Электрическая схема тепловозов ТЭ10У
инж. А.Г. Иоффе, г. Москва
Магистральные тепловозы типа ТЭ10У (заводское обозначение 2170) строились Ворошиловградским (Луганским) тепловозостроительным заводом с 1989 г. Они представляют собой усовершенствованную разновидность ранее выпускавшихся тепловозов типа ТЭ1 ОМ.
Тепловозы типа ТЭ10У проектировались как целая серия различных модификаций. Были созданы грузовые двух- и трехсекционные тепловозы 2ТЭ10У и ЗТЭ10У. Также был создан двухсекционный пассажирский локомотив 2ТЭ10УТ (заводское обозначение 2179) с конструкционной скоростью 120 км/ч, оборудованный автоматическими и электропнев-матическими тормозами пассажирского типа. В журнале «Локомотив» № 5 и б за 2017 г. была опубликована электрическая схема тепловоза 2ТЭ10УТ и ее описание.
Несмотря на то, что схемы тепловозов 2ТЭ10УТ и ТЭ10У имеют много общего, тем не менее, в них имеются отличия. При изучении конкретной серии целесообразно иметь отдельную схему на каждую серию. В этом номере журнала на вкладке приводится электрическая схема тепловозов 2ТЭ10У и ЗТЭ10У (2170.70.01.000ЭЗ). За основу была принята электрическая схема, опубликованная в книге Б.И. Вилькевича «Электрические схемы тепловозов типа ТЭ10М и ТЭ10У», вышедшей в издательстве «Транспорт» в 1993 г., с внесением необходимых исправлений.
При описании 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. Для соединения цепей в аппаратных камерах, на пульте управления и в коробке дизеля установлены панели зажимов. В правой аппаратной камере установлены панели зажимов СК1 — СК10, СК50, N5, N31 — N35. Они обозначены кружками с закрашенными правыми половинками. В левой аппаратной камере установлены панели зажимов СК21 — СК24, N6, N41. Они обозначены кружками с закрашенными левыми половинками. Зажимы панелей СК11 — СК18, кл.43 пульта управления обозначены незакрашенными кружками. Зажимы коробок дизеля обозначены буквами Д и К, а охлаждающего устройства — X. На схеме они показаны также незакрашенными кружками. Зажимы кл.17 подкузовного освещения, а также кл.20, кл.21, кл.25 в цепях пожарной сигнализации показаны полностью закрашенными кружками.
Зажимы 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. 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 разделить их на участки путем разъединения разъема. Разъем 1М установлен в пульте управления, 2М — в правой аппаратной камере, ЗМ — в левой аппаратной камере. Общие плюсовые цепи выведены на зажимы 1/1 —4 в правой аппаратной камере, 21/1 — 2 в левой аппаратной камере и 11/1 — 2 в пульте управления.
Для удобства поиска описываемых цепей цветная электрическая схема тепловоза, приведенная на вкладке, разделена на отдельные листы:
- лист1—силовые цепи;
- листы 2 и 3 — основные цепи управления;
- лист 4 — цепи возбуждения тягового генератора;
- лист 5 — цепи управления охлаждающим устройством, отопления и вентиляции, подачи песка и некоторые другие;
- лист б — схема питания цепей управления и освещения;
- лист 7 — цепи контрольно-измерительных приборов;
- лист 8 — цепи межсекционных соединений;
- листы 9 и 10 — цепи освещения и указателя повреждений;
- лист 11 — цепи пожарной сигнализации, автоматического пожаротушения и сигнальных ламп.
Номера листов указаны в их нижней части. Изображения на листах разделены на отдельные зоны по горизонтали от 1-й до 32-й. По вертикали нижняя часть листа помечена буквой «А», а верхняя часть — буквой «В». В описании электрической схемы для удобства поиска нужных цепей приводятся номера листов и обозначения зон, помещенные в квадратных скобках, например [лист 3, А12]. Это помогает найти некоторые участки цепей, вынесенные на другие листы. Так, основные цепи защитных реле РЗ и РОП изображены на листе 1, в зонах, соответственно, АЗ и В2, а цепи удерживающих катушек этих реле — отдельно на листе 3 (в зоне А12).
Некоторые цепи начинаются на одних листах, а продолжаются на других. В этих случаях в месте обрыва линии указаны номера листов, где следует искать продолжение цепи, а в необходимых случаях также номера проводов и наименование аппаратов, с которыми соединены данные цепи.
В электрических цепях управления применены малогабаритные реле типа ТРПУ1 -413. Эти реле совместно с реле времени типа ВЛ50-УЗ установлены на панели реле в правой аппаратной камере. Для связи цепей панели реле с остальными цепями тепловоза на этой панели установлены разъемы № 25 и 26. Номера проводов панели реле соответствуют номерам разъемов и их контактов, с которыми данные провода соединены. Так, обозначение 25-2 означает, что это 2-й контакт 25-го разъема.
ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ, ПУСКА ДИЗЕЛЯ И ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Питание цепей управления. Когда дизель не работает и на зажимах вспомогательного генератора напряжение отсутствует, цепи управления и освещения тепловоза питаются от аккумуляторной батареи БА [лист б]. При включении разъединителя (рубильника) ВБ напряжение поступает от плюсового зажима батареи на провод 451 и далее на шину 01Ш8, предохранитель 107 на 125 А, шунт 103 амперметра А2, резистор заряда батареи СЗБ, к контактам автоматов А4, А6, А8, А9, А10, А13, А14, А16, а через другой предохранитель 107 также на 125 А — к главному контакту контактора КМН и к автомату А5. Некоторые цепи, которые должны функционировать и при выключенном разъединителе (рубильнике) ВБ, подключены непосредственно к аккумуляторной батарее, минуя контакты рубильника. Эти цепи защищены двухполюсными автоматами А7, А11, А17, А18, а на ряде тепловозов — еще и А25. Минусовые цепи управления связаны с минусовыми зажимами аккумуляторной батареи через разъемы 1М, 2М и ЗМ и минусовой контакт рубильника ВБ. Данные разъемы введены для возможности разъединения минусовых цепей в случае поиска неисправностей.
Цепи пуска дизеля. Перед пуском дизеля необходимо на всех секциях тепловоза включить разъединитель (рубильник) ВБ аккумуляторной батареи, автоматы А4 «Топливный насос», А5 «Дизель», А7 «Пожарная сигнализация». В кабине ведущей секции необходимо включить автомат А13 «Управление» на пульте управления, 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.
Для пуска дизеля ведущей секции следует включить тумблер TH 1 «Топливный насос 1», а затем нажать и отпустить кнопку ПД1 «Пуск дизеля первой секции». После включения тумблера ТН1 питание подается по цепи: замкнутые контакты автомата А5 «Дизель», провод 1401, зажимы 5/12 и 5/11, провод 1418, р.к. РУ7, далее на катушку контактора КТН, а через р.к. РУ9 — на катушку контактора КТН1, контакт тумблера ТН1, на «минус» цепей управления [лист 3, А12 — А9]. Контакторы КТН и КТН1 включаются. Два контактора КТН и КТН1 в электрической схеме тепловозов ТЭ10У введены в связи с применением на дизелях 10Д100М1 и 10Д100М2 механического топливоподкачивающего насоса. Поэтому штатной схемой работа электрического топливоподкачивающего агрегата предусмотрена только в период пуска дизеля. Через главные контакты контактора КТН (1501, 1502) получают питание цепи пуска и работы дизеля, а также поездных контакторов (см. далее), а главные контакты контактора КТН1 (2021, 2023) замыкают цепь питания электродвигателя TH топливоподкачивающего насоса от автомата А4 «Топливный насос» [лист 5, А20 и А19]. Топливоподкачивающий насос подает топливо под давлением в топливную систему дизеля.
От аккумуляторной батареи через рубильник ВБ, автомат А13 «Управление», контакты блокировочного устройства БУ и реверсивного барабана контроллера, замкнутые в любом из рабочих положений, питание подается на главный провод контроллера машиниста [лист 3, В12]. От него через 4-й контакт контроллера, замкнутый на нулевой позиции, контакт кнопки ПД1, р.к. РУ9 (1415, 1491), з.к. КТН (1487, 1486), р.к. РВ2 (1482, 1483) собирается цепь на катушку реле РУ6 [лист 3, В12 — В9]. З.к. РУ6 (1459, 1455) дублирует цепь питания собственной катушки от автомата А5 «Дизель» через зажимы 5/12 и 5/11, р.к. РУ8 (1418,1459) [лист 3, Al 1 — В11].
Реле РУ6 ставится на самопитание, благодаря чему кнопку ПД1 можно отпустить. Р.к. РУ6 (1587, 1588) предотвращает включение реле защиты дизеля РУ7, а р.к. РУ6 (1537, 1535) не дает включиться реле РУ9 [лист 3, А10]. Через з.к. РУ6 (1567, 1568) создается цепь от автомата А5 «Дизель» через зажим 5/12 на катушку контактора маслопрокачивающего насоса КМН. Главные контакты КМН (817,819) собирают цепь питания электродвигателя МН маслопрокачивающего насоса через предохранитель 107 на 125 А [лист 6, В18].
Начинается прокачка масла в системе дизеля. Автомат А5 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 (1471, 1472) и замкнутые контакты тумблера ОМН получает питание катушка реле времени РВ1 [лист 3, Al 1 — А9]. Реле РВ1 отрегулировано на выдержку времени 90 с. По прошествии этого времени з.к. РВ1 (1458,1457) замыкается, и через него подается питание от автомата А5 «Дизель» через зажим 5/12 на катушку реле РУ4 [лист 3, Al 1 и лист 2, А6]. Другая цепь этой катушки при этом разомкнута, так как штурвал контроллера находится на нулевой позиции, а р.к. КМН (1327,1324) разомкнут.
З.к. РУ4 (1415, 1461) собирает цепь питания катушки пускового контактора Д1 через блокировочные контакты ВПУ валоповоротно-го устройства [лист 3, В11 — В9]. Через з.к. Д1 (1441,1444) получают питание катушки контакторов ДЗ на всех секциях, а, в свою очередь, через з.к. ДЗ (1442,1443) — 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 1, В4]. 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 во время колебаний напряжения, возникающих при пуске дизеля, в цепь его питания введен р.к. ДЗ (2452, 2454) [лист 6, А17]. Также на время пуска р.к. Д1 (1540,1541) и р.к. ДЗ (1541,1542) [листЗ, А10] отключают питание бесконтактного регулятора напряжения БРН [лист 6, В17], а р.к. Д2 (Р73, Р65) отключает радиостанцию (на данной схеме не изображено).
Якорь тягового генератора, работающего в режиме электродвигателя, начинает вращать соединенный с ним коленчатый вал дизеля. З.к. Д1 (1504, 1512) собирает цепь питания катушки вентиля ВП7 ускорителя пуска, а з.к. ДЗ (1511,1508) — цепь питания катушек блок-магнита ЭТ и реле времени РВ2 [лист 3, А9]. На некоторых тепловозах более поздней постройки в цепи катушки ВП7 включен з.к. ДЗ (1511, 1508), а в цепи катушекЭТ и РВ2 — з.к. Д1 (1504,1512). Объединенный регулятор дизеля выводит рейки топливных насосов высокого давления на подачу. В цилиндрах дизеля начинают происходить вспышки, а затем дизель начинает работать самостоятельно, и частота вращения коленчатого вала увеличивается.
Давление масла в системе дизеля достигает величины, достаточной для включения реле давления масла РДМ1.3.К. РДМ1 (1571,1536) подготавливает цепь питания катушки реле РУ9. В связи с тем, что на тепловозе предусмотрена установка дизеля с пониженной частотой вращения коленчатого вала, для предотвращения ложного срабатывания реле РДМ1 при резком сбросе позиций это реле перенесено на вход масляной системы дизеля. Однако чтобы при этом избежать преждевременного прерывания процесса пуска дизеля при холодном масле, в схеме было отменено включение реле РУ9 при срабатывании реле РДМ1.
Через 20 с после подачи напряжения на катушку реле времени РВ2 размыкается его р.к. (1482, 1483) в цепи катушки реле РУ6. Реле РУ6 отключается, и его з.к. (1459, 1455) разрывает цепь питания аппаратов пуска дизеля. Одновременно, при условии, что реле РДМ1 сработало и его з.к. (1571, 1536) замкнулся, р.к. РУ6 (1537, 1535) собирает цепь питания катушки реле РУ9, которое является аппаратом контроля работы дизеля. Р.к. РУ9 отключает питание катушки контактора КТН1.
Дизель переходит на работу с подачей топлива от механического топливоподкачивающего насоса. Последовательно соединенные р.к. Д1 (1540, 1541) и р.к. ДЗ (1541, 1542) подключают регулятор напряжения БРН [лист 3, А10 и лист 6, В17]. Появление тока заряда аккумуляторной батареи свидетельствует об окончании процесса пуска дизеля.
В случае неисправности механического топливоподкачивающего насоса или если на тепловоз будет установлен дизель 10Д100 без такого насоса, предусматривается возможность постоянной работы электрического насоса. Для этого имеется тумблер ТНА «Топливоподкачивающий насос аварийный». При его включении катушка контактора КТН1 подключается параллельно катушке КТН.
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 ТН1, 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 (1582,1583) собирает цепь питания катушки реле РУ7 [лист 3, А11 — А10]. 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 три минуты после остановки дизеля необходимо провернуть коленчатый вал, как было указано выше.
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 левой аппаратной камере. При этом от автомата А5 «Дизель» через зажим 5/11, р.к. КТН (1400,1402) и з.к. ОМН (1402,1403) собирается цепь питания катушки КМН [лист 3, А10]. Одновременно р.к. ОМН (1472,1473) предотвращает включение реле времени РВ1. Прокачка масла будет происходить, пока будет включен тумблер ОМН. Для проворота коленчатого вала дизеля необходимо при выключенном тумблере ТН1 нажать кнопку ПД1. Через контакт этой кнопки, р.к. КТН (1494, 1493) и р.к. КВ (1462, 1463) получает питание катушка контактора Д1 [лист 3, В12 — В9]. 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.
Цепи возбуждения вспомогательного генератора и заряда аккумуляторной батареи. По окончании процесса пуска дизеля р.к. Д1 (1540,1541) и р.к. ДЗ (1541,1542) подключают питание бесконтактного регулятора напряжения БРН от аккумуляторной батареи [лист 3, А10 и лист 6, В17]. 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 А2, 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 положении «Вперед» или «Назад», питание подается на общий провод 1004 контроллера КМ [лист 3, В12]. При переводе штурвала контроллера на вторую и последующие позиции через 10-й, 9-й, 8-й и 2-й контакты контроллера питание подается, соответственно, на электромагниты МР1 — MP4 объединенного регулятора дизеля. Электромагниты МР1 — MP3 воздействуют на треугольную пластину, связанную с золотником 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 сочетаний включения 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 [лист 2, А8 — А5], с 8-й по 15-ю позицию — реле РУ15 [лист 3, В12 — В9]. Контакты этих реле производят переключения в цепях приведения тепловоза в движение и регулирования мощности. На нулевой и 1-й позициях контроллера через р.к. РУ8 и РУ 19 получает питание вентиль дренажа дизеля ВД [лист 3, А10 и А9]. В результате этого открывается дренажный клапан, и масло, скапливающееся в выпускном коллекторе, стекает в дренажный бак. При установке обычных форсунок подключается вентиль ВП6. Он получает питание через р.к. КВ (1546, 1547) на холостом ходу и отключает левый ряд топливных насосов высокого давления.
Цепи приведения тепловоза в движение. Для приведения тепловоза в движение необходимо включить тумблеры УТ «Управление тепловозом», ТД «Управление движением», повернуть ключ элек-тропневматического клапана ЭПК-150И, реверсивную рукоятку контроллера поставить в требуемое положение «Вперед» или «Назад», штурвал контроллера перевести в 1-ю, а затем в последующие по
зиции. При наборе 1-й позиции от общего провода контроллера собирается цепь через 3-й и 1-й контакты контроллера, контакты тумблеров ТД и УТ, клапана ЭПК, р.к. РУ12 (1016, 1017), через контакты реверсивного барабана контроллера на соответствующую катушку реверсора В или Н [лист 2, А8 и В8]. Когда вал реверсора развернется в положение, соответственно, «Вперед» или «Назад», замкнется соответствующий вспомогательный контакт реверсора.
При этом собирается дальнейшая цепь на катушку реле РУ2 через зажим 4/17, р.к. РУ19 (1023,1024), р.к. Д2 (1041,1042), последовательно соединенные контакты блокировок дверей аппаратных камер БД4 — БД1, з.к. РУ4 (1062, 1065), размыкающие контакты термореле ТРВ (1057, 1058) и ТРМ (1056, 1059), р.к. РУ8, з.к. РУ9, катушку РУ2 [лист 2, В8 — В5]. Реле РУ2 включается, и от зажима 4/7 через последовательно включенные з.к. РУ2, р.к РУ 19, получает питание катушка реле времени РВЗ [лист 2, В6 и В5].
От автомата А5 «Дизель» через главный контакт контактора КТН (1501, 1601), два з.к. РВЗ (1601, 1602 и 1602, 1603), контакты отклю-чателей ОМ1 — ОМ6 собирается цепь на катушки поездных контакторов П1 — П6 [лист 3, Al 1 и А12]. После этого от общего провода 1004 контроллера машиниста через зажим 14/4, контакт тумблера УТ (1101, 1102), з.к. РУ2 (1111, 1112), зажим 6/20, з.к. П1 — П6, р.к. РЗ (1141,1142) и р.к. РОП (1142,1143) подается питание на катушки контакторов КВ и ВВ [лист 2, В7 — В5].
Промежуточное реле РУ2 введено в схему для того, чтобы при срабатывании защитных реле их слаботочные контакты разрывали цепи питания катушки малогабаритного реле РУ2 типа ТРПУ 1-413, а не достаточно мощных катушек контакторов ВВ и КВ.
Главные контакты контактора ВВ (501,509) собирают цепь питания обмотки И1 — И2 возбуждения синхронного подвозбудителя СПВ и размагничивающей обмотки НЗ — Н4 возбуждения возбудителя В [лист 4, В16 — В14], а главные контакты контактора КВ (483, 489) — цепь обмотки Н2 — Н1 возбуждения тягового генератора Г [лист 4, В13]. Главные контакты поездных контакторов замыкают силовую цепь от тягового генератора на тяговые двигатели [лист 1]. Тепловоз приходит в движение.
По межтепловозным соединениям параллельно собираются соответствующие цепи ведомых секций. Так, при движении вперед на двухсекционном тепловозе от цепи катушки «В» реверсора ведущей секции напряжение поступает через зажим 23/18 по проводу 122 на гнездо 32 розетки межтепловозного соединения ведущей секции 2Т (гнездо 2Т-32). От него по межтепловозному соединению напряжение подается на гнездо 31 розетки 2Т ведомой секции (гнездо 2Т-31) [лист 8]. Затем на ведомой секции по проводу 121 напряжение поступает на катушку реверсора «Н».
На трехсекционном тепловозе прохождение тока зависит от того, как сформирован тепловоз. Если средняя секция развернута тамбуром к ведущей секции, то от гнезда 2Т-32 ведущей секции ток проходит на гнездо 2ТП-31 передней стороны средней секции, далее по проводу 241 на катушку «В» средней секции. Параллельно по проводу 122 средней секции ток идет на гнездо 2T3-32 и по межтепловозному соединению на гнездо 2Т-31 и катушку «Н» ведомой крайней секции.
Если средняя секция развернута тамбуром к ведомой крайней секции, то от гнезда 2Т-32 ведущей секции ток идет на гнездо 2T3-31 задней стороны средней секции, далее по проводу 121 к катушке «Н» средней секции. Параллельно по проводу 242 средней секции ток идет на гнездо 2ТП-32 и по межтепловозному соединению на гнездо 2Т-31 и катушку «Н» ведомой крайней 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 1Т-4. Катушки поездных контакторов на каждой секции питаются от автомата А5 «Дизель» этой 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 контроллера [лист 2, А8]. Тепловоз приходит в движение в режиме, соответствующем 1-й позиции контроллера в течение времени, пока кнопка нажата.
