкости основного контура дизеля первой силовой установки 75 °C от датчика tel открываются левые жалюзи первого охлаждающего устройства (ВЖЛ1), а при температуре 70 °C закрываются от того же датчика tB1;
- левые жалюзи второго охлаждающего устройства (ВЖЛ2) открываются при температуре охлаждающей жидкости дополнительного контура дизеля второй силовой установки 51 °C отдатчика tflK2, а закрываются при температуре 46 °C от того же датчика tflK2;
правые жалюзи второго охлаждающего устройства (ВЖП2) открываются при температуре охлаждающей жидкости основного контура дизеля второй силовой установки 75 °C от датчика tB2, а закрываются при температуре 70 °C от того же датчика tB2.
Следует помнить, что включение вентиляторов охлаждающих устройств происходит только при запущенном дизеле, включенном положении тумблера ТРВ1 соответствующей силовой установки (351 Ас22). При остановленном дизеле контакторы вентиляторов охлаждения отключаются. Пуск всегда начинается при включении «звездой». Возбуждение включается, если до этого оно было отключено.
В автоматическом режиме при температуре охлаждающей жидкости дизеля первой (второй) силовой установки выше 80 °C или температуре в дополнительном контуре выше 56 °C от датчика tB1 (tB2) включаются вентиляторы первого (второго) охлаждающего устройства. Отключение вентиляторов происходит при температуре ниже 75 °C от датчиков! 1 (Т2)иниже51 °C от датчиков t 1 (t„ 2) соответственно (см. 15а2, с. 22).

Определение схемы включения двигателей вентиляторов («треугольником» или «звездой») происходит, соответственно, в зависимости от частоты и напряжения тягового генератора. Переключение схемы с «треугольника» на «звезду» и обратно определяется специально рассчитанными константами Kst и Ktr, соответственно, для каждого включенного вентилятора.
Рассмотрим работу вентиляторов первой силовой установки в автоматическом режиме.
Процесс включения вентиляторов (см. с. 24 —25:25x1,25x2):
♦ контактор КХТ1 отключается и контактором КХЗ первый вентилятор первой силовой установки включается по схеме «звезда»;
♦ через 2 с контактор КХТ2 отключается и контактором КХ4 второй вентилятор первой силовой установки включается по схеме «звезда»;
♦ еще через 2 с (в зависимости от вычисленных констант Kstx и Ktrx первого вентилятора) генерируется разрешение остаться на схеме «звезда» или перейти на схему «треугольник»; при разрешении перехода на схему «треугольник» контактор КХЗ отключается и включается контактор КХТ1 первого вентилятора первой силовой установки;
♦ еще через 2 с контактор КХ4 отключается и включается контактор КХТ2 второго вентилятора первой силовой установки.
В процессе работы переход со схемы «звезда» на схему «треугольник» и обратно может происходить неоднократно. Предположим, что по результатам расчета константы Kstx требуется переход на схему «звезда» со схемы «треугольник». При этом происходит переключение контакторов в следующей последовательности:

• - отключается КХТ2;
• - включается КХ4;
• - через 2 с отключается КХТ1;
• - включается КХЗ.

Отключение контакторов при отключении вентиляторов первой силовой установки происходит в следующей последовательности:
- отключается КХ4 (или КХТ2, если была схема «треугольник»);
- через 2 с отключается КХЗ (или КХТ1, если была схема «треугольник»),

В автоматическом режиме работа вентиляторов первой и второй силовых установок аналогична.
После включения вентилятора первой силовой установки в ручном и автоматическом режимах с выдержкой времени 2 с, включаются контакторы вентиляторов второй силовой установки.
В случае, если контакторы холодильной установки не срабатывают, выдается сообщение об алгоритмической ошибке, а при коротком замыкании или обрыве в цепи катушек контакторов выдается ошибка электрических аппаратов. При этом контакторы холодильной установки отключаются.
Управление переключением трубопроводов системы охлаждения локомотивных энергетических установок. Все переключения трубопроводов водяной системы дизелей силовых установок тепловоза осуществляются с помощью девяти электрогидравли-ческих клапанов ЭГК1 — ЭГК9 (651 Ас23) и одного тумблера ТЗС (652А3с23). Электрогидравлические клапаны находятся в нормально открытом состоянии (при подаче на них напряжения они закрываются). В исходном состоянии все клапаны включены (находятся под напряжением, трубопроводы перекрыты).
С помощью тумблера ТЗС устанавливаются режимы «Работа» (все контакты ТЗС разомкнуты), «Подогрев ди-
зелей» (замкнуттолько один контактТЗС), «Заправка и слив» (замкнут только другой контакт ТЗС). Информация о положении тумблера ТЗС на ведущем тепловозе передается на ведомые. Тумблер ТЗС включен после замыкающих контактов реле выбора ведущей секции.
Рассмотрим подробнее работу электрогидравлических клапанов ЭГК1 — ЭГК9 при различных положениях тумблера ТЗС.


Положение «Работа». Сигналы для МСКУД на входе «Заправка и слив» (652А2с23), на входе «Подогрев дизеля» отсутствуют, на все вентили ЭГК1 — ЭГК9 подано напряжение как при заглушенных дизелях, так и при работе одного или двух дизелей силовых установок тепловоза.
Положение «Подогрев дизеля». Дизель первой (или второй) силовой установки находится в рабочем состоянии; дизель второй (или первой) силовой установки находится в состоянии останова — группа электрогидравлических клапанов ЭГКЗ, ЭГК4, ЭГК7 (подогрев 2-го неработающего дизеля от 1 -го работающего), ЭГК1, ЭГК8, ЭГК7 (подогрев 1-го неработающего дизеля от 2-го работающего) отключается. Иначе отключение группы вентилей электрогидравлических клапанов не производится.
Немаловажную роль в отключении групп клапанов играет температура наружного воздуха. Если в положениях «Работа» и «Подогрев дизеля», при показаниях от аналогового датчика 15tHB(152А8с22) температура наружного воздуха ниже +24 °C, то происходит отключение группы клапанов ЭГК2, ЭГК9 первого дизеля или группы ЭГК5, ЭГК6 второго дизеля (в зависимости от того, который из дизелей был запущен первым). При отключении клапанов открываются необходимые трубопроводы, используемые при отоплении кабины от дизеля, запущенного первым (разрешается отопление).
Если датчик 15tHB температуры наружного воздуха показывает, что температура выше +25 °C, то включается группа клапанов ЭГК2, ЭГК9, ЭГК5, ЭГК6 (отопление кабины запрещается, трубопроводы закрываются).
Положение «Заправка и слив». Если оба дизеля секции заглушены, то снимается напряжение со всех вентилей ЭГК1 — ЭГК9.

Охлаждение тормозных резисторов. Для возможности включения всех исполнительных устройств охлаждения тормозных резисторов необходимо чтобы был выполнен ряд условий:
- запущен как минимум один из дизелей;
- от окончания запуска дизеля прошло не менее 4 с;
наличие тока через тормозные резисторы.
На малых номерах тепловозов в цепях питания охлаждения тормозных резисторов («+» СПИН и «Питание включено» МСКУД) может стоять автоматический выключатель тормозных резисторов 12АВТР, который также должен быть включен.
В случае, если вышеуказанные условия не были выполнены, все исполнительные устройства отключаются. Электродинамическое торможение становится невозможным, если установленный на тепловозе автоматический выключатель двигателя вентилятора охлаждения тормозных резисторов АВТР отключен. При попытке включения тормозных позиций будет выдаваться соответствующее сообщение и произведено замещение электродинамического торможения пневматическим.
При включении контроллера в тормозные позиции производится включение двигателя вентилятора охлаждения тормозных резисторов:
- включается вентиль жалюзи тормозных резисторов (332Ас26);
- при появлении тока через тормозные резисторы включается двигатель вентилятора охлаждения тормозных резисторов МВТР1 (123А1с26).
Тепловоз выполняет торможение с рекуперацией. Выработанная при электрическом остановочном торможении тяговыми двигателями электроэнергия возвращается в энергетическую систему и полезно используется. Так, три силовых вывода инвертора напряжения 12СПИН (123Ас26) подключаются к трехфазной цепи 12МТВР1, еще два вывода — к силовой шине 35КП1-4 (242А4с27), которая также объединена с шиной 35КП5-8 (244Ас27) и к тормозному переключателю ЗбПТр (242А5с27). Недоиспользованная по каким-либо причинам электроэнергия гасится на тормозных резисторах RT.
Выключение двигателя вентилятора охлаждения тормозных резисторов происходит при прекращении торможения (при прекращении протекания тока торможения) и при остановке обоих дизелей. После этого отключается вентиль жалюзи тормозных резисторов (332Ас2б).
Остановочное торможение производится, в основном, благодаря регулятору электрического тормоза (РЭТ) тепловоза. РЭТ подключен в силовые цепи семи тяговых электродвигателей (ТЭД). К четвертому ТЭД РЭТ не подключен, так как именно в его силовую цепь при электродинамическом торможении подключается СПИН.
Охлаждение тяговых двигателей.
Вентиляторы охлаждения тяговых двигателей передней (задней) тележки могут включаться (см. прилагаемую схему на с. 22 — 27) только при запущенном дизеле № 1(2) и включенном тумблере разрешения возбуждения ТРВ (351 А5с27), в режиме холостого хода или тяги. В режиме электродинамического торможения вентиляторы обеих тележек питаются от генератора ведущей силовой установки при условии наличия возбуждения.
По схеме «звезда» вентиляторы включаются: в режиме холостого хода, в режимах тяги и тормоза, когда частота вращения коленчатого вала дизеля меньше 760 об/мин. При частоте вращения свыше 760 об/мин определение схемы включения производится в зависимости от соотношения напряжения главного генератора и частоты вращения коленвала дизеля. Коэффициент включения вентиляторов по схеме «звезда» — 0,2; по схеме «треугольник» — 0,18.
В режиме холостого хода или тяги процесс включения вентилятора охлаждения тяговых двигателей передней (задней) тележки происходит в следующем порядке (см. блок 25x3, с. 24 — 25):

