РЕЛЕ БОКСОВАНИЯ

02.11.2020г. гр.3ТПС-4

Дисциплина Конструкция, техническое обслуживание, ремонт и эксплуатация подвижного состава (локомотивы)

Преподаватель Самарский В.Т.

Занятие № 41

Тема : Назначение и принцип работы реле боксования. Классификация систем защиты от боксования колёсных пар. Структурная схема действия реле боксования. Принципиальная схема включения катушек реле боксования.

Цель дидактическая: обучить студентов, давая им систему теоретических знаний, а также практических умений и навыков;

развивать мыслительные способности, их устную и письменную речь, память, воображение, навыки самоорганизации;

содействовать воспитанию нравственных или эстетических убеждений, чувств, волевых и социально-значимых качеств

Рассматриваемые вопросы:

1 Как машинист может прекратить начавшееся боксование?

2 На чём основан принцип работы реле боксования?

3 Роль тахометрического блока при угрозе боксования;

4 Какова роль МР-5 В регуляторе числа оборотов;

5 Роль реле РУ-2 при срабатывании РП-3 в случае глубокого боксования, или превышении допустимой конструкционной скорости.;

6 Роль блокировок РВ-2 в цепи ВШ;

7 Роль блокировок РУ-11, РУ-17 и РУ18 в цепи селективного узла;

Учебный материал: Описание схемы, Схема тепловоза 2ТЭ116, учебник, Глава учебника в формате Word.

РЕЛЕ БОКСОВАНИЯ

Боксование колесных пар тепловоза представляет собой крайне вредное явление. При боксовании резко снижается сила тяги локомотива, повышается износ бандажей колесных пар и рельсов, возникает искрение щеток тяговых электродвигателей и подгар их коллекторов. Якорь тягового электродвигателя боксующей колесной пары может разрушиться от действия чрезмерных центробежных сил.Естественно, что не следует допускать боксования колесных пар. Если же оно и возникло, то должно быть прекращено в кратчайший срок. Как устранить боксование, если оно началось? Для этого нужно на короткое время быстро уменьшить ток тяговых электродвигателей. При этом уменьшится сила, с которой двигатели вращают колесные пары тепловоза, боксование прекратится. Дальше нужно, не теряя времени, вновь увеличить ток и тяговое усилие тепловоза, чтобы не снижать скорости движения поезда.
Тепловозы снабжают реле боксования, которые, управляя переключениями в электрической схеме, стремятся прекратить боксование колесных пар. На каждой секции тепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В устанавливают по три реле боксования. На современных тепловозах их объединяют в блок боксования (рис. 210) и закрывают защитной крышкой. Каждое реле боксования «следит» за частотой вращения одной из трех групп тяговых электродвигателей.

Рис. 210. Блок реле боксования

Реле боксования состоит из ярма, электромагнитной катушки, поворачивающегося вокруг своей оси якоря с двумя подвижными контактами в его верхней части. Нижний конец якоря оттягивается пружиной, при этом замыкается подвижный контакт с неподвижным задним контактом.
На нижнем же конце якоря укреплен плунжер против сердечника катушки. При боксовании колесной пары по катушке проходит ток, ее сердечник намагничивается и притягивает плунжер. Якорь поворачивается, преодолевая натяжение пружины, подвижный контакт отходит от заднего неподвижного и замыкается с передним неподвижным контактом. В цепях управления тепловозом происходят переключения, приводящие к снижению возбуждения тягового генератора и силы тока в тяговых двигателях для прекращения боксования. Кроме того, замыкается цепь сигнального зуммера, оповещающего о боксовании.
Посмотрим, как включена катушка реле боксования и почему в ней при боксовании появляется ток?
На тепловозе ТЭЗ параллельно двум тяговым электродвигателям каждой группы, соединенным последовательно, включены два одинаковых резистора СРБ (рис. 211, а).

Рис. 211. Схемы включения катушки реле боксования:
а - на тепловозе ТЭ3 при устойчивой работе тяговых двигателей; б - при боксовании первого электродвигателя на тепловозе ТЭ3; в - на тепловозе 2ТЭ10В

Один конец катушки реле боксования РБ подсоединяется между тяговыми электродвигателями в точке b, другой — между двумя резисторами СРБ в точке с. Напряжение, подведенное к точкам a и d, где соединяются цепи тяговых двигателей и резисторов реле боксования, падает двумя равными частями на каждом из двигателей и на каждом из резисторов. Электрические потенциалы точек подключения зажимов катушки реле боксования будут одинаковы, и по катушке реле ток не проходит.
Положение изменяется, когда одна из колесных пар начинает боксовать. Например, боксует первая колесная пара. Якорь тягового электродвигателя I вращается с повышенной частотой. ЭДС. первого двигателя увеличивается, следовательно, возрастает и падение напряжения на нем. На электродвигателе 6 падение напряжения уменьшается, так как сумма падений напряжений на обоих двигателях остается равной напряжению генератора. Поэтому электрический потенциал точки Ь понижается. Цепь тока через резисторы СРБ остается прежней, электрический потенциал точки с практически не изменился. Таким образом, возникает разность электрических потенциалов точек подключения зажимов катушки реле боксования. Через катушку потечет ток от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким потенциалом, как показано на рис. 211, б.
При срабатывании реле боксования на тепловозе ТЭЗ его размыкающий блокировочный контакт (подвижный и задний неподвижный контакты) разрывает электрическую цепь катушки контактора возбуждения возбудителя. Контактор отключается, возбуждение возбудителя и, следовательно, тягового генератора резко уменьшается. Ток в силовой цепи снижается, что способствует прекращению боксования.
После прекращения боксования электрические потенциалы точек подключения катушки реле выравниваются, ток в катушке исчезает, реле отключается. Его размыкающий блокировочный контакт восстанавливает цепь катушки контактора возбуждения возбудителя. Контактор включается, возбудитель и генератор тепловоза получают полное возбуждение.
Замыкающий блокировочный контакт реле (подвижный и передний неподвижный контакты) управляет цепью питания звукового сигнала боксования.
Благодаря алюминиевому якорю реле боксования имеет незамкнутую магнитную систему. При срабатывании реле общий воздушный зазор в магнитной системе и, следовательно, магнитный поток в ней изменяются незначительно. Кроме того, торец плунжера имеет латунный диск, предупреждающий «прилипание» плунжера к сердечнику, т. е. удержание его силой остаточного магнетизма. Благодаря этим мерам для отпадания якоря реле достаточно небольшого уменьшения тока в катушке. Поэтому снижение боксования колесных пар приводит к быстрому отключению реле и восстановлению мощности генератора и силы тяги локомотива.
Условия боксования после уменьшения возбуждения генератора могут сохраниться. Это приведет к повторным срабатываниям реле. Машинист должен принять меры для прекращения боксования. Следует перевести рукоятку контроллера на более низкие позиции и подать под колеса песок.
На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В мощностью 2010 кВт (3000 л. с.) в секции применена параллельная схема включения всех тяговых электродвигателей. В этом случае зажимы катушки каждого реле боксования присоединяются к минусовым выводам якорей двух тяговых электродвигателей попарно: первое реле к 1 и 4 двигателям, второе реле ко 2 и 5 двигателям, третье реле к 3 и 6 двигателям.
При боксовании одной из двух колесных пар в связи с уменьшением тока и падения напряжения на обмотках главных и добавочных полюсов двигателя этой колесной пары по сравнению с двигателем небоксующей колесной пары образуется разность потенциалов точек подключения катушки реле, и по ней проходит ток, вызывающий срабатывание реле (рис. 211, в). Сработавшее реле боксования включает два реле управления, обеспечивающие необходимые переключения в цепях возбуждения для снижения мощности тягового генератора приблизительно на 85—90%. Одновременно реле управления включает зуммер боксования. После прекращения боксования электрическая схема тепловоза производит автоматическое ступенчатое повышение мощности генератора. При этом уменьшается возможность повторного боксования колесных пар, исключаются неблагоприятные для тяговых электрических машин резкие колебания мощности. Кроме того, постепенное нагружение дизеля с высоким газотурбинным наддувом снижает дымность выпускных газов, предупреждает перегрев деталей.

На тепловозах ТЭМ2, 2М62, 2ТЭ10Л размыкающие контакты реле боксования включены в цепь катушки контактора ВВ. При срабатывании реле боксования эти контакты разрывают цепь катушки контактора ВВ. Выключение контактора ВВ уменьшает ток обмотки возбуждения и мощность тягового генератора, что способствует прекращению боксования и отпусканию реле. Вновь включается контактор ВВ, увеличивая возбуждение и мощность до исходного уровня.

Вследствие большой индуктивности обмоток возбудителя и тягового генератора периодическое выключение возбуждения возбудителя не вызывает резкого снижения силы тяги тепловоза, а лишь ее уменьшение. Замыкающие контакты реле боксования создают цепь питания звукового сигнала, предупреждающего машиниста о возникшем боксовании колесных пар. Другие контакты дополнительно включают сигнальную лампу на пульте машиниста.

На тепловозах 2ТЭ116 и ТЭП70 реле боксования включается на выход схемы сравнения, которая состоит из диодов, включенных в 12 плеч. Плечи схемы сравнения подсоединены к минусовым щеткодержателям тяговых электродвигателей через вспомогательные контакты поездных контакторов П1...П6.

При отсутствии боксования и приблизительно одинаковых токах в цепи электродвигателей ток на выходе схемы сравнения и в катушке реле боксования равен нулю. При возникновении боксования от одной до пяти колесных пар в схеме сравнения появляется уравнительный ток, который вызывает срабатывание реле боксования.

На тепловозах 2ТЭ10М и 2ТЭ116 используется схема с тремя реле боксования. В начальный период боксования срабатывает реле РБ1, при более сильном боксовании - реле РБ2, а при боксовании в режиме ослабленного возбуждения - реле РБ3. Последовательно с катушкой реле РБ1 включен резистор СРБ1, последовательно с катушкой реле РБ2 - резисторы СРБ2 и СРБ3, а в цепь реле РБ3 - блокировочный контакт РУ16, которое получает питание при включении реле переходов.

На всех локомотивах предпочтительно прекращать боксование автоматическим снижением силы тяги только боксующего двигателя или двигателей данной параллельной цепи, как это выполнено в системе поосного регулирования силы тяги.

КОМПЛЕКСНАЯ ПРОТИВОБОКСОВОЧНАЯ СИСТЕМА

На тепловозе 2ТЭ116 для защиты от боксования колесных пар применена схема измерения тока групп тяговых двигателей- с помощью четырех трансформаторов ТПТ1 - ТПТ4 с выделением максимального сигнала, который подается в селективный узел и обеспечивает динамическую жесткую характеристику тягового генератора. Жесткая динамическая характеристика позволяет задержать рост напряжения Г при некотором снижении его мощности, что бывает достаточно для прекращения боксования.

При неблагоприятных условиях в работу вступает устройство обнаружения боксования и релейная защита. Устройство обнаружения боксования колесных пар тепловоза основано не принципе сравнения токов нагрузки каждого из шести ТЭД.

В качестве сигналов используются величины падения напряжения на обмотках главных и дополнительных полюсов каждого ТЭД которые поступают на диодный мост блока сравнения БДС, где выделяются наибольший и наименьший из них. Разность потенциалов этих сигналов определяет величину тока через реле боксования РБ1 (796, 794) и РБ2 (798, 799), которые включены на выход моста блока БДС (794; 795).

Реле боксования настроены таким образом, что первым включается РБ1, при более глубоком боксовании - РБ2. Для защиты от боксования при ослабленном магнитном поле тяговых двигателей контактом реле РУ16 (793, 792) на выход моста блока БДС подключается реле боксования повышенной чувствительности - РБЗ (792, 797).

При включении реле РБ1 получает питание реле РУ17, которое своими контактами (1774, 1543) включает электромагнит МР5 «ОРЧОМ» (568; 1203) и вводит в селективный узел, дополнительный резистор ССУ2.5 (484, 472), ограничивающий напряжение главного генератора, что способствует прекращению боксования. Электромагнит МР5 выводит индуктивный датчик ИД ОРЧОМ на минимальный упор, что вызывает снижение мощности генератора.

Кроме того; реле РУ17 включает реле РВ2 (1466, 1458), которое исключает возможность срабатывания контакторов ослабления магнитного поля ВШ1, ВШ2. При более глубоком боксовании следом за реле РБ1 включается реле РБ2. При включении реле РБ2 получают питание реле РУН (1423), РВ4 (1428, 1497), звуковой сигнал боксоваиия СБ.

Реле РУ11 вводит в селективный узел дополнительный резистор ССБ1 (699, 700), который еще больше ограничивает величину напряжения тягового генератора. Посредством контактов реле РУ11 включается сигнальная лампа «Сброс нагрузки» боксующей секции (1317, 1763 или 1768).

Реле РВ4 (692, 691) вводит в селективный узел дополнительный резистор ССБ2 (692, 693), что вызывает дополнительное снижение мощности тягового генераторе. По мере восстановления сцепления колес с рельсами уровни напряжения и мощности тягового генератора тоже восстанавливаются. При. этом мощность повышается постепенно как; за счет замедления отпадания рале РВ4, так и за счёт плавного догружения дизеля индуктивным датчиком ИД. Разблокируется цепь питания контакторов ВШ1, ВШ2.

Действие защиты от боксования при срабатывании реле БРЗ на ослабленном поле аналогично рале РБ2.

При аварийном возбуждении тягового генератора защита от боксования сводится к отключению контактами реле РУ17 (1618, 1619) катушки КАВ (1619, 1623). Это вызывает снижение уровня мощности тягового генератора.

Действие описанной противобоксовониой системы эффективно при боксовании в том случае, когда хотя бы одна колесная пара из шести сохраняет нормальное сцепление с рельсами. При боксовании всех колесных пар, а также при превышении конструкционной скорости тепловоза, срабатывает дифференциальное реле РПЗ (651, 652), которое, воздействуя на реле РУ2, обеспечивает сброс нагрузки тягового генератора. Реле РПЗ включается в схему аналогично реле перехода на ослабленное поле РП1, РП2.

Для предотвращения возможного боксования при трогании и разгоне поезда, а также при ухудшении сцепления колес с рельсами тумблером ТОБ «Ограничение боксования» (1277, 1278) включается реле РУ18, которое вводит своим контактом в селективный узел дополнительный резистор ССУ2.5 (484, 482). Последний, как отмечалось, ограничивает рост напряжения тягового генератора. Для обеспечения полного использования мощности дизеля при скорости 20 - 25 км/ч тумблер ТОБ необходимо отключить.

Учебник Тепловозы основы теории и конструкция – 2-е изд., испр. под редакцией доктора техн. наук В.Д.Кузьмича-М. «Транспорт»,1991г.: 353 с. Стр.269-284. Схема и её описание тепловоза 2ТЭ116.Прилагается глава учебника в формате Word.

Обратная связь: выполненные задания, вопросы отправляем в комментариях или личные сообщения преподавателю или на электронную почту колледжа dktidistanc@mail.ru