Описание работы САР тяговой электропередачи (см. листы 4,6,8)

Рассмотрим работу САР тяговой электропередачи при управлении мощностью тягового генератора с учетом того, что на обмотке собственных нужд вспомогательного генератора А-Г2 уже поддерживается трехфазное напряжение.

При установке рукоятки контроллера машиниста КМ на первую позицию на разъем Х8 БУ МСУ подается код соответствующий первой позиции КМ по которой из БУ-МСУ через разъем Х9 подается питание на электропневматические вентили поездных контакторов КП1 – КП6, после включения которых при наличии сигналов от вспомогательных контактов контакторов КП1 – КП6, поступающих на разъем Х5, БУ-МСУ включает контактор возбуждения КВГ1 тягового генератора А-Г1. Обмотка возбуждения А-Г1 подключается на выход блока возбуждения тягового генератора БВГ1, который включен на выходы трехфазной обмотки собственных нужд вспомогательного генератора А-Г2, после чего БВГ1 по сигналу задания мощности тягового генератора, поступающего с БУ-МСУ по интерфейсной линии связи (кабель 5), регулирует напряжение на выходе тягового генератора А-Г1, а, следовательно, на выходе выпрямительной установки ВУ1, регулируя тем самым мощность тягового генератора, что обеспечивает требуемое нагружение дизеля.

4.11.11.11.2.Мощность тягового генератора А-Г1 на выходе выпрямительной установки ВУ1 задается программно БУ-МСУ в функции от фактической частоты вращения вала дизеля в соответствии с установленной для тепловоза нагрузочной характеристикой и фактическими условиями работы дизель – генератора. При этом нагружение дизеля

тяговым генератором при переводе рукоятки контроллера машиниста КМ со второй позиции на пятнадцатую производится плавно по селективной характеристике в функции от частоты вращения вала дизеля и при достижении заданной частоты вращения мощность тягового генератора повышается в соответствии с сигналом от индуктивного датчика регулятора дизеля. БУ-МСУ непрерывно считывает и обрабатывает сигналы с контроллера машиниста, по которым определяет номер задаваемой позиции КМ, сигналы с измерительных преобразователей тока ИТ1-ИТ10 и напряжения ИН1. Сигнал по напряжению с датчика ИН1 поступает на БВГ1, и откуда считывается БУ-МСУ. По этим сигналам контролируются максимальные значения тока и напряжения на выходе выпрямительной установки ВУ1 для заданной позиции КМ, а также как произведение тока тягового генератора Iтг на заданное напряжение Итгз выпрямительной установки вычисляется мощность тягового генератора А-Г1, сигнал с датчика частоты вращения вала дизеля n_о, сигнал с индуктивного датчика регулятора дизеля Иид для корректировки мощности тягового генератора по свободной мощности дизеля.

При регулировании мощности тягового генератора без включения энергоснабжения поезда БУ-МСУ реализует следующий алгоритм нагружения дизель – генератора.

При установке контроллера машиниста на первую позицию БУ-МСУ через блок возбуждения БВГ1 задает напряжение тягового генератора А-Г1 при котором мощность на выходе выпрямительной установки ограничивается величиной 80 кВт, а для обеспечения плавного трогания изменение заданной мощности осуществляется с темпом 20 кВт/с. В процессе регулирования значения напряжения и тока тягового генератора ограничиваются максимальными значениями напряжения и тока для заданной позиции КМ.

При переводе контроллера машиниста с первой на вторую позицию мощность тягового генератора ограничивается величиной 200 кВт. Далее при переводе КМ на более высокую позицию заданная мощность вычисляется как функция от частоты вращения вала дизеля.

Рассмотрим работу системы автоматического регулирования при переводе контроллера машиниста с первой позиции на 15-ю.

При трогании тепловоза напряжение тягового генератора равно напряжению на обмотках якорей тяговых электродвигателей и на соединительных проводах, при этом ток тягового генератора ограничивается БУ-МСУ на уровне 7200 А (точка Г на рис.107).

По мере разгона тепловоза растет противо э.д.с. тяговых электродвигателей, которая стремится уменьшить ток тягового генератора. В свою очередь в соответствии с ростом частоты вращения вала дизеля БУ-МСУ через возбуждение тягового генератора нагружает дизель, увеличивая напряжение тягового генератора, ограничивая при этом ток тягового генератора на уровне 7200 А. Поэтому трогание и начало разгона тепловоза происходит при практически постоянном токе и тяговом усилии.

С увеличением напряжения тягового генератора в режиме ограничения максимального тока при достижении максимальной мощности тягового генератора, определяемой нагрузочной характеристикой дизеля на номинальной частоте вращения точка В дальнейшее увеличение напряжения тягового генератора ведется БУ-МСУ в режиме поддержания постоянной мощности тягового генератора для 15 позиции контроллера машиниста равной 2650 кВт. С этого момента по мере разгона тепловоза уменьшается ток тяговых электродвигателей и регулирование напряжения на выходе тягового генератора происходит по кривой ВБ. Когда напряжение тягового генератора, вследствии дальнейшего разгона тепловоза, увеличится до максимально допустимой величины равной 800 В для 15 позиции контроллера машиниста точка Б, то при дальнейшем увеличении скорости тепловоза ток тягового генератора уменьшается, а напряжение поддерживается БУ-МСУ на уровне 800 В.

Таким образом система автоматического регулирования тяговой электропередачи обеспечивает следующие режимы управления тяговым генератором: поддерживает постоянной ток генератора при трогании, поддерживает постоянное напряжение генератора при максимальной скорости движения тепловоза, поддерживает постоянную мощность генератора в рабочем диапазоне скоростей движения тепловоза.

При этом для полного использования свободной мощности дизеля на фиксированной позиции контроллера машиниста в режиме поддержания постоянной мощности тягового генератора в рабочем диапазоне скоростей движения тепловоза МСУ-Т постоянно считывает сигнал с индуктивного датчика регулятора дизеля ИД предназначенного для связи системы автоматического регулирования с регулятором дизеля, по которому регулятор дизеля стремится

поддерживать мощность тягового генератора равной свободной мощности дизеля, а МСУ-Т корректирует уставку мощности тягового генератора.

В среднем положении индуктивного датчика мощность генератора будет регулироваться по кривой БВ.

В процессе работы тепловоза на 15 позиции контроллера машиниста объединенный регулятор дизеля поддерживает номинальную частоту вращения вала дизеля и выдает в         БУ-МСУ сигнал по свободной мощности дизеля, который через БВГ1 задает и регулирует уставку мощности тягового генератора, в результате чего реальное регулирование происходит по кривой (см. рис. 107) близкой к кривой постоянной мощности БВ.

Рассмотрим подробнее работу САР тяговой электропередачи с учетом сигнала от индуктивного датчика.

При переводе рукоятки контроллера машиниста с нулевой на первую позицию сигнал с индуктивного датчика не учитывается. При переводе рукоятки контроллера машиниста с первой позиции на 15-ю по мере разгона тепловоза увеличивается напряжение тягового генератора, растет мощность отдаваемая дизелем. В точке В мощность дизеля, а следовательно, и подача топлива достигают номинальной величины, при этом БУ догружает дизель по сигналу с индуктивного датчика после выхода дизеля на номинальную частоту вращения вала дизеля.

При дальнейшем уменьшении тока генератора, как было показано выше, если датчик ИД остается неподвижным, то напряжение будет увеличиваться по кривой ВБ. Это означает, что при увеличении напряжения сверх значения в точке В нагрузка дизеля увеличивается. Если увеличивается нагрузка дизеля, то регулятор дизеля для сохранения прежней частоты вращения увеличивает подачу топлива.

Перемещение поршня сервомотора, управляющего положением реек топливных насосов, вызывает перемещение золотника, управляющего сервомотором индуктивного датчика.

Сердечник индуктивного датчика вдвигается сервомотором в катушку, ее индуктивное сопротивление увеличивается, уменьшая тем самым напряжение на датчике. Сигнал по напряжению с индуктивного датчика ИД считывается БУ-МСУ, который через БВГ1 уменьшает ток в обмотке возбуждения тягового генератора, в результате чего снижается напряжение тягового генератора Г и, следовательно, нагрузка дизеля.

Процесс этот идет до тех пор, пока при меньшем токе генератора не восстановится прежнее положение реек топливных насосов, а значит, и номинальная мощность дизеля. После этого, поршень сервомотора индуктивного датчика останавливается. Следовательно, система автоматического регулирования тяговой электропередачи совместно с регулятором дизеля обеспечивает поддержание постоянной мощности дизеля. При максимальном сигнале

индуктивного датчика БУ-МСУ поддерживает постоянной мощность тягового генератора регулируя напряжение тягового генератора по внешней характеристике, кривая БВ.

Так как положение золотника сервомотора индуктивного датчика связано с сервомотором подачи топлива, то сервомотор индуктивного датчика реагирует на изменение нагрузки дизеля, вызванное не только изменением тока генератора, но и изменением любой вспомогательной нагрузки.

При включении тормозного компрессора, например, происходит увеличение нагрузки на дизель. Чтобы сохранить прежнюю подачу топлива, а значит и прежнюю мощность дизеля, регулятор, передвигая сердечник индуктивного датчика в катушку уменьшает уставку мощности тягового генератора, в результате  чего БУ-МСУ через БВГ1 уменьшает ток возбуждения генератора до тех пор, пока суммарная потребляемая с дизеля мощность не достигнет величины, которая была до включения компрессора.

При проверке микропроцессорной системы автоматического регулирования тяговой электропередачи с отключенным индуктивным датчиком мощность, снимаемая с генератора, уменьшается и регулятор дизеля выдвигает сердечник индуктивного датчика до тех пор, пока поршень сервомотора не встанет на упор в положении соответствующее максимальному току индуктивного датчика.

Внешняя характеристика тепловоза с включенной системой энергоснабжения показана на рис.110

          4.11.11.12.Аппаратно-программная стойка. Дисплейный модуль с клавиатурой

Для автоматического управления и регулирования режимами работы основного и вспомогательного оборудования на тепловозе применена система микропроцессорная управления, регулирования и диагностики (МСУ-ТЭ), которая выполняет также функции бортового диагностического устройства.

МСУ-ТЭ состоит из следующих конструктивно законченных функциональных частей:

-устройство обработки информации (БУ-МСУ) – 1 шт;

-модули дисплейные с клавиатурой (ДМ) – 2 шт;

-измеритель температурный (ТИ) – 1 шт;

-вольтодобавочное устройство (ВДУ1, ВДУ2) – 2 шт;

-блоки возбуждения тягового и вспомогательного генераторов (БВГ1, БВГ2) – 2 шт.

-контроллеры машиниста (КМ) – 2 шт;

Устройство обработки информации предназначено для реализации алгоритмов управления системами тепловоза и обеспечивает:

-выдачу двухпозиционных сигналов по 56 каналам с параметрами коммутации цепей: напряжения 110 В, ток нагрузки 2 А, нагрузка активно- индуктивная, схема включения ключей “с общим плюсом”;

-прием двухпозиционных сигналов по 160 каналам;

-измерение частотных сигналов по 8 каналам;

-прием аналоговых сигналов с различными параметрами по 61 каналу;

-питание датчиков и преобразователей;

Устройство обработки информации БУ резервировано и состоит из двух одинаковых полукомплектов.

Для перехода на резервный полукомплект необходимо:

1.Произвести останов дизеля нажатием на кнопочный выключатель Кн2 “Останов дизеля”, выключением тумблера Тб3 ”Аварийный останов дизеля” или выключением предельного выключателя. При останове предельным выключателем произвести ручную прокачку масла.

2.Отключить автоматические выключатели питания системы МСУ-Т:

АВ1 “Питание БВГ1”

АВ2 “Питание БВГ2”

АВ6 “Питание БУ и датчиков”

АВ8 “Питание исполнительных устройств”

3.Переключением тумблера, расположенного на БУ-МСУ, перевести управление на резервный полукомплект.

4.Произвести включение автоматических выключателей, пуск дизеля, дальнейшее управление выполнять в установленном порядке.

Блок коммутации устройства реализован на базе одноплатного компьютера РС-510  производства фирмы Octagon System (США).

Дисплейный модуль ДМ ВС4101 производства фирмы GERSYS (Германия) отображает текущую информацию об измеряемых параметрах и аварийных сообщениях. Информация отображается в текстовой и графической форме на цветном дисплее с разрешением 640 х 480 точек. При помощи клавиатуры производится управление отображением выводимой информации в устройство обработки информации.

Система МСУ-Т работает следующим образом. В устройство обработки информации БУ поступает информация от датчиков тока, напряжения, давления, частоты вращения, уровня жидкости, индуктивного датчика, измерителя температуры, контроллера машиниста и клавиатуры модуля дисплейного, датчика положения реек топливных насосов высокого давления, дискретные сигналы датчиков, органов управления, реле, контакторов, блокировок.

Поступающая в БУ информация обрабатывается микропроцессорными средствами и вырабатываются управляющие команды всей коммутационной аппаратуре (контакторам, реле, электропневматическим вентилям), электромагнитам регулятора частоты вращения дизеля, даются соответствующие команды и сигналы в модули дисплейные, а также в локальные микропроцессорные системы управления преобразователей В-ТПЕ-250-110 для регулирования напряжения тягового генератора и генератора энергоснабжения.

Система МСУ-Т выполняет следующие функции:

-управление пуском дизеля;

-задание частоты вращения вала дизеля;

-автоматическая остановка дизеля при появлении давления в картере;

-блокировка пуска дизеля при включенном валоповоротном механизме, отсутствии давления масла и до окончания времени предпусковой прокачки дизеля маслом;

-снятие или уменьшение нагрузки дизеля при превышении температуры воды и масла в соответствии с ТУ на дизель – генератор;

-снижение мощности дизеля при отключении части тяговых электродвигателей;

-управление вентилем отключения группы топливных насосов;

-управление вентилем ускорения пуска дизеля;

-сигнал о повышении частоты вращения вала дизеля выше номинальной;

-защита турбокомпрессора от помпажа;

-выдача сигнала задания напряжения тягового генератора в локальную микропроцессорную систему по последовательному интерфейсу;

-формирование внешних и нагрузочных характеристик тягового генератора в зависимости от частоты вращения вала дизеля в соответствии с ТУ на дизель – генератор и тяговые двигатели;

-защита силовой выпрямительной установки от внешних и внутренних коротких замыканий;

-контроль изоляции низковольтных и высоковольтных цепей;

-сброс нагрузки при нарушении изоляции силовых цепей;

-управление контакторами ослабления возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока;

-ограничение напряжения и тока тягового генератора в соответствии с ТУ на тяговый генератор и тяговые электродвигатели;

-формирование характеристик электрического тормоза с учетом ограничений по току якоря, току выпрямителя и по коммутации тяговых электродвигателей;

-управление замещением электрического тормоза пневматическим;

-плавное задание и поддержание скорости при электрическом торможении;

-обеспечение защиты от боксования и юза;

-управление электроприводом тормозного компрессора;

-регулирование напряжения вспомогательного генератора по заданному закону при включенном и выключенном энергоснабжении поезда;

-управление перераспределением мощности между тяговым генератором и генератором энергоснабжения поезда на рабочих позициях контроллера;

-управление автопрогревом дизеля в холодное время года;

-диагностика основного и вспомогательного оборудования тепловоза;

-отображение на модуле дисплейном сообщений о неисправностях оборудования и отклонении параметров от нормы;

-отображение на модуле дисплейном параметров основного и вспомогательного оборудования.

Питание МСУ-ТЭ производится от бортовой сети 110 В постоянного тока через два вольтодобавочных устройства ВДУ1 и ВДУ2, обеспечивающих стабильность напряжения питания даже во время пуска дизеля при глубокой просадке напряжения бортовой сети.

Обработка информации и выработка соответствующих команд и сигналов в БУ-МСУ производится согласно разработанным алгоритмам управления, регулирования и диагностики, записанным в виде прикладных программ. Обмен информацией БУ-МСУ с ТИ, ДМ(1) и ДМ(2) производится по интерфейсу RS-232.

Подробное описание микропроцессорной системы управления, регулирования и диагностики изложено в Руководстве по эксплуатации 27.Т.156.00.00.000РЭ.

 4.11.11.13.Маневровый режим

Работа при маневрах может осуществляться при нажатии кнопочного выключателя Кн1 “Маневр”, расположенного на щитке управления. Контроллер машиниста КМ должен находиться на нулевой позиции.

Алгоритм работы электрической схемы управления в маневровом режиме аналогичен режиму “Тяга”. Для приведения тепловоза в движение необходимо рукоятку тумблера выбора направления на контроллере установить в необходимое положение, на пульте управления включить выключатель Вк1 “Управление тепловозом”, нажать и удерживать в нажатом состоянии кнопочный выключатель “Маневр”. При этом замыкается цепь “110 В” сигнала на блок управления БУ-МСУ.

От БУ-МСУ получают питание катушки аппаратов КВГ1, КВГ2, кратковременно КВГ3, КП1-КП6, САР возбуждает тяговый генератор. Частота вращения дизеля составляет 350 об/мин., на выходе выпрямительной установки будет мощность, соответствующая указанной частоте

вращения (80-100 кВт). Чтобы выключить аппараты, выключатель Вк1 отпускают. При этом снимается возбуждение генератора, отключаются контакторы КВГ1, КВГ2, затем с выдержкой времени КП1-КП6.