• - включается контактор подключения к первому (второму) тяговому генератору КОД1 (2);
• - в зависимости от соотношения напряжения главного генератора и частоты вращения производится включение двигателей вентиляторов по схеме «треугольник» КОДт1 (2) или «звезда» КОДз1 (2). Отключение двигателей вентиляторов производится в обратном порядке.

В режиме электродинамического торможения процесс включения вентиляторов охлаждения тяговых двигателей передней и задней тележек, когда первая (вторая) силовая установка является ведущей, происходит в следующем порядке:

• - отключаются, если были включены, контакторы вентилятора задней (передней) тележки КОДт2(1) или КОДз2(1);
• - отключается, если был включен, контактор подключения ко второму (первому) тяговому генератору К0Д2( 1);
• - включается контактор подключения к первому (второму) тяговому генератору КОД1 (2);
• - включается контактор объединения подключения вентиляторов КВП;
• - включается двигатель вентилятора передней (задней) тележки по схеме «треугольник» КОДт1 (2);
• - включается двигатель вентилятора задней (передней) тележки по схеме «треугольник» КОДт2(1).

Отключение двигателей вентиляторов производится в обратном порядке. Что касается силовой части цепей, то необходимо отметить, что контакторы включения каждого охлаждающего устройства попарно подключаются к соответствующим фазам тяговых генераторов. На прилагаемой схеме соединение фаз второй «звезды» первого тягового генератора (221 А4с24) с контакторами 25АХ1 и 25АХ2 показано непосредственно, соединение фаз первой «звезды» второго тягового генератора с целью экономии места на схеме показано разнесенным способом с адресами и номерами проводов. От оставшихся двух «звезд» питается силовая схема отсека чистого воздуха (25x3) тепловоза, которая, в свою очередь, может полностью подключаться к любой ДГУ или сразу к обоим. В последнем случае двигатель 25МОД1 (253А2с24) подключается к первой установке, двигатель 25МОД2 (253А8с25) — ко второй.


Дальнейшим развитием тепловозов ТЭМ14 является новая модель ТЭМ14М. На её примере хорошо прослеживаются основные тренды в конструкции современных локомотивов. Например, это все больший уход от устаревшей релейно-контакторной аппаратуры. На этом локомотиве во всех рассмотренных в настоящей статье трехфазных цепях применяются инверторы напряжения, аналогичные с приведенным выше описанием.
В заключение редакция выражает благодарность всему авторскому коллективу из высококвалифицированных работников АО «СТМ», ОАО «РЖД», РУТ (МИИТ), который сформировался при подготовке, организации и написании данной серии материалов. В работе принимают такие авторитетные специалисты отрасли, как А.А. Сачков, В.С. Говоров, А.С. Космодамианский, А.С. Заерко, Д.А. Коваленко, Е.В. Вилкова и другие. На сегодня авторский коллектив заканчивает подготовку серии публикаций по электрическому оборудованию и автоматизации новых локомотивов.
(Продолжение следует)

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

Oleg Berez

А где, собственно сама схема? Я даже ссылку на скачивание не вижу. Спасибо.