Работа тэд в режиме эдт реферат
Обновлено: 05.07.2024
При положении 2Т теряет питание 8 провод, но получает питание 4 провод. При этом на всех моторных вагонах устанавливается уставка БУТР по току якоря 250А.
При положении 3Т получает питание пр70. При этом на всех моторных вагонах устанавливается уставка БУТР по току якоря 320А.
При положении 4Т теряет питание пр70 и устанавливается нормальная уставка БУТР по току якоря 400А. Но при этом, при сходе ТК с третьей позиции на четвертую, размыкается ТКУ1 и замыкается ТКУ2. Устанавливается повышенная уставка БУТР по току якоря 430А.
При сходе ТК с шестой позиции размыкаетсяТКУ2 и устанавливается повышенная уставка БУТР по току якоря 500А (максимальная уставка).
Примечание: На пятой позиции ТК замыкается ТКУ9 и от пр2Аподается напряжение на катушку РПУ (реле повышения уставок). РПУ замыкает блокировки в пр87КА-87К и 87ГА-87В, обеспечивая более четкое срабатывание БРТ на переключение вентилей ТК.
При постановке главной рукоятки КМ в положение 5Т напряжение 50В от пр78К, через блокировку главного вала, подается на 10 поездной провод.
на вентили ВТ по цепи: пр10→бл-ка ПРТ→пр10В→Д20→Д21→пр47В→ катушка ВТ→пр43→ППТ (хвост)→пр30. Начинается ЭПТ данных вагонов.
н
а катушку РК (реле контроля).
замкнет блокировку в пр2Ж-10Б и от пр2 катушка РК встает на самоподпитку;
разомкнет блокировку в пр44-44А, исключая подачу напряжения от 44 секционного провода на катушки ВТ и ПРТ при замещении ЭДТ на ЭПТ.
При скорости ≈16км/ч, первый ТК, дошедший до 12 позиции, замкнет блокировку ТКУ12 и от пр2В, через данную блокировку и резистор R68 подается напряжение на катушку РЭТ и 42 поездной провод (катушки РЭТ остальных вагонов).
замкнет блокировку в пр2В-42, ставя свою катушку на самоподпитку;
разомкнет блокировку в пр2Д-2ТЕ, снимая питание с РТВ1, но РТВ1 остается включенным на время своей выдержки;
замкнет блокировку в пр49-49А и, через замкнутую блокировку РВТ1, подаст питание на катушку ВТ ЭВР данного вагона и 44 секционный проводи катушку ВТ своего прицепного или головного вагона.
размыкается бл-ка РВТ1 в пр49А-44, снимая напряжение с пр44 и катушек ВТ ЭВР данной секции. Наполнение ТЦ прекращается давление в ТЦ будет ≈1,2-1,5 кгс/см2;
замыкается бл-ка РВТ1 в пр15В-15ЯАи собирается цепь запрета БУТР на ЭДТ.
При этом ТК остается на 12 позиции и, хотя ЛК включены, ток, проходящий через их силовые контакты, будет незначительным.
Работа схемы возврата ТК на 1-ю позицию
При сходе ТК с 20 позиции ТКУ7 размыкается и снимает питание с БРТ, блок прекращает подавать импульсы на ТКВ1 и ТКВ2, ТК останавливается на 1 позиции.
Кроме того, блокировка ПЛКТ в пр15В-15ЯА собирает цепь запрета ЭДТ на БУТР. Ток возбуждения становится равным 0, что облегчает гашение дуги при размыкании ЛК1-ЛК4.
При нулевом положении главной рукоятки КМ подается напряжение на РВТ3 по цепи: пр15→Пр3→пр15В→бл-ка РЗТ→пр15ЕА→РВТ3→пр30.
РВТ3 включившись, своей блокировкой в пр2ЖД-2Ж рвет цепь питания ПРТ.
замкнется бл-ка ПРТ в пр2ЖД-2ЖБ, шунтируя блокировки РВТ3, РЭТ, РКТ и установит свою катушку на самоподпитку;
разомкнет блокировку в пр2-2Д, снимая питание с РВТ1 и РВТ2, но они остаются включенными на время своей выдержки;
замкнет блокировку в пр49-49Б и, через пока замкнутую блокировку РВТ2, подаст напряжение на 44 секционный провод и катушки ВТ ЭВР данной секции. Начинается ЭПТ данной секции.
Через 1,5-2 секунды отключается РВТ2 и своей блокировкой в пр49Б-44 снимает напряжении с 44 секционного провода и катушек ВТ ЭВР данной секции. Наполнение ТЦ на данной секции прекращается и давление в ТЦ будет ≈1,5-2 кгс/см2.
Головной вагон
В режиме тяги : пр11А→блокировка РЗТ (р) →блокировка ПЛК1(р) или ПЛК2(р)→выключатели тележек В12 или В13→диоды Д22→Д21→пр31.
