Уста на тепловозе что это такое

Унифицированная Система Тепловозной Автоматики (УСТА4, УСТА5)


Блок регулирования УСТА 5, ЯТАУ.421414.003	Блок регулирования УСТА 4, ОЭП.597.00.00.000-01

Система УСТА предназначена для автоматического управления тяговыми двигателями тепловоза* по программе, заложенной в блок регулирования. В зависимости от команд машиниста, текущего состояния дизель-генераторной установки и сцепления колесных пар тепловоза с рельсами, блок регулирования вырабатывает управляющие сигналы для регулирования мощности тяговых двигателей. Информация от различных цепей тепловоза вводится в блок регулирования через преобразователь перемещения реек ТНВД и набор преобразователей ЭП2716.

Система УСТА, состоящая из одного блока регулирования и четырех-шести преобразователей, заменяет десятки устаревших, требующих настройки аппаратных устройств.

Система УСТА является унифицированной, т.е. на различные типы тепловозов устанавливаются одинаковые преобразователи и тот же блок регулирования, но с другой программой, соответствующей типу тепловоза.

- Блок регулирования системы УСТА

- плата процессора;

- плата АЦП (УСТА 4);

- плата выходных ключей;

- Плата гальванических развязок (ГР)

- Плата управления ШИМ;

- Плата питания;

- Ключи ШИМ (УСТА 4)

- Преобразователь перемещений

- Преобразователь напряжения и тока ЭП2716

- Измеритель температурный и датчики

(ООО ПКФ «Полет» не производит)

1. Диапазон рабочих температур Т°раб. = - 45…+ 70°С.

2. Питание осуществляется от бортовой сети тепловоза с уровнем напряжения 110В или 75В постоянного тока при отклонении напряжения плюс 20 минус 30%. Работоспособность и рабочие параметры блока регулирования сохраняются при кратковременных (2-3 сек) просадках напряжения питания до 50% от номинального.

3. Потребляемая мощность блока регулирования не более 50 Вт.

4. Масса блока регулирования не более 16 кг.

5. Габаритные размеры (мм) 300х280х235.

Блок регулирования является ядром Унифицированной Системы Тепловозной Автоматики (УСТА) и предназначен для управления тяговыми двигателями тепловоза.

Блок регулирования в процессе работы осуществляет ввод информации от различных цепей и датчиков тепловоза, обрабатывает полученную информацию в соответствии с заложенной в него программой и вырабатывает управляющие сигналы для регулирования мощности тяговых двигателей.

Применение системы УСТА позволяет повысить надёжность работы дизель-генератора, увеличить пробег между техническими обслуживаниями, улучшить тяговые свойства тепловоза, увеличить срок эксплуатации колёсных пар, снизить расход песка, сократить износ тормозных колодок, снизить расход горюче-смазочных материалов.

* – Система УСТА может использоваться в тепловозах типа: М62; 2М62; ЧМЭЗ; ТЭМ18; ТЭМ2; ТЭМ7; ТЭП70; ТЭ10; 2ТЭ10; 2ТЭ10; 2ТЭ10У; 2ТЭ10УТ; 2ТЭ10М

PDF Загрузить страницу в формате PDF

www.poletpkf.ru

Унифицированная микропроцессорная система УСТА

Широкое применение микроЭВМ в качестве бортовых управляющих комплексов повышает эффективность локомотивных автоматических систем, расширяет их функциональные возможности, снижает массо-габаритные показатели, а за счет реализации более эффективных алгоритмов снижается расход топлива, электроэнергии и улучшатся тяговые свойства локомотивов. При этом переносить известные относительно простые алгоритмы регулирования, реализованные аппаратным способом, на микропроцессорную элементную базу нецелесообразно.

Аппаратура микропроцессорных систем автоматического регулирования осуществляет ввод информации от датчиков или командных устройств, логическую обработку этой информации в заданной последовательности и вывод полученных результатов для управления исполнительными устройствами. Задачи, решаемые каждым конкретным устройством, определяются алгоритмом его работы – упорядоченной последовательностью действий с конечным числом операций, приводящей к получению определенного результата. Последовательность выполнения операций – программа работы – закладывается в структуру электрической схемы и связи между программными и аппаратными средствами – электронными и электромеханическими элементами, входящими в состав системы.

Система УСТА объединяет два независимых друг от друга регулятора напряжения - регулятор напряжения тягового генератора и регулятор напряжения стартер-генератора, которые кроме собственно регулирования напряжения, выполняют еще несколько дополнительных функций.

Конструктивно система выполнена в виде имеющего модульную конструкцию блока регулирования и набора датчиков, количество которых зависит от варианта исполнения системы, и соединительных проводов.

Вычислительная часть системы УСТА представлена модулем процессора (ПР), в котором располагается однокристальная микроЭВМ – это интегральная микросхема, которая содержит все логические элементы необходимые для образования полноценной вычислительной системы. Она предназначена для обработки числовой информации о состоянии объекта регулирования и определения необходимых управляющих воздействий на объект.

Интерфейсная часть системы включает средства ввода аналоговых сигналов, дискретных сигналов, частотных сигналов, средства вывода дискретных управляющих сигналов и средства вывода аналоговых управляющих сигналов. Она представлена пятью модулями: модулем аналого-цифрового преобразователя (АЦП), модулем ввода дискретных сигналов (ГР), модулем выходных ключей (ВЫХ КЛЮЧИ), модулем управления широтно-импульсным модулятором (УПР ШИМ) и модулем силовых ключей ШИМ (КЛЮЧИ ШИМ) и предназначена для обеспечения связи вычислительной части системы с объектом регулирования. К интерфейсной части системы относятся также датчики, обеспечивающие первичное преобразование аналоговых сигналов, характеризующих режим работы дизель – генераторной установки тепловоза.

Она выполняет следующие основные функции:- ввод в вычислительную часть аналоговых (непрерывных) гальванически развязанных сигналов (z, UТГ, IТГ), характеризующих значения параметров состояния объекта регулирования (таких, например, как выход реек топливных насосов высокого давления, напряжение и ток тягового генератора); - ввод в вычислительную часть частотных сигналов, т. е. сигналов, характеризующих частоту вращения коленчатого вала дизеля n;- ввод в вычислительную часть дискретных (релейных) гальванически развязанных сигналов (КВ, МР1 … МР4, РУ5, ОМ1 … ОМ6 и др), характеризующих состояние объекта регулирования; дискретные сигналы формируются по принципу «есть – нет» и используются для определения признака включения или не включения какого-либо устройства или аппарата;- передача от вычислительного устройства к объекту регулирования гальванические развязанных импульсных управляющих сигналов (ШИМ1, ШИМ2), используемых для плавного регулирования тока возбуждения тягового генератора и стартер-генератора;

- передача от вычислительного устройства к объекту регулирования дискретных (релейных) управляющих сигналов (ВШ1, ВШ2, РМ1), используемых для включения или отключения контакторов и реле электрической схемы тепловоза.

При работе с высоковольтными аналоговыми электрическими сигналами (например, напряжение и ток тягового генератора тепловоза) их гальваническая развязка, а также, при необходимости, первичное масштабирование (пропорциональное понижение уровня) сигнала осуществляется специальными датчиками (ДН, ДТ). При измерении неэлектрических величин (например, выход реек топливных насосов высокого давления z) датчик осуществляет преобразование физической природы сигнала.

Логика работы системы УСТА, т. е. порядок ее взаимодействия с объектом регулирования, полностью определяется управляющей программой вычислительной части системы, в основу которой положены закономерности ПИД-регулятора. Управляющей программой называется циклически замкнутая, непрерывно выполняемая вычислительной частью системы последовательность операций, обеспечивающая определенный порядок взаимодействия микропроцессорной системы регулирования с объектом регулирования.

Основная программа состоит из бесконечного цикла. Перед входом в цикл проходит блок инициализации. В этом блоке производится начальная установка режимов работы самого микроконтроллера и настройка периферийных устройств на плате процессора. Основная часть алгоритма, представляющая собой собственно регулятор напряжения тягового генератора и регулированию напряжения стартер – генератора, выполняется каждые 10 мс.

По истечении этого времени выполнение алгоритма работы происходит по другому пути, где определяется позиция контроллера машиниста, состояние электрической схемы тепловоза и, в зависимости от состояния электрической схемы и уровня напряжения тягового генератора, выполняется управление электропневматическими вентилями контакторов ослабления возбуждения ВШ1 и ВШ2 тяговых электродвигателей. Следующим шагом в выполнении алгоритма управления производится оценка свободной мощности дизеля на основании данных о положении реек топливных насосов высокого давления и фактической частоты вращения коленчатого вала. Уровень свободной мощности дизеля определяет заданное значение мощности тягового генератора. Прежде чем вычислить заданное значение напряжения тягового генератора и темп его изменения в вычислительном устройстве определяется наличие или отсутствие боксования. Здесь же вычисляются максимально допустимые значения напряжения и тока тягового генератора. Заданные значения напряжения тягового генератора и темпа его изменения, а также максимальные значения тока и напряжения передаются в регулятор напряжения тягового генератора. Эта часть алгоритма управления повторяется каждые 100 мс.

Регулятор напряжения тягового генератора (для тепловоза 2ТЭ116 – напряжения Ud на выходе ВУ), образован блоками 1 … 5. В блоке 1 осуществляется ввод информации о значениях сигналов, характеризующих состояние дизель-генераторной установки. В блоке 2 проверяется, не является ли текущий режим аварийным, т. е. не превышены ли предельные значения тока Id и напряжения Ud на выходе ВУ (соответственно 7100 А и 850 В). Если такое превышение обнаруживается, дискретный выход РМ1 устанавливается равным 1 и получает питание катушка реле РМ1. Последнее, включившись, осуществляет сброс нагрузки тягового генератора с отключением контакторов П1 … П6, ВВ, КВ и последующей сборкой схемы возбуждения тягового генератора в режиме холостого хода. Если допустимые значения тока и напряжения на выходе ВУ не превышены, определяются величина и знак рассогласования ΔU между заданным (Udзад) и измеренным фактическим (Ud) напряжениями на выходе выпрямительной установки, в зависимости от которых далее выбирается направление и вычисляется темп изменения ширины импульсов открытия транзисторов канала 1 модуля «ШИМ», управляющего током возбуждения синхронного возбудителя. В блоке 6 выполняются операции по регулированию напряжения стартер - генератора, которые подробнее будут рассмотрены ниже.

Описанная последовательность операций обеспечивает увеличение тока возбуждения возбудителя при Ud < Udзад и уменьшение его при Ud > Udзад темпом, зависящим от абсолютного значения разности (Udзад - Ud), что позволяет поддерживать напряжение Ud равным Udзад. Поскольку электрические машины (стартер-генератор, синхронный возбудитель, тяговый синхронный генератор) сравнительно быстро реагируют на изменение тока возбуждения, для достижения требуемой точности регулирования напряжения и обеспечения эффективной защиты электрической передачи от аварийных режимов работы эти операции необходимо выполнять достаточно часто. Алгоритм работы УСТА предусматривает выполнение их через каждые 10 мс, т. е. 100 раз в секунду. При наличии такого регулятора управление генератором сводится к изменению величины заданного напряжения Udзад, которая нигде внутри описанного регулятора не определяется и является для него внешней величиной. Если она будет оставаться постоянной во всех режимах работы, регулятор будет поддерживать постоянное напряжение на выходе ВУ во всех режимах работы дизель – генератора. Однако для тепловозного дизель – генератора такое регулирование является неприемлемым.

Как известно, система регулирования напряжения тягового генератора вне зависимости от ее исполнения должна решать следующие основные задачи: формирование гиперболической внешней характеристики генератора, которая, кроме собственно гиперболического участка ограничения мощности, включает также прямолинейные участки ограничения напряжения и тока; использование всей свободной мощности дизеля на тягу; управление контакторами ослабления тока возбуждения тяговых электродвигателей; ликвидация боксования; ограничение мощности генератора при отключении одного из тяговых электродвигателей.

В системе УСТА большинство этих задач решаются изменением величины заданного напряжения Udзад, которая рассчитывается в оставшейся части алгоритма и передается в рассмотренный выше регулятор напряжения тягового генератора. Прежде чем продолжить подробное рассмотрение алгоритма, кратко остановимся на основных принципах решения каждой из перечисленной выше задач.

Формирование внешней характеристики тягового генератора является наиболее сложной задачей, решаемой системой УСТА. На участке ограничения напряжения заданное напряжение остается постоянным и равным максимально допустимому для данной позиции Nкм контроллера, т. е. Udзад = Udmax(Nкм). На участке ограничения тока оно снижается по мере уменьшения сопротивления нагрузки тягового генератора с целью исключения увеличения тока нагрузки тягового генератора выше максимально допустимого Idmax(Nкм) для данной позиции контроллера. На участке ограничения мощности система решает задачу поддержания постоянной мощности генератора, т. е. Рг = Id∙Ud = const. С этой целью в ее алгоритме организован специальный регулятор мощности, входами которого являются величина заданной мощности генератора Ргзад, измеренные фактические значения тока Id и напряжения Ud на выходе выпрямительной установки, а выходом – величина заданного напряжения Udзад. Если фактическая мощность, равная произведению тока Id и напряжения Ud, превосходит заданную (т. е. имеет место перегрузка дизеля), величина Udзад уменьшается, что приводит к уменьшению на-пряжения Ud, а, следовательно, тока Id и мощности Рг.

В противном случае Udзад увеличивается, что приводит к увеличению Рг. Величина заданной мощности определяется различными способами в зависимости результатов измерения или частоты вращения коленчатого вала, или выхода реек топливных насосов высокого давления, или перемещения индуктивного датчика регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля. В этом случае заданная мощность вычисляется как сумма двух составляющих, т. е. Ргзад = Ргсел + DР. Первая из них представляет собой аналог селективной мощности в серийных системах объединенного регулирования дизель-генераторной установки и определяется в зависимости от частоты вращенияn коленчатого вала дизеля или в зависимости от позиции контроллера машиниста. Вторая составляющая представляет собой добавку к селективной мощности, обеспечивающую соответствие фактического выхода реек топливных насосов высокого давления дизеля заданному для данной позиции контроллера или же соответствие фактического положения индуктивного датчика регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля (напряжения Uид) его среднему положению.

Поскольку управление силовой установкой тепловоза осуществляется посредством релейной электрической схемы, информация о состоянии реле и контакторов этой схемы, получаемая вычислительной частью системы УСТА с помощью средств ввода дискретных сигналов, чрезвычайно важна для ее корректной работы.

Для измерения частоты вращения коленчатого вала дизеля задействован высоковольтный вход частотного канала. В качестве источника переменного напряжения используется выходное напряжение синхронного возбудителя, которое с помощью трансформатора ТР понижается до 15 … 20 В (при напряжении на выходе возбудиВ). Входной сигнал поступает в модуль Упр. ШИМ, где он преобразуется в гальванически развязанный от внешних цепей сигнал, представляющий собой последовательность прямоугольных однополярных импульсов с амплитудой 5 В. Этот сигнал поступает в модуль ПР, где и определяется частота следования импульсов, пропорциональная частоте вращения ротора синхронного возбудителя, а, следовательно, и частоте вращения коленчатого вала дизеля.

Дискретные управляющие сигналы используются в системе УСТА для управления работой электрических аппаратов схемы тепловоза. Средства вывода этих сигналов представлены в системе модулем ВЫХ выходных ключей. Они используются для управления следующими аппаратами электрической схемы: групповой контактор ВШ1; групповой контактор ВШ2; реле РМ1 - включение реле защиты РУ2 с последующим отключение нагрузки тягового генератора; реле РУ16, обеспечивающее автоматическое переключение возбуждения стартер - генератора с резервного на основное.

Логическим продолжением микропроцессорных систем управления и регулирования электрической передачей тепловозов (МСКУ-1, АСУ «Локомотив», УСТА), разработанных специалистами ВНИКТИ, система МСУ-Т отличается более совершенной элементной базой. Использование современных научно-технических разработок обеспечивает высокие потребительские качества системы МСУ-Т.

Применение системы МСУ-Т на тепловозе позволило исключить из схемы его управления все промежуточные реле управления и также реле времени. Установка в кабине машиниста дисплейных модулей (ДМ) предоставила возможность отказаться от использования пультовых приборов, за исключением приборов контроля тормозного оборудования.

Теперь, находясь в кабине, локомотивная бригада имеет возможность контролировать на ДМ практически все параметры основных и вспомогательных систем тепловоза. В случае возникновения какой-либо неисправности, а также при несанкционированной работе исполнительного аппарата и выходе за предельно допустимое значение любого из опрашиваемых параметров, на ДМ индицируется аварийно-предупредительное сообщение с указанием неисправности.

Следует отметить, что принятые технические решения позволили максимально автоматизировать процесс управления тепловозом, но, тем не менее, первоначальное задающее управляющее воздействие по изменению режима его работы всегда инициируется машинистом.

На тепловозе ТЭП70БС система МСУ-Т выполняет большой перечень функций. В частности, она бесконтактно управляет электрической схемой тепловоза во всех режимах его работы (т. е. действием исполнительных аппаратов система управляет непосредственно с помощью электронных транзисторных ключей, а все промежуточные реле исключены из электрической схемы). Пуск и остановка дизеля осуществляются по команде машиниста.

Система отслеживает все временные интервалы, которые требуются для пуска дизеля. Его пуск блокируется при включенном валоповоротном механизме, отсутствии давления масла и топлива до окончания времени предпусковой прокачки маслом, при установке контроллера машиниста на позицию, отличную от нулевой, а также наличии сигнала «Пожар». Дизель автоматически останавливается тогда, когда появляется сигнал «Пожар», отсутствуют сигналы с блокировок газового пожаротушения и реле РДМ4, возникают сигналы о давлении газов в картере и «Аварийный останов дизеля».

Частота вращения коленчатого вала задается в зависимости от позиции контроллера машиниста. Автоматически снимается нагрузка с дизеля при превышении предельно допустимой температуры воды и масла, пропорционально количеству отключенных тяговых двигателей снижается мощность, снимаемая с зажимов тяговой выпрямительной установки. Турбокомпрессор защищается от помпажа при резком сбросе позиций. Это достигается за счет опережающего снижения напряжения на тяговом генераторе по сравнению с уменьшением частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Обеспечиваются управление электроснабжением поезда, выдача сигналов задания напряжений в локальные микропроцессорные управления возбуждением тягового и вспомогательного генераторов. Формируются внешние и нагрузочные характеристики тягового генератора в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля. Используется вся свободная мощность силовой установки на тягу и электроснабжение поезда за счет включения в контур регулирования мощности координаты положения индуктивного датчика гидромеханического регулятора дизеля.

Автоматически ограничиваются напряжение и ток тягового генератора, тяговых двигателей в режимах тяги и электрического торможения, ведется защита силовых выпрямительных установок от перегрузок. Автоматически выполняются контроль изоляции низковольтных и силовых цепей, сброс нагрузки при нарушении изоляции силовых цепей, управление контакторами ослабления возбуждения тяговых двигателей.

С помощью системы осуществляется управление электрическим торможением тепловоза от контроллера машиниста и от тормозного крана № 000, формирование характеристик электрического тормоза с учетом заданных ограничений, взаимодействие электрического и пневматического тормозов. Автоматически выполняется замещение электрического тормоза пневматическим при неисправностях или низкой эффективности первого. Поддерживается заданная контроллером машиниста скорость движения поезда при электрическом торможении тепловоза. Обеспечивается проверка исправности электрического тормоза на остановленном тепловозе. Также автоматически ведется защита от боксования, юза и срыва шестерни тягового двигателя.

Система регулирует напряжение генератора электроснабжения по заданной характеристике при включенном и выключенном электроснабжении поезда. Она управляет перераспределением мощности между тяговым генератором и генератором электроснабжения поезда на рабочих позициях контроллера машиниста. Автоматически задается режим работы электропривода тормозного компрессора, регулируется напряжение стартер-генератора, работающего в режиме генератора напряжения бортовой сети тепловоза. Обеспечиваются автоматическая защита электрооборудования тепловоза в различных режимах работы, управление автопрогревом дизеля в холодное время года.

Комплект датчиков и преобразователей используется для измерения различных параметров, с помощью которых выполняются управление и регулирование электрической передачи тепловоза, защита дизеля и электрооборудования, диагностика оборудования и отображение информации на экранах ДМ.

Измерительные преобразователи тока и напряжения используются для контроля: токов якорей всех тяговых двигателей, возбуждения тягового генератора, токов на выходе тяговой выпрямительной установки, возбуждения тяговых двигателей в режиме электрического торможения и возбуждения генератора электроснабжения, токов на выходе выпрямительной установки электроснабжения, электродвигателя компрессора, заряда аккумуляторной батареи, прокрутки дизеля; напряжений на выходах тяговой выпрямительной установки и выпрямительной установки электроснабжения, бортовой сети тепловоза, на зажимах аккумуляторной батареи, а также напряжений для определения сопротивления изоляции силовых цепей и цепей управления.

Индуктивные бесконтактные выключатели измеряют частоту вращения коленчатого вала дизеля, ротора турбокомпрессора, вентиляторов 1-го и 2-го контуров охлаждения дизеля. Датчики избыточного давления измеряют давления: масла на входе в дизель и на выходе из него, в системе смазки тормозного компрессора, редуктора гидронасосов и в редукторе вентилятора центрального воздухоснабжения; топлива на входе фильтра тонкой очистки и на входе в топливные насосы высокого давления.

Введение в схему тепловоза ТЭП70БС дополнительной функции обеспечения электроснабжения поезда повлекло за собой существенное изменение силовой схемы по сравнению с серийным тепловозом ТЭП70.

Подпишитесь на рассылку:

Поиск

Вики

Архив

Бизнес

pandia.ru

Система УСТА для тепловозов ТЭ10 И М62: диагностика неисправностей в электрической схеме

В настоящее время на сети дорог России находится в эксплуатации более 100 секций тепловозов типа ТЭ10М(У) и М62(У), которые в период с 1996 по 2001 гг. были оснащены системой регулирования электропередачей и электроприводом (УСТА), разработанной специалистами ГУП ВНИТИ МПС РФ (г. Коломна). До 2005 г. данной системой запланировано оборудовать еще не менее 500 секций. Прошедшие модернизацию машины водят поезда как в двух- и трехсекционных вариантах (грузовая работа), так и по одной секции (пассажирское движение). За время эксплуатации система зарекомендовала себя как современное, высокотехнологичное изделие, которое позволит в перспективе в значительной мере решить проблемы унификации электрооборудования, снижения номенклатуры запасных частей и сокращения затрат на техническое обслуживание тепловозов.

Применение системы существенно упрощает процесс настройки дизель-генератора на реостатной станции, а в некоторых случаях вообще исключает необходимость ее выполнения. Реализуемое системой регулирование силового оборудования позволяет существенно улучшить тяговые свойства тепловоза.

Как показывает практика эксплуатации модернизированных тепловозов, не все локомотивные бригады и ремонтный персонал депо хорошо представляют принципы работы системы, особенности электрической схемы, в которой она используется, а также способы отыскания возможных неисправностей в электрических цепях. Опыт показывает, что чаще отказы происходят в системах дизеля и штатной схеме локомотива, а не в системе УСТА. Поэтому происходят неоправданные отключения системы, перевод локомотива на аварийный режим возбуждения и даже его отставка от эксплуатации. Публикуемая статья призвана помочь работникам депо разобраться в особенностях технического обслуживания системы на тепловозах типа ТЭ10 и М62.

Система представляет собой электронный блок регулирования УСТА и комплект электронных датчиков-преобразователей, позволяющих получать сигналы из схемы тепловоза и адаптировать их для восприятия микропроцессором, входящим в состав электронного блока. На локомотивах типов ТЭ10 и М62 система: - регулирует ток в рабочей обмотке возбуждения возбудителя (0 — 20 А); - обеспечивает постоянство мощности для каждой позиции контроллера машиниста с учетом включения и отключения вспомогательных нагрузок; - выполняет отсечки по току и напряжению главного генератора, а также защиту от боксования колесных пар; - включает и отключает электрические аппараты: катушки контакторов ослабления возбуждения тяговых двигателей BШ1 и ВШ2 реле защиты; - автоматически ограничивает мощность ГГ, соответствующую 10-й позиции контроллера машиниста, при отключении одного и более ТЭД; - поддерживает напряжение бортовой сети 11б = = 75 В ± 1 %; - согласовывает эффективную мощность дизеля с потребляемой мощностью нагрузок в зависимости от положения индуктивного датчика или датчика линейных перемещений. Внешний вид блока регулирования УСТА и расположение разъемов показаны на рис. 1, схема подключения системы к электрическим цепям тепловоза — на рис. 2. При описании проверки электрической схемы имеются в виду кабельные части разъемов. В блок регулирования УСТА на разъем ХР1 поступают следующие сигналы - на контакты А5 В1, В2 и ВЗ — от электромагнитов МР1 — МР4 регулятора дизеля для определения системой позиции контроллера машиниста; - на контакт В4 — от тумблеров отключателей моторов (ОМ) для определения необходимости ограничения мощности ГГ при отключении ТЭД; - на контакт А4 — от тумблера управления переходами ТУП, который разрешает включение контакторов ВШ1 и ВШ2; - на контакты А1 и А2 — от блок контактов соответственно контакторов ВШ1 и ВШ2 для определения системой состояния этих контакторов; - на контакт A3 — от последовательно соединенных блок-контактов контакторов КВ и ВВ для определения системой состояния схемы возбуждения, - на контакты А6 и А8 — с датчика частоты вращения вала дизеля (типа Д49) для корректировки задания мощности в зависимости от оборотов. Система обеспечивает питанием индуктивный датчик (контакты С7 и С8), а также прием сигналов о положении его сердечника для согласования эффективной мощности дизеля с суммарной мощностью генератора и вспомогательных нагрузок. Кроме того, на контакт ВО разъема ХР1 подается питание «плюс» 75 В через нормально разомкнутые контакты реле окончания пуска дизеля (зависит от типа тепловоза), а на контакт АО — «минус» 75 В. В блок регулирования УСТА на разъем XS1 поступают сигналы со следующих датчиков: - напряжения (ДНГ) — с целью обеспечения обратной связи по напряжению ГГ; - тока (ДТГ) — для осуществления обратной связи по току ГГ; - напряжения (ДНВГ) — чтобы достигалась обратная связь по напряжению вспомогательного генератора (ВГ); - моста сравнения (ДМС) — для ввода в систему сигнала рассогласования с блока диодов сравнения (БДС) при боксовании колесных пар тепловоза; - линейных перемещений (ДЛП) — с целью поддержания равенства эффективной мощности дизеля, а также мощности генератора и вспомогательных нагрузок. Датчики ДНГ, ДТГ, ДНВГ и ДМС представляют собой измерительные преобразователи, которые служат для адаптации аналоговых сигналов иэ схемы тепловоза (тока и напряжения) в удобную для системы форму. Датчик ДЛП совместно с электронным блоком (БЭ) по своим конструктивным особенностям устанавливается только на тепловозах с дизелем Д49 и измеряет непосредственно перемещение реек ТНВД. А подключение ИД, так как Он входит в состав регулятора частоты вращения, возможно как на этом дизеле (с установкой или без установки ДЛП), так и на дизеле типа 10Д100. В случае одновременного подключения ДЛП и ИД начальное регулирование происходит по сигналу с датчика линейных перемещений, а при выходе его из строя система автоматически переходит в режим регулирования по сигналу с индуктивного датчика. Система УСТА управляет следующими нагрузками: - регулирует ток в обмотке возбуждения возбудителя (вход питания: ХР2 — С1, С2, СЗ, С4; выход на обмотку: ХР2 — В1, В2, В6, С6). При этом следует отметить, что в схеме подключения обмоток возбуждения возбудителя и вспомогательного генератора к блоку регулирования есть отличия. Обмотка возбуждения возбудителя включена между регулирующими силовыми транзисторами блока и минусовыми зажимами схемы тепловоза, а обмотка возбуждения вспомогательного генератора — между «плюсом» схемы и регулирующими силовыми транзисторами. В последнем случае упрощается схема переключения обмотки возбуждения ВГ на регулятор БРН при выходе системы из строя, так как один конец этой обмотки в штатной схеме подключен к «плюсу» (см. рис. 2); - регулирует ток в обмотке возбуждения ВГ (вход с обмотки: ХР2 — А4, А5, А6, А7; выход на «минус» схемы: ХР2 — ВЗ, В4, В7, С7) - подает питание через разъем XS2 (вход питания А1 и А2, выход на нагрузку С1 и С2) на катушки контакторов ВШ1 и ВШ2 соответственно; - в случае опасных перегрузок по напряжению или току ГГ подает питание с разъема XS2 (вход питания А4, выход на нагрузку С4) на реле защиты (зависит от типа тепловоза), которое разбирает схему возбуждения. Кроме того, иэ блока регулирования подается напряжение 15 В с разъема ХР1 (В6, В7) для питания датчиков ДНГ, ДТГ, ДНВГ, ДМС и ДПЛ с БЭ. Система работает в соответствии с управляющей программой, записанной в процессор, который выдает управляющие сигналы на обмотки электромашин и катушки электрических аппаратов. Учитывая изложенное, а также принимая во внимание опыт эксплуатации тепловозов при использовании системы, можно выделить следующие неисправности в электрической схеме: - отсутствие возбуждения или бросок тока (недопустимо высокое напряжение) ГГ; - нет заряда АБ или высокое напряжение бортовой сети с большим током заряда АБ; занижена мощность ГГ по позициям КМ при работе системы; - неправильная работа контактора ВШ1 или ВШ2; ё неустойчивая работа реле защиты; ё блок регулирования не включается после запуска дизеля (не мигает нижний светодиод на модуле «АЦП» и не горит светодиод на модуле «ПИТ»).

Отсутствие возбуждения, бросок тока или заниженная мощность на нормальном режиме возбуждения могут происходить по следующим причинам: - обрыв цепи обмотки возбуждения возбудителя. На заглушённом тепловозе необходимо отсоединить разъем ХР2 и проверить мультиметром сопротивление между контактами В1, В2, В6, С6 и зажимом «минус». Оно должно составлять 3 — 4 Ом (сопротивление обмотки возбуждения возбудителя). Далее проверить наличие цепи между контактом 1 (АР) и контактами С1 — С4 разъема ХР2, а также качество контакта в переключателе АР; - отсутствует входная цепь в блок УСТА через блок-контакты контакторов КВ и ВВ. Надо проверить состояние контакторов КВ и ВВ и их контактов. Установить наличие напряжения 75 В относительно «минуса» на контакте A3 разъема ХР1 при включенных контакторах КВ и ВВ; - неисправны датчики ДНГ и ДТГ. Для проверки датчиков необходимо отключить провода от зажимов 1)ВЫХ1 и ивых2, а также входных зажимов (0, 75 мВ; 150, 1000 и 1500 В), подключить резистор 1 кОм между зажимами UBblxi и ивых2. а затем подать питание на входные зажимы. При проверке на тепловозе можно использовать напряжение питания датчиков 15 В и бортовой сети 75 В. Также допускается использовать внешние источники с допустимыми пределами выходного сигнала. В случае имитирования сигнала с шунта рекомендуется применять прибор ИРН. Значения напряжений на зажимах UBb,xi и ивых2 в зависимости от напряжений на входных зажимах указаны в таблице; - отсутствуют сигналы с электромагнитов МР1 — МР4 регулятора дизеля на входе в систему (ошибочно определяются системой позиции контроллера машиниста). Рекомендуется проверить наличие напряжения 75 В относительно «минуса» на контактах А5 (МР1), В1 (МР2), В2 (МРЗ) и ВЗ (МР4) разъема ХР1 в соответствии с таблицей замыкания контактов контроллера при включении соответствующих электромагнитов; - занижена или неправильно измеряется частота вращения коленчатого вала дизеля. Следует проверить частоту вращения, выставить ее значение в соответствии с ТУ на дизель или инструкцией по реостатной настройке. Выяснить правильность подключения и величину сопротивления мультиметром резистора СШВВ2 (должна составлять порядка 5 Ом) между контактами А1 и А2 разъема ХР2 и минусовым зажимом; - неисправен датчик частоты вращения, отсутствуют электрические цепи между контактами А6 и А8 разъема ХР1 блока регулирования и контактами датчика; - обрыв цепей датчиков тока или напряжения. Необходимо установить наличие и исправность резистора 4,7 кОм между зажимами ивых1 и ивых2 датчика ДТГ. Проверить соответствие показаний вольтметра и амперметра на пульте машиниста измеренным напряжениям на датчиках ДНГ (между зажимами 0 и 1000 В) и ДТГ (0 и 75 мВ). При измерении напряжения с шунта 104 следует использовать милливольтметр и при пересчете учитывать, что току 6000 А соответствует напряжение 75 мВ Надо также убедиться в наличии напряжения 15 В между зажимами +15 и -15 В датчиков. Проверить исправность электрических цепей от датчиков к блоку регулирования (зажимы UBblx1, ивых2 — разъем XS1). Выявить правильность установки и регулировки индуктивного датчика (при его подключении к системе) или датчика линейных перемещений. При отсутствии или выходе иэ строя этих датчиков система автоматически нагружает дизель-генератор по характеристике фиксированной мощности для данной позиции контроллера машиниста; - отключен один или несколько тумблеров ОМ1 — ОМ6 или отсутствует контакт в цепи входного сигнала в блок УСТА через эти тумблеры Не будет увеличиваться мощность генератора, начиная с 11-й позиции контроллера. Необходимо при включенных ОМ1 — ОМ6 проверить наличие напряжения 75 В относительно «минуса» схемы на контакте В4 разъема ХР1 и его отсутствие при отключении любого ТЭД. Проверку можно выполнить при работающем дизеле. Если не включаются или включаются неправильно контакторы ВШ1 и ВШ2, то это может быть вызвано следующими причинами: - не установлен в рабочее положение тумблер ТУП или отсутствует контакт в цепи от него к блоку регулирования. При включенном тумблере ТУП и перемещении рукоятки контроллера машиниста на 4-ю позицию должно появиться напряжение 75 В относительно «минуса» схемы на контактах А4 : ХР1 (признак включения ТУП) и А1, А2 : XS2 (питание транзисторных ключей управления ВШ1 и ВШ2). Когда контакторы ВШ1 и ВШ2 срабатывают должно присутствовать или отсутствовать (зависит от схемы тепловоза) напряжение 75 В относительно «минуса» схемы на контактах А1, А2 : ХР1, а при замыкании или размыкании вручную блок-контактов ВШ1 и ВШ2 напряжение должно соответственно пропасть или появиться; - отсутствует цепь питания контакторов ВШ1 и B1U2 от блока УСТА. Надо проверить цепь питания катушек контакторов ВШ1 (катушка ВШ1 — С1 : XS2) и ВШ2 (катушка ВШ2 — С2 : XS2); - неисправен блок регулирования, в первую оче редь модули ГР и Вых. Кл. Проверять срабатывание контакторов ВШ1 и ВШ2 можно на стоянке без нагрузки. Для этого необходимо отключить отключатели моторов, включить ТУП и, собрав схему возбуждения ГГ, перевести рукоятку контроллера на 4-ю позицию. После этого система начнет увеличивать напряжение генератора до значения отсечки. При напряжении ГГ, равном 0,8 напряжения отсечки для данной позиции, должен включиться контактор ВШ1, а через 10 с — ВШ2 В случае перевода контроллера на 3-ю позицию контакторы должны отключиться. Если после запуска дизеля не происходит включение блока регулирования, то это может быть вызвано следующими причинами: не включен тумблер «Питание» на блоке регулирования; вышел из строя предохранитель на передней панели модуля «ПИТ»; нет цепи питания блока от схемы тепловоза. Следует проверить наличие напряжения 75 В между контактами АО и ВО разъема ХР1, а также цепь питания и исправность реле включения блока, которое подключается параллельно катушке реле окончания пуска дизеля. В редких случаях причиной неисправности блока может являться выход из строя модулей ПР и АЦП. Если отсутствуют неисправности в других модулях и схеме тепловоза, рекомендуется заменить модули ПР и АЦП на заведомо исправные. Существенно упрощается поиск неисправности как в электрической схеме тепловоза, так и в блоке регулирования системы при использовании переносного пульта, сконструированного и изготовленного специалистами ВНИТИ. Удобство состоит в том, что в этом случае можно определить конкретное направление поиска неисправности, а не выполнять все проверки возможных причин, которые могли бы привести к данному отказу. В инструкции по пользованию переносным пультом подробно рассмотрена методика работы с ним. При этом объясняется содержание выводимой на экран информации в зависимости от режима работы тепловоза. Переносной пульт представляет собой малогабаритное устройство, соединяющееся отключаемым кабелем, по которому считывается информация с блока регулирования. По этому кабелю в пульт с блока также подается напряжение 5 В для питания его от электрической схемы, что позволяет обойтись без посторонних источников питания. На лицевой панели пульта находятся двухстрочный экран для считывания информации и пять клавиш управления режимами. Используя клавиши управления режимами, можно выводить на экран следующую информацию: напряжение, В (заданное и измеренное) и ток, А главного генератора; напряжение бортовой сети, В; частоту вращения вала дизеля, об/мин; положение реек ТНВД в условных единицах от 0 до 510 (заданное и измеренное); состояние электрических аппаратов МР1 — МР4, ОМ1 — ОМ6, KB ВВ и ТУП а также согласно поступающим дискретным сигналам; состояние контакторов ВШ1 и ВШ2 по поступающим от них дискретным сигналам; напряжение рассогласования при боксовании колесных пар, В; углы открытия транзисторов ШИМ1 и ШИМ2 в условных единицах от 0 до 6000; команды системы на включения ВШ1 и ВШ2, реле защиты; мощность главного генератора (заданная и измеренная), кВт. Кроме того, пульт дает возможность программировать (записывать) положение реек ТНВД на каждой позиции с целью согласования свободной мощности дизеля с изменяющейся суммарной мощностью нагрузок. Процесс определения неисправных модулей блока регулирования или датчиков системы с помощью переносного пульта. Контроль правильности считывания дискретных сигналов из схемы тепловоза заключается в проверке соответствия потенциала на входе в блок регулирования показаниям переносного пульта. Так, при напряжении 75 В, поступившем с электрического аппарата на соответствующий входной контакт блока, в информации на пульте о состоянии этого аппарата должен отображаться сигнал «1», а при снятии напряжения — «0». Если после подачи напряжения вместо сигнала «1» продолжает отображаться сигнал «0», то неисправен данный канал модуля гальванических развязок «ГР». При проверке включения контакторов ВШ1, ВШ2 и реле защиты необходимо создать условия для их включения и проконтролировать при наличии сигналов «0» и «1» у символов ОП1, ОП2 и Аи (соответственно) состояние данных аппаратов (система подает питание на их катушки). Если при наличии сигнала «1» напряжение отсутствует, а при сигнале «0» или «1» проверяемый аппарат все время включен, то неисправен соответствующий ему канал модуля выходных ключей «ВЫХ». Когда при включении 1-й позиции контроллера под нагрузкой число условных единиц ШИМ1 на экране пульта начинает увеличиваться, а нагрузка при исправной цепи обмотки возбуждения отсутствует, неисправность в первую очередь следует искать в модулях управления ШИМ «Упр. ШИМ» или ключей ШИМ. Если отсутствует зарядка аккумуляторной батареи, а число условных единиц ШИМ2 на экране пульта начинает увеличиваться, то при исправной цепи обмотки возбуждения ВГ неисправность следует искать в модулях управления ШИМ «Упр. ШИМ» или ключей ШИМ. Эти же модули при выходе из строя некоторых входящих в их схему элементов являются причиной лавинообразного нарастания напряжения главного или вспомогательного генератора (резкое увеличение нагрузки, недопустимо большой ток зарядки АБ). Если имеется питание 75 В на контактах АО и ВО кабельной части разъема ХР1, исправен предохранитель на модуле «ПИТ», то вышел из строя сам модуль питания. Могут быть исправными датчик частоты вращения и его цепи, а показания оборотов на пульте отсутствуют (ОВ = 0), значит не работает модуль «Упр. ШИМ» блока регулирования. Когда цепи датчиков ДТГ, ДНГ и ДНВГ исправны, а показания на пульте напряжения (UG) и тока (IG) ГГ и напряжения (UB) ВГ отсутствуют или отличаются более чем на 5 % от показаний проверенных приборов на пульте машиниста и в ВВК, то отказал датчик, который необходимо заменить. При отказе цепей или самого датчика линейных перемещений показание на пульте Lp = 510 и не зависит от позиции контроллера машиниста. В случае исправности цепей датчика необходимо отключить выходной разъем Х2 блока электроники БЭ. Внимание! Перед началом поиска неисправностей в системе УСТА необходимо убедиться в нормальной работе дизель-генератора и схемы возбуждения в режиме «Аварийное». Переключать схему возбуждения из режима «Нормальное» в режим «Аварийное» следует только на нулевой позиции КМ при отключенных контакторах КВ и ВВ. Поиск неисправностей в электрической схеме тепловоза и в блоке регулирования системы также можно выполнять при использовании персонального компьютера (ПК) с соответствующей программой, а также комплекта контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) разработки специалистов ВНИТИ. Персональный компьютер помимо функций переносного пульта имеет возможность регистрации сорока измеряемых системой параметров с последующим их выводом в графическом виде на экран и принтер. Кроме того, ПК позволяет изменять параметры управляющей программы с целью оптимизации работы системы для конкретного тепловоза. Контрольно-проверочная аппаратура позволяет при подключении к нему блока регулирования диагностировать его с целью выявления неисправных каналов модулей. Ремонтируют блок регулирования заменой вышедших из строя модулей исправными, которые прилагаются на гарантийный срок службы. Восстанавливать неисправные модули должны высококвалифицированные специалисты депо или представители организации-разработчика системы.

Инженеры М.М. ТИХОМИРОВ, А.В. ЧУПОВ, С.И. ТАРУНТАЕВ, научные сотрудники ГУП ВНИТИ МПС РФ, г. Коломна

Последний раз редактировалось Admin; 10.07.2011 в 15:41.

scbist.com

Система УСТА на тепловозах ЧМЭЗ

Микропроцессорная система на тепловозах ЧМЭЗ, модернизированных по проекту 27.Т. 149.00.00.000, конструктивно состоит из следующих основных узлов: блока регулирования УСТА;

- двух измерительных преобразователей ПН1 (ЭП2716) для измерения напряжения тягового генератора и тока якорей третьей группы тяговых двигателей;

- программного обеспечения, установленного в блоке регулирования.

Блок регулирования и преобразователи ПН1 (ЭП2716) размещены в аппаратной камере. Принципиальная схема подключения системы УСТА к электрической схеме тепловоза ЧМЭЗ в упрощенном виде представлена на рис. 2. Блок регулирования получает питание от аккумуляторной батареи через замыкающие контакты реле РУ4. Напряжение питания подается на внешний разъем ХР1 через контакты АО (-115 В) и СО (+115 В).

Блок регулирования системы УСТА вырабатывает напряжение для питания преобразователей ПН1 (ЭП2716), которое выведено на внешний разъем ХР1 данного блока — контакты В6 (+15 В) и В7 (-15 В). Чтобы определить режим работы тепловоза, в блок поступают дискретные сигналы: признака включения контактора возбуждения KB; с контроллера машиниста КМ2-7, КМЗ, КМ4 и КМ5; с тумблеров отключателей моторов ОМ1 — ОМЗ; признака включения реле боксования РБ.

Дискретные сигналы подключены к контактам A3 — А5, В1, В2, С1, СЗ внешнего разъема ХР1 блока регулирования. Сигналы напряжения тягового генератора и тока третьей группы ТЭД поступают на входы преобразователей ПН1 (ЭП2716), которые гальванически развязывают и преобразуют входное напряжение в пропорциональный стандартный токовый сигнал. Пропорциональные токовые сигналы с выходов ПН1 (ЭП2716) подаются на контакты разъема XS1 — АЗ, А4(ДТ1), ВЗ, В4 (ДН1).

Блок регулирования УСТА управляет включением контакторов ослабления возбуждения тяговых двигателей КШ1 — КШ6. Управление электрическими аппаратами осуществляется с помощью тран-зисторных ключей подачей напряжения +115 В от бортовой сети тепловоза. Все каналы по цепям управления и внутренним цепям блока регулирования гальванически развязаны друг от друга.

Регулирование напряжения тягового генератора обеспечивается изменением тока независимой обмотки возбуждения возбудителя силовыми транзисторными ключами ШИМ1 или ШИМ2 блока регули-рования. Канал регулирования гальванически развязан по цепям управления и от внутренних цепей блока. Плюсовой вывод независимой обмотки возбуждения возбудителя подключен через замыкающий контакт КВ2 и замкнутые контакты аварийного переключателя ПША к внешнему разъему ХР2 на контакты ВЗ, В4, В7 и С7 или на контакты В1, В2 и В6, Сб.

Таким образом, обмотка возбуждения возбудителя стоит в цепи истока силового ключа ШИМ1 или ШИМ2. Стоки этих ключей (контакты С1 — С4, А4 — А7 внешнего разъема ХР2) подключаются при сборке тяговой схемы на плюсовую шину бортовой сети тепловоза. К разъему ХР2 на контакты А1, А2 и В5, С5 подключены резисторы R303 и R302, образующие с диодами на платах ШИМ защитные RD-цепочки транзисторных ключей ШИМ1 и ШИМ2 соответственно. Для согласования задания мощности тягового генератора с параметрами дизеля в блок регулирования УСТА введен сигнал о частоте вращения коленчатого вала дизеля (внешний разъем ХР1, контакты А9, С9).

Защиту от боксования колесных пар система УСТА осуществляет по признаку включения реле боксования РБ. В случае замыкания контакта РБ сигнал +115 В подается на дискретный вход блока регулирования ХР1 — контакт СЗ (провод 305). Система с темпом от 1 до 10 В/с, в зависимости от длительности включенного состояния РБ, снижает напряжение тягового генератора до исчезновения признака РБ (прекращения боксования), после чего плавно восстанавливает его до уровня заданной мощности.

При отключении любой из групп тяговых двигателей разрывается цепь питания дискретного входа признака отключателей ОМ1 — ОМЗ. Система УСТА ограничивает задание мощности тягового генератора на 6 — 8-й позициях уровнем мощности 5-й позиции контроллера машиниста.

Тепловозные характеристики. Задание мощности тягового генератора рассчитывается и поддерживается системой УСТА в соответствии с фактической частотой вращения коленчатого вала дизеля или в соответствии с позицией контроллера машиниста (при отсутствии сигнала с датчика частоты вращения). Темп набора мощности программно ограничен величиной 40 кВт/с.

В табл. 2 и 3 приведены тепловозные характеристики, реализуемые системой УСТА на тепловозах ЧМЭЗ с дизелем K6S310DR и дизелем 8ЧН26/26 (дизель-генератор 4-36ДГ) соответственно. В таблицах, кроме того, приведены значения ограничения напряжения тягового генератора и тока якорей тяговых двигателей, а также параметры включения/отключения контакторов КШ1 — КШ6

Методы проверки исправности системы УСТА и электрической схемы тепловоза. За десять лет внедрения и эксплуатации системы УСТА на различных типах локомотивов опробованы и применяются различные методы проверки ее работоспособности, а также электрической схемы тепловоза ЧМЭЗ.

Первичную проверку при приемке тепловоза локомотивной бригадой и проведении ТО-2 без применения дополнительных контрольных устройств выполняют в следующей последовательности: О запускают дизель. По загоранию светодиода-индикатора на плате питания убеждаются, что блок регулирования получил питание, а по миганию 1 раз в секунду нижнего светодиода на плате АЦП блока УСТА-4 или «Работа» на плате процессора УСТА-5, что управляющая программа инициализировалась (заработала);

в включают тумблеры ОМ1 — ОМЗ, а затем АЛСН. Затормаживают тепловоз и набирают 1-ю позицию КМ. По значению тока на килоамперметре убеждаются, что обеспечивается ограничение тока тягового генератора на 1-й позиции КМ. Контроллер машиниста переводят на нулевую позицию. Таким образом проверяют исправность канала измерения тока;

в отключают тумблеры ОМ1 — ОМЗ и включают АЛСН. Устанавливают контроллер машиниста на 1-ю позицию и после включения контактора KB быстро набирают 4-ю позицию КМ. Через

5 — 6 с, когда напряжение тягового генератора достигает величины U0TC 4-й позиции, фиксируют срабатывание контакторов КШ1, КШЗ и КШ5. Затем через 10 — 15 с (программной задержки от звонковой работы) фиксируют включение контакторов КШ2, КШ4 и КШ6. Переводят контроллер машиниста на позицию ниже 2-й и фиксируют одновременное отключение контакторов КШ1 — КШ6. Таким образом контролируют исправность каналов измерения напряжения и управления КШ.

а% большинстве депо, в которых эксплуатируют тепловозы В с системой УСТА, имеются переносные отладочные пульты 27.Т. 111.00.00.000 и стационарные комплекты проверочной аппаратуры (КПА). Переносной пульт подключают к блоку регулирования УСТА. Он не требует дополнительного питания, позволяет контролировать исправность всех узлов системы УСТА и схемы подключения. Может применяться при обслуживании ТО-2 и реостатных испытаниях, а также в поездной работе.

Стационарный комплект КПА используют для углубленного диагностирования блока регулирования УСТА, демонтированного с тепловоза. Опыт показывает, что отказы чаще происходят в системах дизеля и электрической схеме, чем в системе УСТА. Поэтому случаются неоправданные отключения системы, перевод локомотива на аварийный режим возбуждения и даже его вывод из эксплуатации.

Типовые неисправности тепловоза ЧМЭЗ с системой УСТА, их причины и методы устранения. Перечень приведен в табл. 4. Принятые сокращения, условные обозначения, термины соответствуют принципиальной электрической схеме 27.Т.149.00.00.000ЭЗ тепловоза ЧМЭЗ. При выходе из строя системы УСТА на аварийную схему переходят в следующей последовательности:

· контроллер машиниста устанавливают на нулевую позицию;

· выключают тумблер на модуле БП блока УСТА;

· переводят аварийный переключатель ПША в положение «Аварийное».

В этой статье не приводятся неисправности дизеля, топливной, масляной, водяной систем тепловоза. Они указаны в документации на дизель-генератор, а также в Инструкции по техническому обслуживанию и ремонту тепловоза. Поиск неисправностей в электрической схеме тепловоза и блоке регулирования системы УСТА можно, кроме того, выполнять, используя персональный компьютер с соответствующей программой.

Тепловозные характеристики, реализуемые системой УСТА на тепловозах ЧМЭЗ с дизелем K6S310DR

пкм	Частота вращения коленчатого вала дизеля, об/мин	Мощность генератора при табличном задании от позиции КМ Рген, кВт	Мощность генератора от частоты вращения вала дизеля Роб, кВт	Напряжение вкл./выкл. контакторов КШ1 — КШ6, Ur on/Ur vn, B	Ограничение напряжения тягового генератора Uотс, В	Ограничение тока тягового двигателя l0TC, А
0	350	0	0
1	45	45		100	220
2	380	105	105	/125	200	700
3	420	184	184	/175	280	860
4	460	265	265	287/205	328	900
5	510	366	366	341/244	390	940
6	560	466	466	397/284	454	980
7	660	668	668	451/322	516
	750	850	850	507/362	580
Тепловозные характеристики, реализуемые системой УСТА на тепловозе ЧМЭЗ с дизелем 8ЧН26/26 (дизель-генератором 4-36ДГ)
ПКМ	Частота вращения коленчатого вала дизеля, об/мин	Мощность генератора при задании от позиции КМ Ргв„, кВт	Мощность генератора от частоты вращения вала дизеля Роб, кВт	Напряжение вкл./выкл. контакторов КШ1 — КШ6, Ur on/Ur vn, B	Ограничение напряжения тягового генератора Uотс, В	Ограничение тока тягового двигателя Iотс, А
0	350	0	0
1	74	112		100	220
2	364	125	122	/125	200	700
3	429	170	203	/175	280	860
4	493	254	345	287/205	328	900
5	557	363	465	341/244	390	940
6	622	495	605	397/284	454	980
7	686	650	740	451/322	516
8	750	850	845	507/362	580

pandia.ru

Модернизация тепловозов типа 2ТЭ10М

Тепловоз 2ТЭ10Мк с проведением капитального ремонта и соответственно с продлением срока службы (КРП).

КРП тепловоза выполняется в следующем объеме:

замена дизель-генеpатоpа 10Д100 на дизель-генеpатоp 1А-9ДГ исп. 3 ТУ24.06.374-96;
обоpудование тепловоза системой pегулиpования мощности дизель-генеpатоpа типа УСТА по ТУ 24.04-14-018-95;
оборудование тепловоза комплексной кабиной машиниста увеличенного объема с установкой нового пульта управления, микропроцессорных систем безопасности и диагностики;
оборудование тепловоза унифицированной системой pегулиpования темпеpатуpы теплоносителей;
оборудование модернизированными системами: водяной, масляной, топливной;
установка пpиводов вспомогательного оборудовния с бесшлицевыми валами и эластичными муфтами.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ УСТА НА ТЕПЛОВОЗЕ

Рекомендации по проверке исправности работы системы УСТА машинистом при приемке тепловоза.

- запустить дизель тепловоза и по загоранию светодиода-индикатора на плате питания убедиться, что блок питания запустился, а по миганию 1 раз в секунду нижнего светодиода на плате АЦП блока УСТА-4 или «работа» на плате процессора светодиода УСТА-5 управляющая программа инициализировалась (заработала).

- отключить тумблеры ОМ1-ОМ6;

- отключить тумблер «ТУП»;

- включить АЛСН;

- перевести КМ на первую позицию и по показаниям kV наблюдать за возбуждением генератора. Напряжение генератора должно достигать напряжения отсечки на первой позиции КМ;

- переводя КМ на вторую и последующие позиции наблюдать за ростом напряжения.

- перевести КМ в нулевую позицию;

- включить тумблер «ТУП»;

- набрать 4 позицию КМ;

- при достижении напряжения генератора 7/8 U отсечки зафиксировать срабатывание ВШ1;

- при срабатывании ВШ1 напряжение генератора программно снижается на 1/8;

- при достижении напряжения генератора 7/8 U отсечки за время не менее 10 сек зафиксировать срабатывание ВШ2;

- перевести контроллер машиниста в нулевую позицию и зафиксировать отключение ВШ2, ВШ1;

- включить тумблеры ОМ1-ОМ6;

- заблокировать колеса тепловоза тормозами и набрать первую позицию КМ. По появлению тока на кА убедиться, что генератор выходит на ток отсечки (грузится).

- перевести КМ на нулевую позицию.

Схема подключения системы УСТА к электрической схеме тепловоза 2ТЭ10 М с дизелем 10Д100

Реле времени РВ5 переносится из ЛВК в ПВК на место сопротивления СРПН1, 2.

Сопротивление СОР устанавливают в ПВК на свободное место и используется в схеме как добавочное сопротивление Rдоб1.

На место снятого блока тахометрического БА-420 устанавливается блок регулирования

Устанавливаются датчики ДТг, ДНг, ДМс (ПН1 или ЭП2716) на место снятых реле переходов РП1 – РП3.

На место снятых РБ1, РБ3 устанавливают датчик ДТвг.

При необходимости БРН переносится в ЛВК.

Автомата А20 «Подвозбудитель» переименовывают «УСТА», который должен быть всегда в положении «включено».

Система УСТА не участвует в операциях по автоматическому пуску дизеля.

Подготовка электрических цепей пуска серийная. Дополнительно в электрическую схему работы дизеля включили катушку РУ16 (возможно обозначение и как РУ15).

locotruck.ru

ВЫБОР СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Для управления электрической передачей мощности, а также для поддержания требуемых режимов работы тепловоза на современных локомотивах используются микропроцессорные системы управления. Ранее функции автоматического управления и регулирования чаще всего выполняли унифицированные блоки автоматики. Однако в силу того, что они являлись аналоговыми регуляторами и не обеспечивали таких функциональных и диагностических возможностей, как современные цифровые системы, рассматривать в расчетно-графической работе такие устройства нецелесообразно.

При выборе микропроцессорной системы управления необходимо руководствоваться типом передачи мощности, который был определен в самом начале расчетно-графической работы, а также типом тепловоза, указанным в задании.

Среди микропроцессорных систем управления наибольшее распространение получили системы УСТА и МСУ-Т.

Система УСТА

Унифицированная система тепловозной автоматики (УСТА) состоит из блока регулирования, блока транзисторных ключей широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и комплекта датчиков (рис. 2).

Основным узлом системы является блок регулирования. В нем управляющая программа, которая хранится на специальной энергонезависимой интегральной микросхеме, производит анализ сигналов датчиков: напряжения тягового генератора UТГ, тока тягового генератора IТГ, напряжения цепей управления UВГ, частоты вращения коленчатого вала дизеля n и положения рейки топливных насосов высокого давления h, а также некоторых дискретных сигналов: положения рукоятки контроллера машиниста, состояния некоторых реле управления, контакторов возбуждения KB, компрессора КДК, ослабления поля ВШ1 и ВШ2, а также тумблера управления переходами ТУП. В результате этого анализа вырабатывается управляющее воздействие на изменение тока обмотки возбуждения синхронного возбудителя (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70) или возбудителя (тепловозы 2ТЭ10, 2М62, ТЭМ2 и ЧМЭЗ), а также стартер-генератора (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70) или вспомогательного генератора (тепловозы 2ТЭ10, 2М62, ТЭМ2 и ЧМЭЗ). Ток обмоток возбуждения изменяется с помощью двух широтно-импульсных модуляторов (ШИМ1 и ШИМ2).

Система УСТА осуществляет включение нескольких электрических аппаратов в схеме тепловоза. Это контакторы ослабления возбуждения ВШ1 и ВШ2, реле управления (переход на электронную или штатную систему регулирования напряжения цепей управления) и т.д.

При проектировании системы УСТА отказались от применения многофункциональных блоков и модулей промышленной автоматики, создав специализированное микропроцессорное устройство, предназначенное для эксплуатации на всех сериях тепловозов железных дорог страны. Так был решен вопрос полной унификации аппаратной части системы автоматического регулирования напряжения тягового генератора. Различие между управляющими устройствами всех серий тепловозов сводится к особенностям работы управляющей программы.

Система УСТА не имеет в своем составе дисплейных модулей и не обладает функциями диагностирования оборудования тепловоза. В расчетно-графической работе рекомендуется выбирать эту систему для маневровых и магистральных тепловозов с передачей постоянного тока.

Система МСУ-Т

Микропроцессорная система управления тепловозом МСУ-Т отличается более совершенной элементной базой. Использование современных научно-технических разработок обеспечивает высокие потребительские качества системы МСУ-Т, которые соответствуют лучшим зарубежным аналогам.

Применение системы МСУ-Т на тепловозе позволило исключить из схемы его управления все промежуточные реле включения исполнительных аппаратов тепловоза, а также реле времени. Установка в кабине машиниста дисплейных модулей (ДМ) предоставила возможность отказаться от использования пультовых амперметров, электроманометров и термометров, за исключением приборов контроля тормозного оборудования.

МСУ-Т выполняет большой перечень функций. Важная функция МСУ-Т – автоматическая диагностика основного и вспомогательного оборудования тепловоза. Микропроцессорная система выдает на ДМ сообщения о неисправностях оборудования и отклонениях параметров систем тепловоза от нормы. По запросу обслуживающего персонала на ДМ отображаются параметры основного и вспомогательного оборудования тепловоза.

Система содержит конструктивно законченные функциональные части (рис. 3): устройство обработки информации (УОИ), два дисплейных модуля с клавиатурой (ДМ), измеритель температуры (ИТ), по два вольтодобавочных устройства (ВДУ), электронных контроллера машиниста (КМ) и регулятора напряжения стартер-генератора (РНВГ) – основной и резервный, а также энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ). Дополняется система комплектом датчиков, преобразователей и кабелей. Предусмотрено прикладное программное обеспечение.

Устройство обработки информации (УОИ) – главное устройство системы. Оно предназначено для реализации всех программных алгоритмов (управления электрической схемой, регулирования параметров электрической передачи, диагностики бортового оборудования). Конструктивно УОИ представляет собой шкаф с электронными блоками, который расположен в дизельном помещении на внешней стене первой кабины тепловоза. Внешние разъемы УОИ подключены к электрической схеме локомотива, датчикам и преобразователям системы. Устройство разработано на базе одноплатного промышленного компьютера для мобильных применений.

Система МСУ-Т выполняется, помимо базового, еще в двух вариантах: МСУ-ТП – с поосным регулированием силы тяги (рис. 4), и МСУ-ТЭ – с функциями управления энергоснабжением пассажирского поезда (рис. 5).

Функции, выполняемые системами МСУ-Т (МСУ-ТП, МСУ-ТЭ) на тепловозе:

– бесконтактное управление электрической схемой тепловоза во всех режимах работы;

Рис. 3. Структура микропроцессорной системы управления и диагностики (МСУ-Т)

– управление пуском и остановкой дизеля по команде машиниста, с соблюдением всех временных интервалов;

– блокировка пуска дизеля при включенном валоповоротном механизме, отсутствии давления масла и топлива до окончания времени предпусковой прокачки дизеля маслом, при установке контроллера машиниста на позицию, отличную от 0-й, наличии сигнала «Пожар»;

– автоматическая остановка дизеля при наличии сигнала «Пожар», при наличии сигнала давления газов в картере дизеля, при наличии сигнала «Аварийный останов дизеля»;

– задание частоты вращения вала дизеля в зависимости от позиции контроллера машиниста;

– автоматическое снятие нагрузки дизеля при превышении предельно допустимой температуры воды и масла;

– автоматическое снижение мощности тяговой выпрямительной установки пропорционально количеству отключенных тяговых электродвигателей;

– защита турбокомпрессора от помпажа при резком сбросе позиций контроллера машиниста;

– управление выпрямителями возбуждения тягового генератора и генератора энергоснабжения (МСУ-ТЭ);

– управление выпрямителем возбуждения тягового генератора (МСУ-Т, МСУ-ТП);

– управление 6-канальным тяговым выпрямителем и обеспечение поосного регулирования силы тяги (МСУ-ТП);

– формирование внешних и нагрузочных характеристик тягового генератора в зависимости от частоты вращения вала дизеля;

Рис. 4. Структура микропроцессорной системы управления и диагностики МСУ-ТП: АБ – аккумуляторная батарея тепловоза

– использование всей свободной мощности дизеля на тягу поезда за счет наличия датчика положения органов топливоподачи электронного регулятора дизеля;

– автоматическое соблюдение ограничений напряжения и тока тягового генератора и тяговых электродвигателей в режимах тяги и электрического тормоза;

– обеспечение управления двухсекционным режимом работы тепловоза (МСУ-ТП);

– автоматическая защита силовых выпрямительных установок от перегрузок;

– автоматический контроль изоляции низковольтных и силовых цепей, автоматический сброс нагрузки при нарушении изоляции силовых цепей;

Рис. 5. Структура микропроцессорной системы управления и диагностики МСУ-ТЭ: АБ – аккумуляторная батарея тепловоза

– автоматическое управление контакторами ослабления возбуждения тяговых электродвигателей;

– обеспечение управления электрическим торможением тепловоза от контроллера машиниста и от тормозного крана №395;

– формирование характеристик электрического тормоза с учетом заданных ограничений;

– обеспечение взаимодействия электрического и пневматического тормозов;

– автоматическое управление замещением электрического тормоза пневматическим при неисправностях или низкой эффективности электрического тормоза;

– поддержание заданной с контроллера машиниста скорости движения поезда при электрическом торможении тепловоза;

– обеспечение проверки исправности электрического тормоза на стоящем тепловозе;

– автоматическое обеспечение защит от боксования, юза и срыва шестерни тягового электродвигателя;

– регулирование напряжения вспомогательного генератора по заданному закону при включенном и выключенном энергоснабжении поезда;

– управление перераспределением мощности между тяговым генератором и генератором энергоснабжения поезда на рабочих позициях контроллера машиниста (МСУ-ТЭ);

– обеспечение автоматических защит электрооборудования тепловоза в различных режимах работы;

– управление автопрогревом дизеля в холодное время года;

– автоматическая диагностика основного и вспомогательного оборудования тепловоза;

– автоматическая выдача на ДМ сообщений о неисправностях оборудования и отклонении параметров систем тепловоза от нормы;

– отображение на ДМ по запросу обслуживающего персонала параметров основного и вспомогательного оборудования тепловоза.

В расчетно-графической работе рекомендуется выбирать для пассажирских тепловозов систему МСУ-ТЭ, для грузовых – МСУ-ТП, для маневровых – базовое исполнение МСУ-Т.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В графической часть работы требуется представить функциональную схему электрической передачи заданного тепловоза с отображением на ней главных и вспомогательных электрических машин, коммутационных аппаратов силовой цепи, а также элементы выбранной системы автоматического управления. Схема выполняется по аналогии с рис. 1, а и рис. 1, б.

Графическая часть выполняется на листах формата А3 или А4 в зависимости от размеров схемы. На схеме показываются поездные контакторы, контакты реверсора и групповых контакторов ослабления поля. Ниже, под схемой, приводятся пояснения обозначений, приведенных на схеме, записанные в строку через точку с запятой.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

Для подключения тяговых электродвигателей к тяговому генератору или выпрямительной установке на тепловозах используют электропневматические контакторы. В схемах тепловозов они получили название поездных контакторов. Главные контакты этих аппаратов рассчитаны на большие величины токов и напряжений, пневматический привод обеспечивает достаточное контактное нажатие, используются специальные устройства дугогашения.

На тепловозах постройки прежних лет в качестве поездных контакторов использовались аппараты типа ПК-753Б, однако позднее появились контакторы, не уступающие им по своим параметрам, но имеющие лучшие массогабаритные показатели. В расчетно-графической работе рекомендуется выбирать поездные контакторы из аппаратов серии ПК-1000, параметры которых приведены в табл. 10.

Таблица 10

Основные технические показатели электропневматических контакторов

Показатель	ПК-753Б	ПК-1136, ПК-1138	ПК-1146, ПК-1148	ПК-1616, ПК-1619	ПК-1416, ПК-1418
Номинальный ток главных контактов, А
Номинальное напряжение главных контактов, В
Номинальный ток вспомогательных контактов, А		6,3	6,3	6,3	6,3
Номинальное напряжение вспомогательных контактов, В	75;	75;	75;	75;	75;
Число полюсов главной цепи
Номинальное давление пнев-матического привода, МПа	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Масса, кг

Контакторы ПК-1136 и ПК-1138 имеют схожую конструкцию и параметры, отличия состоят лишь в количестве и типе вспомогательных (блокировочных) контактов. Эти контакторы рассчитаны на ток главных контактов 800 А, поэтому они могут быть выбраны в качестве поездных в том случае, если максимальный ток одного тягового двигателя заданной серии не превышает этой величины. Определить величину тока для каждой серии ТЭД можно по данным, приведенным в приложении.

Контакторы ПК-1146 и ПК-1148 также одинаковы по конструкции и параметрам, отличаясь друг от друга только типом и числом вспомогательных контактов. Эти контакторы могут быть использованы в качестве поездных с более мощными ТЭД, потребляемый ток которых доходит до значений 1000 А.

Контакторы типа ПК-1616 и ПК-1619, а также ПК-1416 и ПК-1418 в отличие от рассмотренных выше контакторов имеют не одну пару главных контактов, а соответственно 6 пар и 4 пары. Ток главных контактов ограничен значением 500 А, в связи с чем они не могут быть использованы в качестве поездных. Их устанавливают для подключения резисторов ослабления поля ТЭД одновременно на всех двигателях, для чего и предусмотрено сразу несколько пар полюсов главной цепи. В задании указано количество ступеней ослабления поля ТЭД, в соответствии с которым необходимо предусмотреть один, либо два контактора с числом полюсов главной цепи, равным количеству ТЭД по заданию. Например, для случая с шестью ТЭД и двумя ступенями ослабления поля может быть выбрано два одинаковых контактора типа ПК-1616 или ПК-1619, а в случае, если тепловоз имеет 8 ТЭД и одну ступень ослабления поля – два контактора типа ПК-1416 или ПК-1418, один из которых будет подключать резисторы к обмоткам возбуждения первых четырех ТЭД, а второй – к обмоткам четырех оставшихся.

Помимо рассмотренных контакторов для включения цепей ослабления поля ТЭД можно использовать групповые переключатели серии ПКГ (табл. 11). При этом переключатели ПКГ-565 и ПКГ-566 могут работать с шестью ТЭД (разница состоит в напряжении вспомогательных контактов, которое должно соответствовать напряжению цепей управления, указанному в задании), а контакторы ПКГ-540 и ПК-541 имеют только четыре контактные группы, поэтому их можно использовать парно – по одному для каждых четырех ТЭД в случае, если их по заданию восемь.

Таблица 11

Основные технические показатели групповых переключателей ПКГ

Контактор	Количество контактных групп	Номинальный ток главной цепи, А	Номинальное напряжение, В	Номинальное напряжение вспомогательной цепи, В
ПКГ-540
ПКГ-541
ПКГ-565
ПКГ-566

В качестве реверсоров на тепловозах применяют кулачковые переключатели типа ППК. Они выпускаются на разное количество контактных групп, что позволяет для любого количества ТЭД выбрать реверсор из аппаратов этой серии. Основные параметры реверсоров приведены в табл. 12.

Таблица 12

Основные параметры реверсоров

Переключа-тель	Количество коммутируемых цепей	Номиналь-ный ток, А	Номинальное напряжение вспомогательной цепи, В
ППК-8063
ППК-8064
ППК-8023
ППК-8024
ППК-8033
ППК-8034
ППК-8041
ППК-8042
ППК-8121
ППК-8122
ППК-11602
ППК-12602
ППК-12802

4.2 Выбор коммутационных аппаратов вспомогательных цепей и цепей управления

Вспомогательные электрические машины тепловоза включаются и выключаются посредством электромагнитных контакторов разных серий. При этом параметры главных контактов должны соответствовать параметрам той цепи, в которой предполагается производить переключения. Основные характеристики электромагнитных контакторов приведены в табл. 13.

Таблица 13

Основные параметры электромагнитных контакторов

Наименование	Номинальный ток, А	Количество и исполнение пар главных контактов	Род тока	Напряжение питания катушки, В
МК1-10		1 замыкающая	постоянный	75; 110
МК1-20		2 замыкающих	постоянный	75; 110
МК1-30		3 замыкающих	постоянный	75; 110
МК2-10		1 замыкающая	постоянный	75; 110
МК2-20		2 замыкающих	постоянный	75; 110
МК3-10		1 замыкающая	постоянный	75; 110
МК3-20		2 замыкающих	постоянный	75; 110
МК4-10		1 замыкающая	постоянный	75; 110
МК4-20		2 замыкающих	постоянный	75; 110
МК5-10		1 замыкающая	постоянный	75; 110
МК5-20		2 замыкающих	постоянный	75; 110
МК6-10 (Н)		1 замыкающая	постоянный	75; 110
МК6-10П, Т		1 замыкающая	переменный	75; 110
МК6-30 (Н)		3 замыкающих	постоянный	75; 110
МК6-30П, Т		3 замыкающих	переменный	75; 110
ТКПМ-111		1 замыкающая	постоянный	75; 110
ТКПМ-121		2 замыкающих	постоянный	75; 110
ТКПМ-131		1 замыкающая и 1 размыкающая	постоянный	75; 110
ТКПД-114В		1 замыкающая	постоянный
КПВ-604		1 замыкающая	постоянный
КМ-2334		3 замыкающих	переменный	75; 110

В расчетно-графической работе требуется выбрать электромагнитные контакторы для управления электродвигателями топливоподкачивающего и маслопрокачивающего насосов, тормозного компрессора, вентиляторов охлаждения дизеля, ТЭД и выпрямительной установки (при ее наличии).

При выборе электромагнитных контакторов необходимо соблюдать величину тока главных контактов, которая не должна быть менее тока, потребляемого вспомогательной электрической машиной, для которой выбирается данный контактор. Кроме того, в качестве контактора топливоподкачивающего насоса обычно используются аппараты с двумя замыкающими силовыми контактами, один из которых управляет работой насоса, а второй предусмотрен для питания цепей управления. Описанные контакторы рассчитаны на напряжение главной цепи 220 В, поэтому все они могут быть использованы на тепловозах с напряжением бортовой сети как 75 В, так и 110 В. Катушки контакторов выполняются на оба эти напряжения, за исключением контакторов ТКПД и КПВ. Для управления включением асинхронных трехфазных электродвигателей вентиляторов охлаждения дизеля могут быть применены контакторы серий МК6 и КМ-2334. Эти контакторы имеют по три группы главных контактов, рассчитанных на токи 400 А и 150 А соответственно при напряжении 380 В.

В цепях управления для осуществления переключений обычно используют реле управления. На тепловозах постройки последних десятилетий нашли применение реле управления двух типов: ТРПУ и РПУ (табл. 14).

Таблица 14

Основные параметры электромагнитных реле управления

Тип реле	Номинальный ток контактов, А	Напряжение питания катушки, В
ТРПУ-1		75; 110
РПУ-3М		75; 110

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru

Смотрите также

Календарь

декабрь 2018

Мы в Соцсетях