CC BY
13
УДК 629.423.32 : 621.3.072.2
Д. С. Б1ЛУХШ (ДПТ)
КОНСТРУКТИВН1 ОСОБЛИВОСТ1
ТА ЕКСПЛУАТАЦ1ЙН1 ПОКАЗНИКИ РЕГУЛЯТОР1В НАПРУГИ В1ТЧ1ЗНЯНОГО ЕЛЕКТРОРУХОМОГО СКЛАДУ ПОСТ1ЙНОГО СТРУМУ
Розглянуто основш генератори постiйного струму шл керування електрорухомого складу. Виконано ана-лiз регуляторiв напруги. Вказана необхвдшсть модершзацп регуляторiв напруги електрорухомого складу постшного струму.
Рассмотрены основные генераторы постоянного тока цепей управления электроподвижного состава. Выполнен анализ регуляторов напряжения. Показана необходимость модернизации регуляторов напряжения электроподвижного состава постоянного тока.
The article describes main types of d.c. generators of controlling circuits of electric rolling stock, provides analysis of voltage regulators and substantiates the need of improvement of voltage generators used in d.c. electric rolling stock.
На ддачому електрорухомому складi залзниць Украши, який знаходиться в цей час в експлуата-цл як поспйного струму 3 000 В, так i змшного струму 25 кВ кола керування живляться постш-ним струмом напруги 50... 110 В вщ генератс^в керування або статичних перетворювачiв, яю ре-зервуються акумуляторною батареею.
На електрорухомому складi змiнного струму генератори керування витиснут статичними перетворювачами давно. Новi електровози й електропо!зди припускають широке впрова-дження статичних перетворювачiв для керування допомiжним, тяговим електроприводом та одержання енергii для кш керування. Однак випуск нових локомотивiв поки малий.
Основну масу рухомого складу залiзниць Украiни постшного струму становлять: електровози ВЛ8, ВЛ10; електропоiзда ЭР1, ЭР2, у яких джерелом енергп кiл керування е генератори постiйного струму напругою 50 В. Напру -га, яку вироблюють генератори, нестабiльна. Для стабшзацп напруги використовуються рiз-ш регулятори напруги на клемах генераторiв, якi вимагають замiни через низью експлуата-цiйнi показники i моральний знос.
Для створення нових регулятс^в виникае за-вдання в проведенш аналiзу основних параметрiв застосовуваних генераторiв постiйного струму, iснуючих регуляторiв напруги, схем включення в кола керування, переваг та недолiкiв.
Генератор керування ДК-405К установлений на електровозах ВЛ8, ВЛ10 i ВЛ10У (ви-пущених до жовтня 1976 р.) [1; 2]. Генератор виконаний чотириполюсним без додаткових
полюшв з паралельним збудженням. Якiр генератора насаджений на цилiндричний кiнець вала двигуна НБ-430А (ВЛ8) або ТЛ-110М (ВЛ10 i ВЛ10У), який е приводом вщцентрового вентилятора. Привод мае низьку та високу швидкосп обертання. На електровозах установлено по два генератори керування. При високш швидкостi вентиляторiв обидва генератори забезпечують напругу 50 В, у робот перебувае один з генера-торiв. У разi низькоi швидкостi вентиляторiв якоря генераторiв керування включеш послiдовно. При цьому сумарна напруга забезпечуе живлен-ня к1л керування.
Генератори НБ-110 установлювалися на електровозах ВЛ10 i ВЛ10У с жовтня 1976 р. Приводом також може бути електродвигун ТЛ-110М.
Генератори ДК-604К на електропоiздах ЭР2 [3]. Для привода генератора керування застосо-вуеться двоколекторний двигун паралельного збудження, що одночасно використовуеться як подшьник напруги (динамотор) ДК-604В для живлення двигуна компресора напругою 1 500 В. Привод е одношвидюсним.
У таблиц наведенi основнi технiчнi даш за-значених генераторiв керування.
Вс зазначенi генератори керування мають паралельне збудження. Пщтримка постiйноi напруги на затискачах генераторiв керування пов'язана зi змiною в широких межах струму збудження, для чого використовуються рiзнi регулятори напруги, яю знаходяться у складi панелей керування джерелами живлення кш керування.
Таблиця
Параметр Тип генератора
ДК-405К НБ-110 ДК-604К
Потужшсть, кВт 4,5 8 10
Напруга, В 50 64 50
Струм якоря, А 90 125 200
Швидшсть обертання, об/хв 990 (875 для ВЛ8) 990 1000
Отр обмотки якоря при 20 °С, Ом 0,0226 0,0222 0,019
Ошр обмотки збудження при 20 °С, Ом 5,85 6,01 4,5...5...5,1
Режим роботи тривалий
На електровозi ВЛ8 застосована панель ке-рування ПУ-3Г [1], яка призначена для забезпе-чення спшьно! роботи генератора керування, акумуляторно! батаре! i надiйного живлення кiл керування. Одним з основних вузлiв панелi керування е регулятор напруги типу СРН-7У-3, призначений для шдтримки постшно! напруги на затискачах генератора керування.
Даний регулятор напруги вщноситься до класу вiбрацiйних регуляторiв [4]. Як виконав-чий елемент застосоваш змiннi вугiльнi контак-ти, як впливають на контур струму обмотки збудження.
Рис. 1 Регулятор напруги СРН-7У-3:
1 - нерухома котушка; 2 - рухома котушка; 3 - яюр;
4 та 6 - нерухом1 вугшьш контакти; 5 - рухомий вугшьний контакт; 7 - регульована пружина
Техшчш даш регулятора напруги такi: но-мiнальна напруга - 125 В; напруга уставки -50±2 В; найбшьша допустима напруга контакта - 28 В; найбiльший струм контакпв - 7 А; сумарний зазор мiж рухомим i нерухомим контактами - 0,5... 1 мм; номшальний струм коту-шок - 2 А; маса - 5,2 кг.
Регулятор напруги СРН-7У-3 установлений на панелi керування ПУ-014 [3]. Панель керування ПУ-014 установлена на електровозах ВЛ10 до №1860 випуску ТЕВЗ i на ВЛ10У до № 327 випуску НЕВЗ. Вщмшною рисою панелi керування ПУ-014 вщ панелi ПУ-3У е вщсут-нiсть рубильника посиленого заряду батаре!. Причиною е введення розроблювачами в коло живлення шсля загального вузла джерел енерги
послiдовно з навантаженням, баластового резистора Я (рис. 2). Вимiрювальна котушка регулятора напруги вмикаеться шсля баластового резистора до вузла S, тим самим, стабш-зуючи напругу в колах керування 50 ± 2 В. За рахунок спадання напруги на резисторi Я реальна напруга на клемах генератора вище, що дозволяе реалiзувати якiсний заряд акумуляторно! батаре!, але викликае втрати енерги в ба-ластовому резисторi Я.
Регулятор напруги СРН-8А, установлений на електропо!здах ЭР2 до №1100 [3], мае схожу конструкщю та параметри з СРН-7У-3. Регулятор контролюе напругу на клемах генератора. Для створення необхщно! зарядно! напруги акумуляторно! батаре! застосовуеться групове послщовно-паралельне з'еднання банок.
Основнi несправностi, пов'язаш з експлуа-тацiею регулятора напруги СРН-7У-3 у склад панелей керування:
1. Пюля довгого вiдстою генератори не дають напруги в результатi вiдсутностi залиш-кового магнетизму в обмотцi збудження. Усу-ваеться подачею напруги вщ плюсового затис-кача на обмотку збудження до появи напруги на генератора
2. Генератор керування дае завищену напругу. Причиною може бути обрив кола в ко-тушщ керування або комутуючих резисторах. Усуваеться або пошуком ушкодження, або пе-рехiд на справний регулятор.
3. Блимання ламп, реле зворотного струму (РЗС) працюе «дзвшком». Причиною е погана поверхня вугшьних контакпв, збшьше-ний зазор мiж ними, вихщ з ладу одного з ре-зисторiв у колi обмотки збудження. У результат виникае необхiднiсть у частiй замш вугшьних контакпв i настроюванню необхщ-но! напруги стабiлiзацii.
4. Порушення нормально!' вiбрацii рухомого контакту СРН, що викликае перiодичнi перепади напруги. Причиною е ушкодження iзоляцii вив> дних кiнцiв котушки рухомого контакту.
5. Частий вихщ з ладу реостапв, установ-лених послiдовно з обмоткою збудження, й зна-чш втрати потужностi в колах регулятора.
Чергов) кола
Рис. 2 Спрощена схема включения регулятор1в у колах керування
На електровозах ВЛ10 з №1860 випуску ТЕВЗ i ВЛ10У № 327 випуску НЕВЗ установлена панель керування ПУ-037 [2]. К апарати призначеш для тдтримки в колах керування електровоза напруги 50±1,5 В, забезпечення захисту апаратури вщ перенапруг у колах керування, здшснення оптимального режиму робо-ти акумуляторноi батарей У нормальному ре-жимi працюе два генератори керування. При цьому один генератор забезпечуе енерпею кола керування, що дозволяе значно шдвищити по-тужшсть кiл керування, другий генератор здш-снюе заряд акумуляторноi батаре1\ Основними блоками в складi панелi керування е два регу-лятори керування типу БРН-10, реле електро-
нне (РЕ) для перемикання режимiв роботи акумуляторноi батарей два блоки БЗ-06 для захисту кiл керування вщ небезпечного тд-вищення напруги, блок зворотного зв'язку БЗС для контролю режиму заряду акумулято-рно! батарее Схемною основою блоюв е бшо-лярш транзистори. Основна перевага застосу-вання електронних блоюв - можливiсть легко замшяти ушкоджений блок через штепсельш рознiмання.
Основнi несправностi, пов'язанi з експлуа-тацiею панелi керування ПУ-037:
1. Пюля довгого вiдстою генератори не дають напруги в результат вщсутносп залиш-кового магнетизму в обмотщ збудження. Крiм того, цьому перешкоджае не повшстю вiдкри-тий стан транзистора вихщного каскаду БРН-10. Усувати несправшсть також як при СРН, подачею напруги вщ плюсового затискача ба-таре1, неможливо.
2. Ушкодження транзисторiв, дiодiв та ш. у схемах блокiв.
3. Застосовано застарш на даний момент напiвпровiдниковi елементи, яким необхiдно шдбирати еквiваленти при ремонтi блокiв.
4. Необхщшсть iндивiдуального настро-ювання кожного електронного блока за допо-могою потенцiометрiв.
5. Реостати в колi обмоток збудження створюють додатковi втрати потужносп на ре-гулювання.
На електропо1здах ЭР2, починаючи з № 1101, замють виключеного зi схеми регулятора на-пруги СРН установлений блок регулювання й захисту (БРЗГ) [3]. Вш служить для стабшзацп напруги генератора, що працюе паралельно з акумуляторною батареею, обмеження струму заряду батареi та захисту генератора i кш керування вiд тдвищення напруги.
Технiчнi данi БРЗГ: номшальна напруга -50 В; дiапазон змiни уставки регулятора -15...50 В; вщхилення регульованоi напруги вщ уставки, не бiльше - 5 %; номшальний вихiд-ний струм регулятора - 8 А; Меж1 змши вихiд-ного струму регулятора - 0,7...15 А; меж1 змши вихщно! напруги регулятора - 5...48 В; дiапазон регулювання уставки захисту - 50...75 В.
Регулятор БРЗГ е подальшим розвитком електронних регуляторiв напруги генераторiв постiйного струму на електрорухомому склада Усунуто iстотний недолш попереднiх регулято-рiв - неможливють збудження генератора через вiдсутнiсть залишкового магнетизму, тому що даний регулятор одержуе живлення вщ акуму-ляторно! батареi до запуску генератора вщ чер-
гових кш керування. 1стотним недолiком е на-явнiсть у вихiдному каскад схеми регулятора тиристорного ключа, який подае iмпульси на обмотку збудження. У результат схема наси-чена великою кшьюстю елементiв, для забезпе-чення роботи силового тиристора.
Висновки
1. Аналiз параметрiв розповсюджених на вiтчизняному електрорухомому складi генера-торiв керування показуе, що дiапазон вихiд-них потужностей перебувае в межах 4,5...10 кВт при практично близьких значеннях акти-вних опорiв обмоток збудження 4,5...6,01 Ом. Це дозволяе застосовувати перетворювач, який впливае на обмотку збудження, з едини-ми параметрами виходу.
2. Анатз схемних рiшень включення панелей керування [1-3] показуе, що вихщ обмоток збудження Е2 (див. рис. 2) у вшх типiв ге-нераторiв завжди пiдключений до загального мiнуса кш керування.
3. Всi описанi регулятори напруги вщно-сяться до вiбрацiйних регуляторiв, що працю-ють в автоколивальному режимi, але виконанi на рiзнiй елементнiй базi.
4. Попередня подача напруги на регулятор напруги вщ чергових кiл керування, дозволяе виключити залежшсть генерацi! напруги на клемах генератора вщ наявностi залишкового магнетизму.
5. Анатз параметрiв, переваг i недолiкiв регуляторiв, якi знаходяться в експлуатаци, показуе невисокi експлуатацшш якостi, надш-нiсть i точшсть регулювання. У випадку впро-вадження в колах керування нових вузлiв i бло-кiв виникае необхщнють у застосуваннi шдив> дуальних додаткових стабiлiзаторiв.
6. Регулятори напруги, яю розроблюються на напiвпровiдникових елементах повинш мати у своему складi вузол захисту вщ пiдвищення напруги понад припустимi меж1.
7. Вищезазначене, пщтверджуе необхщ-нiсть розробки нових регуляторiв напруги з урахуванням всiх позитивних момента уже ддачих.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Электровоз ВЛ-8. Руководство по эксплуатации; Под ред. О. А. Кикнадзе. - М.: Транспорт, 1982. - 320 с.
2. Электровозы ВЛ10 и ВЛ10У / Под ред. О. А. Кикнадзе - М.: Транспорт, 1981. - 519 с.
3. Цукало П. В. Электропоезда ЭР2 и ЭР2Р / П. В. Цукало, Н. Г. Ерошкин. - М.: Транспорт, 1986. -359 с.
4. Автоматизация производства и промышленная электроника. 4 т. Т. 3.; Под. ред. А. И. Берг и В. А. Трапезников, - М.: Советская энциклопедия», 1964. - С. 208-209.
Надшшла до редколегп 11.09.2006.
