Elektro lokomotiva 441 A. Opšti opis lokomotive 441 1. Uvod Električne lokomotive serije 441 Bo’ – Bo' su vodeće serije električnih lokomotiva na prugama železnice Srbije (ŽS).. Njihova primena na prugama JŽ započela je 31. maja 1970 godine. Konstruktor lokomotiva ovog tipa je firma ASEA iz Švajcarske. Licencnu proizvodnju lokomotiva serije 441 preuzela je firma “Rade Končar” iz Zagreba u sardanji sa Mašinskom industrijom Niš (MIN). 1.
2.
Električne lokomotive serije 441 tipa Bo’ – Bo' mogu se podeliti u četiri grupe: Lokomotive osnovnih konstrukcija. Obuhvaćene su podserijama 441-000, 441-300, 441-400 i 441-500 441- 000 – bez elktrične kočnice i bez uređaja za mazanje venaca bandaža 441- 300 – sa elktričnom kočnicom, a bez uređaja za mazanje venaca bandaža 441- 400 – sa elktričnom kočnicom i sa uređajem za mazanje venaca bandaža 441- 500 – bez elktrične kočnice, a sa uređajem za mazanje venaca bandaža Lokomotive proizvedene po licenci grupacije TU, obuhvaćene podserijama 441-000, 441-100, 441-500 i 441-600
3. 4.
Lokomotive poboljšane konstrukcije, obuhvaćene podserijama 441-400, 441-700 i 441-800 Modificirane lokomotive. Modifikuju se lokomotive i I i II grupe radi dovođenja na tehnički nivo lokomotiva iz III grupe.
2. Opšte karakteristike lokomotive 441 Lokomotive serije 441 su jednofazne diodne lokomotive, to znači da naizmenični napon od 25 kV, 50Hz, iz voznog voda, preko pantografa, dovodi na lokomotivu i uvodi u glavni transformator, koji snižava primarni napon na sekundarne napone za različite namene na lokomotivi (vučni elektromotorni pogon, pomoćni pogon i električno grejanje voza).
Tablica 1. Glavni podaci i karakteristike lokomotive 441
1435 mm Širina koloseka Bo’ - Bo’ Raspored osovina 25 kV–50Hz Sistem električne vuče 17,5 - 27,5 Opseg promene napona 15.470 mm Dužina preko odbojnika 80 t (78 t) Masa lokomotive sa (bez) električne kočnice 120 km/h Maksimalna eksplotaciona brzima 3860 kW Trajna snaga 4080 kW Jednočasovna snaga 41 Broj stepeni na stepenastom prekidaču 3 Broj stepena slabljenja polja 25 Broj stepeni za električno kočenje 35 Broj stepeni – uključen ograničivač naponavučnih motora
Kočiona masa Procenat kočne mase
Elektro lokomotiva 441
„G“ „P“ „R“ „G“ „P“ „R“
48 t 55 t 84 t 61% 70% 108%
7
3. Opis i raspored električne opreme lokomotive Većine aparata i električnih uređaja sačinjavaju, blokovi i grupe koje se ugrađauju u lokomotivi. Svaki električni uređaj je obeležen slovom i grupom brojeva i to: D – Aparati u obrtnom postolju F – Aparati u upravljačnicama K – Aparati u bloku za hlađenje M – Vučni motori N – Aparati van blokova P – Aparati u bloku pneumatike S1 – Aparati u bloku za vučni motor М1 S2 – Aparati u bloku za vučni motor М2 S3 – Aparati u bloku za vučni motor М3 S4 – Aparati u bloku za vučni motor М4 S5 – Aparati u bloku za pomoćne mašine S6 – Aparati u bloku za električnu kočnicu S7 – Aparati u bloku za električnu kočnicu Т – Aparati u bloku transformatora
B. Visokonaponska oprema 4. Elektrooprema krova lokomotive Krov sanduka lokomotive se sastoji iz tri dela koji se mogu nezavisno podizati kranskom dizalicom. Na krovu se nalaze sledeći aparati električne opreme: 1) Dva pantografa (A i B) 2) Glavni prekidač 3) Dva krovna rastavljača pantografa A i B 4) Katodni odvodnik 5) Potporni izolator 6) Provodni izolator sa strujnim transformatorom
1(A)
2 4 5
1(B) 3
Slika 1. Krov sanduka lokomotive
4.1. Pantograf Zadatak pantografa je da električnu energiju, iz elektrovučne podstanice, dovede lokomotivi. On ostvaruje neprekidnu vezu sa voznim vodom, pri svim brzinama i vremenskim uslovimai to samo preko dodira golog provodnika voznog voda sa klizačem pantografa. Pantograf je polumakazastog tipa, zauzima malo mesta na krovu lokomotive, pogodan je za oba smera vožnje i kod najmanjih visina voznog voda (tunela, podvožnjaka) ravnomerno naleže vozni vod.
Elektro lokomotiva 441
8
4.1.1 Opis pantografa Na vrhu pantografa nalaze se dve ugljene palete (1), Slika 2 koje pri podignutom pantografu klize po voznom vodu. Ove se palete mogu zamenjivati jer je limena podloga, na koju se nanosi grafit, pričvršćena na pantograf zavrtnjima. Palete su preko dva nosača (2) zglobno vezane za mehanizam pantografa. Dužina palete je 900 mm i mogu sa rezervom da prate vozni vod čija je poligonacija (postavljanje voznog voda cik-cak, u odnosu na osu koloseka, kako bi se palete pantografa ravnomerno habale) +200 mm u odnosu na osu koloseka. Nosači paleta (2) zglobno su vezani za dve cevi promenljivog preseka (3). Ovaj deo mehanizma prekolaktastog zgloba (4) i centralne cevi (5), povezan je sa temeljnim vratilom (6) i dalje za temeljni okvir (10a). Krajevi cevi promenljivog preseka (3) vezani su, preko propusta (7), spojnog zgloba (8) i spojne poluge (9), za temeljni okvir (10). Temeljni okvir (10 i 10a) ima oblik slova “T“ i preko tri potporna izolatora, vezan je za krov lokomotive. Temeljno vratilo (6) je, je preko dve jednokrake poluge (6a), povezano sa oprugama za spuštanje pantografa (11). Temeljno vratilo (6) preko jednokrake poluge i jednog izolatora (16), povezano je sa klipnjačom cilindra za podizanje pantografa (19). Svi zglobovi mehanizma pantografa koji su pod naponom premošćeni su bakarnim savitljivim provodnikom. Da bi se sprečilo okretanje nosača paleti, za vreme podizanja i spuštanja, ugrađen je jedan oslonac (12). Pantograf se podiže vazduhom pod pritiskom koji se pušta u cilindar za pogon pantografa (18). Vreme podizanja se može podešavati, a treba da iznosi oko 10 sec. Spuštanje pantografa se vrši ispuštanjem vazduha iz cilindra za pogon pantografa. Pantograf se najpre naglo odvoji od voznog voda, a zatim se lagano spušta. Vreme spuštanja iznosi oko 5 sec. 1
3
2
12
4 7
11
8
5 6
9
20 15
10 13
14
19
17
16 18
Slika 2. Pantograf 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Glava pantografa sa ugljanim paletama Dva nosača Dve cevi promenljivog preseka Laktasti zglob Centralna cev Obrtno vratilo Prepust Spojni zglob Spojna poluga Temeljni okvir
Elektro lokomotiva 441
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Opruge za spuštanje pantografa Oslonac Komandna poluga Poluga sa žlebom Ugaona poluga Štapni izolator Opruga Cilindar za podizanje pantografa Klipnjača cilindra Priključak za odvod struje
9
4.1.2 Delovanje mehanizma za podizanje pantografa Kada se aktivira elektropneumatski venti za podizanje pantografa P9 Slika 3. vazduh iz glavnog rezervoara za pomoćne uređaje, ili iz pomoćnog kompresora, preko ventila za izbor pantografa RV koji je pričvršćen za cilindar pantografa. Vazdu dolazi u ventil za podešavanje RV sa gornje strane membrane, pritiska ventilski tanjir na izlazno sedište i odlazi, preko kalibrisanog otvora u cilindar za pogon pantografa. U cilindru vazduh pod pritiskom pomera klip, sabija oprugu, klipnjača se pomera napred i preko štapnog izolatora za 25 kV, Slika 2. pomera temeljno vratilo i centralnu cev pantografa, što dovodi do podizanje pantografa. Vreme podizanja pantografa se podešava, a treba da iznosi oko 10 sec. Pantograf
Rezervoar glavnog prekidača
Cilindar za pogon pantografa
Ventil za izbor pantografa RV
Pantograf
Cilindar za pogon pantografa
Prečistač 10/6.5 Jednosmerni ventili
P9 Jednosmerni ventili
Prečistač
Isključna slavina pantografa
Isključna slavina glavnog prekidača
Iz rezervoara za pomoćne uređaje
Iz glavnog rezervoara Pomoćni kompresor
M ~
Slika 3. Pneumatika za pogon pantografa i glavnog prekidača Deaktiviranjem elektropneumatskog ventila P9 povezuje se prostor iznad membrane ventila za podešavanje RV. Sila pritiska vazduha ispod membrane je daleko viša i podiže ventilski tanjir i oslobađa prolaz vazduha iz cilindra za pogon pantografa direktno u atmosferu. Usled toga, pod dejstvom sabijene opruge, klip i klipnjača se naglo uvuku u cilindar, što dovodi do brzog odvajanja paleta pantografa od voznog voda. Pošto je pritisak ispod membrane naglo opao, ventil se zatvara pod dejstvom opruge, sada se cilindar za pogon pantografa polako prazni preko kalibrisanog otvora i EP ventila P9, a mehanizam pantografa lagano leže na krov lokomotive. Vreme spuštanja se može podešavati, a treba da iznosi 5 sec.
Elektro lokomotiva 441
10
4.2.
Glavni prekidač
Na krovu lokomotive ugrađen je ultra-brzi, jednopolni prekidač koji služi za uspostavljanje električne veze kontaktni vod-glavni lokomotivski transformator. Osim toga, glavni prekidač je i izvršni organ električnog zaštitnog sistema lokomotive, jer se automatski isključuje pri delovanju velikog broja zaštita električne opreme. Izgled glavnog prekidača prikazan je na Slici 4. Za rad glavnog prekidača neophodan je vazduh opod pritiskom od 8.5 bar-a. Glavni prekidač se upravlja pomoću tri namotaj: za držanje (3), za uključenje (1) i za isključenje (2). Da bi se glavni prekidač uključio, potrbno je da se namotaj za držanje (3), nalazi pod upravljačkim naponom. Pritiskom na taster prekidač za uključenje glavnog prekidača, kratkotrajno se dovodi pod napon namotaj za uključenje, što dovodi do uključenja glavnog prekidača. Glavni prekidač se isključuje po komandi mašinovođe ili usled delovanja neke zaštite. 11 9 13
I
12 20
14 10 19 I
8
5
23
21
7 4
1
2
3
22 17
24 15
18
16
Slika 4. Glavni prekidač 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Elektromagnet za uključenje Elektromagnet za isključenje Elektromagnet za držanje Rezervoar Ventil za isključenje Cilindar za otvaranje glavnog ventila Glavni ventil Šuplji izolator Nepokretni kontakt Pokretni (šupli) kontakt Cilindar za pomeranje šupljeg kontakta Klip
Elektro lokomotiva 441
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Opruga Otvor za izlaz vazduha Kalibrisano otvor Membrana Ventil za usporenje Dvokomorni cilindar Obrtni izolator Rastavljač Ekscentar Pomoćni kontakt Ventil za isključenje Uređaj za blokiranje
11
4.2.1 Uključenje glavnog prekidača Po podizanju pantografa, kratkotrajnim pritiskom na odgovarajući taster prekidač uključuje se glavni prekidač. Namotaj za držanje (3) je već pod naponom, a namotaj za uključenje (1) samo dok je pritisnut taster prekidač za uključenje. Aktiviranjem namotaja za uključenje (1), preko sistema poluga, otvara se ventil za uključenje (23) koji omogućuje da se vazduh iz rezervoara (4) odvede u dvokomorni cilindar (18). Klip cilindra pomera se ulevo i klipnjača zaokreće obrtni izolator (19) i zatvara rastavljač (20). Time je glavni prekidač uključen. Istovremeno se zaokreće i ekscentar (21) koji menja položaje pomoćnih kontakta (22): radni se zatvaraju, a mirni otvaraju. Struja iz voznog voda, preko pantografa, strujnih veza i rastavljača dolazi do glavnog prekidača. Nadalje preko pomičnog kontakta (10), nepomičnog kontakta (9) i rastavljača glavnog prekidača (20), odlazi u primar regulacionog transformatora.
4.2.2 Isključenje glavnog prekidača Glavni prekidač se isključuje dovođenjem namotaja za isključenje (2) pod upravljački napon ili prekidom struje upravljanja kroz namotaj za držanje (3). U oba slučaja dolazi do otvaranja ventila za isključenje (5). Vazduh iz rezervoara glavnog prekidača (4), kroz otvoreni ventil za isključenje (5), odlazi u cilindar za otvaranje glavnog ventila (6), gde potiskuje klip, čija klipnjača otvara glavni ventil (7). Otvaranjem glavnog ventila, vazduh pod pritiskom od 8,5 bar-a odlazi u šuplji izolator (8), prolazi pored kontakta glavnog prekidača (9 i 10), ulazi u cilindar za pomeranje šupljeg kontakta (11), pomera klip (12) ulevo i odvaja pomoćni kontakt (10) od nepomičnog (9). Kada se odvoji pomični kontakt od nepomičnog, vazduh pod pritiskom od 8,5 bar-a prolazi kroz šuplji kontakt, gasi električni luk koji se javlja između kontakta pri prekidanju strujnog kola kojim protiče struja i izlazi u atmosferu kroz otvore (14). Bržem gašenju luka podpomaže i nelinearni otpornik koji je paralelno povezan s'kontaktima glavnog prekidača i koji je smešten u posebnom izolatoru. Glavni prekidač se isključuje, glavni kontakti se razdvajaju, apomični menjaju svoje položaje. Gašenje električnog luka je kratkotrajno i iznosi oko 30 ms. Za vreme odvajanja pomičnog kontakta od nepomičnog i gašenja luka, vazduh je kroz kalibrisani otvor (15) ulazio u prostor ispod membrane (16) ventil za usporenje (17). Po završetku procesa prekidanja, pritisak vazduha ispod membrane je toliko narastao da stvara silu koja otvara ventil za usporenje (17). Potom vazduh iz rezervoara glavnog prekidača kroz otvoren glavni ventil (7) i otvoreni ventil za usporenje (17) dolazi u dvokomorni cilindar (18) i pomera klip udesno. To dovodi do zaokretanja obrtnog izolatora (19) i do otvaranja rastavljača glavnog prekidača (20). Pri otvaranju rastavljača (20), vratilo obrtnog izolatora, preko sistema poluga zatvara ventil za isključenje, što dovodi do zatvaranje glavnog ventila i do spajanja kontakta glavnog prekidača: pokretnog i nepokretnog (9 i 10) pod dejstvom povratne opruge (13) šupljeg kontakta. Pri isključenju glavnog prekidača, pomični kontakt je odvojen od nepomičnog samo dok se ne otvori rastavljač glavnog prekidača. Istovremeno i ekscentar (21) na obrtnom vratilu vraća pomoćne kontakte (22) glavnog prekidača u normalne položaje.
4.2.3 Uređaj za kontrolu pritiska za rad glavnog prekidača Glavni prekidač se normalno uključuje i isključuje ako je pritisak vazduha u njegovom rezervoaru 8,5 bar-a. Ako je pritisak vazduha niži, produžilo bi se vreme gašenja električnog luka, što je opasno za kontakte glavnog prekidača i za rastavljač. Zbog toga se pritisak u rezervoaru glavnog prekidača kontroliše posebnim uređajem koji se naziva uređaj za blokiranje (24). Osnovni deo uređaja za blokiranje je cilindar sa klipom. Na čelu klipa deluje sila pritiska vazduha iz rezervoara glavnog prekidača, a s druge strane sila opruge i atmosferskog pritiska. Kada iritisak vazduha u rezervoaru opadne ispod podešene vrednosti, sila pritiska vazduha na čelo klipa Elektro lokomotiva 441
12
je smanjena, klip se podiže i preko sistema poluga blokira komandne poluge ventila za isključenje i uključenje i na taj način glavni prekidač je blokiran. Ako je prekidač isključen, a pritisak vazduha u rezervoaru glavnog prekidača opao na 3,5 bar-a, tada je glavni prekidač blokiran – na može da se uključi. Ako je prekidač uključen, a pritisak vazduha je opao na 4,0 bar-a prekidač je blokiran i ne može da se isključi. Zbog značaja i uloge glavnog prekidača na lokomotivi, veoma je važno da se pri najmanjoj sumnji u ispravnosti, on odmah demontira i uputi u ovlašćenu radionicu, gde će se snimanjem dijagrama uključenja i isključenja utvrditi u kakvom je stanju.
4.3.