пр11А→блокировка РЗТ (р) →ГК5(2…18) →блокировки РКТ1(р) или РКТ2(р)→ В12 или В13→Д22→Д21→пр31.
В режиме ЭДТ : пр11А→ТКУ11(2…12)→блокировка РВЗ(р)→бл-ка РКТ1(р) или РКТ2(р)→В12 или В13→Д22→Д21→пр31.
На лицевой панели блока БСМ имеется 2 светодиода: Н1(контроль температуры масла) и Н2(контроль схемы), а также две кнопки: S1 (восстановление сигнализации контроля температуры масла) и S2 (восстановление сигнализации контроля работы схемы).
Реле РБС включившись:
а) Замыкает контакты в проводах 35А-15Э и подает напряжение на лампы СНВ (Л27, Л28, Л29) данного вагона.
б) Замыкается блокировка в проводах 15БВ-15БГ и реле РБС встает на самоподпитку, а также создается дополнительная цепь питания на светодиод Н2.
Таким образом, по сигнальным лампам СНВ и светодиоду Н2 можно определить неисправный вагон. Для восстановления сигнализации данного вагона необходимо нажать кнопку S2.
Контроль за закрытием автоматических дверей всего электропоезда осуществляется по сигнальным лампам Л1, Л2, Л3. Напряжение на данные сигнальные лампы будет подаваться по следующей цепи:
Электрические машины обладают уникальным свойством обратимости, т.е. при некоторых условиях они могут работать как электродвигатель, а при других как генератор электрической энергии. Обладают этим свойством и тяговые двигатели электровозов и тепловозов.
Применение электродинамического торможения (ЭДТ)
Электродинамическое торможение – это режим когда кинетическая энергия поезда преобразуется в электрическую и далее передается другим потребителям при рекуперативном торможении или гасится на тормозных резисторах при реостатном торможении.
Рекуперативное торможение возможно только на электровозах, при этом генерируемая энергия возвращается в контактную сеть, где может быть потреблена другими электровозами следующими в тяговом режиме, а при отсутствии таковых возвращена в электрическую сеть энергосистемы страны. Существуют локомотивы с функцией рекуперативного торможения, как для постоянного тока, так и для переменного. Реостатное торможение применяется в основном на тепловозах, а также на некоторых сериях электровозов (ВЛ-80т, ЧС-4т). При данном виде торможения электрическая энергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, расходуется на специальных тормозных резисторах, где она преобразуется в тепловую энергию.
Необходимость применения электродинамического торможения
Применение электродинамического торможения целесообразно с многих точек зрения. Его применение позволяет повысить безопасность движения поездов – поскольку при применении ЭДТ пневматические тормоза не задействованы, то тормозная система поезда всегда готова к применению. В связи с этим отсутствует опасность следования на запрещающий сигнал светофора с истощённой, незаряженной тормозной магистралью.
Порядок применения рекуперативного торможения
При приемке локомотива необходимо убедиться в исправности электрической схемы рекуперативного торможения. Проверяется работа возбудителей, плавность нарастания тока возбуждения при увеличении позиций. Работу электроблокировочного клапана и клапана замещения . Электроблокировочный клапан препятствует наполнению тормозных цилиндров локомотива от воздухораспределителя при собранной схеме рекуперации. Это необходимо для предупреждения юза колесных пар, поскольку при рекуперативном торможении создается большая тормозная сила и если к ней добавить тормозную силу тормозных колодок, то суммарно они могут стать больше чем сила сцепления колеса с рельсом. Электроблокировочный клапан, как правило, дополняется еще одним пневмоэлектрическим датчиком, контролирующим давление в ТЦ создаваемое краном вспомогательного тормоза. Поскольку исключить действие вспомогательного тормоза локомотива в режиме рекуперативного торможения невозможно, то для предупреждения юза колесных пар давление в ТЦ ограничивается на уровне 1,2-1,5 Атм. При превышении данного значения происходит автоматический разбор схемы рекуперативного торможения. Клапан замещения играет роль защиты для предупреждения от разрыва поезда в случае внезапного отключения схемы рекуперации. Поскольку при рекуперативном торможении вся тормозная сила сосредоточена на локомотиве и наибольшее ее значение приложено между локомотивом и первым вагоном, то демпферные устройства первых вагонов имеют наибольшее сжатие. В случае если происходит внезапное отключение рекуперативного торможения, то сжатые пружины резко разжимаются и при этом локомотив получает значительное ускорение. С учетом его значительной массы данный рывок может привести к обрыву автосцепки. Для исключения данных случаев на электровозах устанавливается клапан замещения – при срыве рекуперации он автоматически, без участия машиниста, производит наполнение тормозных цилиндров до давления 1,5 2 Атм. После разбора схемы рекуперативного торможения, действие данного клапана прекращается.
При следовании по участку необходимо заранее определить места, на которых будет применяться рекуперативное торможение и скорость его применения. Скорость следования в режиме ЭДТ в любом случае должна быть на 5-10 км/час ниже допустимой. Это требование необходимо из условий безопасности движения. Так, при срыве рекуперативного торможения, машинисту необходимо некоторое время для разбора схемы рекуперации и применения автотормозов поезда. Поскольку действие автотормозов происходит с задержкой, то за это время скорость может значительно увеличиться и превысить разрешенную.
При следовании по спуску сбор схемы рекуперации необходимо начинать на 5-10 км/час ниже, чем необходимо для длительного следования. Для этого сначала необходимо сжать головную часть поезда, для чего производят наполнение тормозных цилиндров до давления 0,5-1,0 Атм краном вспомогательного тормоза. Производится запуск мотор-генераторов (возбудителей), селективной рукояткой устанавливается соединение тяговых двигателей соответствующее планируемой скорости движения. Постепенно увеличивая ток возбуждения ТЭД, контролируют появление тормозного тока. После появления тормозного тока необходимо выдержать несколько секунд для более полного сжатия состава, после чего отпустив тормоза локомотива увеличивать тормозную силу увеличением тока рекуперации. Недопускается быстро увеличивать тормозную силу, поскольку это может привести к набеганию хвостовой части поезда и возникновению значительных продольно-динамических реакций. Если скорость ниже необходимой, то силу тока устанавливают несколько меньшей, чем необходимо для установившегося движения. По мере роста скорости ток ТЭД, а следовательно, и тормозная сила, будет возрастать что впоследствии приведет к стабилизации скорости. При дальнейшем движении по спуску необходимо контролировать изменения напряжения контактной сети и при необходимости производить корректировку тормозного тока. При наличии на спуске участков различной крутизны необходимо корректировать тормозной ток для поддержания стабильной скорости. Так при наличии впереди более пологого участка необходимо снижать тормозную силу, а после его проследования и выхода вновь на более крутой спуск ее увеличить. Изменения должны происходить плавно с выдержкой по несколько секунд на каждой позиции. Если пологий участок достаточно длинный, то допускается заблаговременное снижение тормозного тока. Это позволит увеличить скорость перед пологим участком и не допустить значительного замедления на нем.
Достоинства и недостатки видов ЭДТ
Для всех видов ЭДТ недостатком является то, что при следовании по спуску тяговые электродвигатели находятся в работе, в связи с чем их температура не снижается, либо снижается медленно, а при следовании с током выше часового – повышается. Поэтому, если за спуском расположен подъем, то на нем может произойти перегрев ТЭД. Возникновение данной ситуации конечно маловероятно, но, тем не менее, при вождении тяжелых поездов на затяжных подъемах и спусках необходимо учитывать данное обстоятельство. Еще одним недостатком является то, что при ЭДТ под воздействием реакции якоря существенно изменяется местоположение физической нейтрали. В данном случае коммутация в коллекторно-щеточном узле происходит в точке с ненулевым потенциалом, что ведет к увеличению искрения, опасности возникновения кругового огня по коллектору, повышенному износу щеток и коллектора. В современных двигателях устанавливаются компенсационные обмотки, которые несколько уменьшают данный недостаток.
Реостатное торможение
К достоинствам реостатного торможения можно отнести относительно простую схему, тормозные характеристики не зависят от внешних факторов (колебания напряжения контактной сети). На электровозах переменного тока не требуется сложное преобразование постоянного тока в переменный. Применение реостатного торможения возможно практически до полной остановки поезда.
К недостаткам данного вида можно отнести ограниченную мощность, которая определяется мощностью рассеивания тормозных резисторов, а также необходимость применения охлаждающих вентиляторов для них.
Рекуперативное торможение
Одним из основных достоинств рекуперативного торможения является возврат электрической энергии и снижение ее общего расхода на тягу поездов. Второе – это то, что рекуперативное торможение является более мощным по сравнению с реостатным, в данном случае она ограничена мощностью тяговых двигателей и наличием потребителей. К достоинствам также можно отнести автоматические тормозные характеристики. При правильно выбранном соединении и позиции происходит автоматическое поддержание выбранной скорости (относительно небольшие изменения) при изменениях профиля пути. Так, если по каким-то причинам произошло снижение скорости, то в ответ на это уменьшается ток рекуперации и как следствие – замедляющие усилие. Тем самым скорость прекращает снижаться и стабилизируется на новом уровне. При росте скорости ток рекуперации наоборот возрастает, а вместе с ним и замедляющее усилие, что также приводит к ее стабилизации.
К недостаткам рекуперативного торможения можно отнести более сложную схему работы ТЭД, зависимость тормозных характеристик от напряжения в контактной сети. От нее также зависит и отдаваемая мощность в рекуперативном режиме, и даже сама возможность его применения. Поскольку для возникновения эффекта рекуперации необходимо превышение напряжения вырабатываемого ТЭД над напряжением в контактной сети, то при повышенном напряжении в ней применение рекуперативного торможения становится невозможным. Также к недостаткам можно отнести невозможность применения рекуперативного торможения при малых скоростях движения, поскольку даже последовательно соединенные ТЭД не вырабатывают достаточного напряжения для возникновения рекуперативного эффекта. Необходимо также отметить тот фактор, когда при значительном изменении напряжения контактной сети изменяется ток рекуперации и соответственно тормозная сила электровоза. При возникновении таких ситуаций машинисту необходимо самому корректировать ток рекуперации. В 80-е годы ХХ века производились работы по улучшению работы схемы рекуперативного торможения. Так на электровозах ВЛ-11 впервые была применена система автоматического управления рекуперативным торможением (САУРТ). Данная система производила стабилизацию якорного тока ТЭД независимо от изменения напряжения в контактной сети или скорости движения. Однако в данном виде пропадал эффект автоматических тормозных характеристик. Так, например, при снижении скорости снижалось напряжение, вырабатываемое ТЭД, и как следствие снижение якорного тока. Система САУРТ для поддержания тока якоря на заданном уровне производила повышение тока возбуждения, таким образом, при снижении скорости ток якоря оставался постоянным, а ток возбуждения возрастал, что приводило к усилению замедляющей силы и к еще большему снижению скорости. С данной системой отпала необходимость контролировать ток рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети, но появилась необходимость контролировать скорость движения и при необходимости корректировать ток якоря. Тем не менее, несмотря на имеющиеся недостатки, применение рекуперативного торможения наиболее желательно.
ЭДТ на современных локомотивах
Современные локомотивы оборудуются микропроцессорными системами управления локомотива, которые позволяют в значительной степени улучшить работу электродинамического торможения. В этих системах могут быть реализованы функции автоматического поддержания заданной скорости или тормозного усилия, производится стабилизация замедляющей силы при изменениях напряжения в контактной сети. На новых локомотивах реализованы оба вида торможения. Так, в основном диапазоне скоростей применяется рекуперативное торможение, а на малой скорости происходит автоматический переход на реостатное торможение и диапазон его применения распространяется практически до остановки. Возможно подключение тормозных реостатов и в рекуперативном режиме. Оно производится, когда напряжение в контактной сети приближается к максимально-допустимому и при этом требуется усиление замедляющей силы. В данной ситуации тормозные сопротивления потребляют часть мощности вырабатываемой электровозом, позволяя тем самым сохранить или усилить замедляющий эффект. Кроме того на современных локомотивах отсутствует электромашинный преобразователь необходимый для возбуждения тяговых электродвигателей. Этот громоздкий и металлоемкий агрегат, со сложными схемами возбуждения заменили полупроводниковые преобразователи. Они гораздо эффективнее регулируют ток возбуждения, обладают высоким быстродействием и не требуют большого обслуживания.
Как было показано в п.3.1, на тепловозах ТЭД является звеном сложной энергетической цепи. В ней происходит последовательное преобразование механической энергии в электрическую (в тяговом генераторе ТГ) и электрической энергии в механическую (в тяговых двигателях ТЭД). Совокупность преобразователей энергии, то есть генератора и двигателей, соединенных в электрическую цепь, называют электрической передачей тепловоза. Условная схема такой передачи показана на рис.4.6.
Из рис.6.6 видно, что потребителями энергии, вырабатываемой дизелем Д, являются тяговый генератор ТГ и вспомогательное оборудование тепловоза ВО (вентиляторы охлаждающих устройств дизеля и
тяговых электромашин, тормозной компрессор и др.). Отсюда следует
где Ne - эффективная мощность дизеля (мощность на коленчатом валу), кВт;
NГ , NВО - мощность, потребляемая тяговым генератором и вспомогательным оборудованием соответственно, кВт. .
Рис.6.6. Схема электрической передачи тепловоза
Д - дизель; ВО - вспомогательное оборудование; ТГ-тяговый генератор; Н-независимая обмотка возбуждения тягового генератора; ТЭД-тяговый электродвигатель; ОВ-обмотка возбуждения тягового электродвигателя; КП-колесная пара; ОРД-объединенный регулятор дизеля; САУ-система автоматического управления электропередачей; IВГ-ток возбуждения тягового генератора.
Для экономичной работы дизеля на каждой из позиций контроллера машиниста (устройства для управления локомотивом) должны поддерживаться постоянными частота вращения коленчатого вала, цикловая подача топлива и, следовательно, эффективная мощность дизеля Nе. В этом случае, согласно формуле (6.3), постоянной должна быть и суммарная мощность нагрузки дизеля, то есть NГ+NВО.
Мощность привода вспомогательного оборудования NB0 при работе
тепловоза на неизменной позиции контроллера может увеличиваться и
уменьшаться, обычно ступенчато (например, при включении и отключении тормозного компрессора). В этой ситуации мощность ТГ должна
изменяться таким образом, чтобы выполнялось условие экономичной
работы дизеля:
Иначе говоря, на каждой позиции контроллера машиниста мощность ТГ должна быть равна свободной мощности дизеля:
где Nе-NB0 - свободная мощность дизеля, кВт.
Таким образом, при неизменной позиции контроллера машиниста уровень мощности ТГ NГ- может быть различным, даже при условии постоянства эффективной мощности Ne=const. Однако при каждом установившемся (фиксированном) значении свободной мощности дизеля Ne-NB0 величина мощности ТГ должна быть постоянной, то есть
где РГ - электрическая мощность, вырабатываемая ТГ, кВт;
ηГ - к п.д. генератора, равный 94-95%;
UГ,IГ - напряжение и ток генератора соответственно.
Пренебрегая влиянием изменения к.п.д. ηГ выражение (6.6) обычно записывают в виде
или, переходя к параметрам работы ТЭД,
Формулы (6.7), (6.7') выражают основной закон работы электрической передачи при неизменном уровне свободной мощности дизеля.
Следовательно, при работе тепловоза на заданной позиции контроллера и произвольных изменениях тока ТЭД IД вызванных колебаниями скорости движения локомотива V, необходимо принудительно изменять напряжение ТЭД UД по закону (6.7),(6.7'). Для выполнения этого требования зависимость UГ=f(IГ), называемая внешней характеристикой тягового генератора тепловоза [9], в средней части (зона II) имеет форму гиперболы (рис.6.7,а). Прямые участки внешней характеристики отражают ограничения силы тока (зона 1) и напряжения (зона III) тягового генератора.
Формирование внешней характеристики ТГ на тепловозах осуществляется системой автоматического регулирования электрической передачей (САР). В САР от специальных датчиков поступают электрические сигналы (на рис.6.6 показаны штриховыми линиями), которые косвенно характеризуют величины эффективной Ne и свободной Ne-NB0 мощности дизеля, а также электрической мощности генератора РГ. Сравнивая эти сигналы, САР формирует гиперболический участок внешней характеристики ТГ - регулирует напряжение ТГ UГ таким образом, чтобы при любых колебаниях тока ТГ IГ и мощности вспомогательного оборудования NВ0 выполнялись условия (6.5) и (6.7). При изменении позиции контроллера машиниста и, следовательно, эффективной мощности дизеля Ne CAP устанавливает мощность генератора
ТГ в соответствии с требованием (6.4). При этом характеристики работы ТГ смещаются, что показано на рис.6.7, б.
Рис.6.7. Зависимости напряжения UГ (а) и электрической мощности РГ (б)
тягового генератора от силы тока Iг
Т'аким образом, будем считать, что тяговый генератор ТГ и тяговый двигатель ТЭД тепловоза на каждой позиции контроллера работают при постоянной мощности.Ток двигателя Iд при этом зависит от напряжения Uд=Uг ичастоты вращения якоря ТЭД nд (в соответствии с формулами (4.6) и (4.7)):
С увеличением скорости движения тепловоза V сила тока Iд уменьшается вследствие повышения противо-ЭДС ТЭД Ед (рис.6.8). Одновременно САУ увеличивает напряжение ТГ UГ, поскольку PГ=UГIГ=const. Поэтому у тепловозов, по сравнению с электровозами, токовая IД=f(V) и тяговая FKД=f(V) характеристики ТЭД более пологие (напомним, что ТЭД электровозов работают при условии UД≈const).
Интенсивность изменения силы тяги ТЭД в зависимости от скорости локомотива V оценивают производной χ= -dFКД/dV, которую называют жесткостью тяговой характеристики[10,11]. Тяговая характеристика ТЭД электровоза крутопадающая и поэтому более жесткая, чем пологая характеристика ТЭД тепловоза.
Для управления силой тяги ТЭД тепловоза и движением поезда машинист изменяет мощность дизеля Ne и, следовательно, тягового генератора РГ. При этом увеличивается или уменьшается уровень напряжения ТГ UГ, а вместе с ним ток Iд, электромагнитный момент МЭ=СМФДIД и сила тяги FКД ТЭД (рис.6.9).
Отечественные магистральные тепловозы имеют, как правило, 15 позиций регулирования мощности дизеля (позиций контроллера машиниста), а маневровые и промышленные тепловозы – 8
а) токовая б) тяговая
Рис.6.8. Токовая и тяговая характеристики работы ТЭД в различных режимах
――― в режиме постоянства мощности (тепловоз);
- - - - - в режиме постоянства напряжения (электровоз)
а) внешняя характеристика ТГ б) тяговая характеристика ТЭД
Рис.6.9. Характеристики работы тяговых электрических машин тепловоза при различной мощности дизель-генераторной установки
Из рис.6.7 и 6.9 видно, что полное использование мощности ТГ РГ, на каждой из позиций контроллера возможно лишь в определенном интервале изменения тока IГ и напряжения UГ, а следовательно силы тяги ТЭД FКД и скорости движения тепловоза V (зона II). С ростом скорости V сила тока IГ, уменьшается, а напряжение UГ,- автоматически увеличивается вплоть до своего ограничения. Дальнейшее снижение тока ТГ Iг (зона III) вызывает пропорциональное уменьшение мощности PГ=UГIГ. В этом случае нарушается условие экономичной работы дизеля (6.4).
Чтобы расширить интервал скоростей движения, соответствующий гиперболической зоне II внешней характеристики ТГ, при повышении скорости V приходится искусственно увеличивать ток двигателей и генератора. Это достигается за счет автоматического управления ТЭД путем ослабления возбуждения[9].
Ослабление возбуждения ТЭД осуществляется, как и на электровозах, при помощи сопротивления RШ, которое подключается параллельно обмотке возбуждения двигателя ОВ (см. рис.6.6 и 6.4). В момент перехода, то есть включения сопротивления RШ, в электрической передаче тепловоза происходят следующие процессы:
· САР электропередачей снижает напряжение ТГ UГ так, чтобы мощность генератора PГ=UГIГ и тягового двигателя РД = UдIд≈МЭ/nд оставались неизменными;
· электромагнитный момент на валу ТЭД МЭ=СМ ФдIд остается практически постоянным, поскольку величина магнитного потока Фд уменьшилась, а силы тока Iд увеличилась; поэтому сила тяги ТЭД FКД изменяется незначительно, только вследствие некоторого изменения к.п.д. тягового двигателя;
· частота вращения якоря ТЭД nд и скорость движения тепловоза V в момент перехода не изменяются.
Графическое представление данных процессов, поясняющее назначение и действие ослабления возбуждения ТЭД на тепловозах, показано на рис.6.10.
Из рис.6.10 видно, что ослабление возбуждения ТЭД тепловозов расширяет интервал скоростей, при котором используется полная мощность дизель-генераторной установки. Обычно ослабление возбуждения второй ступени ОП2 позволяет обеспечить использование полной мощности вплоть до конструкционной скорости тепловоза VK. Ослабление возбуждения первой ступени OП1 служит для уменьшения скачков тока при переходе с полного возбуждения на ослабленное (и наоборот).
Таким образом, основные особенности работы ТЭД на тепловозахзаключаются в следующем:
1) на каждой позиции контроллера машиниста ТЭД работает при постоянной мощности, которую поддерживает САР электропередачей путем регулирования тока возбуждения ТГ IВГ и его напряжения UГ;
2) управление силой тяги ТЭД FКД осуществляется машинистом за счет изменения мощности дизеля Ne и, следовательно, тягового генератора РГ, с помощью контроллера машиниста;
3) ослабление возбуждения ТЭД на тепловозах не предназначено для регулирования силы тяги машинистом и производится автоматически; при изменении режима возбуждения электрическая мощность ТЭД остается постоянной.
Рис.6.10. Расширение интервала скоростей движения,
при котором используется полная мощность дизель-генератора,
за счет ослабления возбуждения ТЭД
А - интервал скоростей использования полной мощности при работе
без ослабления возбуждения ТЭД (режим "полного поля" I III);
Б - то же при двух ступенях ослабления возбуждения OП1 и ОП2;
о - переход с одного режима возбуждения ТЭД на другой;
VК - конструкционная скорость локомотива
Знание особенностей и режимов работы ТЭД на локомотивах позволяет рассчитывать характеристики тягового электропривода, а далее тяговые и токовые характеристики тепловозов и электровозов.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Тепловоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, обычно дизель. Название дизель-электровоз иногда применяется для тепловозов с электрической трансмиссией.
Появившийся в начале XX века тепловоз стал экономически выгодной заменой как низкоэффективным устаревшим паровозам, так и появившимся в то же время электровозам, рентабельным лишь на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком.
Общая характеристика
Дизельный двигатель тепловоза преобразует энергию сгорания жидкого топлива в механическую работу вращения коленчатого вала, от которого вращение через тяговую передачу получают движущие колёса. К основным узлам тепловоза относится: экипажная часть, кузов тепловоза. К вспомогательным узлам — система охлаждения, система воздухоснабжения, воздушная (тормозная) система, песочная система, система пожаротушения и т. д.
Общий принцип работы и конструкция
Схема компоновки советского экспортного тепловоза ТЭ109 с электрической передачей переменно-постоянного тока
на схеме помечены:
1 — дизель | 2 — холодильная камера | 3 — высоковольтная камера | 4 — выпрямительная установка |
5 — тяговый электродвигатель | 6 — тяговый генератор | 7 — стартер-генератор | 8 — глушитель |
9 — бак для воды | 10 — передняя кабина машиниста | 11 — задняя кабина машиниста | 12 — аккумуляторная батарея |
13 — топливный бак | 14 — воздушный резервуар | 15 — тележка | 16 — топливный насос |
17 — бункер песочницы | 18 — колёсная пара | 19 — метельник | 20 — буфера |
Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности.
При движении механическая энергия на валу дизеля, как правило, сначала преобразуется в электрическую (тепловоз с электропередачей) или энергию другого вида, а затем уже в механическую, которая и вращает колёса. Цель такой передачи — обеспечить близкий к оптимальному режим работы дизеля в разных точках графика тяговой характеристики локомотива.
Виды передач
Основной трудностью при попытках соединить вал дизеля напрямую с колёсными парами является разгон тепловоза и запуск дизеля. Делались попытки применить для этого сжатый воздух (то есть дизель при трогании с места работал как пневматический двигатель), однако запасов сжатого воздуха в баллонах не хватало для нормального разгона локомотива.
Механическая передача
Механическая передача включает фрикционную муфту и коробку передач с реверс-редуктором; она обладает малым весом и высоким КПД, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности (мотовозах), дизель-поездах, дрезинах и автомотрисах.
Электрическая передача
Экспортный советский тепловоз с передачей переменно-постоянного тока ТЭ109
Более эффективной передачей стала электрическая, при которой вал дизеля вращает якорь тягового генератора, питающего тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращательное движения якоря ТЭД передаётся колёсной паре с помощью осевого редуктора. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на якоре ТЭД и оси колёсной пары. В случае электропередачи поддерживается гиперболическая тяговая характеристика, когда увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива. Электропередача позволяет соединять несколько секций тепловоза и управлять ими по системе многих единиц из одной кабины. Минусом её является большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. В случае электропередачи возможно использование электродинамического торможения, суть которого заключается в использовании ТЭД в качестве генераторов, за счёт сопротивления вращению вала якоря которых осуществляющих торможение тепловоза (вырабатываемая электроэнергия гасится в тормозных резисторах). По сравнению с пневматическими тормозами электродинамическое торможение более эффективно, меньше износ тормозных колодок, снижается опасность юза колёсных пар.
Первоначально в тепловозах использовалась передача постоянного тока, однако в дальнейшем (в СССР это был конец 1960-х годов) передачу стали постепенно переводить на переменный ток. Первоначально на переменном токе стал работать генератор, после которого ток всё же выпрямлялся с помощью выпрямительной установки, далее поступая на ТЭД постоянного тока. В СССР первыми серийными тепловозами с передачей переменно-постоянного тока стали грузопассажирский экспортный ТЭ109, пассажирский ТЭП70 и грузовой 2ТЭ116.
Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А [1] . Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой их вращения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где и генератор, и ТЭД использовали переменный ток. Электрической передачей переменного тока оснащён современный отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.
Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить их мощность, а также снизить массу, повысить надёжность эксплуатации и упростить их обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива, сохраняя его тяговые свойства. Даже в случае использования промежуточного выпрямительного блока применение генератора переменного тока и асинхронных ТЭД оказывается экономически оправданным. Передачи постоянного тока отличаются сравнительной простотой конструкции и продолжают использоваться на тепловозах мощностью до 2000 л . с.
Гидравлическая передача
В гидравлической передаче механическая энергия вала дизеля передаётся колёсной паре с помощью гидравлического оборудования (гидромуфт и гидротрансформаторов). В общем виде гидравлическое оборудование представляет собой комбинацию насосного колеса, связанного с валом двигателя, и турбинного колеса, соединённого с осью колёсной пары. Насосное и турбинное колесо находятся на небольшом расстоянии друг от друга, а промежуток между ними заполнен жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. Регулировка передаваемого крутящего момента осуществляется изменением количества рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса. Гидравлическая передача легче, чем электрическая, не требует расхода цветных металлов, но обладает меньшим КПД. В СССР применялась главным образом на маневровых тепловозах, а также на магистральных тепловозах малой мощности (ТГ102, ТГ16, ТГ22).
Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей, однако они были признаны неуспешными.
Пульт машиниста маневрового тепловоза ЧМЭ3
Пульт машиниста немецкого тепловоза DB-Baureihe 217
Теплоэлектровоз Маневровый (ТЭМ-2)
Технические характеристики тепловоза ТЭМ-2 и его модификации
При рассмотрении проекта отдельные специалисты высказывались за нецелесообразность его осуществления, мотивируя это необходимостью создания маневрового тепловоза такой мощности не с электрической, а с гидравлической передачей.
В 1960 г . завод выпустил два, а в 1961 г . еще один маневровый тепловоз повышенной мощности, которые получили обозначение серии ТЭМ2.
Главный генератор ГП-300 постоянного тока с независимым возбуждением и самовентиляцией с восемью главными и восемью дополнительными полюсами при скорости вращения якоря 750 об/мин имеет номинальную мощность 780 кВт (напряжение 645/900 в; ток 1210/865 а), вес генератора - 5100 кг . Возбудитель, вспомогательный генератор, компрессор, запасы топлива, масла и песка оставлены такими же, как и на тепловозах ТЭМ1.
На тепловозах ТЭМ-2 поставлена электромагнитная порошковая муфта для привода компрессора, применено автоматически регулирование температуры воды и масла дизеля. Вес тепловоза составил 122,4т. При длительном режиме он развивал силу тяги 21500 кг и скорость 11 км/ч . Конструктивная скорость тепловоза - 100 км/ч .
На тепловозах, начиная с №0004, вместо тяговых электродвигателей ЭДТ-340В стали устанавливать электродвигатели ЭД-104Б, которые имеют номинальную мощность 113 квт (напряжение 208 в, ток 625 а), максимальную скорость вращения якоря 2080 об/мин. Эти электродвигатели отличаются от электродвигателей ЭД-104А тепловозов ТЭ10 диаметром вкладыша моторно-осевого подшипника (увеличен с 210 до 215 мм ). Одновременно изменено и передаточное отношение редуктора, которое стало таким же, как на тепловозах ТЭМ1 - 17:75=1:4,41.
С тепловоза № 0004 применены контроллеры машиниста, главные рукоятки которых имеют восемь ходовых позиций.
Вместо кислотной аккумуляторной батареи 32ТН-540 на части тепловозов установлена батарея 46ТПЖН-550.
В процессе выпуска тепловозов ТЭМ2 в их конструкцию вносились изменения. На тепловозах, выпускаемых с 1967 г . (с №016), устанавливались электродвигатели ЭД-107; эти электродвигатели имеют номинальную мощность 112 кВт (напряжение 215 В, ток 605 А); частота вращения якоря при продолжительном режиме 264 об/мин, максимальная частота вращения 2290 об/мин; вес электродвигателя 3100 кгс.
С тепловоза №016 применены тележки с промежуточными цилиндрическими пружинами между рамами и листовыми рессорами - балансирами, малогабаритные буксы с арочным нагружением подшипников и сделан ряд других изменений.
С тепловоза №017 введены специальные шины для подключения силовых цепей при испытаниях; плавкие предохранители в цепях управления и освещения заменены автоматами. С тепловоза №028 изменено передаточное отношение редуктора с 17:25=1:4,41 (с модулем 10) на 15:68=1:4,53 (с модулем 11), как это сделано у большинства тепловозов 2ТЭ10Л. С тепловоза №053 установлены розетки для ввода тепловоза в депо от стационарного источника тока.
С 1968 г . на тепловозах устанавливался модернизированный дизель ПД-1М, имеющий расход топлива на номинальном режиме 165-173 г/(э.л.с.-ч). Это было достигнуто путем усовершенствования топливного насоса, газораспределителя, турбокомпрессора, поршней и других узлов дизеля. С тепловоза №250 высоковольтная камера приварена к главной раме кузова; ранее были болтовые соединения. С тепловоза №300 введена система автоматического пуска дизеля. С тепловоза №500 устанавливалась система автоматической локомотивной сигнализации. С тепловоза №763 цепи управления позволяют работать двум тепловозам по системе многих единиц. С тепловоза №943 сокращено на 4 шт. количество секций для охлаждения воды (с 16 до 12). С тепловоза №1145 установлено оборудование для управления локомотивом одним машинистом. Тепловоз ТЭМ2-580 выпуска 1970 г . первым из локомотивов получил государственный Знак качества.
Тепловозы ТЭМ2, изготовленные в десятой и одиннадцатой пятилетках, оборудованы системой автоматической локомотивной сигнализации, устройствами, обеспечивающими возможность управления двумя тепловозами по системе многих единиц и работы машиниста без помощника.
В процессе выпуска тепловозов ТЭМ2 в их конструкцию вносились изменения. Так, тепловозы, выпускавшиеся с 1978 г ., имеют измененные по форме кузова по типу кузовов тепловозов ТЭМ2У.
Замена проводки цепей управления на тепловозе ТЭМ-2 -5481
( 5481 – порядковый номер машины)
1. Демонтаж аппаратуры управления в аппаратной камере.
2. Демонтаж всех электрических потребителей на тепловозе.
3. Отбраковка аппаратуры управления (с проверкой на стендах работоспособности аппаратуры).
4. Замеры длин проводов, сверка номеров проводов со схемой.
5. Изготовление проводки с уточнением маркировки и адресов.
6. Распайка по потребителям и коммутирующей аппаратуры, где это возможно.
7. Напайка окольцевателей с бирками.
8. Объединение проводов в жгуты.
9. Укладка проводов в трубах и коробах.
10. Установка отремонтированной аппаратуры по месту.
11. Подключение всех проводов согласно схеме подключения и маркировки.
Пуско-наладочные работы.
1. Подаем поэтапно электрическое напряжение в части схем.
2. Убедившись, что все цепи получили электропитание, начинаем тестировать схему управления. Для этого имитируем срабатывание определенных датчиков температуры, при этом проверяем наличие напряжения на исполнительных элементах.
Читайте также: