Особенности эксплуатации электровозов с рекуперативным торможением

Машинист, принимая электровоз, должен произвести осмотр и проверку работы рекуперативной схемы и преобразователен Для примера возьмем электровоз ВЛ8. При осмотре необходимо проверить действие подвижных частей аппаратов рекуперативной схемы и убедиться в том, что они перемещаются свободно, без заеданий. а их контакты и блокировки находятся в исправном и чистом состоянии; проверить исправность цепей реле рекуперации. Машинист должен помнить, что из-за нарушения целостности цепи катушки реле рекуперации при сборе схемы сразу па 1-й позиции тормозной рукоятки возникнет недопустимый бросок тока и как следствие отключение защиты с вытекающими последствиями. При повреждении силовой катушки реле РР2 сбор схемы рекуперации невозможен.

Проверка исправности цепей катушки реле рекуперации заключается в следующем. Ноли на электровозе стоит реле рекуперации РРЗ, то нужно при поднятом токоприемнике на щитке КУ кнопкой БВ периодически включать и выключать быстродействующий выключатель, а в эго время помощник машиниста через сетку в двери высоковольтной камеры, соблюдая технику безопасности, наблюдает за положением якоря реле РРЗ, который соответственно должен притягиваться и о; падать. Если на электровозе стоит реле рекуперации РР2, то для проверки катушки и ее цепи нужно ставить под напряжение не путем включения и выключения выключателя БВ, а подъемом и опуском токоприемника. Как только токоприемник коснется контактного провода, якорь реле РР2 притянется, при отделении токоприемника от контактного провода якорь реле отпадает. Операцию по подъему и опусканию токоприемника необходимо производить с соблюдением техники безопасности.

Визуальный осмотр реле рекуперации хорошо осуществим через отверстия в задней торцовой стенке высоковольтной камеры со стороны мотор-вентнляторов. Исправность цепей катушек реле рекуперации может быть также легко определена по нагреву их резисторов и самих катушек.

После того как произведен осмотр аппаратуры, необходимо проверить работу схемы рекуперации при опущенном токоприемнике. Для этого необходимо включить ВУ во второй кабине и со щитка проверки секвенции включить выключатель БВ к контакторы 'Ю-І, 40-2 возбудителей, а в рабочей кабине включить ВУ и селективный барабан поставить в положение С (соединение). Предварительно необходимо зарядить тормозную магистраль до зарядного давлениями убедиться в том, что ручной тормоз локомотива надежно заторможен. Тормозную рукоятку поставить на позицию 02 (при этом по характерному звуку в высоковольтной камере будет слышен поворот тормозных переключателей в тормозное положение), а главную рукоятку - на 1-ю позицию, а затем тормозную рукоятку переместить на 1-ю тормозную позицию.

Осмотром высоковольтных камер с соблюдением правил по технике безопасности машинист должен убедиться, что линейные контакторы 3-1, 4-1, 3-2, 2-2 и 17-2 включены. Также должны быть включены контакторы 40-1, 40-2, 74-1, 73-2, 75-2, 18-1, 19-1, 18-2, 19-2 реле 102-103 п реостатные контакторы, за исключением 5-1, 5-2, 12-1 п 12-2, а контактор 20-2 выключен на всех соединениях. Убедившись в нормальном положении вышеуказанных аппаратов, следует дать 2-ю тормозную позицию и проследить за включением контактора 76. На 3-й тормозной позиции должны включаться вентили регенерации, и если в тормозных цилиндрах находился воздух, то он должен выйти через возбужденные клапаны регенерации. Во избежание интенсивной разрядки аккумуляторной батареи необходимо под губки контакторов

73- 2, 74-1 подложить изоляцию.

Таким же порядком проверяют схему и на друтих соединениях, только необходимо дополнительно обратить внимание на поворот групповых переключателей и соответствующее включение линейных контакторов. На этом проверка схемы рекуперации при опущенном токоприемнике заканчивается. Далее требуется проверить работу схемы иод напряжением. Для этого необходимо разобрать схему, выключить кнопки на щитке проверки секвенции и изъять из него ключ КУ, вынуть ранее заложенную изоляцию из-под губок контакторов 73-2 и

74- 1 и, закрыв двери высоковольтной камеры, поднять токоприемник.

После подъема токоприемника включить БВ, КВЦ, вентиляторы, возбудители. Необходимо отметить, что на электровозах, которые оборудованы быстродействующими контакторами, надо включать высокую скорость вентиляторов, в противном случае схема нс соберется из-за невключения контакторов БК во второй секции. После включения возбудителей на слух проверить их работу, обратив внимание на включение контакторов пусковых панелей.