Naponski merni transformator
Na lokomotivi 441 ugrađuje se naponski merni transformator (NMT) koji služi za merenje napona kontaktnog voda ispred glavnog prekidača, a to znači da se već s podignutim pantografaom pantografom dobija podatak o naponu kontaktnog voda, Slika 5. 1
2 4
3
9
6
7
8
10
11
5 12
Slika 5. Električna šema visokonaponske krovne opreme 1, 2 3, 4 5 6
Pantografi Rastavljači pantografa Katodni odvodnik Glavni prekidač
Sekundar naponskog mernog transformatora Topljivi osigurač Kontaktni mikroprekidač na rastavljaču za uzemljenje Otpornik Primar naponskog mernog transformatora 8 9 10, 11 12
7
394
Podatak o naponu kontaktnog voda, bez ugrađenog NMT, dobija se indirektno s izvoda sekundara regulacionog transformatora za pomoćni pogon i grejanje voza. Na ovaj način dobija se tačan podatak o naponu kontaktnog voda, a osim toga ovo dovodi do nepravilnog rada pojedinih uređaja na lokomotivi. Ugradnjom NMT dobija se u svakom trenutku tačan podatak o naponu kontaktnog voda. Naponski merni transformator je sačinjen od Izolaciono magnetnog kola i namotaja primara i namotaja sekundara telo čiji je primarni odnos je 25000/403 = 62. pri normalnom naponu kontaktne mreže 25 kV, napon na sekundaru NMT iznosi 403 V. O ovome se mora voditi računa jer već s'podignutim pantografaom, bez uključenja glavnog prekidača, napon u bloku relea iznosi 403 V. Pojedini krajevi primara, odnosno sekundara NMT je uzemljen i vezan na masu. Na ovaj način izvedena je zaštita od dodirnog napona u slučaju proboja Izvod 300 namotaja na masu. Slika 5. Naponski merni transformator
Elektro lokomotiva 441
13
4.4.
Visokonaponski uvodni izolator Da bi se ostvarila električna veza između kontaktnog voda, odnosno opreme montirane na krovu lokomotive i glavnog lokomotivskog transformatora koji je u mašinskom prostoru, potrebno je da električni porovodnik koji je pod naponom od 25 kV prođe i kroz krov lokomotive. Ovaj provodnik se od krova lokomotive izoluje visokonaponskim uvodnim izolatorom. Uvodni izolator Slika 6 sastoji se od gornjeg (1) i donjeg (2) provodnog izolatora koji su međusobno vezani za krov lokomotive (3) pomoću zavrtnjeva. Kroz izolator prolazi bakarna šipka Φ 10 mm, za čiji se gornji kraj (6) vezuje provodnik koji dolazi sa glavnog prekidača, a za donji kraj (7) provodnik koji odlazi na uvodni izolator glavnog lokomotivskog transformatora.
6 5
1
3 4
2
7
Slika 6. Visokonaponski uvodni izolator 1 3 5
Gornji (spoljni) izolator Krov lokomotive Bakarna šipka
2 4 6, 7
Donji (unutrašnji) izolator Sekundar strujnog transformatora Kraj bakarne šipke
4.4.1 Uređaj za kontrolu pritiska za rad glavnog prekidača Strujni transformator primarne struje transformiše struju koju lokomotiva uzima iz kontaktnog voda radi ostvarenja prekostrujne zaštite. Magnetno kolo (1) Slika 7 strujnog transformatora načinjeno je u obliku prstena od transformatorskog lima, dobijene 0,35 mm. Na magnetno kolo namotano je 100 navojaka sekundara (2), a primar je bakarna šipka visokonaponskog uvodnog izolatora kroz koju protiče struja koja iz voznog 3 1 voda dolazi u glavni lokomotivski transformator. Za krajeve sekundarnog namotaja (3) vezan je prekostrujni relej. 2 Kada struja koja dolazi u glavni lokomotivski transformator dostigne 540 A, struja na sekundaru strujnog transforSlika 7. Strujni transformator matora je 5,4 A što dovodi do aktiviranja prekostrujnog relea i isključenja glavnog prekidača. primarne struje
4.5.
Odvodnik prenapona
I u normalnim uslovima eksplotacije dolazi do različitih prenapona koji mogu oštetiti električnu opremu koja je ugrađena na lokomotivi. Spoljašnji prenaponi koji nastaju usled pogonskig smatnji i atmosferskih pražnjenja, javljaju se u kontaktnoj mreži, a prenose se galvanski na električnu opremu lokomotive što može izazvati oštećenja i proboj izolacije. Oni su veoma kratki, ali se odlikuju vrlo visokim naponima i jakim strujama. (Slika 5. pozicija 5). Pogonske smetnje nastaju prilikom uključenja i isključenja raznih transformatora, što može da izazove prenaponske talase velikih amplituta u voznom vodu. Odvodnik prenapona vezan je jednim krajem iza glavnog prekidača, a drugim za krov lokomotive koji je preko šine uzemljen. Normalno je pod naponom od 25 kV. Kada naiđe talas prenapona, odvodnik postaje provodan i propušta jaču struju kroz sebe, snižava napon na vrednost koja nije opasna za izolaciju transformatora i drugu opremu. Ponov postaje neprovodan kada napon voznog voda padne ispod 33 kV. Elektro lokomotiva 441
14
5. Glavni lokomotivski transformator Potrebne vrednosti napona za vučne motore, za električnu kočnicu, za motore pomoćnog pogona, za pomoćne pogone i za grejanje voza dobija se preko glavnog lokomotivskog transformatora, koji za to snižava napon kontaktne mreže 25 kV, 50 Hz. Pored uloge snižavanja napona, glavni lokomotivski transformator, zajedno sa stepenastim prekidačem, omogućava regulaciju napona za napajanje vučnih motora radi promene vučne sile i brzine lokomotive. Pantograf
U (25kV)
Uf
Ua
Ub
Uc
Ud
T1.13
T1.5
T1.3
T1.2
T1.11
T1.1
21 20 (41) 19 (42)
T1.4
Ve
Regulacioni transformator
Ue1
T2.2
Ispravljač 23 24
Prebacivač birača
Ue2
25 Ue3
Ue4
3 (24) 2 (23) 1 (22)
Ue5 V
T3.1 GK
Vučni motor
PK
M1
T4
T1.10
T1.9
T1.8
T1.7
T1.12
Ua T1.6
Dodatni transformator
Primar dodatnog transformatora
Va
Vf
Va
Vb
Vc
Vd
Slika 8. Glavni lokomotivski transformator – šema namotaja Glavni lokomotivski transformator je uljni transformator snage koji se sastoji od dva nezavisna transformatora Slika 8. - regulacionog i dodatnog. Oba transformatora postavljena su vertikalno, i to tako što je regulacioni iznad dodatnog, a oba zajedno u istom transformatorskom sudu koji je napunjen transformatorskim uljem i heremetički zatvoren poklopcem. Iznad transformatorskog suda je diletacioni sud koji obezbeđuje da transformatorski sud uvek bude pun ulja. Transformatorsko ulje predstavlja izolaciju između namotaja i suda. Osim toga, ulje hladi namotaje i magnetno kolo.
Elektro lokomotiva 441
15
5.1.
Regulacioni transformator
Regulacioni transformator se sastoji od primarnog i 6 sekundarnih namotaja. Slika 8. Primar je preko glavnog prekidača i pantografa vezan za vozni vod i drugim krajem preko transformatora za uzemljenje za šinu. Primar ima 21 izvod sa kojih se preko stepenastog prekidača napaja primar dodatnog transformatora. Između svaka dva susedna izvoda je napon od 950 V. Regulacioni transformator ima 6 sekundarnih namotaja. 4 su za napajanje vučnih motora preko ispravljača. Jedan je za pobudu vučnih motora pri električnom kočenju i jedan za pomoćni pogon i grejanje voza. Napon na krajevima sekundarnih namotaja za vučne motore T1.2-5 je 621 V, pri naponu kontakne mreže 25 kV i manja se srazmerno promeni napona kontaktne mreže. Napon na krajevima sekundarnog namotaja za pobudu vučnih motora pri električnom kočenju T1.11 je 100 V. Naponi na krejevima sekundarnog namotaja za pomoćni pogon i grejanje voza su: - Ue1 – 403 V; - Ue2 – 546 V; - Ue3 – 718 V; - Ue4 – 1007 V; - Ue5 – 1525 V.
5.2. Dodatni transformator Dodatni transformator se sastoji od magnetnog kola na kome se nalaze jedan primarni i pet sekundarnih namotaja. Slika 8. Primar dodatnog transformatora T1 se napaja električnom energijom s izvoda primara regulacionog transformatora. a) Od 1 do 20. stepena stepenastog prekidača jednim krajem (Va) vezan je preko prebacivača birača T2.2 za izvod (19950 V za 25 kV) primara regulacionog transformatora, a drugim krajem (Ua) preko teretnog prekidača T3.1 za jedan od 20 izvoda primara regulacionog transformatora. b) Od 22. do 41. stepena stepenastog prekidača jednim krajem (Va) vezan je preko prebacivača birača T2.2 za izvod (V) primara regulacionog transformatora, a drugim krajem (Ua) preko teretnog prekidača T3.1 za jedan od 20 izvoda primara regulacionog transformatora. Znači, napona na primaru dodatnog transformatora nije stalan. Menja se u zavisnosti od toga za koji je izvod primara regulacionog transformatora vezan prvi kraj dodatnog transformatora (Ua) i u kom je položaju prebacač birača (pozicija 24-23 ili 24-25 Slika 8.), odnosno gde je vezan drugi kraj dodatnog transformatora (Va). Napon na primaru dodatnog transformatora može se menjati u 41 stepen. Dodatni transformator ima pet sekundarnih namotaja. Četiri za vučne motore (T17-10) i jedan za pobudu vučnih motora pri električnom kočenju (T1.12). Napon na sekundarnim namotajima dodatnog transformatora, za vučne motore menja se srazmerno promeni napona u primaru dodatnog transformatora i to od 603 V – 0 V jednog smera i obrnuto, u skokovima od po 30 V za svaki položaj stepenastog prekidača. Napon na sekundarnom namotaju dodatnog transformatora, za pobudu vučnih motora pri električnom kočenju T1.12 menja se za svaki položaj stepenastog prekidača po 3 V do maksimalno 115 V.
Elektro lokomotiva 441
16
6.
Dodatna oprema glavnog transformatora
Na glavnom lokomotivskom transformatoru ugrađena je i dodatna oprema: odvajač vlage, termometar, pokazivač nivoa ulja, sigurnosni ventil i rastavljač za uzemljenje.
6.1. Odvajač vlage Prilikom rada lokomotive, dolazi do zagrevanja i podizanja nivoa ulja. Kada lokomotiva ne radi, lokomotivski transformator se hladi i nivo ulja opada. Tada vazduh iz atmosfere ulazi u diletacioni sud, i sa sobom unosi vlagu, koja se pri ulasku u diletacionom sudu pretvara u vodu, ona bi se slivala u ulje i time drastično snizila izolacionu sposobnost transformatorskog ulja. Zbog toga, na samom transformatoru se postavlja odvajač vlage, i time vazduh iz atmosfere, preko odvajača vlage ulazi u diletacioni sud. U odvajaču vlage nalazi se kristalna materija (silikagel) koja veoma efikasno upija vlagu iz vazduha i na taj način ga suši. Silikagel dobija crvenkastu boju kada izgubi sposobnost upijanja vlage iz vazduha, i to znači da ga treba zameniti ili regenerisati. Regeneracija se obavlja sušenjem na temperaturi od 120oC.
6.2. Termometar 60
40
80
20
0
T9
o
C
-20
100
120
Temperatura transformatora kontroliše se merenjem temperature transformatorskog ulja kontaktnim termometrom. Slika 9. temperatura ulja sme da iznosi najviše 90oC. Kada temperatura transformatorskog ulja dostigne 90oC, u termometru se zatvori kontakt koji pali signalnu svetiljku i uključuje zvučni signal koji upozorava da je transformatora pregrejan. Kod modificiranih lokomotiva, kada temperatura ulja dostigne 90oC, kontakt u termometru aktivira pomoćni rele koji isključuje vuču, pali signalnu svetiljku i uključuje zvučni signal.
Slika 9. Termometar
6.3. Pokazivač nivoa ulja Za kontrolu nivoa ulja služi pokazivač nivoa ulja Slika +90oC +50oC +20OC 0 OC -20OC
10 Na okviru pokazivača nacrtane su linije nivoa ulja za sledeće temperature: -20, 0, +20, +50 i +90oC.
Nivo se kontroliše kada je lokomotiva na kolosekukoji je horizontalan. Nivo ulja na pokazivaču treba da je jednak potrebnom nivou za odgovarajuću temperaturu na termometru. Ako je nivo ulja znatno niži od dozvoljene razlike, to znači da je na transformatoru nastao neki kvar ili da postoji oticanje ulja.
Slika 10. Pokazivač nivo transformatorskog ulja
Elektro lokomotiva 441
17
6.4. Rastavljač za uzemljenje Rastavljač za uzemljenje Slika 11. služi da se ulazni kraj primara glavnog transformatora poveže s masom lokomotive i sa zemljom preko šine. 2
1
1 2 3 4 5
3 5
Dugme osigurača Ručica Savitljivi provodnik Nož Kontakt na uvodnom izolatoru gl. transformatoru
4
Slika 11. Rastavljač za uzemljenje Pritiskom na dugme osigurača (1) deblokira se ručica rastavljača (2). Zaokretanjem ručice, nož rastavljača (4) upada u kontakt (5) na uvodnom izolatoru glavnog transformataora. Pritiskom na dugme osigurača menju se položaji kontakta mikroprekidača rastavljača za uzemljenje koji se nalazi u strujnom kolu upravlanja glavnim prekidačem, tako da se on ne može uključiti kada je transformator uzemljen. Kod modificirani lokomotiva ne može se i podići pantograf, a osim toga ugrađena su još dva mikroprekidača s funkcijom isključenja naponskog mernog transformatora i uključenja otpornika za zaštitu primara naponskog mernog transformatora. Slika 5. Ručica rastavljača vadi se iz svog ležišta kada je transformator uzemljen i njome može da se deblokira mreža oko glavnog transformatora, a njome se otvaraju vrata bloka relea (S5 ili S10). Transformator mora da se uzemlji uvek po završetku službe i pri svakoj intervenciji u mašinskom prostoru i na obrtnim postoljima, zbog toga što se: - Glavni lokomotivski transformator prazni od zaostale količine elektriciteta koji se zadržao zbog parazitnih kapaciteta posle odvajanja pantografa od kontaktnog voda; - Ne dozvoljava slučajno uključenje glavnog prekidača; - Omogućuje otvaranje bloka S5 i zaštitnih mreža oko transformatora radi pregleda i kontrole.
7. Tansformator za uzemljenje Namena transformatora za uzemljenje je da se povratne struje kroz lokomotivu, ne vraćaju preko osovinskih ležišta i tegljeničkih uređaja, već preko četkica za uzemljenje. Slika 12. Zato se transformator za uzemljenje naziva još i transformator povratnih struja. 25 kV
I
Primar regulacionog transformatora
110 kV
Vozni vod
I
Kontaktor za grejanje voza S8.3
Sekundar za
I
Ig pomoćne mašine i grejanje voza
Ig
Povratn kabl
Ig
Transformator za uzemljenje Šina
Grejalica u vagonu
½ Ig
Četkica Masa
I
Ig
Ig
½ Ig
Slika 12. Strujno kolo povratnih struja Elektro lokomotiva 441
18
Struja (I) iz sekundara transformatora elektrovučne podstanice (EVP) preko kontaktnog voda, pantografa i nog prekidača dolazi u primar regulacionog transformatora. Preko transformatora za uzemljenje T6, povratnog provodnika, četkica za uzemljenje, osovine, točka i šine vraća se struja u EVP. Ako se voz greje, struja grejanja (Ig) iz sekundara glavnog lokomotivskog transformatora za pomoćni pogon i grejanje voza, odlazi spojnim kablom u vagonske grejalice, a vraća se preko šina u lokomotivu. Obe ove struje nazivaju se povratne: - Prva (I) se vraća u EVP - Druga (Ig) se vraća u lokomotivu. Na magnetno kolo transformatora za uzemljenje postavljena su tri namotaja s istim brojem navojaka. Povratne struje nailaze na manje električne otpore kada prolaze preko namotaja ovog transformatora nego kada bi išle preko osovinskih ležišta ili tegljeničkih uređaja. Naravno povratne struje teku strujnim kolima manjeg električnog otpora, odnosno preko transformatora za uzemljenje, četkica i povratnog kabla. Na taj način se osovinska ležišta i tegljenički urešaji štite od elektroerozije. Transformator za uzemljenje je smešten pored glavnog lokomotivskog transformatora.
8. Četkice za uzemljenje Povratne struje prolaze povratnim kablovima i preko četkica za uzemljenje. Četkica za uzemljenje je ugljena četkica, smeštena u kutiji i oprugom se pritiska na čelo rukavca svake osovine, da bi se ostvarila dobra električna veza i smanjio električni otpor strujnog kola povratnih struja. Struja preko transformatora za uzemljenje T6, četkica za uzemljenje, osovina i točkova odlazi kroz šina u EVP.
9. Grejanje voza Električna lokomotiva serije 441 ima mogućnost električnog grejanja voza. Struja grejanja uzima se iz sekundarnog namotaja za pomoćni pogon i električno grejanje voza T1.13 Slika 8. glavnog lokomotivskog transformatora koji je pod naponom od 1525 V za napon u kontaktnoj mrži 25 kV. U kolu grejanja voza su: - Sekundarni namotaj glavnog transformatora - Kontaktor za grejanje voza - Spojni kabl između lokomotive i vagona - Odvodnik prenapona za grejanje voza.
9.1. Priključna kutija za električno grejanje voza Priključne kutija za električno grejanje voza ugrađene su sa desne strane, na oba čela lokomotive. Povezane su međusobno, a priključuju se kontaktorom za grejanje voza na izvod sekundara za pomoćni pogon i grejanje voza (Ue5 = 1525 V), kablom preseka 185 mm2. Priključne kutije su jednopolne za struju od 700 A ili 800 A. Radi zaštite od neovlašćenog otvaranja, zaključavaju se posebnim ključem.
