8.3. Устройства автоматической защиты цепей управления

Применение бесконтактных регуляторов напряжения на электровозах ВЛ11 потребовало введения в схему специального защитного устройства для защиты цепей управления от опасных повышений напряжения.

Необходимость этого устройства обусловлена следующей причиной: при выходе из строя измерительного органа регулятора напряжения, в тех случаях, когда силовой транзистор VT3 теряет способность закрываться (обрыв в цепи базы транзистора VT2, повреждение эмиттер-коллекторного перехода транзистора VT2), напряжение генератора управления резко возрастает, и если своевременно его не отключить, то это может привести к повреждению низковольтной аппаратуры цепей управления. Нарастание напряжения в этом случае происходит так быстро, что предохранители с плавкими вставками в силу своей инерционности практически не успевают предотвратить аварию.

В АПУ-009 эти функции выполняет блок защиты БЗ-009, который размещен в кассете А1 агрегата панели управления и предназначен для защиты цепей управления и электронной аппаратуры самой панели управления от опасных повышений напряжения генератора при возникновении каких-либо неисправностей в цепи возбуждения генератора. Блок защиты содержит входную измерительную цепь, состоящую из резисторов R1, R2, R3, транзистора VТI и стабилитрона VD7. В коллекторной цепи транзистора VT1 в качестве нагрузки включены катушка реле K1 типа РМУГ на напряжение 24 В и резистор R5. Два замыкающих контакта реле K1 включены в цепь питания катушки реле К2 типа РМ4; в нее включен также балластный резистор R6. Стабилитрон VD7 предназначен для обеспечения надежного запирания транзистора VT1. Для создания предварительного смещения на стабилитроне VT7 имеется цепочка, состоящая из резистора R4, диода VD4 и резистора R5.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

 

В коллекторную цепь транзистора VT1 включен диод VD2, предотвращающий попадание плюсового потенциала на коллектор транзистора после срабатывания схемы. С целью предотвращения возникновения опасных перенапряжений катушки реле K1 и К2 зашунтированы обратными диодами соответственно VD3 и VD6. Схема работает следующим образом. При напряжении генератора, меньшем уставки, транзистор VT1 активно заперт падением напряжения на стабилитроне VD7 (это напряжение создается посредством цепочки смещения R4, V4, R5). Вследствие этого реле К1 обесточено и его замыкающие контакты разомкнуты, и потому реле К2 также обесточено. Его размыкающие контакты обеспечивают протекание тока возбуждения генератора управления. Если напряжение генератора превысит напряжение уставки, откроется VТ1, реле К1 сработает и замкнет свои замыкающие контакты. В этом случае цепь катушки реле К2 замкнется и последнее сработает, разомкнув свои размыкающие контакты в цепи возбуждения генератора управления. Напряжение генератора уменьшится до остаточного, и поскольку это напряжение приложено к входной цепи блока, то транзистор VТ1 запирается. Однако это не вызывает обесточивание катушки реле К1, поскольку оно подключило свою катушку посредством контактов К1 (через размыкающие контакты возвратной кнопки S1) к "плюсу" цепей управления. Если бы отсутствовала цепь подпитки катушки реле К1 через собственные контакты, то возникла бы звонковая работа системы генератор управления—блок защиты. Разрешается восстанавливать работу генератора посредством нажатия кнопки S1. Если генератор не запускается, необходимо выяснить причину неисправности. Если неисправность устранить не удается, необходимо рубильник соответствующего генератора выключить.

После того как неисправность устранена, Необходимо нажать на кнопку S1. Этим самым прекращается подпитка от цепей управления катушки реле K1, размыкаю все замыкающие контакты; обесточивается цепь катушки реле К2; последнее замыкает свои размыкающие контакты К2 и цепь возбуждения генератора восстанавливается. При обесточивании реле К1 размыкаются также его контакты в цепи подпитки собственной катушки; следовательно, после того как кнопка S1 будет отпущена и его размыкающие контакты вновь замкнутся, цепь подпитки катушки реле К1 тем не менее окажется разомкнутой, поскольку разомкнулись контакты К1.

Изменение уставки составляет не более 3 % при изменении температуры окружающей среды от минус 50 до плюс 60 °С и коэффициент возврата всей входной цепи совместно с реле К1 — около 0,985. Уставку срабатывания блока защиты регулируют резистором R3, размещенным на лицевой панели кассеты.

Пусковые аккумуляторные батареи тепловозов предназначены для пуска дизеля и питания цепей управления, вспомогательных и освещения при неработающем дизеле. Конструкция и емкость аккумуляторов определяются пусковым режимом – кратковременным разрядом, при котором токи достигают 2500 А. При этом напряжение батареи должно обеспечивать необходимую для пуска частоту вращения коленчатого вала дизеля при прокрутке. Работоспособность аккумуляторных батарей зависит от условий, в которые они поставлены, плохое обслуживание и неправильная эксплуатация батареи может сделать ее неисправной независимо от срока службы. Защита аккумуляторной батареи на тепловозах производится в двух направлениях:
- Защита от чрезмерных разрядов при запуске дизеля;
- Защита от подключения к высокому напряжению тягового генератора.

Во-первых, степень разряда аккумуляторной батареи определяется условиями запуска дизеля. В случае неудавшегося или затрудненного запуска аккумуляторная батарея подвергается глубоким разрядам, которые влияют на срок ее службы. Регулярные глубокие разряды вызывают коррозию решеток положительных пластин и газообразование, разрушающее активный материал пластин, в особенности положительных. Шлам (материал разрушения пластин) оседая на дно банки может замкнуть пластины. При этом увеличивается температура электролита, вызывается излишнее разложение воды, что оголяет пластины и требует доливки. Для контроля времени прокрутки коленчатого вала в схеме тепловозов предусмотрено специальное реле времени.

Во-вторых, тяговые генераторы постоянного тока используются как электродвигатели последовательного возбуждения для раскрутки коленчатого вала во время запуска дизеля. С помощью пусковых контакторов он подключается к аккумуляторной батарее. Во время работы тепловоза в тяговом режиме существует вероятность ошибочного включения режима запуска, когда замкнуться пусковые контакторы аккумуляторная батарея окажется подключенной к источнику высокого напряжения. Это может вывести ее из строя из-за резкого увеличения тока заряда и разрушения активной массы. В отдельных случаях это может привести к взрыву аккумуляторной батареи и возникновению пожара. Для предотвращения такого состояния предусмотрена защита от подключения аккумуляторной батареи к напряжению тягового генератора, заключающаяся в том, что в цепь питания катушки контактора возбуждения тягового генератора включаются блокировки пусковых контакторов, и наоборот, в цепь питания катушек пусковых контакторов включается размыкающая блокировка контактора возбуждения тягового генератора. Таким образом в схемах тепловозов предусмотрена двойная защита от подключения аккумуляторной батареи к высокому напряжению тягового генератора - контактор возбуждения тягового генератора не может быть включен при включенных пусковых контакторах, а пусковые контакторы не могут включиться если включен контактор возбуждения тягового генератора.

Предусматривать защиту от включения высокого напряжения к аккумуляторной батарее на тепловозах с тяговыми генераторами переменного тока нет необходимости, так как запуск дизеля производится при помощи специального стартер-генератора, который при работающем дизеле используется для питания различных вспомогательных цепей, в том числе зарядки аккумуляторной батареи.