В зимнее время, прежде чем поставить возбудитель под напряжение, надо убедиться, что коллектор сухой и нет отложений инея.

При работающих возбудителях необходимо собрать схему рекуперации и, перемещая тормозную рукоятку контроллера с 1-й до 15-й позиции, проследить по амперметру возбуждения, чтобы на каждой последующей позиции наблюдался прирост тока возбуждения. После этого рекомендуется проверить величину тока возбуждения по кузовам. Для этого нужно установить ток возбуждения из рабочей кабины порядка ПО Л и сравнить его с током возбуждения в другой половине кузова. Таким же образом необходимо сделать сравнение в диапазоне токов 200, 300, 400 А.

Разница неравенства токов по кузовам должна быть не более 20 А. При этом нужно учитывать погрешность измерительных приборов, которую следует проверять постановкой глазной рукоятки КМЭ на 2-3-ю позиции при полностью заторможенном тормозе локомотива.

На этом проверка работы схемы рекуперации закончена, но при следовании электровоза под поезд по станционным путям машинист не должен упускать возможности собрать схему рекуперации для проверки чувствительности работы реле рекуперации при последовательном соединении тяговых двигателей.

Процесс рекуперативного торможения. При движении поезда по перегону перед машинистом всегда стоит вопрос, есть ли на участке потребители рекуперируемой электроэнергии, так как на участках, не имеющих специальных устройств для преобразования и гашения избыточной электроэнергии, возвращаемой в сеть рекуперирующими электровозами, применять рекуперацию трудно. Машинист должен учитывать расположение электровоза по отношению к подстанции и другим электровозам, напряжение в контактной сети, хотя по напряжению иногда сложно учитывать, сеть ли поезда на участке или нет. Бывает так, что поезда на участке есть, но они берут малую нагрузку и напряжение в контактной сети высокое. Бывает и наоборот, поездов на участке нет, а напряжение в контактной сети низкое из-за ненормальной работы энергоснабжения. Поэтому признак этот не всегда точен. Однако на двухпутных электрифицированных участках, как правило, движение поездов интенсивное, и случаи, когда отсутствуют потребители электроэнергии, очень редки. Грамотные машинисты успешно применяют рекуперацию даже на однопутных участках при небольшой густоте движения, повышая напряжение в контактной сети до ‘1000 В. Известно, что при таком напряжении рекуперируемая электроэнергия через шины подстанции переходит в соседнюю фидерную зону контактной сети, а на двух зонах потребители найдутся. Опытные машинисты па ряде участков с неравномерным движением поездов рекуперативное торможение осуществляют на последовательно-параллельном соединении тяговых двигателей и высоких скоростях, этим самым избегают перенапряжений на коллекторах тяговых двигателей. В этом случае хотя и снижается в некоторой степени экономичность, но исключается круговой огонь но коллектору и возможные другие последствия.

Схемы соединения тяговых двигателей для электрического торможения машинист выбирает в зависимости от скорости движения. Включать рекуперативное торможение или переходить с одного соединения на другое следует только при скорости поезда, меньшей, чем скорость, которая автоматически устанавливается после включения реле рекуперации. Значения этих скоростей для каждого соединения тяговых двигателей приведены в табл. 16.

Таблица 16

Приведенные в табл. 16 скорости даны для поездов максимальной весовой нормы при напряжении в контактной сети 3400-3500 В. При меньшем напряжении в контактной сети величина максимальных скоростей, указанных в табл. 16, будет также меньше.

Для перехода на рекуперативное торможение машинист обязан:

За 20-30 с до начала сбора схемы включить преобразователи. Реверсивно-селективную рукоятку поставить в положение, соответствующее скорости движения поезда на данном спуске. Тормозную рукоятку контроллера КМЭ поставить на подготовительную позицию 02. Главную рукоятку контроллера КМЭ поставить на 1-ю позицию, при этом ток возбуждения двигателей устанавливается 70-100 А.

После того как поезд головной частью вступит на спуск, тормозную рукоятку контроллера КМЭ поставить на 1-ю и последующие позиции, увеличивая ток возбуждения.

Передвигать тормозную рукоятку необходимо с выдержкой .на каждой позиции, учитывая нарастание скорости и магнитного потока главных полюсов тяговых двигателей. Когда э.д.с. тяговых двигателей увеличится до значения, близкого к величине напряжения в контактной сети, под действием регулировочной пружины якорь реле рекуперации отпадает, замкнется его блокировка в проводах 1Д - 1Е, включатся линейные и реостатные контакторы и автоматически начнется процесс рекуперации.

Если скорость движения достигла величины, указанной во второй строчке табл. 16, и ток возбуждения доведен до 300 А, а сбор схемы не происходит (не включается реле рекуперации), необходимо схему рекуперативного торможения разобрать и при необходимости привести в действие автоматические тормоза поезда.

После включения линейных и реостатных контакторов во всех случаях устанавливается тормозной или тяговый ток, величина которого зависит от точности регулировки реле рекуперации - чем точнее отрегулировано реле, тем меньше величина тока на включение реле РР. Направление этого тока зависит от того, что больше в момент включения реле рекуперации - э.д.с. тяговых двигателей или напряжение в контактной сети.

Если в момент включения реле рекуперации происходят броски тягового или тормозного тока более 150 А, это указывает на нарушение регулировки реле или за счет изменения величины сопротивления самих катушек или добавочных сопротивлений к ним. В этих случаях можно заизолировать блокировки реле 102-1 и 103-1 и еще раз произвести сбор схемы рекуперативного торможения. Если и после этого будут большие броски тока, рекуперацию применять нельзя. В журнале технического состояния электровоза необходимо произвести запись о выявленных ненормальностях при работе электровоза.

Применяя рекуперативное торможение, необходимо внимательно следить за показаниями амперметров, вольтметра и скоростемера. Если при следовании на рекуперативном торможении напряжение в контактной сети повысилось до 3900 В, следует уменьшить ток возбуждения и при необходимости применить автотормоза поезда. При повышении напряжения в режиме рекуперации до 4000 В может произойти срабатывание реле максимального напряжения. Это вызовет снижение тока возбуждения генераторов, что приведет к уменьшению напряжения на тяговых двигателях и восстановлению реле.

Для восстановления рекуперативной схемы необходимо тормозную рукоятку поставить на 2-ю позицию.

При неизменном напряжении в контактной сети на каждой тормозной позиции данному значению скорости соответствует определенное значение тока рекуперации и тормозная сила. Поэтому машинист при управлении электровозом всегда может выбрать такую позицию тормозной рукоятки контроллера КМЭ, на которой устанавливаются необходимые для ведения поезда ток рекуперации и скорость движения. При этом для обеспечения нормальной коммутации ток рекуперации на последовательно-параллельном соединении тяговых двигателей не должен превышать тока возбуждения более чем в 4 раза, на параллельном соединении соотношение токов /_р - рекуперации и /„ - возбуждения (/_Р//_в) не должно быть выше 2,8 раза. Ток рекуперации при применении рекуперативного торможения не должен превышать 400 А у электровозов ВЛ8,"ВЛ10.

Во избежание перегрева обмоток генератора преобразователя не рекомендуется, чтобы ток возбуждения

250 А действовал более 45 мин или ток 350 А более 20 мин от момента начала торможения. Примененная на электровозах ВЛ10 и ВЛ8 схема с противовозбужде-нисм генераторов преобразователей обеспечивает практически неизменное значение тока рекуперации:

(Г- - Д) 11.

Эта стабильность поддерживается, несмотря на мгновенные колебания напряжения в контактной сети и_с за счет автоматического колебания з.д.с. якорей тяговых двигателей Е. Этим самым поддерживается постоянная сила торможения.

Необходимо учитывать, что крутизна тормозных и токовых характеристик электровозов с 11-й по 15-ю позицию при малейшем изменении скорости резко изменяется. Так, па электровозе ВЛ10 на 15-й позиции рост скорости с 52 до 53 км/ч приводит к росту тока якоря тягового двигателя с 200 до 300 А, а следовательно, к резкому увеличению тормозного усилия (рис. 28)

При движении электровоза в режиме рекуперации со спуска на площадку, а затем снова на спуск необходимо за 300-400 м до конца спуска уменьшить ток возбуждения, проследовать площадку с максимально допустимой скоростью, а при вступлении па второй спуск увеличить ток возбуждения. При вступлении поезда целиком на спуск постепенно уменьшить ток возбуждения и установить желаемую скорость.

При весе поезда, значительно превышающем вес, который электровоз может вести на данный подъем, для сохранения установленной скорости необходимо применять автоматические тормоза поезда совместно с рекуперативным торможением электровоза. Нели скорость следования поезда превышает установленную для перехода на то или иное соединение тяговых двигателей, необходимо снизить ес до установленной для данного соединения применением автоматических тормозов поезда и после этого включать рекуперативное торможение, не допуская резкого нарастания тока якорей во избежание выдавливания вагонов.

Для предотвращения проскальзывания колес электровоза необходимо рельсы слегка посыпать песком, особенно в кривых малого радиуса, на переездах и т. д. Если началось скольжение колес (которое определяется

по снижению тока якорей и увеличению тока возбуждения, а также но загоранию лампы РБ) и от подачи песка не прекращается скольжение, следует перевести тормозную рукоятку контроллера КМЭ на 2-3-ю позиции в сторону уменьшения тока возбуждения и после прекращения скольжения восстановить тормозное усилие, а в случае необходимости усилить торможение автоматическими тормозами поезда.

При повышении напряжения контактной сети и одновременном уменьшении тока рекуперации в связи с уменьшением нагрузки потребителей, а также при изменении профиля пути необходимо уменьшить силу торможения переводом тормозной рукоятки на низшие позиции. Г.слн этого нс сделать, напряжение между соседними пластинами коллекторов тяговых двигателей может повыситься настолько, что возникнет круговой оюнь. Использование рекуперации для полной остановки невозможно, так как суммарная э.д.с. двигателей при скорости 15 км/ч па последовательном соединении ниже напряжения сети, если даже ток возбуждения максимальный.

Выключение рекуперативного торможения производится передвижением тормозной рукоятки контроллера КМЭ в сторону нулевой позиции до тех пор, пока ток в якорях тяговых двигателей не упадет до нуля. После лого главную рукоятку ставят на нулевую позицию. Переводить главную рукоятку па нулевую позицию следует при отсутствии тока в якорях, так как в это время тормозное усилие равно нулю и в поезде не получится юлчков її оттяжек, а также облегчится работа линейных контакторов. Преобразователи выключаются после сбора схемы моторного режима, т. е. после установки главной рукоятки контроллера КМЭ на 1-ю позицию на 1--2 с. При произвольном отключении схемы рекуперативного торможения следует немедленно затормозить электровоз краном Ле 254, применить автоматические тормоза поезда, перевести главную и тормозную рукоятки в нулевые позиции, произвести сбор схемы моторного режима, включить БВ и проверить работу электровоза в моторном режиме.

Для перегруппировки двигателей вследствие изменения скорости цепи рекуперации разбирают в указанном выше порядке и вновь собирают цепи тормозного рожима; для уменьшения толчков в поезде в этом случае производят подтормаживание локомотива вспомогательным тормозом.

Скорость следования на рекуперативном режиме должна быть на 3-5 км ниже предельной скорости, установленной для данного участка приказом начальника дороги и фактическим тормозным нажатием по справке формы ВУ-45 с тем, чтобы в случае срыва рекуперации, особенно на крутых спусках, своевременным применением автотормозов поезда предотвратить превышение допустимой скорости.

При переходе с одного соединения рекуперативного режима на другое необходимо во избежание оттяжек в поезде применять прямодействующий тормоз электровоза.

В настоящее время на дорогах накопился большой опыт по применению рекуперативного торможения и поэтому при высокой интенсивности движения машинисты при полном соблюдении безопасности движения применяют рекуперацию для снижения скорости по предупреждению, перед станциями, когда поезд пропускается по боковым путям, и в других случаях. Особенно эффективным оказалось рекуперативное торможение для порожняковых поездов. Зимой при температуре минус 30-40° первая ступень торможения при скорости 40- 50 км/ч приводит иногда к полной остановке поезда, хотя в этом нет необходимости. Потом для трогания состава расходуется дополнительная электроэнергия. Рекуперативный тормоз этим недостатком не страдает. Многие машинисты применяют рекомендации Уральского отделения ВНИИЖТа, в соответствии с которыми следует максимально использовать тяговые свойства электровоза, которые можно повысить за счет определенных режимов ведения поезда. Например, при преодолении подъема и перехода поезда на спуск или площадку электровоз некоторое время остается в режиме тяги. При этом увеличивается кинетическая энергия, способствующая применению рекуперативного торможения на предельно допустимой скорости при параллельном соединении тяговых двигателей. Применение рекуперации в дальнейшем, как правило, компенсирует дополнительный расход электроэнергии тягового режима. В деле рекуперации надежным и хорошим помощником может стать автоматическая система управления рекуперативным торможением (СЛУРТ). Вот уже несколько лет в депо Златоуст эксплуатируется несколько электровозов ВЛ10, оборудованных системой САУРТ, созданной учеными МИИТа и ВЭЛНИИ, а на Приднепровской дороге разработали более совершенную систему для электровозов ВЛ8.

САУРТ по сравнению с ручным управлением позволяет повысить эффективность использования рекуперативного торможения. При ручном управлении машинист должен внимательно следить за показаниями семи приборов на пульте. При системе САУРТ достаточно машинисту задать необходимый ток возбуждения на тяговые двигатели, а дальше все функции выполняет автоматическая система управления.

Электровозы, оборудованные системой САУРТ, даюг возможность рекуперировать энергию на высоких скоростях в определенных условиях. Автоматическая система позволяет снижать расхот песка при рекуперативном торможении.