Admin

Система УСТА для тепловозов ТЭ10 И М62: диагностика неисправностей в электрической схеме

В настоящее время на сети дорог России находится в эксплуатации более 100 секций тепловозов типа ТЭ10М(У) и М62(У), которые в период с 1996 по 2001 гг. были оснащены системой регулирования электропередачей и электроприводом (УСТА), разработанной специалистами ГУП ВНИТИ МПС РФ (г. Коломна). До 2005 г. данной системой запланировано оборудовать еще не менее 500 секций.

Прошедшие модернизацию машины водят поезда как в двух- и трехсекционных вариантах (грузовая работа), так и по одной секции (пассажирское движение). За время эксплуатации система зарекомендовала себя как современное, высокотехнологичное изделие, которое позволит в перспективе в значительной мере решить проблемы унификации электрооборудования, снижения номенклатуры запасных частей и сокращения затрат на техническое обслуживание тепловозов.

Применение системы существенно упрощает процесс настройки дизель-генератора на реостатной станции, а в некоторых случаях вообще исключает необходимость ее выполнения. Реализуемое системой регулирование силового оборудования позволяет существенно улучшить тяговые свойства тепловоза.

Как показывает практика эксплуатации модернизированных тепловозов, не все локомотивные бригады и ремонтный персонал депо хорошо представляют принципы работы системы, особенности электрической схемы, в которой она используется, а также способы отыскания возможных неисправностей в электрических цепях. Опыт показывает, что чаще отказы происходят в системах дизеля и штатной схеме локомотива, а не в системе УСТА. Поэтому происходят неоправданные отключения системы, перевод локомотива на аварийный режим возбуждения и даже его отставка от эксплуатации. Публикуемая статья призвана помочь работникам депо разобраться в особенностях технического обслуживания системы на тепловозах типа ТЭ10 и М62.


Система представляет собой электронный блок регулирования УСТА и комплект электронных датчиков-преобразователей, позволяющих получать сигналы из схемы тепловоза и адаптировать их для восприятия микропроцессором, входящим в состав электронного блока. На локомотивах типов ТЭ10 и М62 система:

- регулирует ток в рабочей обмотке возбуждения возбудителя (0 — 20 А);

- обеспечивает постоянство мощности для каждой позиции контроллера машиниста с учетом включения и отключения вспомогательных нагрузок;

- выполняет отсечки по току и напряжению главного генератора, а также защиту от боксования колесных пар;

- включает и отключает электрические аппараты: катушки контакторов ослабления возбуждения тяговых двигателей BШ1 и ВШ2 реле защиты;

- автоматически ограничивает мощность ГГ, соответствующую 10-й позиции контроллера машиниста, при отключении одного и более ТЭД;

- поддерживает напряжение бортовой сети 11б = = 75 В ± 1 %;

- согласовывает эффективную мощность дизеля с потребляемой мощностью нагрузок в зависимости от положения индуктивного датчика или датчика линейных перемещений.

Внешний вид блока регулирования УСТА и расположение разъемов показаны на рис. 1, схема подключения системы к электрическим цепям тепловоза — на рис. 2. При описании проверки электрической схемы имеются в виду кабельные части разъемов.

В блок регулирования УСТА на разъем ХР1 поступают следующие сигналы

- на контакты А5 В1, В2 и ВЗ — от электромагнитов МР1 — МР4 регулятора дизеля для определения системой позиции контроллера машиниста;

- на контакт В4 — от тумблеров отключателей моторов (ОМ) для определения необходимости ограничения мощности ГГ при отключении ТЭД;

- на контакт А4 — от тумблера управления переходами ТУП, который разрешает включение контакторов ВШ1 и ВШ2;

- на контакты А1 и А2 — от блок контактов соответственно контакторов ВШ1 и ВШ2 для определения системой состояния этих контакторов;

- на контакт A3 — от последовательно соединенных блок-контактов контакторов КВ и ВВ для определения системой состояния схемы возбуждения,

- на контакты А6 и А8 — с датчика частоты вращения вала дизеля (типа Д49) для корректировки задания мощности в зависимости от оборотов.

Система обеспечивает питанием индуктивный датчик (контакты С7 и С8), а также прием сигналов о положении его сердечника для согласования эффективной мощности дизеля с суммарной мощностью генератора и вспомогательных нагрузок. Кроме того, на контакт ВО разъема ХР1 подается питание «плюс» 75 В через нормально разомкнутые контакты реле окончания пуска дизеля (зависит от типа тепловоза), а на контакт АО — «минус» 75 В.

В блок регулирования УСТА на разъем XS1 поступают сигналы со следующих датчиков:

- напряжения (ДНГ) — с целью обеспечения обратной связи по напряжению ГГ;

- тока (ДТГ) — для осуществления обратной связи по току ГГ;

- напряжения (ДНВГ) — чтобы достигалась обратная связь по напряжению вспомогательного генератора (ВГ);

- моста сравнения (ДМС) — для ввода в систему сигнала рассогласования с блока диодов сравнения (БДС) при боксовании колесных пар тепловоза;

- линейных перемещений (ДЛП) — с целью поддержания равенства эффективной мощности дизеля, а также мощности генератора и вспомогательных нагрузок.

Датчики ДНГ, ДТГ, ДНВГ и ДМС представляют собой измерительные преобразователи, которые служат для адаптации аналоговых сигналов иэ схемы тепловоза (тока и напряжения) в удобную для системы форму. Датчик ДЛП совместно с электронным блоком (БЭ) по своим конструктивным особенностям устанавливается только на тепловозах с дизелем Д49 и измеряет непосредственно перемещение реек ТНВД. А подключение ИД, так как Он входит в состав регулятора частоты вращения, возможно как на этом дизеле (с установкой или без установки ДЛП), так и на дизеле типа 10Д100. В случае одновременного подключения ДЛП и ИД начальное регулирование происходит по сигналу с датчика линейных перемещений, а при выходе его из строя система автоматически переходит в режим регулирования по сигналу с индуктивного датчика.

Система УСТА управляет следующими нагрузками:

- регулирует ток в обмотке возбуждения возбудителя (вход питания: ХР2 — С1, С2, СЗ, С4; выход на обмотку: ХР2 — В1, В2, В6, С6). При этом следует отметить, что в схеме подключения обмоток возбуждения возбудителя и вспомогательного генератора к блоку регулирования есть отличия. Обмотка возбуждения возбудителя включена между регулирующими силовыми транзисторами блока и минусовыми зажимами схемы тепловоза, а обмотка возбуждения вспомогательного генератора — между «плюсом» схемы и регулирующими силовыми транзисторами. В последнем случае упрощается схема переключения обмотки возбуждения ВГ на регулятор БРН при выходе системы из строя, так как один конец этой обмотки в штатной схеме подключен к «плюсу» (см. рис. 2);

- регулирует ток в обмотке возбуждения ВГ (вход с обмотки: ХР2 — А4, А5, А6, А7; выход на «минус» схемы: ХР2 — ВЗ, В4, В7, С7)

- подает питание через разъем XS2 (вход питания А1 и А2, выход на нагрузку С1 и С2) на катушки контакторов ВШ1 и ВШ2 соответственно;

- в случае опасных перегрузок по напряжению или току ГГ подает питание с разъема XS2 (вход питания А4, выход на нагрузку С4) на реле защиты (зависит от типа тепловоза), которое разбирает схему возбуждения.

Кроме того, иэ блока регулирования подается напряжение 15 В с разъема ХР1 (В6, В7) для питания датчиков ДНГ, ДТГ, ДНВГ, ДМС и ДПЛ с БЭ.
Система работает в соответствии с управляющей программой, записанной в процессор, который выдает управляющие сигналы на обмотки электромашин и катушки электрических аппаратов.

Учитывая изложенное, а также принимая во внимание опыт эксплуатации тепловозов при использовании системы, можно выделить следующие неисправности в электрической схеме:

- отсутствие возбуждения или бросок тока (недопустимо высокое напряжение) ГГ;

- нет заряда АБ или высокое напряжение бортовой сети с большим током заряда АБ;

занижена мощность ГГ по позициям КМ при работе системы;

- неправильная работа контактора ВШ1 или ВШ2; ё неустойчивая работа реле защиты; ё блок регулирования не включается после запуска дизеля (не мигает нижний светодиод на модуле «АЦП» и не горит светодиод на модуле «ПИТ»).


Отсутствие возбуждения, бросок тока или заниженная мощность на нормальном режиме возбуждения могут происходить по следующим причинам:

- обрыв цепи обмотки возбуждения возбудителя. На заглушённом тепловозе необходимо отсоединить разъем ХР2 и проверить мультиметром сопротивление между контактами В1, В2, В6, С6 и зажимом «минус». Оно должно составлять 3 — 4 Ом (сопротивление обмотки возбуждения возбудителя). Далее проверить наличие цепи между контактом 1 (АР) и контактами С1 — С4 разъема ХР2, а также качество контакта в переключателе АР;

- отсутствует входная цепь в блок УСТА через блок-контакты контакторов КВ и ВВ. Надо проверить состояние контакторов КВ и ВВ и их контактов. Установить наличие напряжения 75 В относительно «минуса» на контакте A3 разъема ХР1 при включенных контакторах КВ и ВВ;

- неисправны датчики ДНГ и ДТГ. Для проверки датчиков необходимо отключить провода от зажимов 1)ВЫХ1 и ивых2, а также входных зажимов (0, 75 мВ; 150, 1000 и 1500 В), подключить резистор 1 кОм между зажимами UBblxi и ивых2. а затем подать питание на входные зажимы.

При проверке на тепловозе можно использовать напряжение питания датчиков 15 В и бортовой сети 75 В. Также допускается использовать внешние источники с допустимыми пределами выходного сигнала. В случае имитирования сигнала с шунта рекомендуется применять прибор ИРН. Значения напряжений на зажимах UBb,xi и ивых2 в зависимости от напряжений на входных зажимах указаны в таблице;

- отсутствуют сигналы с электромагнитов МР1 — МР4 регулятора дизеля на входе в систему (ошибочно определяются системой позиции контроллера машиниста). Рекомендуется проверить наличие напряжения 75 В относительно «минуса» на контактах А5 (МР1), В1 (МР2), В2 (МРЗ) и ВЗ (МР4) разъема ХР1 в соответствии с таблицей замыкания контактов контроллера при включении соответствующих электромагнитов;

- занижена или неправильно измеряется частота вращения коленчатого вала дизеля. Следует проверить частоту вращения, выставить ее значение в соответствии с ТУ на дизель или инструкцией по реостатной настройке. Выяснить правильность подключения и величину сопротивления мультиметром резистора СШВВ2 (должна составлять порядка 5 Ом) между контактами А1 и А2 разъема ХР2 и минусовым зажимом;

- неисправен датчик частоты вращения, отсутствуют электрические цепи между контактами А6 и А8 разъема ХР1 блока регулирования и контактами датчика;

- обрыв цепей датчиков тока или напряжения. Необходимо установить наличие и исправность резистора 4,7 кОм между зажимами ивых1 и ивых2 датчика ДТГ. Проверить соответствие показаний вольтметра и амперметра на пульте машиниста измеренным напряжениям на датчиках ДНГ (между зажимами 0 и 1000 В) и ДТГ (0 и 75 мВ). При измерении напряжения с шунта 104 следует использовать милливольтметр и при пересчете учитывать, что току 6000 А соответствует напряжение 75 мВ

Надо также убедиться в наличии напряжения 15 В между зажимами +15 и -15 В датчиков. Проверить исправность электрических цепей от датчиков к блоку регулирования (зажимы UBblx1, ивых2 — разъем XS1). Выявить правильность установки и регулировки индуктивного датчика (при его подключении к системе) или датчика линейных перемещений. При отсутствии или выходе иэ строя этих датчиков система автоматически нагружает дизель-генератор по характеристике фиксированной мощности для данной позиции контроллера машиниста;

- отключен один или несколько тумблеров ОМ1 — ОМ6 или отсутствует контакт в цепи входного сигнала в блок УСТА через эти тумблеры Не будет увеличиваться мощность генератора, начиная с 11-й позиции контроллера. Необходимо при включенных ОМ1 — ОМ6 проверить наличие напряжения 75 В относительно «минуса» схемы на контакте В4 разъема ХР1 и его отсутствие при отключении любого ТЭД. Проверку можно выполнить при работающем дизеле.


Если не включаются или включаются неправильно контакторы ВШ1 и ВШ2, то это может быть вызвано следующими причинами:

- не установлен в рабочее положение тумблер ТУП или отсутствует контакт в цепи от него к блоку регулирования. При включенном тумблере ТУП и перемещении рукоятки контроллера машиниста на 4-ю позицию должно появиться напряжение 75 В относительно «минуса» схемы на контактах А4 : ХР1 (признак включения ТУП) и А1, А2 : XS2 (питание транзисторных ключей управления ВШ1 и ВШ2). Когда контакторы ВШ1 и ВШ2 срабатывают должно присутствовать или отсутствовать (зависит от схемы тепловоза) напряжение 75 В относительно «минуса» схемы на контактах А1, А2 : ХР1, а при замыкании или размыкании вручную блок-контактов ВШ1 и ВШ2 напряжение должно соответственно пропасть или появиться;

- отсутствует цепь питания контакторов ВШ1 и B1U2 от блока УСТА. Надо проверить цепь питания катушек контакторов ВШ1 (катушка ВШ1 — С1 : XS2) и ВШ2 (катушка ВШ2 — С2 : XS2);

- неисправен блок регулирования, в первую оче редь модули ГР и Вых. Кл. Проверять срабатывание контакторов ВШ1 и ВШ2 можно на стоянке без нагрузки. Для этого необходимо отключить отключатели моторов, включить ТУП и, собрав схему возбуждения ГГ, перевести рукоятку контроллера на 4-ю позицию. После этого система начнет увеличивать напряжение генератора до значения отсечки. При напряжении ГГ, равном 0,8 напряжения отсечки для данной позиции, должен включиться контактор ВШ1, а через 10 с — ВШ2 В случае перевода контроллера на 3-ю позицию контакторы должны отключиться.

Если после запуска дизеля не происходит включение блока регулирования, то это может быть вызвано следующими причинами: не включен тумблер «Питание» на блоке регулирования; вышел из строя предохранитель на передней панели модуля «ПИТ»; нет цепи питания блока от схемы тепловоза. Следует проверить наличие напряжения 75 В между контактами АО и ВО разъема ХР1, а также цепь питания и исправность реле включения блока, которое подключается параллельно катушке реле окончания пуска дизеля.

В редких случаях причиной неисправности блока может являться выход из строя модулей ПР и АЦП. Если отсутствуют неисправности в других модулях и схеме тепловоза, рекомендуется заменить модули ПР и АЦП на заведомо исправные.
Существенно упрощается поиск неисправности как в электрической схеме тепловоза, так и в блоке регулирования системы при использовании переносного пульта, сконструированного и изготовленного специалистами ВНИТИ. Удобство состоит в том, что в этом случае можно определить конкретное направление поиска неисправности, а не выполнять все проверки возможных причин, которые могли бы привести к данному отказу. В инструкции по пользованию переносным пультом подробно рассмотрена методика работы с ним. При этом объясняется содержание выводимой на экран информации в зависимости от режима работы тепловоза.

Переносной пульт представляет собой малогабаритное устройство, соединяющееся отключаемым кабелем, по которому считывается информация с блока регулирования. По этому кабелю в пульт с блока также подается напряжение 5 В для питания его от электрической схемы, что позволяет обойтись без посторонних источников питания. На лицевой панели пульта находятся двухстрочный экран для считывания информации и пять клавиш управления режимами.

Используя клавиши управления режимами, можно выводить на экран следующую информацию: напряжение, В (заданное и измеренное) и ток, А главного генератора; напряжение бортовой сети, В; частоту вращения вала дизеля, об/мин; положение реек ТНВД в условных единицах от 0 до 510 (заданное и измеренное); состояние электрических аппаратов МР1 — МР4, ОМ1 — ОМ6, KB ВВ и ТУП а также согласно поступающим дискретным сигналам; состояние контакторов ВШ1 и ВШ2 по поступающим от них дискретным сигналам; напряжение рассогласования при боксовании колесных пар, В; углы открытия транзисторов ШИМ1 и ШИМ2 в условных единицах от 0 до 6000; команды системы на включения ВШ1 и ВШ2, реле защиты; мощность главного генератора (заданная и измеренная), кВт. Кроме того, пульт дает возможность программировать (записывать) положение реек ТНВД на каждой позиции с целью согласования свободной мощности дизеля с изменяющейся суммарной мощностью нагрузок.

Процесс определения неисправных модулей блока регулирования или датчиков системы с помощью переносного пульта. Контроль правильности считывания дискретных сигналов из схемы тепловоза заключается в проверке соответствия потенциала на входе в блок регулирования показаниям переносного пульта. Так, при напряжении 75 В, поступившем с электрического аппарата на соответствующий входной контакт блока, в информации на пульте о состоянии этого аппарата должен отображаться сигнал «1», а при снятии напряжения — «0». Если после подачи напряжения вместо сигнала «1» продолжает отображаться сигнал «0», то неисправен данный канал модуля гальванических развязок «ГР».

При проверке включения контакторов ВШ1, ВШ2 и реле защиты необходимо создать условия для их включения и проконтролировать при наличии сигналов «0» и «1» у символов ОП1, ОП2 и Аи (соответственно) состояние данных аппаратов (система подает питание на их катушки). Если при наличии сигнала «1» напряжение отсутствует, а при сигнале «0» или «1» проверяемый аппарат все время включен, то неисправен соответствующий ему канал модуля выходных ключей «ВЫХ».

Когда при включении 1-й позиции контроллера под нагрузкой число условных единиц ШИМ1 на экране пульта начинает увеличиваться, а нагрузка при исправной цепи обмотки возбуждения отсутствует, неисправность в первую очередь следует искать в модулях управления ШИМ «Упр. ШИМ» или ключей ШИМ. Если отсутствует зарядка аккумуляторной батареи, а число условных единиц ШИМ2 на экране пульта начинает увеличиваться, то при исправной цепи обмотки возбуждения ВГ неисправность следует искать в модулях управления ШИМ «Упр. ШИМ» или ключей ШИМ. Эти же модули при выходе из строя некоторых входящих в их схему элементов являются причиной лавинообразного нарастания напряжения главного или вспомогательного генератора (резкое увеличение нагрузки, недопустимо большой ток зарядки АБ).

Если имеется питание 75 В на контактах АО и ВО кабельной части разъема ХР1, исправен предохранитель на модуле «ПИТ», то вышел из строя сам модуль питания. Могут быть исправными датчик частоты вращения и его цепи, а показания оборотов на пульте отсутствуют (ОВ = 0), значит не работает модуль «Упр. ШИМ» блока регулирования. Когда цепи датчиков ДТГ, ДНГ и ДНВГ исправны, а показания на пульте напряжения (UG) и тока (IG) ГГ и напряжения (UB) ВГ отсутствуют или отличаются более чем на 5 % от показаний проверенных приборов на пульте машиниста и в ВВК, то отказал датчик, который необходимо заменить. При отказе цепей или самого датчика линейных перемещений показание на пульте Lp = 510 и не зависит от позиции контроллера машиниста. В случае исправности цепей датчика необходимо отключить выходной разъем Х2 блока электроники БЭ.

Внимание! Перед началом поиска неисправностей в системе УСТА необходимо убедиться в нормальной работе дизель-генератора и схемы возбуждения в режиме «Аварийное». Переключать схему возбуждения из режима «Нормальное» в режим «Аварийное» следует только на нулевой позиции КМ при отключенных контакторах КВ и ВВ.

Поиск неисправностей в электрической схеме тепловоза и в блоке регулирования системы также можно выполнять при использовании персонального компьютера (ПК) с соответствующей программой, а также комплекта контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) разработки специалистов ВНИТИ.

Персональный компьютер помимо функций переносного пульта имеет возможность регистрации сорока измеряемых системой параметров с последующим их выводом в графическом виде на экран и принтер. Кроме того, ПК позволяет изменять параметры управляющей программы с целью оптимизации работы системы для конкретного тепловоза.

Контрольно-проверочная аппаратура позволяет при подключении к нему блока регулирования диагностировать его с целью выявления неисправных каналов модулей. Ремонтируют блок регулирования заменой вышедших из строя модулей исправными, которые прилагаются на гарантийный срок службы. Восстанавливать неисправные модули должны высококвалифицированные специалисты депо или представители организации-разработчика системы.

Инженеры М.М. ТИХОМИРОВ, А.В. ЧУПОВ,
С.И. ТАРУНТАЕВ, научные сотрудники ГУП ВНИТИ МПС РФ, г. Коломна

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

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

nagaleks

Спасибо,как раз кстати...

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin