CC BY
1
Key words: frequency-controlled electric drive, non-linear load source, higher harmonic components, passive and active filters of higher harmonics.
Shakirov Damir Yunusovich, undergraduate, s4akirov@yandex. ru, Russia, Kazan Kazan National Research Technological University,
Mukhametgaleyev Tanir Khamitevich, candidate of technical science, docent, banzay-13-13@yandex. ru, Russia, Kazan, Kazan State Energy University
УДК 621.316.92
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-377-378
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС6
А.Н. Калякулин, А.С. Тычков, Е.А. Лысак
Проанализирован порядок технического обслуживания и ремонта устройства защиты от аварийных режимов тяговых двигателей, установленного на электровозах 2ЭС6. Проведение испытаний устройства защиты непосредственного на электровозе после выполнения перечня восстановительных работ в условиях участка по ремонту электрической аппаратуры сервисного локомотивного депо, приводит к увеличению простоя электровозов на плановых видах работ по причине возможного демонтажа устройства в случае выявления неисправности. Кроме этого, проверка работоспособности устройства ограничивается только наличием подтверждения кодовой связи с микропроцессорной системой управления и диагностики электровоза. В целях устранения указанных недостатков предлагается стенд для проверки функционирования устройства после проведенного ремонта в условиях участка, который обеспечивает не только проверку работоспособности в части кодового взаимодействия с микропроцессорной системой управления и диагностики электровоза, но и возможность проведения контроля разрыва силовой цепи электровоза.
Ключевые слова: электровоз, устройство защиты от аварийных режимов работы тяговых двигателей, техническое обслуживание и ремонт, послеремонтные испытания, участок по ремонту электрической аппаратуры, сервисное локомотивное депо.
Зашита от различных аварийных режимов, таких как замыкание на корпус или короткое замыкание, возникновение которых является неизбежным на локомотивах, осуществляется различными электрическими аппаратами [1-2]. На грузовых электровозах серии 2ЭС6 «Синара» устанавливается устройство защиты от аварийных режимов тяговых двигателей (УЗАРД). Общий вид УЗАРД представлен на рис. 1.
Рис 1. Общий вид устройства защиты от аварийных режимов тяговых двигателей электровоза 2ЭС6
«Синара»
Устройство обеспечивает срабатывание защиты от внешнего короткого замыкания при следовании электровоза в режиме рекуперативного торможения за период времени 400 - 500 мкс [3]. Запуск УЗАРД осуществляется путем подачи низковольтного напряжения 50 В для питания микропроцессорной части УЗАРД и вентиляторов охлаждения. УЗАРД также получает от автоматической системы управления электровозом сигналы (импульсы) амплитудой 110 В для последующего включения силовых транзисторов. В процессе работы устройство защиты обеспечивает измерение и контроль тока якорей тяговых электродвигателей. В случае превышения в генераторном режиме тока якоря 750 А или при получении от реле дифференциальной защиты дискретного сигнала о его срабатывании и превышении тока якоря в генераторном режиме 250 А УЗАРД отключает силовые транзисторы. При выключении (включении) силовых транзисторов подается сигнал на срабатывание быстродействующего выключателя. УЗАРД обменивается информацией по кодовой линии связи (RS-485) с микропроцессорной системой управления и диагностики (МПСУиД) электровоза [4].
Порядок технического обслуживания УЗАРД приведен в таблице 1 [5-6]. Как видно из таблицы на текущих ремонтах ТР-30 и ТР-300 демонтаж УЗАРД с электровоза не требуется, однако на текущем ремонте ТР-600 и среднем ремонте (СР) необходим демонтаж устройства защиты с электровоза для проведения технического обслуживания и ремонта в условиях участка по ремонту электрической аппаратуры сервисного локомотивного депо.
Таблица 1
Порядок работ по техническому обслуживания УЗАРД_
Наименование работ Виды технического обслуживания (ТО), текущего ремонта (ТР) или среднего ремонта (СР)
Проверка отсутствия механических повреждений ТО-2, ТР-30, ТР-300, ТР-600, СР
Проверка надежности присоединения внешних соединительных кабелей ТР-30, ТР-300, ТР-600, СР
Проверка отсутствия обрывов или повреждения соединительных кабелей ТР-30, ТР-300, ТР-600, СР
Проверка отсутствия обрывов заземляющих кабелей ТР-30, ТР-300, ТР-600, СР
Проверка затяжки болтовых соединений ТР-600, СР
Проверка сопротивления изоляции цепей ТР-600, СР
Замена вентиляторов обдува СР
Очистка УЗАРД и всех его составляющих ТР-600, СР
Замена кабелей оптических из состава модуля управления СР
Замена кабелей оптических между УЗАРД одной секции СР
В нормативных документах отсутствует требование по обязательному проведению испытаний после разборки, очистки от пыли, замены неисправных деталей и сборки УЗАРД в условиях участка, следовательно испытательного оборудования в депо не предусмотрено. Проверка работоспособности УЗАРД производится после ремонта и установки на электровоз, при этом проверяется наличие кодовой связи с микропроцессорной системой управления и диагностики электровоза 2ЭС6 (наличие сигнала «Готовность УЗАРД»).
Недостатками описанной технологии является:
1. увеличение простоя электровозов на плановых ремонтах по причине возможного увеличения времени послеремонтных испытаний УЗАРД;
2. вероятность отказов устройства защиты в эксплуатации ввиду ограниченности операций при испытании, так в 2023 году количество отказов УЗАРД на электровозах 2ЭС6, на сети железных дорог Российской Федерации, составило в абсолютных единицах 145 случаев или 0,44 случая на 1 млн. км.
В целях устранения указанных недостатков предлагается разработать и оснастить сервисные локомотивные депо стендом для проверки функционирования УЗАРД после проведенного ремонта в условиях участка по ремонту электрической аппаратуры сервисного локомотивного депо, а не после установки данного вида оборудования на электровоз.
Стенд для проверки функционирования УЗАРД после проведенного ремонта должен обеспечивать не только проверку работы в части кодового взаимодействия с МПСУиД, но и способность к разрыву силовой цепи при соблюдении одного из двух условий: ток якоря в генераторном режиме больше 750 А или ток якоря больше 250 А с одновременным срабатыванием реле дифференциальной защиты.
Разработанный стенд приведен на рис. 2. Основанием для размещения навесных частей стенда является станина (1). На столе (4) на резиновую подкладку (3), предусмотренную для исключения механического повреждения, устанавливается контролируемое оборудование - УЗАРД (2).
В целях обеспечения безопасности все электрические цепи УЗАРД включаются и отключаются тумблером (15). Управление работой стенда, измерениями, интерпретацией измеренных величин в цифровые значения осуществляется измерительно-вычислительным комплексом на основе ПЭВМ, который состоит из монитора (8) и системного блока (9).
Обмен данными между ПЭВМ и УЗАРД осуществляется с помощью преобразователя интерфейса (10). Разъем (7) стенда электрически связан с ПЭВМ и источником питания +50 В (11). Для управления испытательным током и напряжением источника питания (5), предусмотрена электрическая связь ПЭВМ через преобразователь интерфейса (10) с источником питания +110 В (6).
Для предотвращения короткого замыкания в цепи испытуемого УЗАРД (2) и источника питания (5) предусмотрены два блока нагрузки (12) и (13), представляющие собой индуктивные реакторы.
Подключение силовой части УЗАРД к регулируемому источнику тока (5) осуществляется проводами 7 и 7-01 (рис. 3).
Регулируемый источник ¡пока ИТ-1000
* (Вити« 1 обита
■ 0Ш 11 УЗАРД I
—± •
(Шу^
УЗАРД..
а
у220350Ги _
г-1 ч —
Палочник питания
-220В. 50 Ги
,50 в о-—I -50 В о—Г
Рис. 3. Силовая схема подключения УЗАРД к испытательному стенду
Подключение регулируемого источника тока к трехфазной электрической сети депо с напряжением ~380 В, а также подключение ПЭВМ и источников питания к однофазной сети с напряжением ~220 В осуществляется с помощью соответствующих розеток. Для контроля величины тока, протекающего через УЗАРД, на проводе установлен бесконтактный датчик тока (17).
В силовой схеме электровоза измерительный вход УЗАРД ХТ4 подключен к токовому шунту в якорной цепи тяговых двигателей, ток в которой отличается от тока в главной цепи УЗАРД. Для упрощения в проверочных схемах указанные электрические цепи объединены. Для возможности проверки токов, измерительный вход УЗАРД должен подключаться к имитатору тока (14), который представляет собой аналогово-цифровой преобразователь и используется для формирования сигнала на измерительном входе УЗАРД,вместо токового шунта.
Подключение низковольтной цепи УЗАРД к стенду (рис. 4) осуществляется следующим образом:
1.Источник питания +110 В (6) к разъему УЗАРД Х6.
2.Разъемы стенда (7) к соответствующим разъемам УЗАРД Х5, ХТ6, ХТ7 и оптическим каналам связи Б4
и В4.
Источник питания
.220850Гц
,220В. 50Гц
фп, а Кот
Ь 1
¡р/1 5
интерфейса
л220В.50Гц Г >50В»~
а |
Рис. 4. Низковольтная схема подключения УЗАРД к испытательному стенду
Для проверки УЗАРД в части кодового взаимодействия с МПСУиД отремонтированное изделие помещается на стенд. На персональном компьютере выполняется запуск программы-имитатора МПСУиД и запускается обмен по кодовой линии связи, наличие взаимодействия подтверждается на мониторе.
379
Для проверки срабатывания УЗАРД по условию превышения тока якоря в генераторном режиме свыше 750 А, к входам аппарата ХТ4/1 и ХТ4/2 подключается калибратор. Производится подача питающего напряжения +110 В на УЗАРД. На компьютере задается значение токов в каналах возбуждения источника тока: «ОВ1» величину уставки тока 100 А; «ОВ2» величину уставки тока 750 А. С помощью калибратора задается значение напряжения 75 мВ, что соответствует току УЗАРД 750 А.
Для проверки УЗАРД по условию срабатывания реле дифференциальной защиты и превышения тока якоря в генераторном режиме 250 А, к входам УЗАРД подключается калибратор, задается значение напряжения 250 мВ, что соответствует току УЗАРД 250 А.
Предлагаемое техническое решение и реализуемые на его основании мероприятия, позволят повысить эффективность выполняемых технологических процессов контроля, выполняемых на базе участка по ремонту электрической аппаратуры сервисного локомотивного депо. Также приведут к повышению коэффициента технической готовности локомотивного парка депо.
Список литературы
1. Калякулин, А. Н. Метод и устройство для обнаружения пробоя изоляции на корпус в силовых цепях тепловозов / А. Н. Калякулин // Омский научный вестник. 2019. № 1(163). С. 38-42. DOI 10.25206/1813-8225-2019163-38-42. EDN YZMWJV.
2. Совершенствование системы защиты тепловоза 2ТЭ116У / П.В. Шепелин, А. Ю. Балакин, А. Н. Калякулин, А. С. Тычков // Локомотивы. XXI век: материалы III Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию со дня рождения доктора технических наук профессора В.В. Стрекопытова, Санкт-Петербург, 17-19 ноября 2015 года. Санкт-Петербург: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2015. С. 242-244. EDN VVWSDE.
3. Осинцев И.А. Устройство зашиты от аварийных режимов тяговых двигателей электровоза 2ЭС6 «Си-нара» // Локомотив. 2023. № 10(802). С. 17-22. EDN GWWTWQ.
4. Микропроцессорная система управления и диагностики МПСУиД: Руководство по эксплуатации 07Б.02.00.00 РЭ. Екатеринбург: ООО «Научно - производственное объединение САУТ», 2007. 15 с.
5. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации. Часть 9. Техническое обслуживание и текущий ремонт. 2ЭС6.00.000.000 РЭ8 / ООО «Уральские локомотивы». Екатеринбург, 2011. 326 с.
6. Волков А.Н. Устройство и ремонт электровоза 2ЭС6 «Синара»: учебное пособие. Москва: учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2020. 680 с. EDN NIGQYU.
Калякулин Алексей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Тычков Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, a.tychkov@samgups. ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Лысак Елена Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
IMPROVEMENT OF REPAIR TECHNOLOGY EMERGENCY PROTECTION DEVICES FOR TRACTION MOTORS OF
ELECTRIC LOCOMOTIVE 2ES6
A.N. Kalyakulin, A.S. Tychkov, E.A. Lysak
The procedure for maintenance and repair of the traction engine emergency protection device installed on 2ES6 electric locomotives is analyzed. Testing of the protection device directly on an electric locomotive after completing the list of restoration work in the conditions of the electrical equipment repair site of the service locomotive depot leads to an increase in the downtime of electric locomotives on planned types of work due to the possible dismantling of the device in case of malfunction. In addition, the verification of the device's operability is limited only by the presence of confirmation of the code connection with the microprocessor control and diagnostic system of the electric locomotive. In order to eliminate these shortcomings, a stand is proposed to check the functioning of the device after repair in the conditions of the site, which provides not only a check of operability in terms of code interaction with the microprocessor control system and diagnostics of an electric locomotive, but also a possible
Key words: an electric locomotive, a device for protection against emergency modes of operation of traction engines, maintenance and repair, post-repair tests, an electrical equipment repair site, a service locomotive depot.
Kalyakulin Alexey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, alexeiruz@yandex. ru, Russia, Samara, Samara State University of Railway Transport,
Tyckov Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, a. tychkov@samgups. ru, Russia, Samara, Samara State University of Railway Transport,
Lysak Elena Anatolyevna, candidate of technical sciences, docent, elena_lysak@list. ru, Russia, Samara, Samara State University of Railway Transport
