[02-2004] Усовершенствовали пуск дизеля

[poster334]

Усовершенствовали пуск дизеля

Сотрудники Нижегородского отделения ВНИИЖТа разработали систему электростартерного пуска дизеля на тепловозе ЧМЭЗ, обеспечивающую надежность протекания этого процесса, экономию ресурса батарей

На серийных тепловозах отечественной и зарубежной постройки запуск дизеля осуществляется прямым включением тягового генератора, выполняющего функцию стартерного двигателя. Недостаток такой системы — большой пик пускового тока и стремительность его нарастания. Оба явления ускоряют износ аккумуляторной батареи (АБ), а по мере ее износа снижается надежность пуска дизеля.

Для устранения этого недостатка специалисты промышленности и транспорта разрабатывают самые разнообразные технические решения, чтобы уменьшить пусковой ток стартерных АБ. В депо Горький-Сортировочный Горьковской дороги недавно также испытали устройство для электростартерного пуска дизеля на тепловозе ЧМЭЗ. Оно представляет собой регулятор напряжения дискретного действия. Идея позаимствована из тягового аккумуляторного электропривода и получила развитие, вытекающее из требований функционирования в режиме электростартерного пуска дизеля.

Электрическая схема новой системы электростартерного пуска тепловозного дизеля приводится на рис. 1. К штатным элементам добавляется дискретный регулятор напряжения, состоящий из контактора КЗ диодов VD1 и VD2, реле тока КА и резистора R. Дискретный регулятор напряжения служит для двухступенчатого регулирования напряжения, подводимого к якорю генератора G.

Работает регулятор в процессе пуска дизеля следующим образом. Подготовка к пуску начинается с замыкания контактов выключателя батареи Q. При этом по-лусекции батареи GB включены параллельно, так как контакт КЗ.2 контактора КЗ разомкнут. Диод VD1 соединяет положительные выводы полусекций АБ, а диод VD2 — отрицательные.

Напряжение АБ равно половине номинального. Под действием этого напряжения ток от «плюса» АБ проходит через верхний контакт выключателя Q, размыкающий контакт К3.1 контактора КЗ, втягивающую катушку этого контактора, размыкающий контакт КА.1 реле тока КА, контакт выключателя Q к «минусу» АБ. Контак-
тор КЗ рассчитан на включение при напряжении, равном половине номинального напряжения АБ. Его контакт КЗ.2 соединяет полусекции аккумуляторной батареи последовательно, и ее напряжение возрастает до номинального значения.

Контакт К3.1 контактора КЗ размыкается, вводя в цепь его катушки резистор R. Электрические цепи тепловоза ставятся под номинальное напряжение. Подготовка к пуску дизеля завершена. Пуск начинается с нажатия пусковой кнопки. Включаются в работу все аппараты, обеспечивающие предпусковую прокачку масла, а также пусковой контактор К1. По истечении времени, отведенного на прокачку масла, включается контактор К2.

Ток батареи поступает к якорю тягового генератора G, выполняющего функцию стартерного двигателя, обмоткам LG1, LG2 генератора и к реле тока КА. Оно включается, а его контакт КАЛ в цепи контактора КЗ разрывает эту цепь. Контактор КЗ выключается, и его контакт КЗ.2 переводит полусекции АБ на параллельное соединение. Начало пуска стартерного двигателя G проходит при пониженных величинах напряжения и тока. С набором скорости растет противо-э.д.с. якоря, а его ток уменьшается.

Одновременно с увеличением частоты вращения вала дизель-генератора возрастает напряжение вспомогательного генератора, соединенного клиноременной передачей с валом генератора G. К его якорю подключено реле напряжения KU. Данное реле включается при такой частоте вращения вала дизель-генератора, когда ток якоря генератора G уменьшается до того же значения, которое соответствовало началу пуска. При этом контакт этого реле KU создает обходную цепь для прохождения тока в катушку КЗ.

Контактор КЗ включается повторно и, как уже было изложено, переводит полусекции АБ на последовательное соединение. К якорю генератора G подается полное напряжение батареи, частота вращения его вала продолжает возрастать. При некотором ее значении дизель запускается. Штатная система пуска отключает генератор от АБ размыканием контактов пусковых контакторов К1 и К2.

Пуск дизеля с помощью дискретного регулятора напряжения испытан на тепловозах ЧМЭЗ № 3475 и 1855. Пик пускового тока батареи по данным комиссионных испытаний снизился с 1600 до 650 — 700 А. На рис. 2 изображены графики, отражающие электростартерный пуск дизеля на тепловозе ЧМЭЗ с использованием дискретного регулятора напряжения при последовательном возбуждении генератора G, работающего в режиме стартерного двигателя.

При включении генератора на полное напряжение батареи (90 В) нарастает ток якоря Iа и равный ему ток батареи Iб. Однако при токе примерно 100 А срабатывает реле тока КА, обеспечивая переключение батареи на параллельное включение полусекций. Токи Iа и Iб разделяются, а суммарный ток двух полусекций возрастает до пикового значения и становится равным току якоря Iа = 1350 А. Напряжение батареи при э.д.с. секций 45 В снижается в «провале» до 30 В и по мере уменьшения токов Iб плавно восстанавливается.

Когда угловая частота вращения вала дизель-генератора достигает значения ω = 12 рад/с (n = 115 об/мин), включается реле KU, обеспечивая переключение полусекций АБ на последовательное включение. Ток батареи, равный теперь току якоря, скачком увеличивается до 700 А, а частота вращения вала со нарастает до 15 рад/с (n = 143 об/мин). При этой частоте вращения дизель запускается.

Далее значение ω резко возрастает, после чего регулятор выводит дизель на частоту вращения холостого хода п = 350 об/мин. Пуск на пониженном напряжении генератора G длится всего 1,1 с. Этого достаточно, чтобы э.д.с. генератора достигла такого значения, которое ограничивает ток якоря до 700 А при номинальной величине э.д.с. батареи.

Представленное устройство, кроме испытанного в натурных условиях регулятора напряжения, содержит регулятор тока возбуждения независимой обмотки LG3 генератора G. Он состоит из датчика тока и его производной Iд, а также преобразователя UZ. Этот регулятор вводится в устройство электростартерного пуска дизеля с целью усиления магнитного потока, а значит, и дополнительного снижения тока якоря Iд, защиты от обратного тока после запуска дизеля.

Преобразователь UZ предотвращает размагничивающее действие э.д.с., которая наводится в независимой обмотке LG3. Начальное значение тока Iе регулируется напряжением уставки Uy.

Моделированием процесса пуска генератора G, который оснащен регулятором напряжения и регулятором тока независимой обмотки возбуждения, установлено, что ток якоря с 650 — 700 снижается до 325 — 350 А. Благодаря этому не только повышается надежность запуска дизеля и сберегается ресурс АБ, но и создается перспектива применения более дешевых аккумуляторных батарей меньшей емкости.

Канд. техн. наук Е.С. ЕРИЛИН,
инженеры А.С. РЕПИН, И.В. СЫЧУШКИН,
д-р техн. наук Е.Б. ШУМКОВ,
сотрудники Нижегородского отделения ВНИИЖТа

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin