Устройства питания цепей управления и заряда аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи, служащие на электровозах ВЛ11, ВЛ1 I^м источником напряжения 50 В, состоят из 40 элементов КН125 (щелочные кадмиево-никелевые, номинальная емкость одного элемента 125 А ч, напряжение на зажимах 1,25 В).

Технические условия на элементы КН125 определяют параметры их работы в режиме заряда и разряда. Оттого, соответствуют ли фактические режимы требованиям ТУ во время эксплуатации, зависит срок службы элементов и батареи в целом. Аккумуляторная батарея, находящаяся в режиме постоянного подзаряда, должна иметь автоматическое регулировочное устройство, обеспечивающее требуемые характеристики и максимальный срок службы. Начальный и конечный ток заряда батареи в эксплуатации должен быть соответственно 20—30 А и около 3 А.

В связи с тем, что электровозы ВЛ11 и В Л 11^м имеют аккумуляторные батареи на каждой секции, устройства питания цепей управления и заряда отличаются от аналогичных устройств на электровозах ВЛ10. Кроме того, они осуществляют выравнивание нагрузки параллельно работающих генераторов управления.

Работа бесконтактного регулятора напряжения при определенных неисправностях его элементов сопровождается резким увеличением напряжения на зажимах соответствующего генератора управления и может привести к повреждению как самого регулятора, так и низковольтной аппаратуры цепей управления. Нарастание напряжения происходит так быстро, что функции защиты способно выполнить только специальное электронное устройство. Перечисленные функции обеспечивают агрегаты панели управления. Технические характеристики различных модификаций агрегатов приведены в табл. 4.

Из анализа технических характеристик видно, что панель управления на электровозах ВЛ11 по № 240, обеспечивающая напряжение заряда, равное напряжению в цепи управления, делает очень узким диапазон между начальным и конечным током заряда. Аккумуляторные батареи электровозов, имеющих панели с такими характеристиками, подвержены медленной зарядке и повышенному нагреву вследствие относительно большого конечного тока заряда.

На электровозах ВЛ11 с № 241 эти недостатки в основном устранены, но начальный ток заряда не превышает 20 А. Усложнилась схема заряда батарей из-за перераспределения функций генераторов управления. Один генератор управления работает на заряд аккумуляторных батарей всех секций, другой — на питание цепей управления.

На электровозах ВЛ 1 I^м по № 140 с агрегатом АПУ-006 созданы условия заряда аккумуляторных батарей, соответствующие ТУ, но характеристики панели управления имеют ряд недостатков. Основным из них является повышенное (до 67—69 В) напряжение цепи заряда вследствие применения вольтодобавочного устройства.

Агрегаты панели управления АПУ-009, установленные на электровозах ВЛ 1 I^м с № 141, отвечают всем требованиям эксплуатации.

Анализ работы и отказов аккумуляторных батарей электровозов ВЛ 11, ВЛ 1 I^м показывает, что из-за недостатков устройств питания цепей управления и заряда батарей ресурс последних составляет 40—50 % от установленного. Поэтому насущным является вопрос оптимизации технических характеристик панелей управления электровозов. СКВ Тбилисского научно-производственного объединения “Электровозостроитель” разработало и освоило производство усовершенствованного устройства для замены панелей управления АПУ-287, АПУ-006 электровозов ВЛ11, В Л 11^м. Усовершенствованное устройство при совместной работе с генератором постоянного тока и аккумуляторной батареей обеспечивает питание цепей управления и заряд аккумуляторной батареи во всех режимах работы электровоза в соответствии с техническими требованиями. Использование современной элементной базы позволило существенно упростить устройство, повысить его технические показатели (точность, стабильность, надежность, массогабаритные показатели и др.) и улучшить эксплуатационные характеристики.

Рис. 1.1. Статическая регулировочная характеристика БРН усовершенствованного устройства

Устройство состоит из трех функциональных блоков:

• блока регулятора напряжения БРН, обеспечивающего питание обмотки возбуждения генератора управления, стабилизацию выходного напряжения генератора и ограничение тока нагрузки генератора. Статическая регулировочная характеристика БРН приведена на рис. 1.1;

Рис. 1.2. Изменение по времени тока в процессе заряда аккумуляторной батареи при постоянном выходном напряжении генератора управления

• блока заряда аккумуляторной батареи БЗ, обеспечивающего оптимальный зарядный ток аккумуляторной батареи. График зависимости изменения тока заряда от времени заряда батареи приведен на рис. 1.2;

• блока предохранителей БП, обеспечивающего селективную защиту отдельных цепей управления электровоза.