Регулятор напряжения

i

Питание цепи управления электровоза и освещения осуществля­ется током низкого напряжения 50 В, который вырабатывается гене­ратором тока управления или аккумуляторной батареей.

На электровозах ЕЛ для этой цели применяется умформер, кото­рый состоит из мотора и генератора, имеющих один остов и общий вал для якорей.

На электровозах IV-KH-1 остов генератора управления крепится к остову мотор-вентилятора, а его якорь находится на валу якоря двигателя вентилятора.

•

В обоих случаях моторы подключаются к контактной сети с на­пряжением 1650 В и скорость вращения якоря мотора и генератора будет зависеть от напряжения контактной сети, а оно колеблется в широких пределах от 1000 до 1850 В, следовательно, ЭДС генератора прямо пропорционально зависящая от числа оборотов в минуту якоря генератора, тоже будет колебаться в больших пределах от 30 до 80 В. Кроме того, при изменении нагрузки на генератор изменяется про­тиводействующий момент, соответственно будут изменяться оборо­ты и, как следствие, ЭДС генератора.

•

Такое большое колебание напряжения генератора понижает на-дежность работы аппаратов, нарушает нормальный режим работы осветительных ламп и не обеспечивает нормальной зарядки аккуму­ляторной батареи.

Стр.97 Для автоматического поддержания постоянного напряжения на зажимах генератора, применяются регуляторы напряжения, которые, изменяя сопротивление в обмотке возбуждения генератора, регули­руют ток возбуждения, поддерживая напряжение на зажимах генера­тора в допустимых пределах (48-55 В).

ЭДС генератора определяется по формуле E=BVL/1000000000, где: В - магнитная индукция полюсов в гауссах; V - скорость движения проводника в см/с; L - длина проводника (секции обмотки якоря) в см. Магнитная индукция напрямую зависит от величины тока воз­буждения, а скорость движения от скорости вращения якоря и его диаметра, следовательно, если уменьшаются обороты, то надо увели­чить ток возбуждения, чтобы ЭДС осталась неизменной и, наоборот, - при увеличении оборотов якоря.

Этим занимается магнитная система регуляторов напряжения. На электровозах IV-KI1-1 применяется вибрационный регулятор напряжения типа СРН2А (см. рис. 42).

На плите 1, на изоляционных проставках 2 смонтирован магни-топровод 3 с сердечником 4 с неподвижной катушкой 5 и цилиндри­ческим полюсом 6. На специальном кронштейне Неукрепленном на ярме, располагается якорь 9, состоящий из двух алюминиевых пла­стин, качающийся на призматической оси 10. На нижнем конце якоря крепится изоляционная колодка 7 с подвижной катушкой 8, имеющей 145 витков и сопротивление 0,98 Ом, а на верхнем - подвижный ци­линдрический угольный контакт 16.

Стр.99 Подвижный контакт 16 располагается между двумя неподвиж­ными контактами 17, так, чтобы суммарный зазор между ними был в пределах 0,5-2,5 мм. Неподвижные контакты при помощи хомутов 18 укрепляются на биметаллических пластинах 20, прикрепленных к кронштейнам 19.

Биметаллические пластины изготавливаются сваркой двух лис­тов разнородных металлов с разными температурными коэффициен­тами расширения, поэтому во время работы при изменении темпера­туры они изгибаются и меняют положение неподвижного контакта по отношению к подвижному и точка соприкосновения (искрения) будет перемещаться по площади контактов, обеспечивая их равно­мерный износ.

Неподвижная катушка 5 имеет 828 витков и сопротивление 2,62 Ом, включается последовательно с подвижной катушкой 8 и регули­ровочным сопротивлением R₃ и параллельно якорю генератора, по­этому ток по ним и их 3магнитный поток (сила притяжения подвиж­ной катушки к неподвижной) будет напрямую зависеть от ЭДС гене­ратора.

Подключение генератора к цепи управления и на зарядку акку­муляторной батареи, когда его ЭДС достигает 50 В, и отключение его схемы, когда ЭДС станет меньше ЭДС аккумуляторной батареи, обеспечивает реле обратного тока D-15 (см. рис. 43).

Оно состоит из сердечника 1 на котором располагаются шунто-вая 2 (ближе к сердечнику) и серисная 3 катушки.

Шунтовая имеет 950 витков эмалированной медной проволоки, а серисная помещена поверх шунтовой и намотана из шинной меди на узкое ребро между витками, прокладывается асбестовый шнур для изоляции. На якоре 10 имеется главный контакт 4, вспомогательный

Стр.100 контакт 6, противовес 9, диамагнитная прокладка I 1 и противодейст­вующая пружина 7 с регулировочным винтом.

Разрыв главных контактов 7-8 мм, вспомогательных - 4-5 м, провал главных контактов 2,5-3 м, вспомогательных — 5-7 мм. Нажа­тие главных контактов 1 кг.

На рис. 43 изображена схема включения генератора, регулятора напряжения и реле обратного тока.

При включении вентилятора вращается и якорь генератора, за счет остаточного магнетизма на его щетках появляется ЭДС и элек­трический ток от генератора пойдет по трем цепочкам:

• через ro на обмотку возбуждения. Сопротивление ri будет зашун-
тировано, т.к. подвижный контакт будет прижат к правому непод­
вижному за счет пружины 13 и по обмотке возбуждения будет
проходить максимальный ток, обеспечивающий быстрое самовоз­
буждение генератора.

• Через регулировочное сопротивление R₃ и катушки регулятора 8 и
5, возникает сила их притяжения, которая возрастает по мере уве­
личения тока.

• Через катушки реле обратного тока добавочное сопротивление
R5.

По мере увеличения оборотов якоря возрастает ЭДС генератора, и увеличиваются токи по всем трем цепочкам.

Когда напряжение генератора достигает 50 В, якорь РОТ притя­гивается к сердечнику, преодолевая сопротивление пружины 7, за­мыкается вспомогательный контакт, - шунтирует часть шунтовой ка­тушки, чем ослабляет ее магнитный поток и подготавливает реле к отключению, замыкается главный контакт и подключает генератор к схеме и на зарядку аккумуляторной батареи.

Стр.101 Одновременно, вследствие увеличения тока по катушкам регу-

i

лятора 5 и 8, возрастает сила их взаимодействия и выравнивается с усилением пружины якоря 13, якорь зависает в среднем положении, а подвижный контакт отрывается от правого неподвижного и в цепь обмотки возбуждения вводится сопротивление R_b ток возбуждения уменьшается и уменьшается ЭДС генератора, но вследствие этого уменьшается ток по катушкам 8 и 5 регулятора, ослабевая силу их притяжения и пружина 13 снова замыкает контакты, шунтируя со­противление ri ток возбуждения увеличивается, увеличивается ЭДС генератора и процесс повторяется снова.

*

Таким образом, подвижный контакт непрерывно вибрирует око­ло правого неподвижного, плавно изменяя величину сопротивления и, обеспечивая постоянное напряжение на зажимах генератора 50 В. Такое положение достигается регулировкой натяжения пружины 13 и изменением величины сопротивления R₃, при напряжении в контакт­ной сети 1650 В и 1450 об/мин якоря вентилятора. Если напряжение в контактной сети становится ниже 1650В, а ЭДС генератора ниже 50В вибрация прекращается.

Если напряжение в контактной сети возрастает выше 1650 В,

*

увеличиваются обороты якоря и ЭДС генератора, когда она стано­вится выше 50 В, то ток по катушкам регулятора возрастает, увели­чивая притяжение катушек настолько, что оно становится больше усилия пружины 13 и подвижный контакт не только отрывается от правого, но и прижимается к левому контакту, дополнительно шун­тируя обмотку возбуждения сопротивлением R₂, значительно пони­жая ток возбуждения, а значит и напряжение на зажимах генератора. Следовательно, при напряжении выше 1650 В в контактной сети под­вижный контакт будет вибрировать возле левого неподвижного.

Стр.102 При выключении вентилятора обороты якоря уменьшаются, уменьшается ЭДС генератора и когда она станет ниже напряжения аккумуляторной батареи, ток пойдет от аккумуляторной батареи че­рез главный контакт РОТ на генератор через сериесную катушку 3 в обратном направлении. В этом случае магнитный поток сериесной катушки будет направлен против шунтовой катушки, следовательно, суммарный магнитный поток будет ослабевать и при обратном токе в 2. А ослабнет настолько, что пружина 7 оторвет якорь от сердечника, разомкнет главный и вспомогательный контакты, отключая генера­тор от схемы. В последнее время вместо РОТ применяют диод на 100-200 А.

В процессе эксплуатации, когда суммарный зазор а (см.рис.42) между угольными контактами становится больше 2,5, необходимо ослабить хомуты неподвижных контактов и сдвинуть их на величину износа, уменьшая общий зазор до 0,5-1 мм. Подвижный контакт за­меняется, когда его буртик б становится меньше 1 мм или когда тол­щина контакта становится менее 12 мм (толщина нового 16 мм).

На электровозах ЕЛ, применяется угольный регулятор напряже­ния системы «Газелан» (см. рис. 44).

Регулятор состоит из магнитной системы и переменного сопро­тивления, включенного в цепь возбуждения генератора управления.

Магнитная система состоит из сердечника с двумя полюсами 1, на сердечнике расположены две катушки. Шунтовая катушка 2 нахо­дится ближе к сердечнику и намотана из медного провода ПЭЛ. Се-риесная катушка 3 намотана из шинной меди прямоугольного сече­ния, ее 9 витков имеют изоляцию из стеклоленты или лакоткани. Число витков этой катушки изменяется перестановкой перемычек 5 на клеммной сборке 4 и зависит от емкости аккумуляторной батареи.

Стр.104 Положение перемычек указывается в паспорте регулятора. Маг­нитный поток сериесной катушки направлен против потока шунто-вой.

Между полюсами на оси расположен якорь 6, имеющий регули­ровочную пружину 7, которая прикреплена к стреле 8 якоря упругой металлической лентой 9. Натяжение пружины регулируется винтом 11, после чего фиксируется винтом 14.

При повороте якоря лента 9 прижимается к бруску 10, располо­женному на стреле 8, имеющему такую форму, что вращающий мо­мент якоря в любом его положении уравновешивается с натяжением пружины 7. Положение бруска 10 регулируется винтами, располо­женными на стреле.

Для гашения колебаний якоря имеется воздушный успокоитель (демпфер) 12, состоящий из стеклянного цилиндра, укрепленного на выступе стрелы якоря и графитового поршня, укрепленного на крон­штейне. Внутри поршня имеется сквозное отверстие, сечение которо­го изменяется установочным выступом 13. При уменьшении сечения отверстия, уменьшается скорость выхода (или входа) воздуха из ци­линдра, следовательно, повышается плавность хода якоря.

Переменное сопротивление представляет собой три столбика 15, набранных из угольных шайб толщиной 0,'5 мм с наружным диамет­ром 36 мм и внутренним 30 мм. Столбики расположены между ниж­ней подвижной плитой 16 и верхней неподвижной 17. Верхняя плита имеет три нажимных тарелочки 24, находится на трех пружинных опорах 18, которые стремятся поднять ее вверх, но этому препятст­вуют компенсационные ленты 19, одним концом прикрепленные к основанию 20, а другим - к нажимной планке 21, расположенной над верхней плитой 17. Под тарелочку 24 укладывается изоляционное фарфоровое кольцо 25 и контактная шайба 26 с шунтом.

Стр.105 Компенсационные ленты натянуты в непосредственной близости от угольных столбиков и имеют с ними одинаковый температурный коэффициент расширения, поэтому при удлинении столбика от на­гревания на такую же величину удлиняются ленты, давление на стол­бики не изменяется, следовательно, регулировка регулятора не будет нарушаться с изменением температуры.

Нижняя подвижная плита 16 имеет направляющий стержень 23, обеспечивающий ее горизонтальное положение, и через тягу 30 и ры­чаг 31 связана с якорем 6. На плиту 16 под столбики укладываются изоляционные кольца и контактные шайбы (как сверху).

Для предохранения угольных шайб от выпадания, каждый стол­бик располагается между четырьмя шпильками 27, с надетыми на них изоляционными керамическими трубками, кроме того, для тепловой изоляции столбиков между ними имеются металлические экраны 28.

Сопротивление столбиков зависит от давления и изменяется в широких пределах от 0,75 до 20 Ом. Столбики включены в парал­лель, поэтому сопротивления их должны быть одинаковыми, прове­ряются с помощью прибора и регулируются установочными винтами 22, расположенными на нажимной планке 21.

Основание 20 крепится к магнитной системе через шпильки и гайки, а сама система крепится четырьмя болтами к фундаментной плите, кроме того, пружинные опоры прикреплены к поперечной планке 29 с фиксаторами для компенсационных лент. Две задние пружинные опоры через кронштейны крепятся к фундаментной пли­те, обеспечивая строго вертикальное положение столбиков.

Включение регулятора в схеме электровоза показано на рис. 45.

Стр.107 • через угольные столбики и предохранитель на обмотку воз­буждения генератора.

Т.к. в данный момент столбики максимально сжаты пружиной 7, сопротивление их минимально, на возбуждение пойдет максималь­ный ток, обеспечивающий быстрое возбуждение генератора. ЭДС ге­нератора возрастает, увеличивается ток по катушке 2 и ее магнитный поток.

Когда вращающий момент, созданный магнитным потоком шун-товой катушки 2, превысит усилие пружины 7, якорь начнет повора­чиваться против часовой стрелки, растягивая столбики, сопротивле­ние их начнет увеличиваться и ток возбуждения уменьшается, не до­пуская дальнейшего увеличения ЭДС генератора. Усилия между маг­нитным потоком и пружиной уравновешиваются.

При помощи изменения сопротивления Кд и натяжения пружи­ны 7, магнитный поток и усилие пружины регулируются так, чтобы при напряжении в контактной сети 1500 В- и установившихся оборо­тах якоря генератора 2100 об/мин, якорь регуляторазанимал среднее положение, а генератор создавал ЭДС 50 В.

Когда ЭДС генератора достигает 50 В, т.е. станет выше ЭДС ак­кумуляторной батареи, открывается диод, и ток от генератора пойдет через сериесную катушку 3 на зарядку батареи и в цепь управления, вследствие этого увеличивается ток от генератора, увеличится его противодействующий момент, а обороты и ЭДС генератора умень­шатся, но, т.к. магнитный поток сериесной катушки направлен про­тив потока шунтовой, то общий магнитный поток уменьшится, пру­жина повернет якорь по часовой стрелке, сжимая столбики, умень­шая их сопротивление и увеличивая ток возбуждения, а ЭДС генера­тора вновь возрастет до 50 В.

Стр.108 Таким образом, регулятор поддерживает постоянное напряжение генератора не только при изменении оборотов якоря, связанных с ко­лебанием напряжения в контактной сети, но и при изменении тока нагрузки, вызванном различной степенью разрядки аккумуляторной батареи, включением освещения, обогрева кранов, обогрева картера компрессора и других элементов в цепи управления.

При выключении умформера обороты якоря генератора умень­шаются, уменьшается и его ЭДС и когда она станет меньше ЭДС ак­кумуляторной батареи, диод запирается, а цепь управления будет пи­таться от аккумуляторной батареи. На электровозах ЕЛ2 для подклю­чения и отключения генератора применяется реле обратного тока не­сколько другой конструкции, чем на электровозах IV-KTI-1. На по­следних регуляторах вместо трех применяется один угольный стол­бик большего диаметра.

В процессе эксплуатации из-за тряски и перегревов выкрашива­ются, выгорают и высыпаются угольные шайбы, вследствие этого сопротивление угольных столбиков настолько возрастает, а ток воз­буждения уменьшается, что при достижении 2100 об/мин якоря гене­ратора ЭДС его не повышается, до нужной* величины, не срабатывает реле обратного тока или не отпирается диод, т.е. не обеспечивается зарядка аккумуляторной батареи.

Прежде чем приступить к ремонту необходимо во избежании коротких замыканий и повреждения регулятора отключить аккумуля­торную батарею или полностью отсоединить регулятор от схемы и снять его на стол для удобства ремонта.

При этом если необходимо обеспечить питание цепей управле­ния и освещения, на электровозах ЕЛ2 отсоединенные провода +В, Si, +L соединить одним болтом и заизолировать, а провод -М соеди-

Стр.109 нить с корпусом электровоза, на электровозах ЕЛ21 соединить между собой провода BS и BL₄, а провод MN заземлить.

Разборку необходимо производить в следующем порядке:

• вынуть шплинты, крепящие правую и заднюю компенсационные
ленты к основанию 20, снять их с валиков и вывести из фиксато-­
ров на планке 29;

• удерживая одной рукой верхнюю плиту 17, другой рукой вынуть
шплинт и снять с валика левую ленту;

• плавно ослабляя усилие, приподнять на пружинах опор верхнюю
плиту и снять ее вместе с компенсационными лентами, стараясь не
повредить их и изоляционные трубки на шпильках 27.

Перебрать столбики, удалив выкрошенные и выгоревшие шай­бы. Добавить новых шайб, выровняв столбики по высоте, уложив сначала контактную шайбу 26, а потом фарфоровую 25.

Сборку производить в следующем порядке:

• установить верхнюю плиту на пружины опор 18 и заправить ком­-
пенсационные ленты в фиксаторы планки 29;

• сжать пружины опор и заправить шпильки 27 с трубочками в со-
ответствующие гнезда верхней плиты с особой осторожностью;

• одеть нижний конец левой компенсационной ленты на валик у ос­-
нования 20 и зашплинтовать, таким же образом закрепить правую
ленту, только после этого можно ослабить давление на плиту
сверху и закрепить заднюю ленту.

После включения в работу проверить тождественность сопро­тивлений угольных столбиков по их нагреву, в случае необходимости отрегулировать винтами 22, ослабляя на горячем столбики и подво­рачивая на холодном. Точную регулировку произвести прибором в депо. При вертикальном положении стрелы якоря сопротивление столбиков должно быть 1.8 Ом, одного столбика - 54 Ом.

Стр.111 Электрическая печь имеет два нагревательных элемента 3, кото­рые укрепляются за ушки 4 между двумя тарелками 2, а затем встав­ляются в корпус и каждая тарелка закрепляется двумя винтами 9, этими же винтами крепятся крышки 8.

Элемент 3 выполнен из нихромовой проволоки диаметром 0,3 мм, намотанной на миканитовую основу, закрытой с обеих сторон миканитовыми пластинами и помещенной в корпус из листового же­леза с ушками 4.

К концам нихромовой проволоки прикрепляются выводные шунты. Верхние выводные шунты элементов соединяются на один болт, а нижние - подсоединяются к клеммам 6, расположенным на двух фарфоровых изоляционных колодках 5. На нижней тарелке име­ется болт для заземления. Элемент рассчитан на напряжение 375 В, имеет мощность 250 Вт, сопротивление 568 Ом и потребляет ток 0,66 А.

Т.к. элементы включены последовательно, одна печь будет иметь расчетное напряжение 750 В, мощность 500 Вт, следовательно, на напряжение контактной сети 1500В включается две печи последо­вательно.

Эл. печь, при помощи двух хомутов 7 с лапками, крепится к корпусу электровоза и обязательно заземляется.

При отсутствии плоских элементов 3,'во время ремонта, иногда устанавливают трубчатые элементы 10 от эл. печей ПЭТ.

Такой элемент выполнен из стальной тонкостенной трубки, че­рез которую пропущена проволочная нихромовая спираль, запрессо­ванная в кварцевой песок. Концы спирали приварены к выводам шпилькам (клеммам), изолированным от корпуса трубки фарфоро­выми изоляторами.

Стр.113 При ремонте снять, продуть сжатым воздухом, вскрыть крышки, осмотреть выводы, замерить сопротивление элементов и изоляции. Закрепить детали. Изоляция элементов по отношению к корпусу должна быть не менее 1 МОм. Элементы с обрывом цепи заменить. Запрещается комплектовать для одной печи элементы, отличающиеся по сопротивлению более чем на 5%. Собранные печи испытывают на пробной напряжением 5,4 кВ в течение 1 мин. После установки отре­монтированной печи, прежде чем подключить ее к подводящим про­водам необходимо надежно заземлить корпус.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: