Схема электрическая принципиальная электрооборудования                                                                                       

      (см.ТЭП70А.70.00.001 Э3 листы 1 - 16)

В основу построения электрической принципиальной схемы управления тепловоза положен принцип бесконтактного управления исполнительными аппаратами тепловоза (контакторами, вентилями, реле). Основой электрической схемы управления является система МСУ-ТЭ (в дальнейшем система), которая по заложенным в ней программным алгоритмам, обеспечивает управление тепловозом в различных режимах. При этом, все основные режимы работы тепловоза задаются и выполняются машинистом (пуск/останов дизеля, выбор направления движения, начало движения, набор/сброс позиции, режим работы электрического тормоза). Из цепей управления исполнительными аппаратами тепловоза исключены промежуточные контакты (автоматические выключатели, тумблеры, контакты реле, вспомогательные контакты контакторов), ими управляет только блок управления микропроцессорной системы управления тепловоза – БУ-МСУ согласно электрической схемы ТЭП70.70.00.001Э3 системы. В БУ-МСУ поступает вся информация с установленных на тепловозе датчиков, со вспомогательных контактов коммутационной аппаратуры и о состоянии органов управления.

Вся эта информация обрабатывается микропроцессорными средствами в соответствии с заложенной программой и обеспечивается выполнение функциональных задач и алгоритмов управления.

Цепи управления электрокалориферами, освещением, прожекторами, вентилями песочниц, тифона, свистка, а также цепи освещения, электропневматического тормоза, радиостанции аналогичны цепям тепловоза ТЭП70.

Система, посредством управляющих воздействий на принципиальную электрическую схему электрооборудования, по заложенным в ней программным алгоритмам обеспечивает:

-автоматический пуск дизеля и дистанционное управление частотой вращения вала дизеля;

-автоматическую прокачку масла до пуска дизеля и после его остановки;

-перевод управления из одной кабины тепловоза в другую без остановки дизеля;

-автоматическую сборку /разборку тяговой и тормозной схем;

-автоматическое управление контакторами ослабления возбуждения тяговых электродвигателей;

-автоматическое регулирование возбуждения тягового генератора в зависимости от позиции контроллера и нагрузки генератора энергоснабжения;

-автоматическое управление частотой вращения вала дизеля в зависимости от включенного/выключенного энергоснабжения и времени работы электрического тормоза;

-автоматическое управление энергоснабжением состава;

-все штатные защиты по тепловозу и дизелю, оговоренные в ТУ с оказанием необходимых воздействий на исполнительные аппараты тепловоза (снятие нагрузки, разборка электрической схемы в режимах тяги и тормоза, остановка дизеля и т.д.);

-все режимы электрического торможения тепловоза: остановочное, поддержание скорости на спуске, экстренное, аварийное;

-управление тормозным компрессором;

-автоматический прогрев дизеля в холодное время года;

-обнаружение, устранение боксования и юза тяговых электродвигателей;

-автоматическое и ручное управление жалюзи воды и масла;

-аварийный останов дизеля и тепловоза;

-отображение служебной и диагностической информации на дисплейном модуле кабин управления в реальном масштабе времени;

-выдачу тревожных предупредительных сообщений на дисплейном модуле в случае возникновения аварийных или нештатных ситуаций (например, неправильных действий машиниста), с указанием неисправных или отказавших элементов электрической схемы;

-автоматическое диагностирование тепловозного оборудования в соответствии с заданными алгоритмами;

-измерение сопротивления изоляции высоковольтных цепей;

-запись на энергонезависимый накопитель информации по всем параметрам запрашиваемых систем тепловоза за 5 сек. до тревожного сообщения и 5 сек. после, а также служебной информации о моточасах дизеля и компрессора, общем количестве выработанной электроэнергии, в том числе электроэнергии, затраченной на отопление поезда.

Устройство обработки информации состоит из двух одинаковых полукомплектов, которые обеспечивают полное резервирование блоков управления, обработки и приемо - передачи системы. При выходе из строя одного из блоков, осуществляется ручной переход на резервный полукомплект, путем переключения тумблера “Переключение резерва” на УОИ.

            4.11.11.1.Силовые цепи (см. листы 4,5)

От тягового генератора А1 через выпрямительную установку ВУ получают питание шесть тяговых электродвигателей ЭТ1-ЭТ6, соединенных параллельно.

Тяговый генератор, приводимый непосредственно от дизеля, представляет собой синхронную явнополюсную машину с шестифазной статорной обмоткой, соединенной в две

“звезды” со сдвигом в 30 электрических градусов. Каждая “звезда” обмотки генератора подключена к отдельному трехфазному выпрямительному мосту. На стороне выпрямленного напряжения мосты соединены параллельно. В результате получается эквивалентная двенадцатифазная схема выпрямления, уменьшающая пульсации выпрямленного тока.

Питание обмотки возбуждения тягового генератора осуществляется от обмотки вспомогательного генератора А-Г2 через управляемый выпрямитель БВГ1.

Коммутация цепей тяговых электродвигателей осуществляется поездными контакторами КП1 - КП6. Изменение направления движения тепловоза осуществляется изменением направления тока возбуждения тяговых электро-двигателей с помощью электропневматического переключателя - реверсора Р.

Для использования полной мощности дизеля в широком диапазоне изменения скорости движения тепловоза применено ступенчатое ослабление магнитного поля тяговых электродвигателей посредством включения резисторов Rш1 - Rш6 с помощью групповых электропневматических контакторов КШ1 - КШ2 параллельно обмоткам возбуждения. В схеме предусмотрены две ступени ослабления поля тяговых электродвигателей 58 % и 34 %, соответственно для 1 и 2^ой ступеней.

В режиме тяги тормозной переключатель ТП находится в положении “Тяга”, замкнуты его контакты, изображенные на схеме замыкающими.

Цепь питания тягового электродвигателя, например, ЭТ3 (предполагается положение реверсора “Вперед”) от клемм выпрямительной установки ВУ1 следующая:

клемма ВУ1 “плюс”, провода 107 х 2, 108 х 2, 110 х 2, 111 х 2,шина 113Ш, замыкающий контакт контактора КП3, шина 243Ш, шунт Ш6, провод 146, якорь ЭТ3, обмотка добавочных полюсов, провод 147, размыкающий контакт ТП, шина 245Ш, размыкающий контакт Р, провод 148, обмотка возбуждения, провод 149, размыкающий контакт Р, шина 246Ш, размыкающий контакт ТП, шунт Ш1, провода 109 х 4, 112 х 4, клемма ВУ1 “минус”.

В режим электрического тормоза ЭТ силовая схема переводится с помощью тормозного переключателя ТП и контактора возбуждения тяговых электродвигателей КП7. При этом якоря тяговых электродвигателей включаются на индивидуальные тормозные резисторы (для каждого электродвигателя три резистора собраны последовательно), обмотки возбуждения всех электродвигателей соединяются последовательно и получают питание от тягового генератора.

Изменение тормозной силы (скорости движения) происходит за счет регулирования системой МСУ-Т напряжения тягового генератора, а следовательно, тока возбуждения тяговых электродвигателей.

Цепь тягового электродвигателя, например, ЭТ3 следующая: шина 113Ш, замыкающий контакт контактора КП3, шина 243Ш, шунт Ш6, провод 146, якорь ЭТ3, провод 147, контакт тормозного переключателя ТП, провода 205, 204, тормозные резисторы Rэт3.3 - Rэт3.1, провода 203, 202, шина 113Ш.

Цепь питания обмоток возбуждения следующая: “плюс” ВУ1, провода 107 х 2, 108 х 2, 110 х 2, 111 х 2,шина 113Ш, замыкающий контакт контактора КП7, шина 270Ш, шунт Ш10, провод 190, шина 266Ш, контактор Р (предполагается положение реверсора “Вперед”), провода 182, 183, обмотка возбуждения ЭТ6, провода 184, 185, контакт Р, шина 299Ш, замыкающий контакт ТП, шины 263Ш, 259Ш (далее аналогично обмотке возбуждения ЭТ6 соединяются обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей), шунт Ш1, провода 109 х 4, 112 х 4, “минус” ВУ1.

Для обеспечения охлаждения тяговых электродвигателей дизель-генератор в режиме ЭТ работает при частоте вращения, соответствующей 2-ой и затем через 5 мин. на 14-ой позициях контроллера машиниста.

Для охлаждения тормозных резисторов применяются два мотор- вентилятора с сериесными электродвигателями ЭВТ1, ЭВТ2. В режиме электрического тормоза электродвигатели получают питание за счет падения напряжения на секциях тормозных резисторов, включенных параллельно при помощи уравнительных соединений.

Цепь питания электродвигателя обдува тормозных резисторов, например, ЭВТ2 следующая: контакт Р2 резистора Rэт6.1, провод 227, электродвигатель ЭВТ2, провод 228, шунт Ш15, контакт Ро резистора Rэт6.2.

       4.11.11.2.Пуск дизеля

4.11.11.2.1.Подготовка к пуску.

Дизель тепловоза пускают от аккумуляторной батареи БА с помощью                    стартер - генератора СТГ.

Пуск дизеля производится автоматически из любой кабины машиниста.

Цепи управления, вспомогательные устройства, цепи сигнализации, защиты и освещения получают питание при неработающем дизеле от аккумуляторной батареи БА. При работе дизеля все указанные цепи получают питание от стартер – генератора СТГ (генераторный режим).

Для подачи напряжения от аккумуляторной батареи в схему необходимо включить выключатель батареи ВкБ. После включения ВкБ положительный полюс батареи (см. лист 10) по проводам 910, 909, шунту Ш11, проводу 906, автоматическому выключателю АВ13, проводу 921, резистору заряда батареи R_зБ, проводам 922, 926 соединяются с клеммами 7/1-7 высоковольтной камеры. Отрицательный полюс батареи проводом 3046 соединяется с

клеммами 1/1-6 высоковольтной камеры и затем через контакты разъединителей цепей РЦ1 и РЦ2 с электрическими аппаратами.

При работе СТГ в режиме вспомогательного генератора напряжение на указанные клеммы подается по цепи: вывод А1, стартер - генератора СТГ, провод 949, шина 950Ш, автоматический выключатель АВ14, провод 923, диод заряда батареи ДЗБ, провод 926, клеммы 7/1-7, вывод В2 стартер - генератора СТГ, провода 3050, 3046, клеммы 1/1-6.

Питание БУ-МСУ (см. лист 12), подача напряжения на датчики, контакты реле, вспомогательные контакты контакторов, через которые подаются сигналы на БУ (см. листы 6, 7, 8) осуществляется от вольтодобавочных устройств ВДУ1 или ВДУ2 через диоды Д6 или Д7.

На ВДУ1 и ВДУ2 напряжение 110 В подается через автоматический выключатель АВ6 “Питание БУ и датчиков”, на ДМ(1) и ДМ(2)- через АВ7 “Питание пультовых дисплеев”. Вольтодобавочные устройства обеспечивают питание стабилизированным напряжением 110 В в условиях просадки напряжения бортовой сети при пуске дизеля.

Катушки исполнительных аппаратов, которыми управляет БУ-МСУ, подключены к напряжению “+ 110 В” через автоматический выключатель АВ8 “Питание исполнительных устройств”, при этом   БУ-МСУ, управляя катушками аппаратов, коммутирует “- 110 В”.

Питание напряжением 15 В всех датчиков осуществляется от БУ-МСУ.

Далее будем рассматривать работу электрической схемы при управлении с переднего пульта. Порядок операций при подготовке к пуску следующий:

-установить рукоятку ключа блокировочного КБ1 в положение “кабина № 1”;

-на высоковольтной камере включить автоматические выключатели:

-АВ8 “Питание исполнительных устройств”;

-АВ11 “Топливный насос”;

-АВ6 “Питание БУ и датчиков”;

-АВ7 “Питание пультовых дисплеев”;

-АВ16 “Пожарная сигнализация”;

-АВ5 “Вспомогательные цепи”.

Включение остальных выключателей определяется необходимостью цепей, участвующих в работе.

Автоматические выключатели, установленные внутри высоковольтной камеры, предназначены только для защиты цепей и всегда должны находиться во включенном положении.

-на пульте управления включить выключатель “Управление общее”;

-рукоятку контроллера машиниста установить в “0” положение;

-рукоятку устройства УБТ в кабине установить в рабочее положение.

На экранах дисплейных модулей высвечивается “Основной кадр”. Система “опрашивает” сигналы датчиков и органов управления, участвующие в алгоритме пуска дизеля. В случае отсутствия какого-либо сигнала на ДМ (1) появляется соответствующая информация. При этом отображение служебной и диагностической информации будет инициироваться на оба ДМ. Управляющее воздействие от ДМ на тепловоз БУ-МСУ воспринимает только из кабины управления.

При необходимости в ремонтных или проверочных работах топливной или масляной систем тепловоза после включения БУ-МСУ с помощью тумблеров Тб2 “Резервный топливный насос” и Тб1 “Ручная прокачка масла” можно включить резервный топливный или масляный насосы, а с помощью тумблера Тб8 “Компрессор” отключить электродвигатель тормозного компрессора.

Указанные тумблеры расположены на передней стенке высоковольтной камеры.

4.11.11.2.2.Алгоритмы работы схемы в режиме пуска

После выполнения предпусковых операций и наличии на ДМ(1) сигнала “Система в норме” нажимают и, спустя небольшой промежуток времени, отпускают кнопочный выключатель Кн3 “Пуск дизеля”. Система контролирует наличие необходимых сигналов на входе. В случае отсутствия какого-либо сигнала команда на пуск дизеля снимается, на дисплее указывается неисправность. При наличии всех сигналов система включает контакторы КМН, КТН (см. лист 8). На катушки этих аппаратов подается “+” 110 В от зажимов 7/11…20 при включенном автоматическом выключателе АВ8 “Питание исполнительных устройств”      (см. лист 10). При появлении сигнала на включение через транзисторные ключи, расположенные в БУ-МСУ на катушки подается “минус”, аппарат включается.

При включении КТН через его контакт, автоматический выключатель АВ11, расположенный на высоковольтной камере и предназначенный для защиты цепи подается напряжение 110 В на электродвигатель топливного насоса ЭТН, через автоматический выключатель АВ12, контакт КМН -на электродвигатель масляного насоса ЭМН (см. лист 10). Топливный и масляный насосы приводятся во вращение. На “Основном кадре” ДМ(1) индицируется режим “Прокачка” и идет обратный отсчет времени прокачки от 60 до 0 секунд. Через 30 сек. от начала прокачки контролируется давление топлива, которое должно быть не менее 1 кгс/см² и подается питание на катушку электромагнита МР6. Подача питания на МР6 до начала пуска дизеля обеспечивает надежное его включение. По истечении 60 сек система контролирует состояние контактов реле давления РДМ3-0,05 Мпа (0,5 кгс/см²), и если давление масла достигает уставки срабатывания реле (контакты замкнуты) подается питание на катушки контактора КД, вентиля ускорителя пуска ВУП и электромагнит МР4.

Вентиль ВУП включается и подает воздух в сервомотор ускорителя пуска, который обеспечивает увеличенную подачу топлива на время пуска дизеля.

Включается контактор КД. В результате стартер- генератор СТГ подключается к аккумуляторной батарее БА по цепи: положительный полюс БА, выключатель батареи ВкБ, провод 910, силовой контакт КД, шунт Ш12, провод 933, сериесная обмотка и якорь СТГ, провод 3050, ВкБ, отрицательный полюс БА.

Режим работы стартером- кратковременный, продолжительностью до 12 с. Допускается трехкратный пуск с интервалами между включениями 60 – 80 с. Перерыв между трехкратными пусками 5 – 7 мин. Стартер – генератор, работая в режиме стартера, прокручивает коленчатый вал дизеля.

На основном кадре ДМ(1) индицируется режим “Прокрутки” и идет обратный отсчет времени от 12 до 0 секунд. Стартер – генератор начинает раскручивать дизель. Система осуществляет контроль за частотой вращения вала дизеля, состоянием РДМ4 и временем прокрутки. При наличии сигнала от РДМ4, частоты вращения больше 300 об/мин или величины времени прокрутки 12 сек. Система отключает КД, ВУП.

В зависимости от положения тумблера Тб2 “Резервный топливный насос” Система:

-отключает контактор КТН (рукоятка тумблера находится в нижнем положении);

-контактор КТН остается во включенном состоянии (рукоятка тумблера находится в верхнем положении).

Электромагнитом МР4 задается частота вращения нулевой позиции (350 об/мин).

Через 2 сек. после отключения контактора КД Система включает контактор КРН, контролируя положение его вспомогательных контактов, а через 3 сек. отключает КМН.

Размыкается контакт КРН между проводами 934 и 935, который шунтировал шунтовую обмотку стартер – генератора СТГ во время пуска дизеля для повышения надежности работы регулятора напряжения АРН. Замыкается контакт КРН между проводами 927 и 928 в цепи питания регулятора АРН. С этого момента стартер – генератор СТГ переходит в режим вспомогательного генератора.

Регулятор АРН обеспечивает поддержание напряжения бортовой сети 110 ± 1 В и зарядный ток аккумуляторной батареи. Если через 3 секунды зарядного тока нет или напряжение вспомогательного генератора имеет значительное отклонение от номинального, Система выдает сообщение о неисправности регулятора. В этом случае необходимо отключить на обоих регуляторах автоматические выключатели, переключить кабельную часть штепсельного соединителя на исправный и включить на нем автоматический выключатель.

После окончания пуска дизеля (при работе без нагрузки на 0 и 1 позициях контроллера) Система включает вентиль отключения ряда топливных насосов ВТН, что обеспечивает экономичную работу дизеля. Под нагрузкой работают все насосы дизеля.