Система управления реостатным торможением

Назначение. Система автоматического управления реостатным торможением обеспечивает:

режим остановочного торможения с ограничением по наибольшим токам якоря и возбуждения тяговых двигателей, по значению наибольшего тормозного усилия и по условиям коммутации тяговых . двигателей;

поддержание заданной скорости движения на спусках в пределах ограничений по наибольшему тормозному усилию и по условиям коммутации тяговых двигателей;

режим предварительного подтормаживаиия при тормозном усилии около 10-Ю1 Н (10 тс);

обеспечение наибольшего тормозного усилия на уровне предварительного торможения;

формирование релейного сигнала при отказе реостатного тормоза для автоматического включения пневматического тормоза;

формирование релейного сигнала для автоматического переключения тормозных резисторов с сопротивлением 1 Ом на 0,54 Ом (при замедлении), и наоборот (при ускорении), с целью расширения тормозной области в зоне низких скоростей;

возможность работы электровоза по системе многих единиц.

Технические данные

Напряжение питания переменного тока .... 280-460 В

Диапазон регулирования ограничения тормозноесилы ................. 20-104-50-101 И

(20-50 тс)

Режим работы.............. продолжительный

Охлаждение............. . естественное воздушное

Диапазон рабочих температур........ -50...+60°С

Уставка ограничения тока возбуждения .... 1100 А

Уставка ограничения тока якоря (в диапазоне скоростей электровоза 90-100 км/ч):

по мощности тормозных резисторов..... 830-зо А

п*> условиям коммутации тяговых двигателей . 300+30 А

Уставка скорости при переходе с ограничения токаякоря 300 А на ограничение 830 А...... 90+5 км/ч

Уставка скорости при переключении тормозных резисторов:

при замедлении............. 35+2 км/чпри ускорении............. 40-2 км/ч

Тормозная сила предварительного торможения:

в диапазоне скоростей 10-50 км/ч..... 8-Ю4-12-104 Н

(8-12 тс)

то же 50-90 км/ч..... 6 • 104-8 -104 И

(6-8 тс)

Конструкция и работа. Автоматическое управление реостатным торможением на электровозе осуществляется при помощи следующих функционально связанных между собой узлов этой системы:

блока управления реостатным торможением БУРТ-125 (рис. 204); датчиков тока ТПТЯ1-ТПТЯ5 в цепи якоря, ТПТВ1 в цепи возбуждения тягового двигателя; измерительного блока БИ, при помощи которого осуществляется связь между трансформаторами постоянного тока, включенными в цепь якорей, датчиками скорости - тахогене-раторами и блоком БУРТ; тахогенераторов ТГС-12Э-У1, являющихся датчиками скорости и установленных на 2, 3, 6 и 7-й колесных парах электровоза; выпрямительной установки возбуждения типа ВУВ, при помощи которой осуществляется непосредственное регулирование тока в обмотках возбуждения тяговых двигателей; задатчика скорости, представляющего собой сельсин тина БД-404А, смонтированный в контроллере машиниста, напряжение на выходе которого меняется в зависимости от угла поворота тормозной рукоятки контроллера; задатчика тормозной силы, смонтированного в контроллере машиниста, напряжение на выходе которого изменяется в зависимости от угла поворота рукоятки переключателя; панели реле переключения - для переключения тормозных резисторов с 1 до 0,54 Ом.

Блок управления реостатным торможением (рис. 205, 206) состоит из функциональных блоков;

Рис. 204 Блок управления БУРТ-125: 1 - планка с контрольными точками; 2 - кассеты; 3 - контактные зажимы; 4 - уголок I

БОТ -- ограничения тока якоря и возбуждения; ФП-РУ - функционального преобразователя и решающего устройства; ФР-УИ - фазорегулятора и усилителя импульсов; БСС -- сравнения сигналов; БРП - реле переключения; БСП - стабилизации и питания; БПА - питания автоматики.

Регулирование тормозной силы осуществляется изменением тока возбуждения тяговых двигателей, каждый из которых включается на индивидуальный тормозной резистор. Обмотки возбуждения тяговых двигателей включены последовательно. Таким образом, при торможении тяговые двигатели работают в режиме генератора независимого возбуждения с питанием обмоток возбуждения от общего источника, которым является выпрямительная установка возбуждения ВУВ.

ВУВ имеет усилитель мощности импульсов, на вход которого поступают управляющие импульсы, формируемые фазорегулятором блока БУРТ. Фазорегулятор блока БУРТ выполнен на базе серийного магнитного усилителя ТУМ-А1-11, включенного по схеме амплистат-усилителя с самоподмагничиванием (см. рис. 205).

В цепях рабочих обмоток фазорегулятора А1-XI, А2-Х2, В1-У1, В2-У2 в моменты насыщения сердечников формируются прямоугольные импульсы тока, которые через резисторы 1?6*, Ю включаются на вход усилителей-формирователей импульсов У2, УЗ, которые уменьшают длительность импульсов, Затем импульсы усиливаются выходными транзисторами УЗ, У5 и подаются на входы выпрямительных установок возбуждения. Момент насыщения сердечников фазорегулятора в течение полупериода рабочего напряжения, сфази-рованного с напряжением питания ВУВ, определяется суммарными ампер-витками обмоток управления. Фазорегулятор имеет семь управляющих обмоток. Обмотка 1Н-1К замкнута накоротко и использует-

ся в качестве демпферной для предотвращения возникновения автоколебаний в переходных режимах. Обмотка 2Н-2К включена на постоянное напряжение через регулируемый резистор RIO. Эта обмотка выполняет роль смещения; создаваемый ею магнитный поток компенсирует нодмагничивающие потоки рабочих обмоток, и при отсутствии токов в других обмотках в фазорегуляторе, импульсы не формируются. Основной управляющей обмоткой, обеспечивающей ограничение наибольшей тормозной силы по условиям сцепления, является обмотка 4Н-4К, включенная на выход транзистора V2 блока сравнения тормозной силы. На вход транзистора V2 включается алгебраическая сумма напряжений

ГД8 С/фп - напряженно функционального преобразователя, выполненного на резистора'* R!-RS и стабилитронах V2-К5: функциональный преобразователь преобразуем го> датчика тока возбуждения ТПТВ в напряжение, нелинейно зависящее от тока возбуждения. При настройке функционального преобразователя получают зависимость Уф,- - I 0в"' которая обеспечивает определяемый условиями сцепления характер зависимости наибольшей тормозной силы от скорости движения;

У1ТВ - напряжение, пропорциональное гоку якоря, .поступающее от датчиков ток* якоря ТПТЯt-TПТJI4 через блок измерения БИ;

^здь - задающее напряжение тормозной силы. В качестве задающего напряжений тормозной силы может служить либо напряжение задатчика предварительного торможения, снимаемое с резисторон RS, R9 блок.? ФП - РУ и выпрямляемое диодами V6 - V9, либо задающее напряжение наибольшей тормозной силы, поступающее oi блока БЗТС через диоды VII-V16 ь коллекторную цепь транзистора VS блоке КСС по проводам 2т -154. Транзистор V8 являете» усилителен элемента сравнения скорости; на его вход включается раз-HocTi, напряжений 1/Т) - ивс (/7Т, - напряжение, пропорциональное действительной скорости электровоза и поступающее о'1 тахо-генераторол через блок измерения БИ; Uao - напряжение задат-чикч скорости (сельсина) поступающее от контроллера машиниста через диоды V9-V12 блока БСС).

Рассмотрим процесс остановочного торможения на участке ограничения тормозной силы по условиям сцепления. В этом случае тормозная рукоятка устанавливается машинистом в положение, при котором напряжение задатчика скорости равно нулю. Под действием напряжения гахогенератороэ транзистор V8 блока БСС открыт, и в схему элемента сравнения тормозной силы поступает напряжение задатчика тормозной силы Смв. Встречно этому напряжению на вход элемента сравнения тормозной силы поступают напряжения функционального преобразователя с/фи и датчиков тока якоря сУптя. Под действием разности этих напряжений открывается транзистор V2 и в обмотке 4Н-4К фазорегулятора возникает ток, под действием которого формируются управляющие импульсы, фаза которых обеспечивает угол открытия тиристоров ВУВ для создания тока возбуждения и соответствия токов якорей тяговых двигателей, соответствующих заданной зависимости наибольшей тормозной силы от скорости движения.

В режиме стабилизации скорости движения на спуске при скорости электровоза выше заданного значения процесс торможения про исходит описанным выше образом, так как в этом случае транзистор V8 будет открыт. Если же действительная скорость сравнивается с заданным значением, транзистор V8 закроется, в схему элемента сравнения тормозной силы будет подключено задающее напряжение предварительного тормоза. Тормозное усилие уменьшится до 8-104-10 X х 10* H (8-10 тс), что обеспечит поддержание состава-в сжатом состоянии во избежание возникновения динамических реакций в автосцепках.

В диапазоне высоких скоростей движения (60-90 км/ч) тормозное усилие ограничивается наибольшей мощностью тормозных резисторов, которая соответствует току якоря 830 А. При превышении этого значения включается капал ограничения тока якоря, расположенный в блоке БОТ.

К части выходного напряжения датчиков тока якоря (на резисторах R5, R6) через стабилитроны V7-V9, резистор R7, диод V10 подключена обмотка управления 7Н-7К фазорегулятора. Этот узел настраивается таким образом, что при токе якоря 830 А падение напряжения на движке резистора R6 достигает опорного напряжения стабилитронов. При превышении 830 А стабилитроны пробиваются, и через обмотку 7Н-7К протекает ток, создающий размагничивающий поток в сердечниках фазорегулятора. В результате фаза управляющих импульсов поддерживается на уровне, обеспечивающем поддержание тока якоря не более 830 А.

В области низких скоростей движения тормозная сила ограничена наибольшим током возбуждения 1100 В. Для обеспечения этого значения в блоке БОТ имеется канал ограничения тока возбуждения.

Протекающий через резисторы RI-R3 ток датчика тока возбуждения создает на резисторе R3 падение напряжения. На часть этого напряжения через стабилитрон V5 и диод V6 подключена обмотка управления 6Н-6К. При достижении тока возбуждения 1100 А пробивается стабилитрон V5, и обмотка 6И-6К обтекается током. Магнитный поток этой обмотки оказывает действие, аналогичное действию обмотки 7Н-7К, т. е. поддерживает ток возбуждения не более 1100 А.

В диапазоне скоростей 90-110 км/ч тормозная сила ограничивается условиями коммутации тяговых двигателей. Функцию ограничения по условиям коммутации выполняет обмотка ЗН-ЗК совместно с транзистором V12, стабилитронами V19, VU, V14, диодами V13, V15-VI8 и резисторами R8-R11 блока БОТ. Действие обмотки ЗН-ЗК аналогично действию обмоток 6Н-6К и 7Н-7К. В цепи этой обмотки возникает ток при двух условиях: токе якоря свыше 300 А, при котором выходное напряжение датчика тока якоря ТПТЯ5 превышает опорное напряжение стабилитрона VII и создает отпирающий ток в базе транзистора VJ2, и скорости свыше 90 км/ч, при которой напряжение, снимаемое с части нагрузки тахогенераторов (резисторы R8, R9 блока БСС), превышает опорное напряжение стабилитрона V14, и в цепи коллектора V12, т. е. в обмотке ЗН-ЗК возникает ток. Магнитный поток этой обмотки увеличивает сдвиг фазы управляющих импульсов, и ток якоря уменьшается до 300 А.

Для того чтобы при включении реостатного тормоза тормозная сила'нарастала плавно, в каналы ограничения токов якоря и возбуждения введена гибкая отрицательная обратная связь по производной от токов по времени через дифференцирующие цепочки Р4-С1-С2 блока БОТ и К2-С2-СЗ блока БРП п обмотки 6Н-6К и 7Н-7К фазорегулятора. В процессе увеличения токов якоря и возбуждения через эти цепочки и обмотки управлення протекают зарядные токи конденсаторов, которые замедляют темп роста токов якоря и возбуждения.

Рассмотрим процесс остановочного торможения электровоза в диапазоне скоростей от 90 км/ч до полной остановки. Перед включением торможения машинист ориентировочно, сообразуясь с профилем пути и погодными условиями, устанавливает рукояткой переключателя наибольшее заданное значение тормозной силы. Затем после переключенії яреверсивной и главной рукояток контроллера машинист устанавливает тормозную рукоятку в подготовительное положение П. В этом положении на блок БУРТ подается питание, собирается схема силовых цепей и переключается воздушный поток. Для того чтобы в положении Я до сборки якорных цепей не начался процесс нарастания тока возбуждения, в этом положении через контакт 2 контроллера включается обмотка 5Н-5К фазорегулятора, магнитный поток которой оказывает сильное размагничивающее действие, и управляющие импульсы фазорегулятором не вырабатываются.

После сборки схемы тормозная рукоятка переводится в положение предварительного торможения ПТ. В этом положении контакты 1 и 2 контроллера машиниста размыкаются, задатчнки тормозной силы и скорости отключаются, в схему элемента сравнения тормозной силы подается задающее напряжение предварительного тормоза.

Транзистор 1/2 блока БСС открывается, и обмотка 4Н-4К фазорегулятора обеспечивает формирование импульсов, способствующих нарастанию тока возбуждения для создания тормозной силы около 105 Н (10 тс). После сжатия состава тормозная рукоятка переводится в крайнее положение режима торможения. При этом напряжение задатчика скорости равно нулю, транзистор У8 блока БСС открывается, в схему сравнения тормозной силы подается напряжение блока задатчика тормозной силы, ток в обмотке 4Н-4К возрастает, сдвиг фазы управляющих импульсов уменьшается. Это приводит к увеличению тока возбуждения и тока якоря до ограничения 830 А. Ограничение тока якоря поддерживается до скорости примерно 60 км/ч за счет действия канала ограничения тока в якоре. При дальнейшем уменьшении скорости ток якоря уменьшается, действие канала ограничения тока якоря прекращается и режим торможения определяется работой канала регулирования тормозной силы по условиям сцепления.

Блок реле переключения БРП (рис. 206) предназначен для формирования релейных сигналов при снижении скорости ниже 35 км/ч с целью переключения тормозных резисторов и при отказе реостатного тормоза для автоматического включения пневматического замещения. На вход устройства У1 и реле Р1 через резистор Р4 подается часть выходного напряжения тахогенераторов и на резисторы Р1, R2 - опорное напряжение. Схема отрегулирована таким образом, что при ско-

рости электровоза 35 км/ч -напряжение на движках резисторов R1 и R4 сравниваются, пороговая схема переключается и реле Р1 срабатывает. При этом размыкающие контакты его разрывают цепь катушки реле времени РВ1 и подготавливают цепь катушки промежуточного реле РП, расположенных на панели реле переключения ПРП. По истечении одной секунды реле времени отпускает якорь н замыкает цепь реле РП, которое включает контакторы, шунтирующие часть тормозных резисторов. До отпускания реле РВ1 через его замыкающий контакт, контакт реле Р1 и резистор R5 на обмотку 6Н-6К включается выходное напряжение датчика тока возбуждения, что приводит к быстрому уменьшению тока возбуждения с целью избежания резкого броска тока якоря за пределы ограничения по сцеплению после шунтирования тормозных резисторов. Одновременно замыкающий контакт Р'1 шунтирует добавочный резистор R6 в цепи задающего напряжения наибольшей тормозной силы для увеличения задающего напряжения с целью сохранения непрерывности тормозной характеристики.

В блоке БРП также формируется сигнал для включения пневматического тормоза при срыве по каким-либо причинам реостатного тормоза. Этот сигнал подается в схему цепей управления через размыкающие контакты реле Р2 и реле времени РВ2, расположенные на панели реле переключения ПРП. Реле Р2 получает питание от пороговой схемы, аналогичной схеме переключения тормозных резисторов. Пороговая схема настроена таким образом, что реле Р2 срабатывает, если ток якоря станет больше 150 А. Реле РВ2 включено в режим подготовки реостатного тормоза, в остальных тормозных режимах оно обесточено и его размыкающие контакты замкнуты; таким образом, сигнал на включение пневматического тормоза будет подан при отключении реле Р2. Роль реле РВ2 заключается в том, чтобы не допустить включения пневматического тормоза в начальный период реостатного торможения, т. е. до тех пор, пока ток якоря не превысит 150 А и реле Р2 сработает. В режиме подготовки реле РВ2 включается и при переходе в режим предварительного торможения сохраняет разомкнутой цепь сигнала с выдержкой, достаточной для увеличения тока якоря выше наименьшего значения.

Все элементы блока БУРТ (см. рис. 206) питаются стабилизированным переменным напряжением прямоугольной формы частотой 50 Гц, совпадающим по фазе с напряжением питания выпрямительных установок возбуждения. В кассету блока стабилизации и преобразования поступает от блока питания автоматики БПЛ нестабилизированное переменное напряжение синусоидальной формы Зб+f В. Это напряжение выпрямляется мостом VI-V4, сглаживается фильтром R6- С2-С16, С17, С18 и поступает на вход стабилизатора на транзисторах V9-V13, V16 и стабилитронах V14-V15. На выходе стабилизатора получается стабилизированное напряжение 24 В, которое подается на вход двухтактного инвертора на транзисторах V17, V22, управляемого переменным напряжением блока питания БПА, совпадающим по фазе с напряжением контактной сети. Получаемое на выходе инвертора стабилизированное переменное напряжение прямоугольной формы включается на первичную обмотку трансформатора, ко вторичным обмоткамкоторого подключаются функциональные элементы системы управления реостатным торможением.

Наличие тумблера в кассете БСП обусловлено тем, что при работе электровоза по системе многих единиц необходимо, чтобы напряжение предварительного подтормаживания осталось прежним, т. е. равным 36 В. Поэтому питающая обмотка в блоке БСП с 36 В переключается на 18 В.

Все элементы схемы блока БУРТ-\25 выполнены поблочно на панелях, расположенных в кассетах, габариты которых различны. Первый габарит кассеты показан на рис. 207, второй габарит кассеты вдвое больше первого и третий габарит в 4 раза больше первого. Собранные п смонтированные кассеты размещены в шкафу (рис. 208). Ловители 3 (см. рис. 207) при установке кассет в шкаф входят в соответствующие отверстия в задней стенке шкафа, обеспечивая этим определенное расположение кассет относительно шкафа, для уменьшения смещения кассет применяются штыри 1,для которых в шкафу предусмотрены пазы. Для обеспечения надежной фиксации кассет относительно каркаса шкафа применяется замок 2. В положении О замок позволяет свободно вставить кассету в шкаф, после чего, повернув замок в положение 3, получают надежную фиксацию кассеты в шкафу.

Внутренний монтаж кассет выведен на колодки 30 - ножевые с ловителями типа РП-14. Ответные части с гнездами и отверстиями для ловителей вмонтированы в шкаф. Через них в шкафу осуществлен монтаж между блоками. Кассета блока БПА, которой подводится напряжение 380 В, снабжена колодкой специальной конструкции. Сопрягающаяся с этой колодкой ответная часть - зажимы контактные - вмонтирована в шкаф. Соединенные колодки с контактными зажимами затягиваются винтами. Таким образом, для того чтобы вынуть из шкафа кассету, нужно сначала отвернуть эти винты, предварительно отключив напряжение.

Шкаф металлический состоит из отдельных каркасов 2, 3, 4, собранных на шпильках8и расположенных на основании 1. Такая конструкция позволяет при необходимости изменять габариты шкафа, снимая или добавляя каркасы. Для вентиляции и предохранения от попадания внутрь посторонних предметов шкаф закрыт сверху крышкой 5, а с боковых сторон - жалюзи 6. Задняя сторона закрыта кожухом 7 (см. рис. 208).

Напряжение подается через два контактных зажима 3 (см. рис. 204), каждый из которых рассчитан на 18 выводов. На лицевых панелях блоков находятся планки с контрольными точками 1, по которым, не вынимая кассет из шкафа, можно прибором контролировать напряжение.

При помощи блока измерения БИ-940 осуществляется связь: между трансформаторами постоянного тока, включенными в цепи якорей тяговых двигателей и являющимися датчиками токов якорей двигателей, и блоком БУРТ; между тахогенераторами, которые соединены с осями колесных пар электровоза и являются датчиками скорости, и блоком сравнения скорости, входящим в блок БУРТ. Электрическая принципиальная схема блока измерения БИ приведена на рис. 209. К выводам 41-42, 43-44, 45-46, 47-48 подключены вторичные об-

Рис. 209. Принципиальная электрическая схемаблока измерения БИ-940

мотки трансформаторов постоянного тока, включенных в цепи якорей тяговых двигателей. Протекающие в цепях, подключенных к этим выводам, токи, пропорциональные токам якорей тяговых двигателей, создают на резисторах НІ-114 падения напряжения, также пропорциональные токам якорей соответствующих двигателей. Напряжение на резисторах Н1-Н4 подается на вход выпрямительных мостов, собранных на диодах У1-48, У9-У16 и соединенных по схеме ИЛИ, которая обеспечивает получение на выходе напряжения, пропорционального гоку якоря наиболее нагруженного двигателя.

При напряжении на первичной обмотке трансформатора Тр, равном 380 В, со вторичных обмоток снимается напряжение 127 В. На выводах 25-26 блока БИ получается напряжение, пропорциональное наибольшему напряжению одного из двух тахогенераторов. Переменное напряжение тахогенераторов подается соответственно на выводы 51-52-53; 54-57-58, выпрямляется мостами У23-У28, У18-У22.

Блок измерения БИ (рис. 210) собран на гетинаксовой панели 4. Диоды измерительных схем размещены в модульных блоках 5. Элементы блока закрыты кожухом 2. Подсоединение элементов внешнего монтажа производится к контактным зажимам 6. Кожух и экран трансформатора 3 заземляются при внешнем монтаже. На блоке установлен предохранитель 1 типа ПК-45. Замену предохранителя можно производить без снятия кожуха. Для крепления блока предусмотрены в панели отверстия диаметром 9 мм.