С целью экономии топлива на тепловозе ТЭ10У введена возможность перевода дизеля любой из секций на холостой ход. Для этого надо перевести штурвал контроллера на нулевую позицию и включить тумблер, соответственно, ХД1, ХД2 или ХДЗ на пульте управления. Рассмотрим вариант перевода на холостой ход дизеля ведущей секции. При включении тумблера ХД1 собирается цепь от главного провода контроллера через контакт ХД1, р.к. РУ8 на катушки реле РУ13 и РУ19 [лист 3, В12 — В10]. 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 нагарообразования на деталях дизеля и улучшения работы топливной аппаратуры на холостом ходу.
Р.к. РУ19 (1023, 1024) разрывает цепь питания катушки реле РУ2 [лист 2, В8], а второй р.к. РУ19 отключает катушку РВЗ [лист 2, Аб — А5]. В результате этого разбирается цепь приведения тепловоза в движение. Р.к. РУ19 в цепи собственной катушки шунтирует р.к. РУ8 [лист 3, В11]. Благодаря этому при последующем наборе позиций, когда РУ8 включится, режим холостого хода на данной секции сохранится вплоть до отключения тумблера ХД1 и только в том случае, если это будет сделано на нулевой или 1-й позициях. 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 (см. ниже).
Перевод ведомой секции на холостой ход производится при включении тумблера ХД2 или ХДЗ. Цепь включения реле РУ13 и РУ19 на ведомой секции собирается по межтепловозному соединению. Для пропуска цепи на крайнюю секцию от тумблера ХДЗ на средней секции проложены транзитные провода между гнездами 1ТП-15 и 1ТЗ-16, а также между гнездами 1ТП-16 и 1ТЗ-15 [листЗ, А11].
ЦЕПИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ
Возбуждение тягового генератора. Электрическая передача тепловоза должна обеспечивать наиболее полное использование мощности дизеля на каждой из позиций контроллера при разных режимах движения, работы вспомогательного оборудования при различных внешних условиях. Это позволяет получить максимальную эффективность и экономичность локомотива при обеспечении надежности работы его силового оборудования.
На тепловозах типа ТЭ10 всех разновидностей применена однотипная принципиальная схема автоматического управления электрической передачей. Основным способом управления является регулирование возбуждения тягового генератора. Для питания независимой обмотки 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, питаемые синхронным подвозбудителем СПВ через аппараты автоматического управления [лист 4]. Сам СПВ получает возбуждение от вспомогательного генератора ВГ через предохранитель 107 на 160 А, диод заряда батареи ДЗБ, общие плюсовые зажимы 1/1 — 4 [лист б, В18], главный контакт контактора ВВ (501,502), резистор СВПВ [лист4, В16].
Схема автоматического управления основана на применении магнитных усилителей. Питание их обмоток осуществляется переменным током от синхронного подвозбудителя СПВ через трансформатор распределительный ТР [лист 4, В15]. Основным аппаратом автоматической системы является амплистат возбуждения АВ, представляющий собой магнитный усилитель, имеющий две рабочие об
мотки и четыре обмотки управления [лист 4, А14 и В14]. Ток рабочих обмоток зависит от суммарного воздействия обмоток управления. Рабочие обмотки Н1 — К1 и Н2 — К2 амплистата получают питание от 1 -го и 3-го выводов распределительного трансформатора ТР, и через диоды моста БВ2 связаны с обмоткой независимого возбуждения Н1 — Н2 возбудителя В.
Задающая обмотка ОЗ (НЗ — КЗ) амплистата питается от тахометрического блока БТ через резистор СОЗ. Ток задающей обмотки пропорционален частоте вращения коленчатого вала дизеля и, соответственно, мощности, которую он может развивать. Таким образом, задающая обмотка формирует основной управляющий сигнал, соответствующий уровню мощности дизеля.
Управляющая обмотка ОУ (НУ — КУ) амплистата получает питание от селективного узла. Ее ток зависит от тока и напряжения тягового генератора. Управляющая обмотка включена встречно задающей и является основным элементом обратной связи. Работа селективного узла будет рассмотрена отдельно.
Регулировочная обмотка OP (HP — КР) амплистата питается через индуктивный датчик ИД, входящий в состав объединенного регулятора дизеля. Эта обмотка служит для корректирования сигнала автоматической системы управления по степени перегрузки или недогрузки дизеля.
Стабилизирующая обмотка ОС (НС — КС) амплистата питается через стабилизирующий трансформатор СТР и служит для сглаживания переходных процессов.
Наиболее сложным в системе автоматического регулирования является селективный узел, в который входят управляющая обмотка амплистата ОУ, балластные резисторы СБТТ и СБТН, диодные мосты блока В4 (БВ), резистор СОУ [лист 4, А14 и А13]. Датчиками тока и напряжения генератора являются, соответственно, четыре трансформатора постоянного тока ТПТ1 — ТПТ4 [лист 1, ВЗ — В1 ] и трансформатор постоянного напряжения ТПН [лист 1, А4], которые также являются магнитными усилителями. Их рабочие обмотки питаются от ТР, и ток в них зависит, соответственно, от тока и напряжения тягового генератора.
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 осуществлять регулирование возбуждения тягового генератора по характеристике, близкой к гиперболической, и поддерживать в данной зоне постоянную мощность дизель-генераторной установки. При достижении током значений ограничения ток в управляющую обмотку потечет через диод В5, а при высоком напряжении генератора — через диод В7 [лист 4, А14]. При этом сигнал обратной связи формируется по величине того параметра, по которому наступило ограничение. Р.к. РУ15 (653, 654) шунтирует диод В7 при работе на позициях контроллера до 7-й включительно. Поэтому на этих позициях ограничения пускового тока нет, что обеспечивает большую силу тяги при трогании с места.
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 двигателям — соответственно, через окно ТПТ1 — к 1-му, ТПТ2 — к 2-му и 3-му, ТПТЗ — к 4-му и 5-му, ТПТ4 — к 6-му тяговым двигателям. Трансформаторы, рассчитанные для измерения тока одного и двух тяговых двигателей, имеют соответствующие характеристики, так что токи всех двигателей одинаково влияют на результирующий сигнал. Схема с четырьмя трансформаторами постоянного тока введена для выделения наиболее объективного сигнала.
В случае боксования какой-либо из колесной 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. Система возбуждения реагировала бы на боксование одного тягового двигателя так же, как на уменьшение тока вследствие разгона тепловоза. Это вызвало бы увеличение тока возбуждения и, как следствие, увеличение напряжения тягового генератора, в результате чего боксование еще бы усилилось. При схеме с четырьмя трансформаторами постоянного тока на диодных мостах В1, В2, ВЗ и В6 блока БВ выделяется наибольший сигнал по току из тех, которые поступают отТПТ1 — ТПТ4 [лист 1, ВЗ — В1]. Это исключает влияние величины тока тягового двигателя боксующей колесной пары на формирование сигнала селективного узла.
Кроме независимой обмотки возбуждения, возбудитель имеет размагничивающую обмотку НЗ — Н4 [лист 4, В14]. 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 этого, размагничивающая обмотка 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 поворачивают рукоятку переключателя АР в положение «Аварийное», в результате чего размыкаются нечетные и замыкаются четные контакты переключателя [лист 4, В1 б]. Размагничивающая обмотка, также получая питание от вспомогательного генератора, меняет полярность и становится намагничивающей. Ток через нее протекает в направлении от НЗ к Н4. Тяговый генератор получает постоянное по величине возбуждение.
Для необходимых корректировок формируемых характеристик в цепях возбуждения тягового генератора предусмотрены дополнительные переключения. Как уже упоминалось выше, начиная со 2-й позиции контроллера включается реле РУ8, начиная с 4-й позиции — реле РУ10, начиная с 8-й позиции — реле РУ15. З.к. РУ8 (604, 622), з.к. РУ10 (629, 624) и з.к. РУ15 (604, 635) на соответствующих позициях шунтируют ступени резистора СОЗ в цепи задающей обмотки амплистата [лист 4, А16 и А15].
В этой же цепи имеются контакты отключателей тяговых двигателей ОМ1 — ОМ6. Это сделано для того, чтобы уменьшить мощность дизель-генераторной установки в случае отключения какого-либо тягового двигателя, особенно при работе на 8-й и более высоких позициях контроллера. Другие з.к. РУ8 и РУ10 шунтируют часть резистора СВВ в цепи размагничивающей обмотки возбудителя при работе на аварийном возбуждении. Начиная с 4-й позиции, р.к. РУ10 (1453, 1398) отключает электромагнит МР5 регулятора, тем самым вводя в действие регулятор мощности [лист 3, Al 1 ]. Кроме того, в цепи возбуждения тягового генератора включены контакты реле РУ17, РВ5, работающих в системе защиты от боксования (см. ниже).
Ослабление возбуждения тяговых двигателей. Описанная выше система регулирования возбуждения тягового генератора позволяет в достаточно широком диапазоне режимов движения реализовывать заданную мощность дизеля. Однако в процессе разгона тепловоза увеличивается частота вращения якорей тяговых двигателей. При этом растет противо-ЭДС тяговых двигателей, в результате чего 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 двигателей. Параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей С1 — С2 вводятся резисторы СШ1 — СШ6 [лист 1, АЗ — А1]. При этом ток возбуждения двигателей уменьшается. Следовательно, уменьшается и противо-ЭДС, а ток силовой цепи увеличивается. В ре
зультате 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, на тепловозе ТЭ10У имеются две ступени ослабления возбуждения тяговых двигателей. На первой ступени по обмоткам возбуждения тяговых двигателей протекает примерно 60 % тока якоря, на второй ступени — 37 %.
Включение ступеней ослабления возбуждения тяговых двигателей производится автоматически под контролем реле перехода РП1 и РП2. Каждое реле имеет две катушки: токовую и напряжения. Токовые катушки реле перехода подключены к выходу трансформаторов постоянного тока [лист 1, АЗ и лист 4, В14]. Катушки напряжения реле перехода подключены параллельно цепи тягового генератора [лист 1, А4]. Токовая катушка совместно с возвратной пружиной удерживает реле в исходном положении. Катушка напряжения стремится включить реле. 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». В исходном состоянии реле РП1, РП2 и контакторы ВШ1, ВШ2 выключены. Р.к. ВШ1 (711,714) подготавливает цепь питания катушки напряжения реле РП1, а з.к. ВШ1 (701,702) разрывает цепь питания катушки напряжения реле РП2, предотвращая его включение. Когда усилие катушки напряжения становится достаточным, первым включается реле РП1. В результате этого собирается цепь от главного провода контроллера через з.к. ТУП (1331, 1333), 7-й контакт переключателя АР (1363, 1364), замкнутый в режиме «Нормальное возбуждение», з.к. РУ2 (1337,1338), з.к. РП1 (1334,1341) на катушку электропневматического вентиля группового контактора ВШ1 [лист 2, А8 — А5]. Контакты этого группового аппарата подключают первые ступени резисторов СШ1 — СШ6 параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей.
Вспомогательный з.к. ВШ1 (701, 702) подготавливает цепь питания катушки напряжения реле РП2. Когда при дальнейшем разгоне тепловоза сработает реле РП2, его з.к. (1338, 1351) собирает цепь питания катушки контактора ВШ2. Контакты последнего подключают вторые ступени резисторов СШ1 — СШ6 параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей.
Вспомогательные контакты контакторов ВШ1 и ВШ2 в цепях катушек напряжения реле РП1 и РП2 обеспечивают требуемую последовательность включения и выключения этих реле. Одновременно со срабатыванием контактора ВШ1 включается реле РУ16, контакты которого используются в цепях противобоксовочной защиты.
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 двигателях 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 ВШ2 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. Если на нулевой позиции контроллера останется включенным хотя бы один из контакторов ослабления возбуждения, то з.к. ВШ1 (1104,1105) или з.к. ВШ2 (1106,1107) соберут цепь от общего провода контроллера машиниста через провод 1281, зажим 14/4, контакты тумблера УТ, зажим 2/14 на катушки контакторов ВВ и КВ [лист 2, А8, В8, В7].
(Окончание следует)
