Схема электрических соединений тепловоза ТГМ23 приведена на рис. 77 (см. вклейку в конце книги). Все электрические аппараты показаны в обесточенном состоянии. Расположение аппаратов на схеме не соответствует действительному их положению на тепловозе. Некоторые аппараты и машины сгруппированы, что облегчает ее восприятие. Толстыми линиями выделена силовая цепь стартера и генератора. В левой части схемы помещена плюсовая шина панели предохранителей пульта управления, в середине - минусовая шина. Ниже цепей стартера и генератора показаны цепи управления вентилятором и жалюзи, управления реверсом и режимом, цепи управления дизелем, гидропередачей и цепи вспомогательных машин. В необходимых случаях части одних и тех же аппаратов показаны в разных местах схемы, но обозначены одними и теми же буквами.
Ниже приводится описание работы основных цепей электрической схемы тепловоза. Цепи освещения и некоторые простые цепи управления не разъясняются особо, поскольку они достаточно ясны из схемы.
Пуск дизеля. Непосредственно перед пуском дизеля выполняется ряд предварительных включений. Выключателем ВкБ (установленным на пульте) включается контактор батарей ВкБ, в результате чего происходит подключение сети тепловоза к аккумуляторным батареям, т. е. напряжение аккумуляторной батареи подается на плюсовую шину панели предохранителей пульта: плюсовая клемма аккумуляторной батареи, провод 1, контакты контактора ВкБ, предохранитель П1, шунт амперметра III А, провод /1, плюсовая шина панели предохранителей. Получают питание электрические контрольно-измерительные приборы по проводу 335, через предохранитель П6, показывая исходные параметры.
Включается выключатель «Управление», загораются сигнальные лампы положения реверса и режима. Одновременно получает питание электрический спидометр: предохранитель П7, провод 169, выключатель «Управление», провод 171, клемма 20 пульта управления, провод 101, клемма /-2 первой клем-мной коробки, датчик спидометра.
Перед пуском дизеля штурвал управления должен находиться в нулевом (крайнем при повороте против часовой стрелки) положении. В этом случае конечный выключатель ВкК5 нажат.
Поворачивается рукоятка «Пуск дизеля» универсального переключателя с самовозвратом ПУ вправо или влево до отказа. При этом контактами универсального переключателя включается электронасос ЭНМ: предохранитель П8, провод 263, контакты универсального переключателя 5, 7- 6, 8, провод 265, клемма 44 пульта, провод 261. При достижении давления прокачки 3 кГ/см2 (приблизительно об этом можно судить по показанию манометра «Масло дизеля») срабатывает реле давления РДМ, замыкая своими контактами цепь промежуточного реле 6Рпр и электропневматического вентиля дизеля ВД: провод 173, клемма 31 второй клеммной коробки, провод 175, контакты РДМ, провод 177, клемма 30, провод 179, клемма 62 пульта, провод 181, реле 6Рпр и провод 253, вентиль В Д.
В результате срабатывания промежуточного реле 6Рпр получает питание электромагнит холостого хода МБ1, электромагнит пуска МБ2 и катушка пускового контактора КД дизеля: провод 183, контакты промежуточного реле 6Рпр, провод 435, клемма 49, провод 199, контакты 3-4 универсального переключателя, провод 201, клемма 52, провод 203, клемма 6 третьей клеммной коробки, провод 205, электромагнит МБ1; провод 185, контакты конечного выключателя ВкК5, замкнутые в нулевом положении штурвала, провод 187, клемма 50, провод 189, контакты /-2 ПУ, провод 191, клемма 51, провод 195, клемма 5 третьей клеммной коробки, провод 197, электромагнит МБ2, провод 193, катушка пускового контактора КД дизеля. В результате совместного действия электромагнитов МБ1 и МБ2 рейка топливного насоса дизеля выдвигается в положение увеличенной подачи топлива (по отношению к положению рейки при минимальной скорости вращения вала дизеля), обеспечивая надежный пуск дизеля вне зависимости от наличия воздуха в системе тепловоза. Пусковой контактор КД дизеля своими контактами включает стартер, обеспечивая пуск дизеля. В момент включения стартера включается сигнальная лампа: провод 3, контакты контактора КД, провод 5, стартер, провод 7, клемма 64 пульта, провод 25, сигнальная лампа работы стартера.
После пуска дизеля рукоятка «Пуск дизеля» резко освобождается и автоматически под действием пружин возвращается в исходное положение. В результате этого отключается стартер и сигнальная лампа пуска, электронасос ЭНМ, пусковой электромагнит МБ2. Электромагнит холостого хода МБ1 остается включенным через резистор Я.2, ограничивающий нагрев катушки электромагнита. Электромагнит МБ2 удерживает топливную рейку дизеля в положении минимальных оборотов.
Таким образом, на тепловозе после поворота рукоятки «Пуск дизеля» автоматически осуществляется включение в определенном порядке устройств, обеспечивающих пуск дизеля. Дальнейшее повышение скорости вращения вала дизеля осуществляется поворотом штурвала управления. Следует помнить, что допускаются три попытки пуска дизеля длительностью до 5 сек с интервалами 25-30 сек. Включать стартер при работающем дизеле нельзя.
Перед пуском дизеля после длительной остановки рекомендуется предварительно прокачать масло в масляной системе дизеля в течение 10-15 сек электронасосом, включая выключатель «Масляный насос»: предохранитель П8, провод 257, контакты выключателя «Масляный насос», провод 259, клемма 44, провод 261, электронасос ЭНМ. Для перекачки топлива и удаления воздуха из топливной системы на тепловозе имеется топливный электронасос, включаемый выключателем «Топливный насос»: предохранитель П9, провод 287, контакты выключателя «Топливный насос», провод 269, клемма 16, провод 271, электронасос ЭНТ.
Дизель перед запуском в холодное время года прогревают от специального котла-подогревателя. Электродвигатель ЭКО включается выключателем «Эл. двигатель котла подогревателя», установленным на кронштейне котла. Продолжительность работы котла от аккумуляторных батарей тепловоза не должна превышать 40 мин, так как после этого необходимо аккумуляторные батареи подзарядить от работающего дизеля. Для воспламенения горючей смеси в котле-подогревателе служит свеча зажигания. Длительность включенного состояния свечи зажигания С КО не должна превышать 1 мин. После воспламенения смеси свеча вынимается из окна котла и вставляется в державку.
Управление дизелем. На тепловозе применена пневматическая система бесступенчатого управления дизелем, состоящая из крана-редуктора, связанного со штурвалом, и пневмопривода топливной рейки. Нулевое положение штурвала (крайнее при повороте против часовой стрелки) соответствует минимальным оборотам холостого хода дизеля. Когда в воздушной системе тепловоза отсутствует давление, топливная рейка в положении минимальных оборотов удерживается электромагнитом МБ1. Если воздушная система находится под давлением, то в нулевом положении штурвала давление воздуха на выходе из крана-редуктора и соответственно в приводе топливной рейки составляет приблизительно 1 кГ/см2. При этом давлении в рычажной системе пневмопривода топливной рейки выбирается зазор до положения минимальных оборотов холостого хода дизеля.
При повороте штурвала по часовой стрелке давление на выходе из крана-редуктора увеличивается, пропорционально этому увеличению передвигается шток привода топливной рейки - обороты дизеля увеличиваются; электромагнит МБ1 не препятствует этому перемещению. При обратном повороте штурвала обороты дизеля снижаются. Воздух от крана-редуктора к пневмоцилиндру проходит через электропневматический вентиль БД.
Останавливается (глушится) дизель после выключения выключателя «Управление». При этом отключается электромагнит МБ1 и электропневматический вентиль БД дизеля. Вентиль БД, отключившись, перекрывает доступ воздуха от крана-редуктора в пневмопривод топливной рейки, а из привода выпускает воздух в атмосферу. Топливная рейка под действием пружин передвигается в положение прекращения подачи топлива, тем более что электромагнит МБ1 обесточен и не препятствует этому - дизель глохнет.
Переключение режима, реверса и приведение тепловоза в движение. Перед приведением тепловоза в движение режим и реверс переключаются в одно из требуемых положений, что благодаря механической и электрической блокировкам может произойти только в нулевом положении штурвала, т. е. при минимальных оборотах холостого хода дизеля. Шестерни режимов и реверса переключаются перемещением зубчатых муфт с помощью пневмоприводов.
Рассмотрим переключение реверса, например, в положение «Вперед». До этого реверс занимал положение «Назад», а режим, например, находился в положении «Маневровый», т. е. на пульте горели сигнальные лампы «Маневровый» и «Назад». При переводе рукоятки реверса на пульте управления в положение «Вперед» замыкаются соответствующие пальцы барабанного переключателя ПРР2, смонтированного на валу крана реверса, включается сигнальная лампа «Поездной» и вентиль ВРР: провода 101, 133, контакты конечного выключателя ВкК4, провода 135, 137, 139, контакты переключателя ПРР2, провода 415, 417, контакты промежуточного реле 5 Рпр, замкнутые только в нулевом положении штурвала, провод 143, провод 145, провод 147, электропневматический вентиль ВРР и провод 99, контакты переключателя ПРР1, провод 119, провод 121, сигнальная лампа «Поездной».
Размыкающие контакты конечного выключателя ВкК.4 замкнуты в положении реверса «Назад» (либо в нейтральном положении реверса). Контакты конечного выключателя ВкК1 замкнуты в положении «Маневровый». Это обусловлено конструкцией пневмоприводов реверса и режима, т. е. привода с фиксацией включенного положения и нахождения под давлением воздуха только в момент переключения. Таким образом, после перевода рукоятки в положение «Вперед» включается вентиль ВРР и воздух из главного резервуара по направлению, заданному краном реверса, поступает через блокировочный кран (пропускающий воздух только при полностью неподвижном тепловозе) в пневмопривод реверса. Воздух поднимает фиксатор, в результате чего замыкаются размыкающие контакты конечного выключателяБ/сКЗ - включается сигнальная лампа «Вперед», т. е. после начала действия пневматической части системы управления переключением на пульте горят все четыре сигнальные лампы.
После поднятия фиксатора воздух поступает в цилиндр привода реверса и передвигает поршень в положение «Вперед» (в сторону конечного выключателя ВкКЗ). Если муфта переключения реверса сразу войдет в зацепление с шестерней, фиксатор со стороны конечного выключателя ВкК4 упадет, нажав на шток конечного выключателя ВкК4, в результате чего размыкающие контакты ВкК4 разомкнутся - выключится лампа «Назад» (одновременно с этим выключится лампа «Поездной») и выключится вентиль ВРР, перекрывая доступ воздуха из главного резервуара к приводу реверса и выпуская из привода оставшийся воздух в атмосферу. Переключение закончено, на пульте остаются включенными лампы «Вперед» и «Маневровый».
Если же зубья муфты переключения не сразу войдут в зацепление с шестерней, а упрутся зуб в зуб, то фиксатор привода не попадет в паз на штоке поршня - вентиль ВРР останется включенным, так как его цепь питания не будет разомкнута контактами конечного выключателя ВкК4. Воздух будет продолжать поступать как в цилиндр привода, так и в клапан доворота на гидропередаче. В результате этого включится гидропередача (дизель в это время, при нулевом положении штурвала, работает на минимальных оборотах) и шестерни повернутся до входа в зацепление с муфтой - процесс переключения закончится, о чем будут сигнализировать лампы на пульте, как и в вышеприведенном случае.
Таким образом, на тепловозе после поворота рукоятки реверса в требуемое положение автоматически осуществляются все операции, обеспечивающие переключение с полным зацеплением шестерен и фиксацией этого положения.
Сигнальные лампы на пульте своим включением сопровождают процесс переключения и сигнализируют окончательное состояние переключения.
Переключение режимов происходит аналогично. При переключении режимов в переходном периоде на пульте горят три сигнальные лампы.
После того как режим и реверс переключены и тепловоз готов к движению, включается выключатель «Гидропередача». При этом получает питание промежуточное реле 4 Рпр: провода 213, 215, контакты выключателя «Гидропередача», провода 217, 419, контакты 4-7 промежуточного реле 5 Рпр, замкнутые только в нулевом положении штурвала, катушка реле 4 Рпр. Реле 4 Рпр, включаясь, замыкает свои замыкающие контакты 4-7 на самоподпитку, а контактами 5, 6 - 8, 9 подготавливает цепь включения вентиля ВГ гидропередачи. Электропневматический вентиль ВГ, а следовательно, и гидропередача включаются после того, как штурвал управления дизелем сдвинется с нулевого положения (т. е. при оборотах дизеля больших минимальных оборотов холостого хода) контактами конечного выключателя ВкК5 при условии, если реверс полностью переключен (контакты ВкК4 или ВкК5 в этом случае замкнуты), а температура воды, масла дизеля и масла гидропередачи не выше допустимой (в этом случае контакты соответствующих термореле ТВД2, ТМД2 и ТМГ2 замкнуты . Если штурвал управления дизелем будет сдвинут с нулевого положения раньше, чем будет включен выключатель «Гидропередача», гидропередача не включится, т. е. вентиль ВГ не получит питания, несмотря на то что будет включен выключатель «Гидропередача», так как контакты реле 4 Рпр и 5 Рпр будут разомкнуты.
При снижении оборотов дизеля поворотом штурвала гидропередача (т. е. вентиль ВГ) выключается автоматически в нулевом положении штурвала контактами конечного выключателя ВкК5. С другой стороны, гидропередачу можно выключить при любых оборотах дизеля, т. е. в любом положении штурвала, если выключить выключатель «Гидропередача». При этом вентиль ВГ отключается и выключает гидропередачу, одновременно отключается реле 4 Рпр. Для повторного включения гидропередачи необходимо штурвал управления дизелем возвратить в нулевое положение, и только после этого, включив выключатель «Гидропередача», повышением оборотов (поворотом штурвала) тепловоз вновь можно привести в движение.
Управление жалюзи и вентилятором. На тепловозе предусмотрено дистанционное ручное и автоматическое управление жалюзи и вентилятором. Для включения того или другого режима работы на пульте установлен переключатель режима работы с соответствующими надписями «Авт. О. Ручн.». При нулевом положении переключателя цепи электропневматических вентилей разомкнуты, жалюзи закрыты, вентилятор выключен. В положении переключателя «Ручн.» можно включать и выключать любые жалюзи и вентилятор в любой последовательности соответствующими выключателями. В положении переключателя «Авт.» выключатели жалюзи и вентилятора на пульте должны быть в выключенном положении. Работа жалюзи и вентилятора, т. е. поддержание температуры охлаждающих жидкостей в заданных пределах, в этом случае будет происходить автоматически под контролем термореле. Температура охлаждающих жидкостей поддерживается в пределах до ±5° С от величины установки термореле в зависимости от нагрузки на дизель.
Рассмотрим работу электрической схемы автоматического регулирования температуры, например, воды дизеля. Когда температура воды повысится до верхней границы рабочего диапазона, сработает термореле ТВД1 (разомкнутся его контакты), промежуточное реле ЗРпр обесточится и своими контактами включит вентиль ВЖВ (жалюзи воды дизеля) и вентиль ВХ вентилятора-холодильника, т. е. откроются жалюзи воды и включится вентилятор. При снижении температуры примерно на 5° контакты термореле ТВД1 замыкаются - жалюзи закрываются, вентилятор отключается. Аналогично происходит открывание других жалюзи. Таким образом, при открывании любых жалюзи (вследствие срабатывания термореле) включается вентилятор. Вентилятор отключается после выключения (закрывания) последних жалюзи.
Блокировки, защитные устройства и сигнализация. Штурвал управления дизелем механически сблокирован с переключателем режима и реверса. Переключение режимов и реверса возможно только при минимальных оборотах дизеля. В свою очередь штурвал управления может быть выведен из нулевого положения только тогда, когда переключатели режима и реверса переведены в одно из требуемых положений полностью, т. е. до упоров. Переключение режимов и реверса производится одной и той же съемной рукояткой. С гнезда переключателя режимов рукоятка снимается после произведенного переключения; в гнездо переключателя реверса эта же рукоятка вставляется и снимается только в нейтральном положении переключателя реверса при нулевом положении штурвала управления. Когда рукоятка снята, штурвал оказывается запертым в нулевом положении.
Пуск дизеля может происходить только в нулевом положении штурвала и при отключенной гидропередаче, что обеспечивается наличием в схеме контактов ВкК5 конечного выключателя штурвала. В нулевом положении штурвала контакты ВкКб замкнуты в цепи контактора КД пуска и разомкнуты в цепи вентиля ВГ гидропередачи.
Наличие в схеме промежуточных реле 5Рпр, 4Рпр и контактов конечного выключателя ВкК5 исключает случайное включение гидропередачи выключателем «Гидропередача» при любых оборотах дизеля. Гидропередача включается при увеличении оборотов дизеля и только в том случае, если выключатель «Гидропередача» был предварительно включен в нулевом положении штурвала.
Защита дизеля по давлению масла осуществляется на тепловозе с помощью реле РДМ. Реле давления масла предотвращает пуск дизеля без предварительной прокачки масла и создания минимального давления масла не менее 2,5 ~
- 3,0 кГ/см2. С другой стороны реле давления останавливает дизель, если давление масла упадет ниже этого предела. Работа схемы в первом случае описывалась ранее. Во втором случае происходит следующее: когда давление масла снизится до 0,5-1 кГ/см2, реле давления своими контактами разрывает цепь питания электропневматического вентиля ВД дизеля и промежуточного реле бРпр. В свою очередь промежуточное реле бРпр своими контактами 4, 6
- 7,9 разрывает цепь питания электромагнита холостого хода МБ1. Таким образом, при падении давления масла отключается вентиль ВД и электромагнит МБ1, а это приводит к остановке дизеля и равнозначно отключениям, которые происходят при отключении (глушении) дизеля выключателем «Управление».
Помимо электрической системы остановки дизеля при падении давления масла, на дизеле имеется свое устройство, прекращающее подачу топлива в дизель при резком падении давления масла ниже 2,5 кГ/см2. Электрическая система является подстраховочной, дополнительной на тот случай, если не сработает устройство защиты на дизеле (особенно при медленном снижении давления масла).
Пониженная настройка реле давления масла в 0,5-1,0кГ/см2 на отключение против 2,5 кГ/см2 устройства остановки на дизеле выбрана для того, чтобы исключить «звонковость» включения стартера при пуске дизеля. (При включении стартера напряжение аккумуляторных батарей снижается, снижается соответственно давление масла, создаваемое электронасосом, что при настройке РДМ на 2,5 кПсм2 приводило к его отключению и, следовательно, к отключению стартера.)
Для защиты гидропередачи от перегрева на трубопроводе выходящего из гидропередачи масла установлено термореле ТМГ2, настроенное на температуру срабатывания 110° С. При повышении температуры масла гидропередачи более этого предела контакты термореле размыкаются, на пульте вспыхивает соответствующая красная сигнальная лампа, вентиль ВГ отключается (так как вентиль оказывается включенным разомкнувшимися контактами ТМГ2 последовательно с сигнальной лампой, ток которой не в состоянии удержать вентиль ВГ во включенном состоянии) - гидропередача выключается.
При повышении температуры воды дизеля более 105° С и масла дизеля более 110° С гидропередача также автоматически отключается в результате срабатывания соответственно термореле ТВД2 и ТМД2, т. е. автоматически снимается нагрузка с дизеля. На пульте, как и в предыдущем случае, вспыхивает сигнальная лампа «Масло» и сигнальная лампа «Вода». По показаниям термометров на пульте определяется система, в которой произошло превышение температуры масла, так как на превышение температуры масла в системах включается одна и та же сигнальная лампа.
При снижении температуры охлаждающих жидкостей цепь питания вентиля ВГ гидропередачи восстанавливается, а сигнальные лампы выключаются.
Гидропередача при всех условиях не включится, если реверс не будет полностью переключен и зафиксирован. Это обеспечивается электрической блокировкой (замыкающими контактами конечных выключателей ВкКЗ и ВкК4) в цепи вентиля ВГ гидропередачи. От токов короткого замыкания электрические цепи защищены плавкими вставками.
Прочие цепи управления. Освещение. Отдельные электрические аппараты, а также осветительные устройства включаются с пульта соответствующими выключателями. Схемы их соединений просты и не требуют особых пояснений.
Для увеличения срока службы длительно включаемых электроламп в их цепи введены ограничивающие сопротивления (резисторы). Цепь питания освещения кабины не связана с положением выключателя аккумуляторных батарей ВкБ. Питание розетки на пульте также не связано с положением выключателя ВкБ. Это сделано для того, чтобы в кабине иметь свет при отключении цепей тепловоза от аккумуляторных батарей с целью уменьшения саморазряда батерей и на случай ремонтных работ.
Контактор ВкБ аккумуляторных батарей следует выключать в следующих случаях: если приварились контакты пускового контактора КД дизеля (во избежание выхода из строя стартера); во время работы дизеля при сильном «кипении» аккумуляторов (как временная мера); при длительной остановке дизеля; при осмотре и ремонте электрооборудования и проводки.
Устранение мелких неисправностей и замену предохранителей в отдельных цепях можно производить без выключения контактора, но с обязательным предварительным выключением выключателей этих цепей.
В ночное время при ремонтных работах с выключенным контактором батарей следует пользоваться переносной лампой, включая ее в розетку на пульте.
Электрическое оборудование тепловоза | Конструктивные особенности и техническая характеристика тепловоза | Электрические машины и аппараты