Плавкие предохранители широко используются в силовых и низковольтных цепях локомотивов, защищая их от токов перегрузки и коротких замыканий. Поскольку это аппараты однократного действия, для восстановления их работоспособности необходимо заменить плавкий элемент При токах, не превышающих двукратного номинального значения, нагрев вставки должен иметь установившийся характер, при котором все выделяющееся в ней тепло отдается в окружающую среду, но она при этом не перегорает.

Условие надежной работы предохранителя — вставка расплавляется за возможно короткое время и при небольших кратностях номинального тока. Иногда в предохранителях используют заполнитель (песок), помогающий гасить возникающую дугу. В защитных устройствах без заполнителя их корпуса нередко делают из материала, выделяющего при нагревании газ, способствующий гашению дуги (например, из фибры). Однако в эксплуатации нередки случаи, когда плавкие предохранители перегорают даже если отсутствуют короткие замыкания. Это приводит к длительным задержкам в движении и затребованию вспомогательного локомотива.

Специалисты, обслуживающие электровозы переменного тока, не раз сталкивались с перегоранием плавких вставок предохранителей типа ПП57-31372ХЛЭ на 100 А. Они используются на распределительных щитах РЩ-34 и шкафах питания ШП-21, служащих источниками питания цепей управления. Отсутствие заряда аккумуляторной батареи, питания цепей управления приводит к потере работоспособности локомотива. На двух- или трехсекционных машинах в этих случаях можно перевести питание цепей управления от соседней исправной секции. На односекционных электровозах ВЛ65, ЭП1, ЭП1П, Э5К такой возможности нет.

Чтобы определить возможную причину перегорания вставок предохранителей ПП57-Э1372ХЛЗ, в электроаппаратном цехе ремонтного депо Иркутск-Сортировочный (прежнее название депо) на многоамперном агрегате были проверены шесть предохранителей (три заводского изготовления с наполнителем и три, прошедших ремонт в аппаратном цехе и не имевших наполнителя). Каждый из них проверяли номинальным током 100 А в течение 30 мин. Перегораний не было.

После этого каждое защитное устройство троекратно подвергали импульсному нагружению током 200 А путем включения и отключения установки. Предохранители так же оставались целыми. Затем было произведено нагружение предохранителей возрастающим током до их перегорания (см. таблицу).

В результате пришли к выводу, что вставки перегорают при токах, превышающих номинальное значение в три раза. При этом предохранители с наполнителем выходили из строя при меньших значениях тока, нежели без наполнителя.

Предположив, что значительные броски тока могут возникать при проследовании через нейтральную вставку под нагрузкой, была смоделирована работа цепей управления в подобной ситуации с включенными вспомогательными машинами (вентиляторами и компрессором), контактором отопления поезда, прожектором, освещением кузова и обогревателями кабины. Напряжение заряда аккумуляторной батареи составило 75 В, ток заряда — 30 А.

Между силовыми контактами контакторов была проложена изоляция для предотвращения пережога контактного провода при включении главного выключателя ГВ. Эксперименты проводились на электровозе ЭП1, на котором накануне в движении с пассажир-

Токи перегорания предохранителей

ским поездом перегорел предохранитель шкафа питания ШП-21. При многократном включении и отключении ГВ перегораний вставок не было.

Продолжение подобных экспериментов в условиях депо довольно проблематично, так как требует наличия специализированного измерительного инструмента и значительного времени. Между тем, предохранители ПП57-Э1372ХЛЗ продолжают перегорать на электровозах серии ВЛ80, ВЛ65, ВЛ85, а также на локомотивах последних лет выпуска, оснащенных микропроцессорной системой управления и диагностики (МСУД).

Напомню, что МСУД не измеряет или записывает величину напряжения в цепях управления и на аккумуляторной батарее. Она регистрирует только ток заряда. Однако достаточно ли это значение — определить невозможно. При недостаточном заряде постепенно уменьшаются емкость и напряжение аккумуляторной батареи. В конце концов, при проследовании одной из нейтральных вставок напряжение аккумуляторной батареи оказывается недостаточным для поддержания электровоза в работоспособном состоянии.

Запись напряжения цепей управления на МСУДе позволила бы выявить неисправность работы регулятора напряжения, возможные броски напряжения в цепях управления, приводящие к перегоранию плавких предохранителей. Хотелось бы надеяться, что разработчики в будущем обеспечат регистрацию и запись указанных параметров.

Следует отметить, что на зарядных агрегатах поступивших в депо тепловозов ТЭМ18Д(М) первоначально были установлены предохранители номиналом 80 А. Они очень часто перегорали. По согласованию с заводом-изготовителем номинальное значение тока для этих средств защиты повысили до 125 А. Число перегораний уменьшилось в десятки раз. (Отмечу, что специалисты производственной компании «Новочеркасский электровозостроительный завод» на аналогичные изменения не дают согласия.)

Довольно регулярно на таких электровозах, как ВЛ65, ВЛ85, ЭП1, ЭП1П, 2(3)ЭС5К перегорают предохранители F37 типа ПР-2. Они стоят в цепи включения быстродействующих выключателей ВБ. При выходе из строя такого предохранителя невозможно продолжить движение. Иногда поезда задерживались более часа, локомотивные бригады зачастую заказывали вспомогательные локомотивы.

На электровозах ВЛ65 от предохранителя F37 получали питание цепи включения главного выключателя и выключателей ВБ. На локомотивах ВЛ85, ЭП1, ЭП1П, 2(3)ЭС5К внесли изменения: цепи включения ГВ запитываются от автоматического выключателя, а цепи включения ВБ — по-прежнему от предохранителя F37, который продолжает перегорать.

Повторяющаяся неисправность однозначно указывает на схемный конструктивный недостаток: либо номинальное значение тока этого плавкого предохранителя занижено, либо вместо него надо установить автоматический выключатель, работоспособность которого восстанавливается за секунды. Второй вариант представляется наиболее предпочтительным.

Если броски тока обусловлены повышенной индуктивностью цепи включения ВБ, то необходимо ввести средства защиты от таких бросков. Конструктивные недостатки схем с плавкими предохранителями могут приводить к значительным экономическим потерям. Они могут быть связаны не только с отказами локомотивов из-за перегорания вставок, но и длительными задержками поездов.

В2004 г. в депо Иркутск-Сортировочный стали поступать пассажирские электровозы ЭП1. На них установлены преобразователи частоты и числа фаз ПЧФ-136, которые при токах тяговых двигателей менее 400 А в режиме тяги или тока возбуждения менее 500 А при рекуперативном торможении переводят питание вентиляторов и маслонасоса с напряжения 380 на 90 В, а также изменяют частоту питающего напряжения с 50 на 16,6 Гц.

Использование ПЧФ позволяет существенно экономить электроэнергию. Однако опыт их эксплуатации выявил конструктивный недостаток этого блока. Часто перегорал плавкий предохранитель силовой цепи F1 типа ПР-2 номиналом 400 А из-за его перегрева вследствие неэффективного контакта в зажимах. Порядка 25