9.2. Kontaktor za električno grejanje voza Kontaktor za grejanje voza je isti kao i kod kontaktora vuče. Kada se izda komanda za uključenje grejanja voza, pomoću odgovarajućeg polužnog prekidača, koji se nalazi na komandnom pultu u upravljačnici «A» i «B», aktivira se elektropneumatski ventil kontaktora za grejanje voza i vazduh pod pritiskom od 5 bar-a zatvara glavne kontakte kontaktora i na taj način povezuje izvod Ue5 na sekundaru za pomoćni pogon i grejanje voza s'priključnim kutijama za električno grejanje na oba čela lokomotive. Ovaj kontaktor radi u veoma nepovoljnim uslovima i kada se isključuje, to čini pod opterećenjem. Zbog opasnosti od požara, kontaktor za električno grejanje voza je premešten iz bloka S5 u blok S2, a kod modificiranih lokomotiva uz glavni transformator. Elektro lokomotiva 441
19
9.3. Rezervni kabl za električno grejanje voza Da bi se ostvarila električna veza između lokomotive i vagona, redovno se utikač vagonskog kabla za grejanje utakne u priključnu kutiju lokomotive. Rezervni kabl za električno grejanje voza koji je na lokomotivi služi za spajanje priključnih kutija zaprežne i vozne lokomotive kada se usled defekta vozne lokomotive voz greje iz zaprežne lokomotive. Kabl je preseka 185 mm2, a na krajevima ima jednopolne utikače. Kada nije u upotrebi, smešten je u posebne nosače koji su pričvršćeni na plafon lokomotive iznad K bloka.
2200 2800
Slika 13. Priključni kabl za električno grejanje voza
9.4. Odvodnik prenapona strujnog kola grejanje voza Ovaj odvodnik prenapona T8 vezan je jednim krajem za izvod (Ue5) sekundara za pomoćni pogon i grejanje voza, a drugim krajem za masu lokomotive. Nime se štiti strujnog kola grejanja voza od prenapona koji se može javiti ako probije izolacija između primara regulacionog transformatora i namotaja za grejanje voza.
Elektro lokomotiva 441
20
C. Vučna oprema Sva oprema koja se nalazi u strujnom kolu vučnog motora naziva se vučna oprema. Lokomotiva serije 441 ima četiri vučna motora koja se napajaju s posebnih sekundarnih namotaja glavnog transformatora, preko ispravljača, prigušnice, preko kontaktora vuče (naizmenične i jednosmerne) i preko menjača smera vožnje. Svaki od motora ima svoje potpuno nezavisno strujno kolo, što omogućava da se u pojedinim slučajevima, kada je isključen neki od vučnih motora, nastavi vuča preostalim ispravnim motorima.
10. Ispravljač Na lokomotivama serije 441 ugrađeni su vučni motori za valovitu struju. Sa sekundara glavnog lokomotivskog transformatora dobija se naizmenična struja koju je potrebno «ispraviti». To se radi ispravljačem, koji je ustvari Grecov spoj dioda. Rednim i paralelnim spajanjem dioda dobija se odgovarajuća konfiguracija ispravljača. U upotrebi se nalaze diode različitih proizvođača: ASEA, SECHERON i ISKRA. Pošto su strujne (350 A) i naponske (300 V) mogućnosti jedne silicijumske diode nedovoljne za primenu na lokomotivi, diode se međusobno sprežu redno i paralelno. Kroz diode prilikom rada, prolazi velike struje, pa im je zbog toga potrebno hlađenje. Svaka dioda ima svoj hladnjak. Za različite tipove dioda rashladna tela su različita. U jednom ispravljaču, diode sa svojim hladnjacima su složene kružno, pri čemu su rebra okrenuta ka unutrašnjoj strani. Diode se hlade vazduhom koji, preko njih, odlazi za hlađenje vučnog motora. Vučni ispravljač tipa ”ASEA“ Slika 14 (a). sačinjava Grecov spoj dioda koji u svakoj grani ima četiri paralelne grane sa po tri redno vezane diode, znači ukupno 48 dioda. Na lokomotivi su ugrađena četiri ispravljača, za svaki vučni motor poseban ispravljač. Paralelno sa svakom diodom vezan je jedan otpornik i jedan kondezator čija je namena da omoguće ravnomernu raspodelu potencijala, odnosno da zaštite diodu od prenapona koji se javljaju za vreme rada lokomotive. Ispravljač se na jednosmernoj strani od prenapona štiti uljnim kondezatorom. ~U
~U +
+
Grecov ispravljač 48 dioda C
Grecov ispravljač 40 dioda
Kondezator i otpornik za zaštitu diode
Kondezator i otpornik za zaštitu diode
-
Kondezator za zaštitu ispravljača
Odvodnik prenapona za zaštitu ispravljača
M E
M
Vučni motor F
Vučni motor
E
(a) ASEA
F
(b) SECHERON
Slika 14. Ispravljač Kod ispravljača tipa ”SECHERON“ Slika 14 (b). u svakoj grani Grecovog sprega nalazi se pet paralelnih grana sa po dve diode vezane na red, što je ukupno 40 dioda. Paralelno sa svakom diodom vezani su po jedan otpornik i jedan kondezator koji služi za ravnomernu raspodelu potencijala i zaštitu dioda. Za zaštitu od prenapona, na jednoj strani je postavljen odvodnik prenapona. Diode proizvođača ISKRA zamenjuju diode proizvođača ASEA. Elektro lokomotiva 441
21
11. Glavna prigušnica Za rad vučnih motora potrebno je da se naizmenična struja iz sekundara glavnog lokomotivskog transformatora ispravi u jednosmernu. Karakteristike Grecovog ispravljača su da je struja koja se dobija valovita (smer struje nepromenjen, a jačina se stalno menja). Valovita struja se sastoji iz jednosmerne komponente i od niza naizmeničnih struja učestanosti 100 Hz, 200 Hz, 300Hz itd. Ovakva struja je veoma nepovoljna za rad vučnih motora jer prouzrokuje varničenje na kontaktoru, dodatno zagreva motor i čini da obrtni momenat na vratilu motora nije stalan. Prigušnica obavlja “peglanje”, čime se valovitost struje smanjuje na vrednost koja omogućava pouzdan i ekonomičan rad motora. Prigušnica deluje tako što se jednosmerna komponenta propušta bez slabljenja, a za naizmenične komponente prigušnica je utoliko veći otpor što je učestanost veća. Valovitost struje bila bi znatno manja ukoliko bi induktivnost prigušnice bila veća, ali to zahteva veći broj navojaka i veće magnetno kolo. Zbog svega toga je nađeno optimalno rešenje između valovitosti struje i veličine prigušnice. Glavna prigušnica je konstruisana tako što se za zajedničkom magnetnom kolu, koje je načinjeno od transformatorskih limova, namotana četiri nezavisna namotaja, za svaki vučni U4 U1 motor poseban namotaj. Ona je smeštena u K bloku ispod hladnjaka transformatorskog ulja, zbog velikog zagrevanja. Kroz X4 X1 glavnu prigušnicu prolazi vazdušna struja koja je već ohladila U3 U2 transformatorsko ulje. Na modificiranim lokomotivama uvedena je zaštita X3 X2 prigušnice od pregrevanja. U svakom od namotaju ugrađene su po dve termosonde za temperature 135oC i 155oC. Slika 15. Glavna prigušnica
12. Vučni motori Vučni motori su su glavne pogonske mašine električne lokomotive. Energija koja je dovedena iz elektrovučne podstanice, preko glavnog lokomotivskog transformatora, ispravljača i glavne prigušnice dolazi u vučni motor gde se pretvara u mehanički rad. Na lokomotivi serije 441 ugrađena su u svakom obrtnom postolju po dva vučna motora za valovitu struju s rednom pobudom. Motori su ovešani u tri tačke. Sa svake strane poprečnog nosača rama obrtnog postolja nalazi se po jedan motor. Snaga se s rotora vučnog motora, na pogonske osovine prenosi preko prenosnika snage.
12.1. Konstrukcija vučnog motora Sobzirom na posebne uslove i mesto rada na lokomotivi, vučni motor je specifične konstrukcije. Osnovni delovi motora su stator i rotor. Šema vezivanja motora data je na Slici 16. B
A
L
1
4
3 M G
F
1 2 3 4 5 6
2 E
RO 5
A
F
E
H
H
Namotaj rotora (A-B) Pobudni namotaj (E-F) Namotaj pomoćnih polova (G-H) Kompenzacioni namotaj (L-M) Stalni šent (RO) Izvodi na priključnoj ploči
6
Slika 16. Šema namotaja vučnog motora Elektro lokomotiva 441
22
12.1.1. Stator Stator je cilindričnog oblika i sastoji se od: kućišta, jarma (magnetnog kola), glavnih magnetnih polova, pomoćnih magnetnih polova s namotajima i kompezacionog namotaja. Kućište statora je načinjeno livenjem, od gvožđa. Ono povezuje delove motora u jednu celinu. Na unutrašnjo strani kućišta ugrađeno je osam glavnih i osam pomoćnih polova. Slika 17. Jezgra magnetnih polova načinjena su od dinamo limova. Na jezgra su navučeni namotaji glavnih magnetnih polova koji su načinjeni od izolovanog bakarnog provodnika. Vezivanjem svih osam namotaja glavnih polova na red dobija se pobudni namotaj. Ovaj namotaj je vezan na red s rotorskim namotajem. Struja koja protiče kroz pobudni namotaj stvara osnovno magnetno polje, što je osnovni uslov da motor može da radi. Vučni motor se napaja valovitom strujom. Da bi se smanjile posledice valovitosti struje, u kolu vučnog motora ugrađena je prigušnica, jezgra glavnih magnetnih polova načinjena su od trafo limova debljine 0,5 mm, a paralelno s pobudnim namotajem priključen je jedan otpornik koji se zove stalni šent (Ro). Slika 16. Kroz ovaj otpornik protiče jedan deo naizmeničnih komponenti valovite struje, jer pobudni namotaj za njih predstavlja znatno veći otpor. Na ovaj način smanjuje se valovitost struje. Time je olakšana komutacija, odnosno smanjeno je varničenje dodiru četkice i kolektora. Sa stalnim šentom pobuda motora je puna i iznosi 87% maksimalne. Kada kroz provodnike rotora protiče struja, stvara se magnetno polje koje predstavlja magnetnu reakciju rotora (indukta). Magnetna reakcija deluje najintezivnije u geometrijskoj osi između glavnih polova, pogoršavajući komutaciju. Da bi se poništilo štetno dejstvo reakcije rotora (indukta) ugrađeni su pomoćni polovi i kompenzacioni namotaj. Slika 17. Jezgro pom. pola Namotaj pom. pola
Jezgro glavnog mag. pola Namota Pobudni namotaj
Kućište statora
Slika 17. Šema namotaja statora vučnog motora Na statoru između glavnih magnetnih polova nalazi se osam pomoćnih magnetnih polova Slika 17. koji su pričvršćeni na kućištu statora. Na jezgru su navučeni namotaji koji su vezani na red i sačinjavaju namotaj pomoćnih polova. U žlebovima na polnim nastavcima glavnih magnetnih polova smešteni su provodnici koji sačinjavaju kompenzacioni namotaj. Otpornosti pojedinih namotaja (ukoliko je temperatura okoline 15oC) iznose: - Glavnih polova: 0,0048 Ω - Pomoćnih polova: 0,0023 Ω - Kompenzacioni namotaj: 0,0038 Ω
Elektro lokomotiva 441
23
12.1.2. Rotor Rotor se sastoji od šupljeg vratila, tela rotora namotaja i komutatora. Telo rotora je načinjeno od dinamo limova koji su kružnog oblika, a koji su ožljebljeni po obimu radi ulaganja namotaja. Dinamo limovi imaju kružne otvore na sredini radi navlačenja na vratilo. Komutator je sačinjen bakarnih kriški (lamela) koje su međusobno izolovane i složene po obimu vratila rotora od koga su, takođe, izolovane. Namotaj rotora je sastavljen od navojnih delova. Navojni deo sačinjavaju dva bakarna provodnika pravougaonog preseka, izolovana izolacionim materijalom. Svaki navojni deo smešta se u dva žleba na telu rotora, a njegova dva kraja se lemljenjem povezuju za dve kriške na komutatoru. Grafitne četkice su oprugama pritisnute na komutator, klize po njemu i predstavljaju krajeve namotaja rotora. Smeštene su u svoje držače i preko nosača i izolatora pričvršćene su za kućište statora. Montirane su u osam glavnih polova, po četiri četkice u osam redova, što je ukupno 32. Namotaj rotora, kompenzacioni namotaj i namotaj pomoćnih polova su međusobno povezani na red tako da ostaju samo dva kraja. 12.2. Princip rada vučnog motora Zatvaranjem kontaktora vuče, zatvara se strujno kolo i vučni motor je priključen na usmereni napon. Pod dejstvom tog napona, u zatvorenom strujnom kolu javlja se struja I koja protiče kroz namotaj rotora i pobudni namotaj statora. Pobudni namotaj stvara osnovno magnetno polje u motoru, a u tom polju se nalaze provodnici namotaja rotora. Na svaki provodnik namotaja rotora deluje elektromagnetna sila koja stvara momenat u odnosu na osu obrtaja rotora. Sabiranjem svih momenata, na vratilu rotora, dobija se obrtni momenat M, koji se u osovinskom prenosniku uvećava. Obrtni moment na vratilu motora jednosmerne struje sračunava se po obrascu: Gde su:
M C I M – obrtni moment na vratilu motora (Nm) C – konstanta (broj određene rednosti) 6a sagrađeni motor, a zavisi od broja
navojaka i vrste namotaja rotora Ф – magnetni fluks koji stvara jedan glavni magnetni pol (Wb – veber) I – struja koja protiče kroz namotaj rotora motora (A). Vidimo da je obrtni moment motora (M) srazmeran magnetni fluks (Ф), koji stvara jedan magnetni pol, i struji (I) koja protiče kroz namotaj rotora i kroz pobudni namotaj, a to znači i kroz
namotaj glavnih magnetnih polova. Kada rotor vučnog motora počne da se okreće u osnovnom magnetnom polju, u njegovom namotaju se indukuje elektromotorna sila Ek koja je suprotnog smera u odnosu na na napon napajanja motora. To je kontraelektromotorna sila ili indukovani napon. Indukovani napon zavisi od konstrukcije motora, brzine obrtaja rotora i magnetnog fluksa. Ek k n
Gde su:
k – konstruktivna konstanta motora n – brzina obrtaja rotora (O/min) Ф – magnetni fluks koji stvara jedan glavni magnetni pol (Wb – veber)
Brzina obrtaja rotora vučnog motora zavisi od njegove konstrukcije, napona napajanja, pobudnog fluksa i jačine struje. Brzina obrtanja vučnog motora sračunava se po obrascu: n
gde su:
U RI k
n – brzina obrtanja rotora (O/min) U – napon na krajevima vučnog motora (V) R – ukupni električni otpor svih namotaja motora (Ω) I – struja koja protiče kroz vučni motor (A)
Elektro lokomotiva 441
24
Prema tome, brzina obrtanja rotora vučnog motora može da se menja promenom napona napajanja motora i promenom pobudnog magnetnog fluksa. S povećanjem napona napajanja vučnog motora, raste brzina obrtanja i obrnuto. Sa smanjivanjem magnetnog fluksa brzina obrtanja raste, a sa pvećanjem magnetnog fluksa brzina obrtanja opada. Smanjenje magnetnog fluksa ostvaruje se postupkom šentiranja. Šentiranje je vezivanje otpornika R1 ili Ri i R2 ili R1, R2 i R3, paralelno sa otpornikom Ro tj. sa stalnim šentom. Slika 18. U zavisnosti od toga koliko je otpornika paralelno priključeno stalnom šentu, postoji I, II i III stepen šentiranja. Pobuda motora je različita za svaki šent: za I = 72%; II = 58,5% i III = 45%. U I II III I Kontaktori za šentiranje F
IP
Stalni šant
A
E
R R R R
M K
Otpornici šantovi
Slika 18. Šentiranje pobudnog namotaja vučnog motora 12.3. Hleđenje vučnog motora Pri svim uslovima rada veoma je važno kolika struja prolazi kroz vučni motor. Lokomotiva je konstruisana tako da se iz glavnog transformatora mogu uzimati struje veoma različitih jačina. Konstrukcija vučnog motora dozvoljava da kroz njegove namotaje može trajno da protiče struja jačine od 1180 A, a da se izolacija namotaja ne zagreje iznad iznad dozvoljene temperature (155oC). Jednočasovna struja iznosi 1250 A, a trominutna 1700 A. Prekoračenje navedenih vrednosti struje, utiče na ubrzano starenje izolacije namotaja, što dovodi do proboja izolacije i oštećenja vučnog motora. Vučni motori moraju zbog toga da se intezivno hlade. Za hlađenje se koristi vazduh koji se uzima iz okoline lokomotive i najpre prolazi kroz otpornike za šentiranje, zatim kroz ispravljač (preko hladnjaka svih dioda u ispravljaču) i onda kroz otvor u podu i gumeni meh ulazi u vučni motor. Vazduh u motoru hladi sve namotaje i komutator i kroz otvor na strani komutatora izlazi u atmosferu. o
e C
I 1350 A I 1250 A
155oC
I I n 1180 A I In
t
40oC 30
60
120
180
min
Slika 19. Kriva zagrevanja vučnog motora za različite jačine struje
Elektro lokomotiva 441
25
A
H
E Pobudni namotaj I F
Menjač smera vožnje
Namotaj rotora
Namotaj rotora
12.4. Promena smera obrtanja rotora vučnog motora Promena smera obrtanja rotora neophodna je zbog promene smera kretanja lokomotive. Princip promene smera okretanja rotora prikazan je na Slici 20. A
E Pobudni namotaj I
H
F
Menjač smera vožnje
Slika 20. Princip promene smera okretanja rotora vučnog motora Na lokomotivi se svi vučni motori ne obrću u istom smeru, već dva imaju jedan smer obrtanja, a druga dva suprotan, zbog svojih položaja u obrtnom postolju jer su im osovinski prenosnici na suprotnim stranama. Na lokomotivi 441 promena smera okretanja vučnih motora vrši se promenom smera pobudne struje pomoću elektropneumatskog valjkastog prekidača «menjač smera vožnje». Ovaj valjkasti prekidač ima dva položaja: u jednom, pobudna struja ima jedan smer, a u drugom, smer pobudne struje je suprotan.
13. Elektropneumatski kontaktori Elektropneumatski kontaktori su jednopolni prekidači koji se koriste za uspostavljanje i prekidanje strujnih kola na lokomotivi. U zavisnosti u kojim strujnim kolima su ugrađeni, razlikuju se: - kontaktori za vuču u strujnim kolima naizmenične struje - kontaktori za vuču u strujnim kolima jednosmerne struje – iste su konstrukcije kao kontaktori za naizmenične struje, jedino su komore za gašenje luka drugačije. - kontaktori za šentiranje - rade na sličnom principu kao kontaktori vuče, ali pošto prekidaju male struje, oni nemaju komore za gašenje luka niti navoj elektromagneta za gašenje luka. Takođe nemaju ni pomočne kontakte. - kontaktori za električno kočenje i kontaktori vuče za kompenzaciju mehaničkog rasterećenja prednjih osovina - oni su potpuno isti kao i kontaktori vuče jednosmerne struje. - kontaktor za električno grejanje voza.
13.1. Kontaktori za vuču Kontaktori za vuču moraju da ispunjavaju sledeće uslove: pouzdan kontakt sa dovoljnom kontaktnom silom, brzo razdvajanje kontakta kod prekidanja strujnog kola, brzo i efikasno gašenje električnog luka. Za rad kontaktora vuče potreban je vazduh pod pritiskom od 4,5 bar-a. Slika 21. Vazduh pod pritiskom dovodi se iz rezervoara za pomoćne uređaje i preko regulatora pritiska 6/4,5 bar-a dolazi na elektropneumatski ventil kontaktora. Aktivirani EP ventil otvara ventil i propušta vazduh u cilindar kontaktora. Vazduh pod pritiskom deluje na čelo klipa pomera ga naviše, sabija povratnu oprugu i preko klipne poluge i izolatora spaja pokretni kontakt kontaktora s nepokretnim. Istovremeno preko bregova od izolacionog materijala menja se i položaj pomoćnih kontakta koji se nalaze u strujnim kolima upravljanja, kontrole i zaštite. Kontaktor vuče se isključuje prekidanjem napajanja namotaja EP ventila.
Elektro lokomotiva 441
26
Komora za gašenje električnog luka Elektromagnet za gašenje električnog luka
Nepokretni kontakt Pokretni kontakt
Savitljivi provodnik Normalno otvoren Normalno zatvoren
Pomoćni kontakt
Cilindar sa klipom i povratnom Vazduh 4,5 bar-a
EPV za upravljanje
Slika 21. Kontaktor vuče Razdvajanje pokretnog od nepokretnog kontakta, može se dogoditi i pri velikim strujama, usled čega se javlja električni luk između glavnih kontakta, koji treba što pre ugasiti kako bi se zaštitili glavni kontakti od oštećenja. Nastali električni luk gasi uređaj za gašenje električnog luka. Struja koja prolazi kroz elektromagnet za gašenje električnog luka stvara jako magnetno polje. Na njega deluje elektromagnetna sila i pod dejstvom te sile električni luk se razvlači i pomera ka komori za gašenje, gde ga pregrade seku i gase.
14. Menjač smera vožnje Menjač smera vožnje je valjkasti, elektropneumatski prekidač, koji služi za promenu pobudne struje u cilju promene smera obrtanja vučnih motora. Ovo prevezivanje se obavlja za svaki motor posebno, pa zbog toga u svakom bloku vučnog motora posdtoji po jedan menjač smera vožnje. Sastoji se iz sledećih delova: Slika 22. - EP ventil za napred i nazad; - Dva cilindra za promenu položaja prekidača; - Nazubljena letva; - Segmentni zupčanik sa ručicom za ručno upravljanje; - Pomoćni kontakti i - Valjak sa glavnim kontaktima. Valjkasti prekidač menjač smera vožnje ima dva položaja: «napred» i «nazad» i u te položaje se postavlja elektropneumatskim putem (komanda se izdaje zaokretanjem valjkastog Glavni prekidača ručice za smer vožnje). 1
3
2
4
1
Bakarne ploče na valjku od izolacionog materijala 1 2 Pomoćni kontakti 1
2 1 2 Poluga za ručno upravljanje
EPV za napred
2 Vratilo od izolacionog materijala Segmentni zupčanik
Klipnjača sa nazubljenom letvom
EPV za nazad
Vazduh 4,5 bar-a
Slika 22. Menjač smera vožnje Elektro lokomotiva 441
27
14.1. Smer «napred» Pomeranjem ručice u položaj «napred», aktivira se EP ventili za napred u svim menjačima smera vožnje. Aktiviranjem EP ventila za napred zatvara gornji i otvara donji ventil i vazduh pod pritiskom od 4,5 bar-a, ulazi u cilindar i potiskuje klip i klipnjaču sa nazubljenom letvom. Nazubljena letva se pomera i zaokreće segmentni zupčanik, koji zaokreće vratilo i valjak, tako da bakarne pločice na valjku povezuju glavne kontakte i zatvaraju strujno kolo, da bi pobudna struja tekla kroz pobudni namotaj o određenom smeru kada se zatvori strujno kolo vučnog motora. Zaokretanjem ventila, zaokreću se i ožljebljene ploče, koje zatvaraju i otvaraju pomoćne kontakte u strujnom kolu upravljanja.
14.2. Smer «nazad» Vraćanjem ručice za smer vožnje, iz položaja «napred», u položaj ”O“, deaktiviraju se EP ventili za napred u svim menjačima smera vožnje, ali menjači ostaju u položajiman za napred. Stavljanjem ručice za smer vožnje iz ”O“ u položaj «nazad» aktivira se EP ventil za nazad u svim menjačima smera vožnje. Aktiviranjem EP ventila za nazad, Slika 22, propušta vazduh u cilindar, koji pomera klip i klipnjaču sa nazubljenom letvom. Nazubljena letva zaokreće segmentni zupčanik, koji zaokreće vratilo i menja položaje glavnim i pomoćnim kontaktima. Glavni kontakti zatvaraju novo strujno kolo u kome će pobudna struja imati suprotan smer, što će dovesti do promene smera okretanja vučnog motora i do promene smera lokomotive.
14.3. Ručno upravljanje «menjačem smera vožnje» Menjaču smera vožnje može se promeniti položaj i ručicom za za ručno upravljanje, Slika 22. Pomeranjem ručice za stranu smera u kome želimo da se lokomotiva kreće, zaokrećemo vratilo i valjkasti prekidač i ostvarujemo strujna kola za taj smer kao i pri elektropneumatskom upravljanju. Ručica za ručno upravljanje menjačima smera vožnje su crvene boje da bi se lakše uočile, jer posmatrajući njihov položaj, lako možemo da utvrdimo koji menjač nije prebacio smer.
15. Otpornici U glavnom strujnom kolu električne lokomotive postoje različite vrste otpornika: otpornik za ograničenje struje zemljospoja, otpornici za kompenzaciju mehaničkog rasterećenja prednjih osovina, otpornici za slabljenje pobude vučnih motora i otpornici za električno kočenje.
15.1. Otpornik za ograničenje struje zemljospoj Namena otpornika je da se u slučaju pojave struje zemljospoja ona ograniči. Otpornik K7 je izrađen otpornog lima, otpornosti 40Ω i smešten je u K bloku. Hlađenje je izvedeno istim ventilatorom koji služi za hlađenje glavne prigušnice.
15.2. Otpornik za kompenzaciju mehaničkog rasterećenja prednjih osovina Namena otpornika je da se prilikom pokretanja voza kompenzuje mehaničko rasterećenje prednje osovine lokomotive smanjenjem napona napajanja njenog vučnog motora. Pri pokretanju voza, lokomotiva razvija najveću vučnu silu. Ona deluje kuku tegljenika, na određenoj visini od šina, stvarajući momenat koji rasterećuje osovinu (I ili IV). Automatski, delovanjem protivklizne zaštite ili pritiskom na odgovarajući taster prekidač otvara se kontaktor vuče za kompenzaciju rasterećenja i na red s motorom vezuje se otpornik za kompenzaciju rasterećenja. Ovo ima za posledicu smanjenje napona napajanja motora, smanjenje obrtnog momenta motora i smanjenje vučne sile na obodu točka. Na taj način prestaje klizanje. Otpornik K3.1 i K3.2 načinjeni su od otporne trake i vrednost otpornosti iznosi 0,036Ω. Smešteni su u K bloku i hlade se istim ventilatorom koji služi za hlađenje glavne prigušnice. Elektro lokomotiva 441
28
15.3. Otpornici za slabljenje pobude vučnih motora Ovi otpornici (šentovi) povezuju se paralelno sa pobudnim namotajem (E-F) vučnog motora radi smanjenja njegove pobudne struje. Slika 18. Stalni šent Ro je stalno, paralelno povezan s pobudnim namotajem (E-F). Tri povremena šenta R1, R2 i R3 povezuju se paralelno sa pobudnim namotajem (E-F), zatvaranjem kontaktora za šentiranje, tako što se najpre uključi R1, potom R2 i na kraju R3. Slika 18. Otpornici su izrađeni od otporne trake i vrednosti su im: Ro = 0,042Ω., R1 = 0,0254Ω., R2 = 0,0185Ω. i R3 = 0,01075Ω.. Smešteni su u blokovima vučnih motora S1 – S4 i hlade se vazduhom, pomoću istih ventilatora koji služe za hlađenje ispravljača i vučnih motora.
15.4. Otpornici za električno kočenje Na lokomotivi podserije 441-300/400 ugrađena je električna kočnica. Pri električnom kočenju, vučni motori rade kao generatori jednosmerne struje i tada pretvaraju mehaničku energiju u električnu. Proizvedena električna energija se pretvara u toplotnu u otpornicima za električno kočenje, koji su ugrađeni samo za ovu namenu. Otpornici za električno kočenje su smešteni u blokove S6 i S7 i hlade se vazduhom, pomoću ventilatora koje pokreću trofazni asihroni motori. Otpornici su izgrađeni od otporničke trake, a otpornost im je 1,68Ω. Spajanjem otpornika strujnim vezama dobija se kompletan blok otpornika. Otpornost bloka otpornika po jednom vučnom motoru je 0,42Ω.
16. Stepenasti prekidač Brzina kretanja lokomotive zavisi od brzine obrtanja rotora vučnih motora. Osnovni način za promenu brzine obrtanja vučnih motora jeste promena napona napajanja vučnih motora. Uređaj koji služi za regulaciju napona vučnih motora, uz njihovo neprekidno snabdevanje električnom energijom, jeste stepenasti prekidač. Slika 23. 8 3 1
10
9 PK
2
OK
M 4 6 5 12
11
7 17
13
15
16
14 21 18
24
23 20 22 26
19 25
27 30 28 31
29
Slika 23. Stepenasti prekidač – kinematska šema
Elektro lokomotiva 441
29
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Pogonski elektromotor (servomotor) 17 Kardansko vratilo Ručica za izbor vrste pogona (M-motorno, R-ručno) gg 18 Svatiljka za signalizaciju pri ručnom pogonu Zaustavni elektromagnet 19 Frikciona spojnica Kazaljka 20 Razvodna kutija Zaustavna reza 21 Izolator Pomoćni kontakti 22 Pogonsko vratilo birača napona Glavno bregasto vratilo 23 Ploča za pomeranje glavne kontaktne ruke Prelazni otpornik 24 Prebacač birača napona Pomoćni kontaktor teretnog prekidača 25 Pomoćni kontakti pomoćnog bregastog vratila Glavni kontaktor teretnog prekidača 26 Pomoćno bregasto vratilo Izolator i ekscentar 27 Ploča za pomeranje pomoćne kontaktne ruke Ručica 28 Pomoćna kontaktna ruka Graničnik 29 Glavna kontaktna ruka Otvor za kontrolu položaja 30 Kontaktni prstenovi Zaustavna ploča 31 Osnovna ploča 16 Pomoćni kontaktor glavnog bregastog vratila
Stepenasti prekidač je pričvršćen za glavni transformator, a sastoji se iz sledećih delova: 1. Birača napona s prebacačem birača, 2. Teretnog prekidača, 3. Prelaznog otpornika, 4. Servopogona, 5. Glavnog bregastog vratila, 6. Upravljačkog dodatka i 7. Pomoćnog bregastog vratila. +
+
2
+ +
6
4
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
+ +
+
+
+
+
+
3 +
+
7
1
Slika 24. Stepenasti prekidač 1 2 3
Elektro lokomotiva 441
Birač napona 5 Glavno bregasto vratilo Teretni prekidač 6 Upravljački dodatak Prelazni otpornik 7 Pomoćno bregasto vratilo 4 Servopogon
30
16.1. Birač napona Birač napona Slika 24. (1) je osnovni deo stepenastog prekidača. Služi za spajanje jednog kraja (Ua) primara dodatnog transformatora sa jednim od dvadeset izvoda na primaru regulacionog transformatora. Slika 8. Birač napona je smešten u cilindričnom sudu koji je napunjen transformatorskim uljem. Namena ulja je izolovanje, hlađenje i podmazivanje pokretnih delova birača. Cilindrični sud je prirubnicom pričvršćen za sud glavnog transformatora. Između njih je ploča od araldita kroz koju su provedene veze sa dvadeset izvoda na primaru regulacionog transformatora do kružno raspoređenih dvostrukih kontakta na osnovnoj ploči. Dvadeset prvi kontakt je povezan za kraj (Va) regulacionog transformatora. Birač napona dobija pogon od glavnog bregastog vratila (9) Slika 23. Pogon se ostvaruje preko para konusnih zupčanika (21), izolatora i pogonskog vratila birača napona (22). Po obodu ploče postavljene su rolnice za pomeranje glavne kontaktne ruke Lg (29) i ploče za pomeranje pomoćne kontaktne ruke Lp (28). Glavna kontaktna ruka je preko vratila povezana za ploču za pomeranje (23), a pomoćna kontaktna ruka preko šupljeg vratila za svoju ploču za pomeranje (27). Za jedan obrtaj glavnog bregastog vratila pomeri se najpre pomoćna kontaktna ruka Lp, a zatim i glavna kontaktna ruka Lg sa jednog dvostrukog kontakta na susedni. Ovaj prelaz kontaktnih ruku s'kontakta na kontakt uvek se obavlja bez strujnog opterećenja. Pri prelazu birača napona sa 20 na 21 dupli kontakt, prebacuje prebacač birača napona T2.2 (24) preko polužja s'izolatorom, s'položja (24-23) na položaj (24-25). Na kraju poluge kojom se prebacuje prebacač birača nalazi se poluga s'rolnicom koja klizi u kružnom žlebu na ploči za pomeranje pomoćne kontaktne ruke (27). Pri prelazu iz 20 na 21. dvostruki kontakt poluga s'rolnicom prelazi na drugi kružni kanal, što dovodi do prebacivanja prebacača u nov položaj. Pri kretanju naniže, a a pri prelasku sa 21. na 20. dvostruki kontakt, na sličan način dolazi do prebacivanja prebacača birača T2.2 s položaja (24-25) na položaj (24-23). Prebacač birača u stvari predstavlja prekidač koji povezuje kraj primara dodatnog transformatora (Va) ili za 21. izvod primara regulacionog transformatora ili za šinu (V).
16.2. Teretni prekidač Teretni prekidač (2) Slika 24. je deo stepenastog prekidača i sastojise od glavnog GK (10) Slika 23. i pomoćnog PK kontakta (9). Glavni i pomoćni kontakt teretnog prekidača su iste konstrukcije i služe za prekidanje strujnih kola da bi glavna (Lg) i pomoćna (Lp) kontaktna ruka birača napona prelazile s'jednog dvostrukog kontakta na susedni bez strujnog opterećenja, čime se sprečava pojava luka u biraču napona. Osim toga, na ovaj način napon se reguliše kontinualno, odnosno energija se bez prekida predaje vučnim motorima. Oba prekidača imaju komore za gašenje luka koji se javlja prilikom prekidanja strujnih kola pod opterećenjem. Teretni prekidač je pričvršćen za sud birača napona preko dva visokonaponska uvodna izolatora. Glavni kontakt teretnog prekidača (GK) povezuje glavnu kontaktnu ruku (Lg) birača napona s'krajem (Ua) primara dodatnog transformatora Slika 25., a pomoćni kontakt (PK) preko prelaznog otpornika (T4) povezuje isti kraj dodatnog transformatora (Ua) s'pomoćnom kontaktnom rukom (Lp) birača napona. Pogonski mehanizam teretnogh prekidača dobija pogon od glavnog bregastog vratila (7) Slika 23., preko kardanskog vratila (17), para konusnih zupčanika, izolatora i ekscentra (11). Za jedan okretaj glavnog bregastog vratila najpre se otvori kontaktor (PK), zatim se zatvori pomoćni (PK), otvori se glavni (GK) i zatvori se glavni kontaktor (GK).
Elektro lokomotiva 441
31
21
23 24
3
1 T1.1
25
20(41) 19(40) 18(39) 17(38) 16(37) 15(36) 14(35) 13(34) 12(33) 11(32) 10(31) 9 (30) 8 (29) 7 (28) 6 (27) 5 (26) 4 (25) 3 (24) 2 (23) 1 (22)
19
20
21
1
Lp
4 2 3
18
5
Lg 4
17
6
5 16 6
15 14
7 13 12
11 10
9
8
7 GK
8 PK
9
2 T1.6
Slika 25. Principska šema stepenastog prekidača 1 2 3 4
Primar regulacionog transformatora (T1.1) 6 Pomoćna kontaktna ruka birača napona (Lp) Primar dodatnog transformatora (T1.6) 7 Glavni kontaktor teretnog prekidača (GK) Prebacač birača napona 8 Pomoćni kontaktor teretnog prekidača (PK) Birač napona 9 Prelazni otpornik 5 Glavna kontaktna ruka birača napona (Lg)
16.3. Prelazni otpornik Prelazni otprrnik T4 služi da ograniči struju kratkog spoja kroz deo primara regulacionog transformatora, koja se javlja kada su oba kontaktora teretnog prekidača zatvorena (GK i PK), a kontaktne ruke (Lg i Lp) birača napona se nalaze na susednim dvostrukim kontaktima Slika 25. Kako je napon između susednih dvostrukih kontakta ustvari napon između dva susedna izvoda na primaru regulacionog transformatora (950 V, pri naponu kontaktne mreže od 25 kV), a otpor prelaznog otpornika 5,1 Ω, to je struja kratkog spoja ograničena na 950 V/5,1 Ω = 186 A. Ova vrednost struje ne ugrožava namotaj regulacionog transformatora. Prelazni otpornik je načinjen od otporničke talasaste trake i pričvršćen je za sud glavnog transformatora preko dva potporna izolatora.
16.4. Servopogon Servopogon (4) Slika 24. sačinjavaju: servomotor, dva para zupčanika, frikciona spojnica i dva konusna zupčanika. Pogonski elektromotor (14) Slika 23. je elektromotor za jednosmernu struju. Snage 300 W i brzine obrtanja 1200 min-1. napaja se jednosmernom strujom upravljanja (72 V DC) i pokreće sve pokretne delove stepenastog prekidača. Radom servomotora upravlja se kontrolerom iz upravljačnice. Servomotor (1) preko dva para zupčanika, frikcione spojnice (19) i para konusnih zupčanika, pokreće glavno bregasto vratilo (7) koje preko para konusnih zupčanika daje pogon biraču napona. Preko kardanskog vratila (17), para konusnih zupčanika, izolatora i ekscentra (11), pokreću se kontaktori teretnog prekidača (9) i (10), a preko pužastog prenosa pokreće se pomoćno bregasto vratilo (26). U slučaju neispravnosti servomotora birača napona, moguće je i ručni pogon stepenastog prekidača pomoću krive ručice (12). Za jedan obrtaj glavnog bregastog vratila (oko 0,5o) stepenasti prekidač načini jedan stepen. Elektro lokomotiva 441
32
16.5. Glavno bregastro vratilo Glavno bregasto vratilo prenosi obrtni momenat na pokretne delove stepenastog prekidača. Na glavnom bregastom vratilu (7) postavljena je kazaljka (4), čiji vertikalni položaj pokazuje da je stepenasti prekidač u punom stepenu. Kraj bregastog vratila kod kazaljke obrađen je za navlačenje krive rušice (12) za ručni pogon stepenastog prekidača. Na glavnom bregastom vratilu nalazi se zaustavna ploča (15) i sedam bregastih ploča (16) za zatvaranje i otvaranje pomoćnih kontakta glavnog bregastog vratila.
16.6. Upravljački dodatak Upravljački dodatak služi za upravljanje radom stepenastog prekidača, a sastoji se od sledećih delova: - elektromagnet za blokiranje s rezom T3.8:1 (6), - elektromagnet kontaktora za «NAVIŠE», - elektromagnet kontaktora za «NANIŽE», - vratilo s ručicom za izbor pogona «MOTORNO» ili «RUČNO»,
16.7. Pomoćno bregasto vratilo Pomoćno bregasto vratilo (7) Slika 24. dobija pogon od glavnog bregastog vratila, preko pužastog prenosa. Na njega je navušeno 18 ožljebljenih ploča za otvaranje i zatvaranje pomoćnih kontakta pomoćnog bregastog vratila (25) Slika 23, valjak za pokazivanje stepena s'brojevima od 1 do 41 (14) i granićnik prvog i četrdeset prvog stepena (13). Za jedan obrtaj glavnog bregastog vratila pomoćno bregasto vratilo načini 8 uglovnih stepeni.
16.8. Rad stepenastog prekidača Struja sa 1. izvoda namotaja regulacionog transformatora preko glavne kontaktne ruke Lg (5) Slika 25. i klizne šine, preko glavnog kontaktora GK (7) teretnog prekidača odlazi u primar dodatnog transformatora (2). Kada servomotor birača napona počne da radi, on jednovremeno pokreće kontaktne ruke birača napona i teretnog prekidača. Najpre otvori pomoćne kontaktore PK (8) teretnog prekidača, a zatim se počne pomerati pomoćna kontaktna ruka Lp (6) birača napona od 1. ka 2. stepenu. Kada se pomoćna kontaktna ruka Lp (6) birača napona prebaci na 2. dvostruki kontakt, zatvara se pomoćni kontakt PK (8) teretnog prekidača. U ovom položaju kratko je spojen deo namotaja regulacionog transformatora T1.1 (1) između izvoda 1 i 2, ali preko prelaznog otpornika (9). Na taj način se ograničava struja kratkog spoja na vrednost koja ne ugrožava namotaje primara regulacionog transformatora (186 A). Struja za primar dodatnog transformatora i dalje teče preko glavnog kontaktora GK (7) teretnog prekidača. Čim se zatvorio pomoćni kontaktor PK (8) teretnog prekidača, otvara se glavni kontaktor GK (7) i tog trenutka počinje da se pomera glavna kontaktna ruka Lg (5) birača napona ka susednom dvostrukom kontaktu. Sada struja za primara dodatnog transformatora teče s drugog izvoda regulacionog transformatora, preko pomoćne kontaktne ruke Lp (6) birača napona, pomoćnog kontakta (PK (8) teretnog prekidača i prelaznog otpornika (9). Kada glavna kontaktna ruka Lg (5) birača napona pređe na drugi dvostruki kontakt, gde se već nalazi pomoćna kontaktna ruka Lp (6) birača napona, zatvara se i glavni kontaktor GK (7) teretnog prekidača. Time je završen ciklus prebacivanja kontaktnih ruku birača napona (Lg i Lp) sa 1. na 2. dvostruki kontakt, sa 1. na 2. izvod primara regulacionog transformatora. Na taj način je promenjen napon dodatnog transformatora, pa i napon napajanja vučnih motora, i to bez prekida snabdevanja električnom energijom.
Elektro lokomotiva 441
33
16.9. Rad servopogona T3.8:1
a) MIROVANJE
+ 9
T3.7:2 Ručica za izbor pogona
8 8c 8a
6
8 Kazaljka
11 10
14
Ručica za ručni pogon
T3.7:1 7a 7 7c
12
7
16
5
Pogonsko vratilo 13 Pogon teretnog prekidača
1
2
15
4
3
Pogon birača napona
Kardan
b) POGON
T3.8:1 + 9
T3.7:2 Ručica za izbor pogona
8 8c 8a
6
8 Kazaljka
11 T3.7:1 7c
7a
10
14
7 12
7
Ručica za ručni pogon
16
5
Pogonsko vratilo 13 Pogon teretnog prekidača
15
1
2 4
Kardan
3
Pogon birača napona
Slika 26. Rad servopogona 1 2, 3 4 5 6 7
Servomotor Zupčanici Zaustavna (ožljebljena) ploča Zaustavna reza Zaustavni elektromagnet Kontaktor za ”NAVIŠE“
8 9 10, 13, 14 11 12 15, 16
a) Mirovanje b) Pogon Kontaktor za ”NANIŽE“ Prekidač na kontroleru Poluge Opruga Vratilo Kotve
U položaju mirovanja Slika 26(a). zaustavna reza (5) zaustavnog magneta (6) ulazi u ožljebljenu ploču (4) koja je pričvršćena za glavno vratilo. Zaustavna reza se podiže samo kada je aktiviran zaustavni elektromagnet (6). Namotaj zaustavnog elktromagneta vezan je na red s'namotajem kontaktora za ”NAVIŠE“ ili s’namotajem kontaktora za ”NANIŽE“. Na ovaj način zaustavna reza (5) je podignuta kada je aktiviran bilo koji od kontaktora. Pri ručnom pogonu zaustavna reza je stalno podignuta preko vratila (12), tako da se pogonsko vratilo servopogona može slobodno okretati ručicom za ručni pogon. Kada je zaokrenut iz položaja ”0“ u položaj vožnje (”1“, ”2“, ”3“ ili ”A“), zatvara se prekidač (9) i preko njega se dovodi struja koja aktivira namotaj kontaktora za ”NAVIŠE“ T3.7:1 (7) Elektro lokomotiva 441
34
i namotaj zaustavnog elektromagneta T3.8:1. Aktivirani elektromagnet za naviše ”NAVIŠE“ privlači kotvu (15) koja otvara normalno zatvoren kontakt (7a), a zatvara normalno otvoren kontakt (7c), što dovodi do zatvaranje strujnog kola rotora servomotora birača napona: plus (+) pol napona napajanja – kontakt (7c) – rotor – kontakt (8a) – masa. Aktiviranjem zaustavnog elektromagneta (6) podiže se zaustavna reza (5), a pod dejstvom opruge (11) i poluge (10) zaokreće se vratilo (12), koje preko poluge (13 i 14) blokira kontakte (7 i 8) u izabranom položaju uključivanja da se ne bi menjala komanda pre završetka započetog kretanja. Prekidanjem komande inpulsa (otvaranjem prekidača (9)), prekida se strujno kolo zaustavnog elektromagneta i kontaktora za ”NAVIŠE“ (7) i oni se deaktiviraju, ali ne menjaju svoj položaj odmah. Zaustavna reza (5) klizi po ožljebljenoj ploči (4), a kontaktor (7) ostaje u istom položaju jer je mehanički blokiran preko vratila (12) i poluge (13). Kada glavno vratilo završi pun obrtaj, a to znači i da je stepenasti prekidač načinio potpuni prelaz sa jednog stepena na sledeći, zaustavna reza (5) upada u žleb zaustavne ploče (4). To dovodi do oslobađanja vratila (12) i poluga (13) oslobađa kontaktor za ”NAVIŠE“ koji se vraća u normalan položaj. Otvaranjem kontakta (7c) prekida se strujno kolo, a zatvaranjem kontakta (7a) krato se spaja rotor servomotora (1), što dovodi do brzog zaustavljanja rada servomotora birača napona i završetka stepena birača napona. Slično se odigrava pri radu stepenastog prekidača naniže. Aktivira se kontaktor ”NANIŽE“ T3.7:2 (8) i opet zaustavni elektromagnet T3.8:1 (6). Ako je potrebno elektromotorni pogon zameniti ručnim, treba prebacač T3.9 (1) iz položaja ”MOTORNO“ prebaciti na položaj ”RUČNO“. Na taj način se zaustavna reza (5) podiže iz ožljebljene ploče (4), a kontaktori (7 i 8) blokiraju tako da je blokiran pogonski elektromotor.
16.10. Regulacija napona vučnih motora Pod pojmom ”regulacija napona“ podrazumeva se promena napona napajanja vučnih motora radi promene brzine obrtanja njihovih rotora i na taj način promene brzine kretanja lokomotive. Lokomotiva serije 441 ima 4 vučna motora koji se posebnim strujnim kolima napajaju električnom energijom sa sekundarnih namotaja glavnog lokomotivskog transformatora. Svaki od vučnih motora napaja se, s'krajeva na red vezanih sekundarnih namotaja regulacionog i dodatnog transformatora Slika 8. Napon sekundarnog namotaja regulacionog transformatora je stalan pri stalnom naponu voznog voda jer je i napon na primaru stalne vrednosti. Napon sekundara dodatnog transformatora menja se s'promenom položaja birača napona. Osim toga, napon sekundara dodatnog transformatora je suprotan naponu sekundara regulacionog transformatora do 21. stepena, a od 21. do 41. se sabira sa njim.
16.10.1. Stepenasti prekidač u prvom stepenu Kada je stepenasti prekidač u 1. stepenu Slika 27, tada su i glavna (Lg) i pomoćna (Lp) ruka birača napona na 1. dvostrukom kontaktu birača napona koji je povezan sa 1. izvodom primara ragulacionog transformatora. Glavni (GK) i pomoćni (PK) kontaktori teretnog prekidača su zatvoreni. Struja sa 1. izvoda regulacionog transformatora (1), preko glavne kontaktne ruke (Lg) brača napona (7) i zatvorenog glavnog kontakta (GK) (4) teretnog prekidača odlazi u primar dodatnog transformatora (Ua) (3). Drugi kraj primara dodatnog transformatora (Va) je preko kontakta prebacača birača T2.2 (24 – 23) vezan za 21. izvod na primaru regulacionog transformatora. Pri naponu voznog voda od 25 kV, primarni napon regulacionog transformatora je 661 V. U ovom slučaju napon primara dodatnog transformatora je 20 x 950 = 19000 V, a napon njegovog sekundara je 603 V. Kako su ovi naponi suprotnog smera, to njihova razlika 661 – 603 = 58 V je vrednost napona za napajanje ispravljača vučnog transformatora. Kada se izda komanda za kretanje stepenastog prekidača ”NAVIŠE“, pušta se u rad servomotor birača napona koji preko glavnog bregastog vratila pokreće delove stepenastog prekidača. Elektro lokomotiva 441
35
25 kV
25 kV 21
21
U 2 24
23 25
1
T2.2
20(41) 19(40) 18(39) 17(38) 16(37) 15(36) 14(35) 13(34) 12(33) 11(32) 10(31) 9 (30) 8 (29) 7 (28) 6 (27) 5 (26) 4 (25) 3 (24) 2 (23)
10 19
20 2
1
7
3
Lp
18
2
Lg
U 2
4
24
17
5
16 6
15 14
12 8 T2.2
23 25
1
7 13
12
11
1
9 8
20(41) 19(40) 18(39) 17(38) 16(37) 15(36) 14(35) 13(34) 12(33) 11(32) 10(31) 9 (30) 8 (29) 7 (28) 6 (27) 5 (26) 4 (25) 3 (24) 2 (23)
21
Lp
18
1
Lg
2
7
3 4
17
5
16 6
15 14
12 8
7 13
12
11
1
9 8
)
)
1 (22
1 (22
V
V 4 PK
GK
M
5
11
4
PK
M 11
GK 5
Ua
Ua
6
6 3
3
9
Primar regilacionog transformatora Prebacač birača napona Primar dodatnog transformatora Glavni kontaktor teretnog prekidača (GK) Pomoćni kontaktor teretnog prekidača (PK) Prelazni otpornik
9
Va
Va
Slika 27. Stepenasti prekidač u 1. stepenu 1 2 3 4 5 6
10 19 20
Slika 28. Stepenasti prekidač u 21. stepenu 7 8 9 10 11 12
Birač napona Sekundarni namotaj regulacionog transformatora Sekundarni namotaj dodatnog transformatora Ispravljač Vučni motor Prigušnica
Najpre se otvara pomoćni kontaktor (PK) teretnog prekidača, pa pomoćna kontaktna ruka (Lp) birača napona prelazi sa 1. na 2. dvostruki kontakt birača napona. Zatim se pomoćni kontaktor (PK) teretnog prekidača zatvara, a istovremeno se otvara glavni kontaktor (GK) teretnog prekidača. Glavna kontaktna ruka (Lg) birača napona kreće se sa 2. dvostrukom kontaktu birača napona, da bi se po njenom dolasku na 2. dvostruki kontakt glavni kontaktor (GK) teretnog prekidača zatvorio i time završio prelaz stepenastog prekidača sa 1. na 2. stepen. Stepenasti prekidač je u 2. stepenu, a napon na primaru dodatnog transformatora je 19000 – 950 = 18050 V. Sekundarni napon dodatnog transformatora je 603 – 30 = 573 V. Kako je napon sekundara regulacionog transformatora stalne vrednosti (661 V), to je napon za napajanje ispravljača vučnih motora (661 – (603 – 30)) = (661 – 603 + 30) = 88 V.
16.10.2. Stepenasti prekidač od 3. do 20. stepena Kretanje glavne (Lg) i pomoćne (Lp) kontaktne ruke birača napona je i nadalje isto kao prilikom prelaska iz 1. u 2. stepen. Primarni napon dodatnog transformatora je za svaki sledeći stepen niži za 950 V, tako da je napon sekundara dodatnog transformatora takođe sve niži i niži (540 . . . 30)V, a kako je napon regulacionog transformatora stalan (661 V), to napon za napajanje ispravljača vučnih motora raste (118 . . . 631)V. Vrednost napona za sve položaje stepenastog prekidača date su u tablici. 16.10.3. Stepenasti prekidač u 21. stepenu Kada stepenasti prekidač prelazi iz 20. u 21. stepen, birač napona prebacuje prebacač birača (2) Slika 28, s položaja (24 – 23) na položaj (24 – 25) i na taj način povezuje kraj primara dodatnog transformatora (Va) (3) sa 21. izvoda na šinu (V). U ovom položaju stepenasti prekidač napona primara dodatnog transformatora je 0 V, a takođe i napon sekundara dodatnog transformatora iznosi 0 V. Rezultatni napon iznosi 661 – 0 = 661V. Ovo je napon za napajanje vučnih motora u 21. stepenu birača napona.
Elektro lokomotiva 441
36
16.10.4. Stepenasti prekidač u 22. stepenu Kada je stepenasti prekidač u 22. stepenu, tada se opet glavna (Lg) i pomoćna (Lp) kontaktna ruka birača napona na dvostrukom kontaktu koji je vezan za 1. izvod primara regulacionog transformatora. Kod ovakve veze napon primara dodatnog transformatora je 950 V, a napon sekundara 30 V. Prebacač birača je u položaju (24 – 25). Od 22. stepena, sekundarni naponi regulacionog (661 V) i dodatnog (30 V) transformatora se sabiraju tako da je napon za napajanje ispravljača vučnih motora stalno u porastu, a za 22. stepen birača napona iznosi 691 V. 16.10.5. Stepenasti prekidač od 23. do 40. stepena Pri daljem povećanju stepena birača napona, kontaktne ruke (Lg i Lp) kreću se na isti način, a prebacač birača ostaje u položaju (24 – 25). Istovremeno raste napon primara dodatnog transformatora u skokovima od po 950 V, što uslovljava povećanje i napona sekundara dodatnog transformatora u skokovima od po 30 V, tako da napon za napajanje ispravljača vučnih motora raste (722 . . . 1235)V. 16.10.6. Stepenasti prekidač u 41. stepenu Krajnji položaj stepenastog prekidača je 41. stepen. U ovom položaju glavna (Lg) i pomoćna (Lp) kontaktna ruka birača napona se nalazi na dvostrukom kontaktu koji je povezan sa 20. izvodom regulacionog transformatora. Prebacač birača napona je takođe u položaju (24 – 25). Napon primara dodatnog transformatora je 19000 V, a napon sekundara dodatnog transformatora je stalan i iznosi 661 V, tako da je u 41. stepenu brača napona, napon za napajanje ispravljača vučnih motora 661 + 603 = 1264 V. Prilikom kretanja stepenastog prekidača naniže napon za napajanje ispravljača vučnih motora se smanjuje u opadanju u potpunosti istim vrednostima. Tablica 2. Vrednost napona za različite položaje stepenastog prekidača pri 25 kV Izvod Napon na kontak. Stepen biraču voda napona (kV) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0,95 1,90 2,85 3,80 4,75 5,70 6,65 7,60 8,54 9,49 10,44 11,39 12,34 13,29 14,24 15,19 16,14 17,09 18,04 18.99
Elektro lokomotiva 441
Napon na dod. transformatoru. Primara (V) 18,99 18,04 17,09 16,14 15,19 14,24 13,29 12,34 11,39 10,44 9,49 8,54 7,60 6,65 5,70 4,75 3,80 2,85 1,90 0,95 21
Napon na dod. Izvod Napon Napon za na kontak. transformatoru. Napon za Stepen biraču voda Sekund. ispravlj. Primara Sekund. ispravlj. napona (kV) (V) (V) (V) 603,2 573,0 542,9 512,7 482,6 452,4 422,2 391,1 361,9 331,8 301,6 271,4 241,3 211,1 181,0 150,8 120,6 90,5 60,3 30,2
21
58 88 118 149 179 209 239 269 299 330 360 390 420 450 480 511 541 571 601 631 19,94
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 Kratkospo
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0,0
0,95 1,90 2,85 3,80 4,75 5,70 6,65 7,60 8,54 9,49 10,44 11,39 12,34 13,29 14,24 15,19 16,14 17,09 18,04 18,99 662
0,95 1,90 2,85 3,80 4,75 5,70 6,65 7,60 8,54 9,49 10,44 11,39 12,34 13,29 14,24 15,19 16,14 17,09 18,04 18,99
30,2 60,3 90,5 120,6 150,8 181,0 211,1 241,3 271,4 301,6 331,8 361,9 391,1 422,2 452,4 482,6 512,7 542,9 573,0 603,2
692 722 752 782 812 843 873 903 933 963 993 1024 1054 1084 1114 1133 1174 1205 1235 1265
37
D. Pomoćni pogon Na električnim lokomotivama glavni pogon predstavlja vučni pogon lokomotivskih osovina vučnim motorima za valovitu struju. Pomoćni pogon predstavlja pogon pomoćnih mašina trofaznim asihronim motorima s kratkospojenim rotorom. Na jednofaznim lokomotivama za napajanje trofaznih asihronih motora neophodan je pretvarač jednofaznog napona u trofazni. U pomoćne mašine spadaju: - Jedan kompresor (u funkciji glavnog kompresora lokomotive) - Jedan ventilator za hlađenje transformatorskog ulja, glavne prigušnice i bloka otpornika - Četiri gornja ventilatora za hlađenje ispravljača, otpornika za šentiranje i vučnih motora - Četiri donja ventilatora za hlađenje ispravljača, otpornika za šentiranje i vučnih motora - Četiri ventilatora za hlađenje otpornika za električne kočnice (na lokomotivama koje imaju električnu kočnicu) - Jedna pumpa za ulje. Na lokomotivama poboljšane konstrukcije (441-800) i na modificiranim lokomotivama ugrađen je tiristorski pretvarač jednofaznog napona u trofazni.
17. Kondezatorski pretvarač jednofaznog napona u trofazni Kondezatorski pretvarač jednofaznog napona u trofazni radi na principu faznog pomeranja napona na krajevima kondezatora u kolu naizmenične struje. Pretvarač ne može samostalno da formira trofazni sistem, već se sistem formira tek po uključenju jednog motora ili grupe motora. Zato je najkritičniji period u radu ovog pretvarača pokretanje prvog motora, odnosno grupe motora jer se to obavlja praktično na jednofaznom sistemu koji se tokom pokretanja pretvara u trofazni. Pokretanje sledećih motora, odnosno grupe motora obavlja se na formiranom trofaznom sistemu. Pretvarač se sastoji od nekoliko baterija uljnih kondezatora. Svaka grupa pomoćnih motora ima svoju kondezatorsku bateriju za trajan rad. Za pokretanje grupe motora neophodna je i baterija za startovanje zato što je jačina struje pokretanja trofaznih asihronih motora višestruko veća od nominalne struje. Da bi se smanjio kapacitet startnih kondezatora i olakšalo pokretanje motora, oni su podeljeni u grupe i startuju se po određenom redosledu. Pri pokretanju grupe motora uključuje se startni kondezator i kondezator za trajan rad te grupe. Kondezatori za trajan rad ostaju uključeni trajno sa svojom grupom motora. Pored kondezatora, u trofaznom sistemu se nalaze i prigušnice, po jedna za svaku grupu motora, priključene u kondezatorskoj fazi. Namena prigušnice je da prigušuju više harmonične komponente naizmenične struje nastale zbog nepravilnog oblika napona. Pretvarač se napaja jednofaznim naponom sa sekundarnog namotaja za pomoćni pogon i električno grejanje voza. Pošto se napon voznog voda menja u širokim granicama, te promene se prenose i na sekundarni napon. Da bi se obezbedio rad trofaznih asihronih motora pri ovako velikim promenama napona, postoji jednostepena regulacija napona. Ona se izvodi što se pri opadanju napona, napajanje pretvarača prebacuje na više izvode da bi se povećanjem broja navojaka kompezovalo smanjenje sekundarnog napona. Pri povratku vrednosti napona u oblasti normalne vrednosti napajanje pretvarača vraća se na niže izvode sekundarnog napona. Sistem napona za napajanje trofaznih motora je ustvari tropotencijalni sistem i formira se na sledeći način Slika 29. dve potencijalne tačke A i B sa sekundarnog namotaja transformatora dovede se trajno, direktno na uključeni motor ili grupu motora. Tačka D sa sekundarnog namotaja transformatoraje, samo kratkotrajno u momentu uključenja motora, treća potencijalna tačka motora, pored tačaka A i B. U trenutku uključenja motora proteknu struje IA, IB i IC koje su višestrukog iznosa od nominalnih struja. Struja IC, pravi pad napona na uključenim pogonskim C, i startnim Cst kondezatorima i na prigušnici L, tako da se u toku jedne periode uspostavi treća potencijalna tačka C, koja tokom pokretanja motora menja svoj potencijal, zavisno od promene struje pokretanja. Po okončanju pokretanja motora isključuju se startni kondezatori i potencijalna tačka C se stabiliše.
Elektro lokomotiva 441
38
Ue5
1007 V 718 V
546 V 403 V
Ue4 Ue3
D
L
E
Cr
S5.11:1
Cst
S5.11:2
Cst
C
B
Ue2
M 3~
Ue1
A
Ve
Slika 29.Kondezatorski pretvarač jednofaznog napona u trofazni – principska šema Uloga kondezatora je da ostvari pad napona kojim bi se dobio tropotencijalni sistem. U toku pokretanja motora, zbog velike struje pokretanja, uključeni su i kondezatori za trajan rad Cr, i stalni kondezatori Cst, a posle pokretanja isključuju se stalni kondezatori, a ostaju uključeni samo kontezatori za trajan rad. Prema tome, cilj je da se s kondezatorima sledi struja u toku pokretanja i u stacioniranom radu i tako ostvari što simetričniji tropotencijalni sistem napona koji zamenjuje trofaznu mrežu. Postupak uključenja je isti pri pokretanju svih motora, odnosno grupa motora, s tom razlikom što motor ili grupa motora koji se prvi startuju zajedno s kondezatorima formiraju sistem, a sledeći startovan se obavlja na već formiranom sistemu. Uključenjem različitih grupa motora može da se ostvari više različitih režima rada kondezatorskog pretvarača. U zavisnosti od radnog režima, menja se položaj tačaka E i C i fazni stav odgovarajućih vektora napona.
17.1. Kondezatorske baterije Kondezatori su uljni. Podeljeni su u više baterija, a smešteni su u mašinskom prostoru u posebnim blokovima. Kondezatorski blokovi ograđeni su žičanom ogradom da bi se sprečio slučajan dodir njihovih priključaka. Potreban kapacitet kondezatorskih baterija za trajan rad i startnih kondezatora, dobijaju se paralelnim spajanjem kondezatorskih ćelija.
17.2. Prigušnice Prigušnice su namenjene za prigušenje viših harmoničnih komponenti struje u kondezatorskoj fazi za napajanje pomoćnih mašina. Svaka grupa motora ima svoju prigušnicu. Prigušnicu sačinjava namotaj na gvozdenom jezgru, bez kućišta. Hlađenje prigušnice je prirodno. Prigušnice su smeštene u mašinskoj prostoriji, u jednom od kondezatorskih blokova.
17.3. Prelazni otpornici Zbog promene napona u voznom vodu, menja se i napon napajanja pretvarača. Opseg promene napona, od maksimalne do minimalne vrednosti, jeste znatan (17,5 – 27,5 kV), pa nije moguće obezbediti zadovoljavajuće karakteristike trofaznih asihronih motora pri svim uslovima napajanja. Zato je neophodna regulacija napona pretvarača. Regulacija se ostvaruje na ulaznoj strani pretvarača tako što mu se menju izvodi napajanja. To znači, da se pri opadanju napona, kod određene vrednosti (17,5 kV), napajanje pretvarača prebacuje na više izvode sekundarnog namotaja, čime se kompenzuje pad napona. Pri porastu napona (20,3 kV), napajanje pretvarača vraća se na niže izvode. Proces prevezivanja praćen je uključenjem prelaznih otpornika da bi se ograničile struje kratkog spoja kroz sekundarni namotaj. Prelazni otpornici su žičan, a smešteni u zajedničkom kućištu sa glavnom prigušnicom i prirodno se hlade.
Elektro lokomotiva 441
39
18. Pomoćne mašine U pomoćne mašine spadaju ventilatori, pumpa za ulje i glavni kompresor. Sve pomoćne mašine imaju elektromotorni pogon trofaznim asihronim motorima.
18.1. Ventilatori vučnih motora Svaki vučni motor i njegov ispravljač imaju sopstveni ventilatorski agregat koji se sastoji od dva ventilatora s pogonskim motorima. Ovakav ventilacioni agregat je smešten u bloku vučnog motora u vertikalnom položaju, pa se ventilatori prema tome nazivaju donji i gornji. Smer kretanja vazduha je odozgo (atmosfera) na dole (prema vučnim motorima). Ventilatorska kola su različita i postavljena su tako da se sučeljavaju. Gornje ventilatorsko kolo ima 17 lopatica a njegov pogonski motor ima snagu 4 kW i brzinu obrtanja 2885 min-1. Donje ventilatorsko kolo ima 11 lopatica a njegov motor ima snagu 5,5 kW i brzinu obrtanja 2890 min-1. Smerovi obrtanja ventilatora označeni su na kućištu ventilacionog sklopa. Kod modificiranih lokomotiva i motora gornjeg ventilatora ima snagu 5,5 kW.
18.2. Ventilator hlađenja transformatorskog ulja Ventilatorski agregat za hlađenje transformatorskog ulja i glavne prigušnice sastoji se od ventilatora i pogonskog motora smeštenog u kućištu iznad hladnjaka ulja. Osa agregata je vertikalna, a motor je postavljen iznad ventilatora. Ventilator ima 6 lopatica, a njegov motor snagu od 7,5 kW i brzinu obrtanja od 1440 min-1. Smer vazduha je odozgo na dole. Smer obrtanja ventilatora označen je na kućištu.
18.3. Ventilatori otpornika električne kočnice Svaki blok otpornika za električno kočenje ima dva ista ventilaciona agregata koji su postavljeni jedan pored drugog s vertikalnim osama. Ventilator ima 11 lopatica, a njegov motor ima snagu 5,5 kW i brzinu obrtanja od 2890 min-1. Smer vazduha je odozdo na gore.
18.4. Pumpa za ulje Pumpa za ulje i njen pogonski motor smešteni su u zajedničkom kućištu. Agregat je potpuno oklopljen, bez zaptivača. Rotor motora i ležajevipotopljeni su u ulje. Smer proticanja ulja označen je na kućištu. Snaga motora je 1,4 kW, a brzina obrtanja 2850 min-1.
19. Pomoćni motori pomoćni motori su pogonski motori pomoćnih mašina. Svi pomoćni motori su trofazni asihroni motori s kratkospojenim rotorom.
Elektro lokomotiva 441
40
E. Električni aparati i uređaji Pored već opisanih električnih mašina, aparata i uređaja koji pripadaju visokonaponskoj opremi, vučnoj opremi i opremi pomoćnog pogona na lokomotivi se nalazi i čitav niz drugih električnih aparata i uređaja različitih namena, vrsta pogona i različitih naponskih nivoa.
20. Valjkasti prekidač za izbor smera vožnje Valjkasti prekidač za izbor smera vožnje F1.1 nalazi se na komandnom pultu. Ručica za smer vožnje može da se postavi u sledeća četiri položaja: «STOJ», «NAZAD», «0» i «NAPRED». Slika 30. Zaokretanjem ručice (1), preko lanaca i lančanika zaokreće se vratilo (3) sa segmentima (4) i kontaktnim pločicama (5) na njima i na taj način povezuje kontaktne prste (6) preko kojih se ostvaruje električna veza u strujnim kolima upravljanja. Zavisno od položaja u kom se nalazi valjkasti prekidač za smer vožnje, zatvaraju se strujna kola upravljanja i obavljaju određene funkcije. Položaj «STOJ» je položaj stavljanja i vađenja ručice za smer vožnje. Strujna kola upravljanja nisu pod naponom. Jedino se može pustiti u rad motor pomoćnog kompresora jer se njegovo strujno kolo ne zatvara preko kontakta valjkastog prekidača za smer vožnje. Položaj «NAZAD» je položaj u kome se uključuju EP ventili za smer nazad u svim menjačima smera vožnje, što dovodi do njihovog zaokretanja u položaj «NAZAD». Na taj način lokomotiva je spremna za kretanje nazad u odnosu na posednutu upravljačnicu. Položaj «0» je neutralni položaj. Lokomotiva ne može da se pokrene, ali može da se podigne i spusti pantograf, da se uključi i isključi glavni prekidač, da se puste u rad pomoćne mašine i kompresor, a može se proveriti i rad nekih uređaja. Položaj «NAPRED» je položaj u kome se aktivira EP ventil za smer napred na svim menjačima smera vožnje što dovodi do njihovog zaokretanja u položaj «NAPRED». Na taj način lokomotiva je spremna za kretanje napred u odnosu na posednutu upravljačnicu. Na svakoj lokomotivi postoji samo jedna ručica za smer vožnje i na njoj je utisnut broj lokomotive. Između valjkastog prekidača za smer vožnje i kontrolera postoji mehanička zavisnost i blokada. Ručica za smer vožnje može se pomeriti samo kada je tošak kontrolera u položaj «0». Točak kontrolera može se pomeriti kada je ručica za smer vožnje u položaju «NAPRED» ili «NAZAD».
21. Kontroler Kontroler F1.2 je valjkasti prekidač koji služi za upravljanje kontaktorima vuče, servomotorom stepenastog prekidača, kontaktorima za šentiranje, kontaktorima za električno kočenje (441-300/400) i motorima ventilatora za hlađenje otpornika električne kočnice (441-300/400). Zaokretanjem točka kontrolera (7), preko lanca i lančanika, zaokreće se vratilo kontrolera (9) na kome je navučeno 19 ožljebljenih pločica. Položaj kontrolera u sektoru vuče su: «1», «2», «3», «M», «A», «SC1», «SC2» i «SC3». Postepenim zaokretanjem točka kontrolera u jedan od navedenih položaja upravlja se vučnim režimom lokomotive. Zaokretanjem točka kontroleraiz neutralan položaj u položaj «1» i nadalje u položaje sektora vuče obavljaju se sledeće funkcije: - iz «0» u «1» - Uključuju se kontaktori vuče - iz «1» u «2» - Stepenasti prekidač ide naviše do 3. stepena - iz «2» u «3» - Stepenasti prekidač ide naviše do 5. stepena (Položaj kontrolera «1», «2» i «3» su manevarski) - iz «3» u «M» - Nema nikakvih promena - iz «M» u «A» - Stepenasti prekidač ide naviše do 41. stepena. Ako se kratko zadrži u «A», a potom vrati u «M», stepenast prekidač završava započeti stepen i staje. Kada stepenasti prekidač dođe u 41. stepen, napon vučnih motora je najviši. Dalje regulisanje vučnih motora je moguće šentiranjem njihovih pobudnih namotaja. Elektro lokomotiva 441
41
- iz «A» u «SC1» - I stepen šentiranja - iz «SC1» u «SC2» - II stepen šentiranja - iz «SC2» u «SC3» - III stepen šentiranja Vraćanjem točka kontrolera iz krajnjeg položaja sektora vuče «SC3» ka položaju «0», obavlja se sledeće funkcije. Isključuje se prvo šentiranje, a zatim se vraća stepenasti prekidač od 41. stepena do potpunog isključenja kontaktora vuče. Točak kontrolera se može direktno vratiti iz položaja «A» u položaj «0» i u tom slučaju stepenasti prekidač ide naniže do 1. stepena, a kontaktori vuče se isključuju kada stepenasti prekidač prelazi iz 6. u 5. stepen. 7
1
12
2
7 Ručica za smer vožnje
SC2
SC3
SC1 1
A
3
M Točak kontrolera Valjkasti prekidač
FS2 FS3 FS1 U S F 3 2 M 1 0 D 8
Ožlebljena ploča
4 10 4
3
Kontaktni prsten
5 6
9
11
Prekidač kontrolera
Slika 30. Kontroler i valjkasti prekidač za promenu smera vožnje 1 2 3 4 5 12
Ručica za smer vožnje 7 Točak kontrolera Pločica sa obeleženim položajima valjkastog prekidača 8 Pločica sa obeleženim položajima kontrolera Vratilo valjkastog prekidača za smer vožnje 9 Vratilo kontrolera Segmenti 10 Ožlebljena ploča Bakarne pločice 11 Prekidač kontrolera 6 Kontaktni prsti Kućište s lančanicima i lancima za pogon vratila kontrolera i valjkastog prekidača za smer vožnje 000000000
Elektro lokomotiva 441
aaaaaa
42
Lokomotiva podserije 441-300/400 ima i električnu kočnicu, a položaj kontrolera u sektoru električnog kočenja su «D», «M» i «F»: - iz «0» u «D» - Uključuje se asihroni motor ventilatora za hlađenje otpornika el. kočenja - iz «D» u «M» - Uključuju se kontaktori za električno kočenje - iz «M» u «F» - Stepenasti prekidač ide naviše. Kretanje se može prekinuti vraćanjem kontrolera iz «F» u «M» i u tom slučaju stepenasti prekidač završava započeti stepen i staje. - iz «M» u «D» - Stepenasti prekidač ide naniže ka 1. stepenu, a kontaktori kočenja isključuju se između 1. i 2. stepena. Kretanje stepenastog prekidača naniže može se prekinuti vraćanjem točka kontrolera iz «D» u «M». - iz «D» u «0» - Izdaje se komanda za isključenje motora ventilatora za hlađenje otpornika električne kočnice, ali oni rade još 100 sec, da bi se otpornici električne kočnice potpuno ohladili. Zakašnjenje isključenja je izvedeno vremenskim relejom. Šentiranje se može uraditi i kada stepenasti prekidač nije došao u 41. položaj. Kada je ispunjen uslov da je napon napajanja vučnih motora dostigao vrednost od 840 V (podatak se uzima s relejnog pojačavača), bez obzira na to što stepenasti prekidač nije u krajnjem položaju, može da se šentira. U režimu električnog kočenja, ako je točak kontrolera u položaj «F», stepenasti prekidač prestaje da se kreće naviše kada struja kočenja dostigne 1020 A. Po sniženju vrednosti struje kočenja do vrednosti od 960 A, stepenasti prekidač će nastaviti impulsni rad naviše do vrednosti 1020 A. Na ovaj način štite se otpornici električne kočenice od prevelikih struja kočenja.
22. Valjkasti prekidač za električno grejanje voza Namena valjkasti prekidača za električno grejanje voza (S5.5:1 ili S5.52) jeste da blokira ručicu za grejanje voza u slučaju da su zavareni glavni kontaktielektropneumatskog kontaktora za grejanje voza (S2.3 ili T20), pa ne može da se isključi grejanje voza Slika 31. 7 5a
Uključeno 9
5 2
12 10
Isključeno
-
4
6
+ 3
8 + -
1
Slika 31. Valjkasti prekidač za elktrično grejanje voza – principska šema 1 2 3 4 5 6
Ručica za grejanje voza Kontaktni valjak Kontaktni prsti Kontaktni prsti Bakarne pločice EP-ventil kontaktora za grejanje voza
7 8 9 10 11 12
Elektromagnet Pomoćni kontakt kontaktora za grejanje voza Zub Poluga Opruga Kotva
Prekidač ima sledeća tri položaja: - «ISKLJUČENO» - Poloaj stavljanja i vađenja ručice za grejanje voza - «UKLJUČENO» - Položaj u kome se dozvoljava uključenje kontaktora za grejanje voza.
Elektro lokomotiva 441
43
Kada je prekidač u položaju «UKLJUČENO», bakarna pločica (5), na kontaktnom valjku (2), električno povezuje kontaktne prste (4) u strujnom kolu EP ventila (6) kontaktora za električno grejanje voza, tako da se zatvaranjem polužnog prekidača (F1.9 ili F2.25) koji se nalazi na komandnoj tabli u upravljačnici uključuje grejanje voza. Po dolasku voza u krajnju stanicu, ili u stanici gde se menja lokomotiva, isključuje se grejanje voza polužnim prekidačem na pultu, isključuje se glavni prekidač i spušta pantograf. Takođe se isključuje valjkasti prekidač, vadi ručica za grejanje voza i predaje radniku koji izvlači kabl iz utikačke kutije na lokomotivi. Da bi se izvadila ručica za grejanje voza, mora se prekidač, najpre, zaokrenuti u srednji položaj, a zatim u položaj «ISKLJUČENO». Pri tome mogu nastupiti dva slučaja: 1. Kontaktor za grejanje voza je ispravan – Zaokretanjem ručice (1) iz položaja «UKLJUČENO» u srednji položaj zaokreće se kontaktni valjak (2) i bakarna pločica (5) uklanja se s kontaktnih prstiju (4), što dovodi do prekidanja strujnog kola EP ventila kontaktora za grejanje voza. Dolaskom ručice u srednji položaj pod kontaktne prste (3) dolazi pločica (5a) i pomoćnog mirnog kontakta, kontaktora za grejanje voza (koji je isključen) aktivira se elektromagnet za blokiranje. Elektromagnet uvlači kotvu, podiže zadnji, a spušta prednji kraj poluge za blokiranje (10), tako da oslobađa zub za blokiranje (9) i dozvoljava zaokretanje prekidača u položaj «ISKLJUČENO». Ručica za grejanje voza u ovom slučaju može da se izvadi. 2. Kontaktor za grejanje voza je neispravan – Ovaj slučaj se dešava kada se kontaktor za grejanje voza nije isključio jer su mu glavni kontakti zavareni. U ovom slučaju ručica za grejanje voza ne može da se izvadi jer je blokirana. Zaokretanjem ručice u sredni položaj zaokreće se kontaktni valjak (2) i kontaktne pločice na njemu (5 i 5a). Kontaktna pločica (5) sklanja se s kontaktnih prstiju (4) i prekida strujno kolo EP ventila kontaktora za grejanje voza. Kontaktna pločica (5a) dolazi pod kontaktne prste (3), ali strujno kolo elektromagneta (7) se ne zatvara jer je otvoren pomoćni kontakt kontaktora za grejanje voza. (8) čiji su glavni kontakti ostali zavareni. U ovom slučaju poluga za blokiranje (10) je horizontalna i ne dozvoljava prebacivanje prekidača u položaj «ISKLJUČENO». Blokada ručice za grejanje voza upozorava da su kontakti kontaktora za grejanje voza (S2.3 ili T20) zavareni i da treba preduzeti posebne mere pri vađenju kabla za grejanje voza iz utikačke kutije na lokomotivi.
23. Elektropneumatski ventili Elektropneumatski ventili (EP ventil) je ventil na vazdušnom vodu kojim se upravlja električnim putem. Dovođenjem struje u namotaj (1) Slika 32, stvara se jako elektromagnetno polje koje uvlači kotvu (2). Kotvapotiskuje vreteno (3) koje zatvara ventil (a), i otvara ventil (b) i sabija povratnu oprugu (4). Otvaranjem ventila (b) povezuju se otvori (5) i (6) preko kojih vazduh pod pritiskom od 5 bar-a odlazi u cilindar elektropneumatskog aparata i menja mu položaj. Prekidom napona napajanja namotaja prestaje 2 dejstvo magnetnog polja i sile koja deluje na kotvu. 1 Sila sabijanja povratne opruge (4) podiže vreteno (3) i vraća ventile (a) i (b) u normalne položaje. Zatvara3 njem ventila (b) prekida se odvod vazduha pod pritis7 kom, a otvaranjem ventila (a) povezuje se cilindar a elektropneumatskog aparata sa atmosferom preko 6 otvora (6) i (7). Po potrebi, elektropneumatski ventil se može aktivirati i ručno. Prstom se utisne kotva i b 5 na taj način se promeni položaj ventila (a) i (b). 4 Slika 32. Elektropneumatski ventil 1 2 3 4
Namotaj Kotva Vreteno Povratna opruga
5 6 7 a-b
Dovod vazduha pod pritiskom Veza sa EP aparatima Veza sa atmosferom Ventili
Elektro lokomotiva 441
44
Elektropneumatski ventili se upotrebljavaju za upravljanje: - Menjačima smera vožnje - Kontaktorima vuče - Kontaktorima kočenja (441-300/400) - Kontaktorima šentiranja - Kontaktorima grejanja voza. Osim toga EP ventil se upotrebaljeni i u uređaju budnosti, uređaju protivklizne zaštite (za peskarenje), uređaju za podmazivanje venaca točka i sistemu za proizvodnju sabijenog vazduha.
24. Elektromagnetni kontaktori Elektromagnetni kontaktori su tropolni prekidači koji se uključuju i isključuju daljinski, električnim putem. Služe za prekidanje i uspostavljanje strujnih kola u trofaznom sistemu: - Za uključenje trofaznog sistema i za regulaciju napona u njemu - Za trofazne asihrone motore I, II i III grupe asihronih motora - Za uključenje trofaznog napona iz spoljnog izvora s radioničkog priključka - Za uključenje kondezatora za puštanje trofaznih motora u rad. 2
91
5
1
1
6 3 4
7
92
1
2
3
4
5
6
13
14
14
16
16
18
11
12
21
22
}
1)
A
B
b)
a)
Slika 33. Elektromagnetni kontaktor a) principska šema b) šema glavnih i pomoćnih kontakata 1 2 3 4
Nepokretni glavni kontakt Pokretni glavni kontakt Namotaj Jezgro 5 Kotva
6 7 A-B 1)
Povratna opruga Pomoćni kontakt Pomoćni kontakti Glavni kontakti
Kada kroz namotaj (3) Slika 33 (a), protiče struja, jezgro (4) postaje magnet, privlači kotvu (5) i spaja pokratni glavni kontakt (2) s'nepokretnim (1). Osim toga, povlačenjem kotve naniže dovodi i do promene položaja pomoćnih kontakta (7). Šema upravljačkog namotaja, glavnih i pomoćnih kontakta prikazana je na Slika 33 (b). Glavni kontakti (1-2, 3-4, 5-6) se nalaze u strujnim kolima trofaznog sistema. Sa zatvaranjem glavnih kontakata, dolazi i do promene položaja pomoćnih kontakata (A i B) koji se nalaze u strujnim kolima upravljanja. Prekidom napona napajanja namotaja (91-92) elektromagnetnog kontaktora, prestaje dejstvo elektromagneta i povratna opruga otvara glavne kontakte i vraća pomoćne kontakte u normalne položaje. Komore za gašenje električnog luka, koje se nalaze preko glavnih kontakta, imaju zadatak da u što kraćem vremenu ugase električni luk koji nastaje prilikom prekidanja strujnog kola pod opterećenjem.
Elektro lokomotiva 441
45
25. Tropolni automatski zaštitni prekidači Tropolni automatski zaštitni prekidači štite trofazne asihrone motore od struja preopterećenja i od struja kratkog spoja. Struje preopterećenja su struje koje su veće od nominalnih, ali ne više od 1,5 x In. Struje kratkog spoja su 5-10 veće od nominalnih. Svaka struja jača od nominalne znak je da je motor preopterećen ili da je oslabila izolacija namotaja, pa je treba odmah ili s nekim vremenskim zakašnjenjem prekinuti da bi se sprečile teže posledice. U normalnom radu struja odlazi u asihroni motor Slika 34, preko bimetalne trake (1) termičkog relea, namotaja (2) elektromagneta elektromagnetne zaštite i tri glavna kontakta (7) automatskog zaštitnog prekidača. Zaštitni uređaji su ugrađeni u sve tri faze. 6
5 3 4 2
1
7 M 3~
I
Slika 34. Tropolni automatski osigurač - principska šema delovanja 1 2 3
Bimetal Elektromagnetna zaštita Pertinaksna plošica 4 Okidač
5 6 7
Pomoćni kontakti Mehanizam za ponovno uključenje Glavni kontakti
Pri struji preopterećenja, bimetalna traka (1) se zagreva i krivi i na taj način pomera pertinaksnu pločicu (3) koja oslobađa okidač (4). Oslobođeni okidač se podiže i mehaničkim delovanjem otvara glavne kontakte i menja položaje pomoćnih kontakta: mirni pomoćni kontakt se otvara i i isključuje elektromagnetni kontaktor odgovarajuće grupe pomoćnih mašina, a radni pomoćni kontakt se zatvara i asktivira signalizaciju. Struje kratkog spoja su veoma jake i dok bi bimetal stupio u dejstvo, došlo bi do oštećenja motora. Zbog toga se od struja kratkog spoja asihroni motori štite elektromagnetnom zaštitom s istim načinom isključenja kao prilikom delovanja bimetala. Delovanje bilo temičke, bilo elektromagnetne zaštite manifestuje se na isti način prekidanjem sve tri faze i pomeranjem ručice automatskog zaštitnog prkidača u srednji položaj. Da bi se prekidač ponovo uključio, potrebno je ručicu najpre dovesti u položaj isključeno, a potom uključiti, prebaciti u gornji položaj. Zbog hlađenja bimetala, potrebno je sačekati izvesno vreme da bi prekidač mogao ponovo da se uključi.
26. Automatski osigurači Automatski osigurači su jednopolni zaštitni prekidači koji sadrže termičku i elektromagnetnu zaštitu. Služe za zaštitustrujnih kola upravljanja, merenja, signalizacije, osvetljenja i grejanja od struja preopterećenja i struja kratkog spoja. Na lokomotivama serije 441 ugrađuju se automatski osigurači različitih proizvođača: «BBC», «iskra», «Minel» itd. Na modificiranim lokomotivama ugrađeni su osigurači tipa HS 68. Ovi osigurači upotrebljavaju se za zaštitu u jednosmernim strujnim kolima i kod priključivanja treba obratiti pažnju na pravilan polaritet. Za ponovno uključenje automatskog osigurača, dovoljno je ručicu podići u gornji položaj. Elektro lokomotiva 441
46
27. Topljivi osigurači Topljivi osigurači štite strujno kolo u kome se nalazi od struje kratkog spoja. Ta struja je veoma jaka i njeno proticanje izaziva brzo zagrevanje provodnika i električnih uređaja do temperature koje mogu izazvati požar na lokomotivi. Zbog toga je strujno kolo namerno oslabljeno umetanjem kalibrisane tanke žice (topljivog osigurača) koja se pri proticanju struje kratkog spoja određene vrednosti istopi i na taj način prekine strujno kolo. Slika 35. t (vreme) 100
1
3
Sec Min
10 2
1 10 1 0,1 0 1
a)
2
3
5 6 7 8 9 10 15x In
4
b)
Slika 35. Topljivi osigurač a) Prsek topljivog umetka - 1. Topljiva žica; 2. Telo umetka 3. kvarcni pesak b) Dijagram delovanja Od jačine struje zavisi za koje će vreme osigurač pregoreti. Ako je struja 5 x In osigurač će pregoreti za 0,1 sec, ako je struja 2 x In osigurač će pregoreti za 60 sec. Ako u strujnom kolu dođe do kratkog spoja, tada je struja 10 x In i u tom slučaju osigurač će pregoreti za manje od 0,1 sec. Pregoreli osigurač mora da se zameni samo s orginalnim. Topljivi osigurači ne štite od struje preopterećenja 1,5 x In jer je u tom slučaju vreme pregorevanja duže od 600 sec, a za to vreme uređaj može biti oštećen.
28. Polužni prekidači Pomoću polužnih prekidača izdaju se komande: podizanje i spuštanje pantografa, uključenje i isključenje asihronih motora pomočnih pogona, osvetljenje upravljačnice ili mašinskog prostora, uključivanje ili isključivanje grejanje voza, ispitivanje uređaja budnosti itd. 40 Polužni prekidač Slika 36. je običan jednopolni prekidač koji se uključuje i isključuje pomeranjem poluge (ručice). Kada je poluga podignuta, prekidač je uključen.
I S K Lj
U K Lj
26,5
12
17,5
O
M3
26,5
Slika 36. Polužni prekidač
Elektro lokomotiva 441
47
29. Paketni prekidači Paketni prekidači su obični prekidači koji mogu imati dva ili više položaja (3, 4 ili 5) Slika 37. Ime “paketni” su dobili zato što je više prekidača navučeno na zajedničko vratilo i na taj način složeno u paket. Zaokretanjem zajedničkog vratila iz jednog u drugi položaj dovodi do otvaranja i zatvaranja kontakta u paketnom prekidaču. Na lokomotivama su uglavnom ugrađeni paketni prekidači serije 4G koji su izrađeni od tipskih elemenata, tako da je moguće kompletirati prekidač za bilo koji program prekidanja na lokomotivi. U zavisnost od namene, svaki prekidač se sastoji od različitog broja sklopnih elemenata. Sklopni elemenat ima dva kontaktna para s'dvostrukim prekidanjem, a svaki kontaktni par sastoji se od dva čvrsta kontakta i pokretnog kontaktnog mosta. Paketnim prekidačem se izdaju komande i zatvaraju 0 upravljačka strujna kola: uključuje se baterija akumulatora zatvaraju se strujna kola upravljanja, isključuje se vučni 1 motori, premošćuju se kontrolnici pritiska, uključuje i isključuje grejanje i provetravanje upravljačnice itd.
Slika 37. Paketni prekidač
30. Taster prekidači Uloga taster prekidača je da se izdavanjem komande, obave određene radnje: uključenje ili isključenje glavnog prekidača, ispitivanje signalnih sijalica, opslušivanje uređaja budnosti, otkočivanje lokomotive, prekid peskarenja, uključenje ili isključenje pomoćnog kompreesora itd. Taster prekidači mogu biti ručni Slika 38. ili nožniu zavisnosti od toga da li se opslužuju rukom ili nogom. 1
1
2
3 5
4 5
5
5
1 2
Dugme Povratna opruga
Slika 38. Ručni taster prekidač 4 5 3
Otvoren kontakt Zavrtanj za priključivanje provodnika
Zatvoren kontakt
Pritiskom na taster prekidač sabija se povratna opruga (2) i na taj način se menja položaj kontaktakoji su u određenim strujnim kolima. Podizanjem ruke ili noge, povratna opruga vraća kontakte u prvobitan položaj, tako da se strujna kola otvaraju, u zavisnosti od potreba.
31. Signalne svetiljke Za signalizaciju upravljanja i neispravnosti koriste se signalne svetiljke. Kod starijih serija lokomotiva signalne svetiljke su pojedinačne, a smeštene su na bloku F2 na upravljačkom pultu. Kod novih serija i na modificirani lokomotivama grupisane su u okviru zajedničke signalne table. Dve signalne table, jedna za signalizaciju upravljanja, a druga za signalizaciju kvarova, smeštene su na blou F2 (novom) na upravljačkom pultu. Ispitivanje sijalica proverava se posebnim prekidačem. Umesto signalnih svetiljki koriste se za istu namenu i svetleće LED diode. Elektro lokomotiva 441
48
32. Kontrolnici protoka vazduha Kontrolnici protoka vazduha Slika 39. su prekidači (davači) koji reaguju na razlike pritiska vazduha. Uloga im je da kontrolišu da li je dovoljan protok vazduha za hlađenje: ispravljača i vučnih motora, transformatorskog ulja i glavne prigušnice i otpornika električne kočnice (441-300/400). 9 8
1
6
a)
8
1
2
7 5
9
7
3 5
b)
4
2 3
6
4
Slika 39. Kontrolnik protoka vazduha 1 2 3 4
Kontakt Kontakt Kontakt Cev za dovod vazduha 5
6 7 8 9 Gumena membrana
Poluga Kontaktna opruga Opruga Vijak za podešavanje pritiska uključenja
U komori ispred membrane (5), pritisak vazduha je jednak atmosferskom, pa je kontakt (1-2) zatvoren. Puštanjem u rad asihronih motora pomoćnih pogona, pod dejstvom ventilatora, vazduh struji kroz kanal i zbog toga raste pritisak koji kroz cevčicu (4) deluje na membranu (5), koja se pomera naviše i preko kontaktne opruge (7) otvara kontakt (1-3). Ovi kontakti se zatvaraju ili otvaraju u određenim strujnim kolima. Ovo stanje je dato na Slici 39 (b). Ukoliko iz nekog razloga prestane strujanje vazduha, smanjiće sepritisak vazduha ispod membrane (5) i ona će se spustiti pod dejstvom opruge (8), što će dovesti do otvaranje kontakta (1-3) i zatvaranje kontakta (1-2). Slkai 39 (a).
32.1. Kontrolnici pritiska vazduha Kontrolnici pritiska vazduha ili presostati su pneumatski prekidači kojima se kontroliše pritisak vazduha na određenim mestima vazdušne instalacije. Mesto na kome se kontroliše pritisak vazduha vezano je vazdušnim vodom s'kontrolnikom pritiska. Kontakti kontrolnika pritiska nalaze se u strujnim kolima upravljanja i zaštite. Promenom položaja obavljaju zadate funkcije. Vrednost pritiska vazduha pri kojem kontrolnik deluje može da se podešava. Kada pritisak koji se kontroliše dostigne podešenu vrednost, dolazi do prekida jednog strujnog kola, a drugo strujno kolo se zatvara. I obrnuto, kada se dostigne donja podešena vrednost.
33. Uređaj za ventilaciju i zagrevanje upravljačnice Za grejanje i provetravanje upravljačnice koristi se kalorifer koji se sastoji od: - Jednofaznog motora s ventilatorom (0,12 kW, 380 V, 50Hz) - Grejača (3 x 2 kW). Kalorifer je smešten ispod upravljačkog pulta na strani pomoćnika mašinovođe i postavljen je na poseban nosač. Uključuje se paketnim prekidačem koji ima sledeće položaje: «0» - uređaj isključen; «1» - uključen motor ventilatora i jedan grejač; «2» - uključen motor ventilatora i dva grejača; «3» - uključen motor ventilatora i tri grejača; «4» - uključen samo motor ventilatora. Na uređaju se montira rebrasta, gibljiva creva, koja, kada je uređaj uključen, dovode topao vazduh preko usmerivača do čeonih stakla. Uređaj je zaštićen automatskim osiguračima od: 1,6 A za motor i 16 A za sva tri grejača. Takođe je zaštićen i termostatskim prekidačem koji se isključuje kada je temperatura previsoka. Termostat je montiran sa zadnje strane kalorifera, a uključuje se utiskivanjem. Elektro lokomotiva 441
49
34. Pomoćni transformator Za rad pojedinih uređaja na lokomotivi potreban je naizmenični napon koji se dobija s pomoćnog transformatora koji je smešten u bloku S5 (S5.48). Primar pomoćnog transformatora je preko paketnog prekidača i automatskog osigurača povezan za izvode Ve i Ue1 sekundara regulacionog transformatora T1.13 za pomoćni pogon i grejanje voza. Transformator ima tri sekundarna namotaja: - 6 V – za napajanje sijalica za osvetljenje instrumenata - 30 V – za napajanje reflektora - 80 V – za napajanje transduktora, kod lokomotiva sa električnom kočnicom. Pomoćni transformator je otvoren i nema posebno hlađenje.
35. Transduktor Kao pogonska kočnica, na lokomotivama podserije 441-300/400 ugrađena je i električna kočnica. Struja električnog kočenja je jednosmerna i iznosi 1020 A. Ovakva vrsta struje ne može se meriti direktno, niti se za njenoenje može upotrebiti strujni transformator. Zato se za merenje struje električnog kočenja upotrebljava transduktor Slika 40. Transduktor je načinjen je od prstenastog magnetnog kola na kome su namotana dva sekundarna namotaja (1) i (2). Kroz namotaje prolazi naizmenična struja (110/80 V, 50 Hz), a oni su povezani tako da daju suprotna magnetna polja kada struja prolazi kroz njih. Primar (3) je provodnik od 185 mm2 koji prolazi kroz transduktor, a nalazi se u kolu otpornika za električno kočenje II vučnog motora i kroz njega protiče jednosmerna struja električnog kočenja koju stvara rotor II vučnog motora.
ΦP
ΦS
1
Primarni namotaj
=
~
Sekundarni namotaj
ΦS
ΦP
2 b Primarni namotaj
=
a
~
3 b
a
1 2
Sekundarni namotaj
Slika 40. Transduktor Kroz oba sekundarna namotaja protiče naizmenična struja napona 110/80 V, 50 Hz koja se uzima sa izvoda namotaja pomoćnog transformatora. Vrednost naizmenične struje zavisi od indukovanog otpora namotaja koji je namotan na magnetno jezgro. Ovaj indukovani otpor zavisi od jačine jednosmerne struje električnog kočenja. Kada je struja kočenja mala, veliki je indukovani otpor. Povećanjem jednosmerne struje kočenja smanjuje se indukovani otpor, a na taj način povećava se naizmenična struja. Ova struja se očitava na ampermetrima za električno kočenje. Nadalje se signal obrađuje napojnoj jedinici i relejnom pojačivaču, gde se izdaju komande stepenastom prekidaču za usporavanje ili zaustavljanje.
Elektro lokomotiva 441
50
36. Uređaj za pounjenje baterije akumulatora Na lokomotivi je ugrađena baterija akumulatora kapaciteta 45 Ah. Zadatak ove baterije je da obezbedi rad uređaja za koje je potreban napon od 72 V DC. Za trajan rad baterije na lokomotivi ugrađen je punjač koji odmah po uključenju glavnog prekidača stalno dopunjuje AKU-baterije strujom maksimalne jačine 30 A Slika 41. A1 a
a'
L1
F
R
A2 +
A Rh
b b'
C Prekidač
R1
V
P1
72 V DC
Ri -
b b' a' a P2
380 V AC
+ R R
Napajanje elektronike +22 V
A1 D1
+
Dz R
R C
R Uref
R
A2
Dz D2
Sinhronizacija
Dz
Slika 41. Uređaj za punjenje baterije akumulatora SECHERON Punjač se napaja jednofaznim naponom isto kao pomoćni transformator. Punjač baterije radiće sigurno i pri promenama napona napajanja od -30% do +25% normalnog ulaznog napona koji u ovom slučaju iznosi 403 V, kada je napon kontaktne mreže 25 kV. Glavni delovi uređaja su: - Transformator - Tiristorski ispravljač - Prigušnica - Napojna jedinica - Upravljačka jedinica - Zaštitna jedinica Na kućištu uređaja se nalaze automatski osigurači, ampermetar i voltmetar.
37. Elektronski blok unificiranog uređaja budnosti Za kontrolu budnosti mašinovođe na lokomotivama ugrađuje se unificirani uređaj budnosti Slika 42. To znači da se uređaji budnosti na vučnim vozilima svih serija načinjeni od istih komponenti, koje su na isti način međusobno povezane i da se uređajem budnosti rukuje na isti način. Glavni deo uređaja budnosti je elektronski blok budnika tipa EDB-1. Elektronski blok ispunjava sve uslove koji su definisani međunarodnim propisima. Impulsnog je tipa. To znači da pri pravilnom opsluživanju, mašinovođa mora da drži pritisnut jedan od tastera budnosti, ručni – TBR ili nožni – TBN, i u intervalu od 25 ± 2,5 sec da ga otpusti i ponovo pritisne. Ukoliko je taster držan duže od dozvoljenog vremena mirovanja ili uopšte nije opsluživan, mašinovođa će biti opomenut crvenom migajućom svetlošću signalne svetiljke SSB u trajanju od 2,5 ± 1 sec, a potom i sirena budnika SB. Ako se i posle ove opomene od 2,5 ± 1 sec ne preduzmu nikakve mere, završiće se prinudno kočenje lokomotive i voza.
Elektro lokomotiva 441
51
(+)
TBN AOB
TPU
TBR
1B
5A
5B
7A
7B 8A
EDB-1
8B 1A
6B
4A
7B
2A
3A
Brzinomer
SSB
SB (-)
EPVB Tablo informacija
Aktivan
(+)
PVB SIB
Atmosfera
1
2
10 bar-a (-)
Glavni vod
Rele za vuču
Slika 42. Unificirani uređaj budnosti – principska šema
37.1 Razrešenje (ponovno uključenje) budnika Da bi se aktivirani budnik razrešio (ponovno uključio), potrebno je načiniti dva svesna pokreta: Ako je bio pretisnut jedan od taster prekidača budnika TRB1,2 (ručni) i TBN (nožni), treba ga otpustiti i ponovo pretisnuti - Pritisnuti taster prekidač za ponovno uključenje budnika (TPU-F2.19). Na taj način se ponovo uključuje budnik. Na izvodima (1A) i (2A) F25A elektronskog bloka budnika ponovo se javlja napon od + 72 V, a na izvodima (6B) i (4A) napon nestaje. Sirena budnika (SB) i signalne svetiljke (SSB) se isključuju. -
37.2 Elektronsko isključenje budnika U slučaju kvara elektronskog bloka budnika (F25A) isključuje se polužnim prekidačem (PIB-L22A). Prebacivanjem prekidača u položaj «isključeno» direktno se povezuju izvodi (1A), (2A) i (3A) s'plus polom baterije akumulatora. Preko izvoda (1A) F25A stalno je aktiviran EP ventil budnika (EPVB) P29, a preko izvoda (2A) F25A omogućena je vuča da bi se voz uvukao u narednu stanicu. Izvod (3A) F25A direktno je povezan sa sirenom (SB) koja neprekidno daje ton od 340 Hz.
37.3 Pneumatsko isključenje budnika Zatvaranjem isključne slavine budnika (SIB) P30 prekida se veza glavnog voda s'pneumatskim ventilom budnika (PVB) tako da je onemogućeno zavođenja kočenja budnikom. Zatvaranjem slavine SIB menjaju se položaji mikroprekidača: - Otvara se mikroprekidač (1-2) (SIB) P30-L22A čime se omogućuje vuča, - Zatvara se kontakt (3-4) (SIB) P30-L22A i pali signalne svetiljke budnika SSB-F3.49A i B
Elektro lokomotiva 441
52
37.4 Proba budnika u mestu Kada se lokomotiva ne kreće, budnik se ne opslužuje. Uređaj budnosti se uključuje u rad tek kada lokomotiva dostigne brzinu 10 km/h otvaranjem prekidača К5 u kontrolnom brzinomeru ”Hasler“. Obzirom da se radi o vitalnom delu lokomotive, rad uređaja budnosti se mora proveriti u mestu. Isključenjem polužnog prekidača (РIМ) F2.7-L22A, uključuje se budnik u rad. Proba budnika u mestu obavlja se držanjem pritisnutog jednog od taster prekidača budnika TRB1,2 (ručni) i TBN (nožni), sve do zavođenja kočenja. Time je proba budnika u mestu završena.
38. Autostop uređaj (AS uređaj) Pored uređaja budnosti na lokomotivi serije 441, kao drugi uređaj životne kontrole ugrađen je autostop. Autostop uređaj služi da zavede prinudno kočenje voza, ako mašinovođa, kod određenih signalnih znakova, ne preduzme određene mere kojim potvrđuje da svesno i savesno obavlja dužnost. Osnovni delovi AS uređaja su: Kontakti u signalu, pružna baliza, lokomotivska prijemna glava, kontrolne grupe i ventil za kočenje. Signal predaje informaciju pružnoj balizi, a sa pružne balize informacija se prenosi na lokomotivsku prijemnu glavu induktivnim putem i, dalje, kontolne grupe AS uređaja, koje kontrolišu da li je mašinovođa preuzeo potrebne mere kod određenog signalnog znaka.
38.1. Pružna baliza Pružna baliza je električno oscilatorno kolo, smešteno u metalno kućište i zaliveno kablovskom masom. Tako načinjena baliza, pričvršćuje se za pragove, neposredno ispred signala sa kojim se povezuje podzemnim električnim kablom. Oscilatorno kolo je električni uređaj koji se sastoji od namotaja na gvozdenom jezgru, za čije je krajeve vezan električni kondezator, Slika 43. Ima osobinu da za rezonantnu učestanost, za koju je načinjena, ima veoma mali otpor i osobinu da vrlo lako uzima električnu energiju iz drugog oscilatornog kola iste učestanosti. Na našim prugama se koriste kombinovane pružne balize, koje imaju jedan namotaj (L) i dva kondezatora (C1 i C2), Slika 43. Informacije, kakav signalni znak pokazuje signal, prenose se sa signala na pružnu balizu zatvaranjem kontakta u signalu: a. Informacija da je signal u položaju «Stoj», ili da je neosvetljen, prenosi se zatvaranjem kontakta (1). Time je kratko spojen kondezator C1, a sa namotajem (L) je paralelno povezan samo kondezator C2 i oscilatorno kolo u balizi je za učestanost od 2000 Hz. b. Informacija da je signal u položaju «Oprezno» ili u nekom od ostalih položaja, osim «Slobodno» i «Stoj», prenosi se na pružnu balizu zatvaranjem kontakta (2) i oba kondezatora (C1 i C2) su paralelno povezana sa namotajem (L), tako da je oscilatorno kolo za učestanost od 1000 Hz. c. Informacija da je signal u položaju «Slobodno» (zelena mirna svetlost) prenosi se na pružnu balizu zatvaranjem oba kontakta (1 i 2) u signalu. Sada su oba kondezatora Informacija da je signal u položaju (C1 i C2) kratko spojena, u balizi nema oscilatornog kola i baliza je neaktivna. Pružne balize od 500 Hz nisu ugražene na našim prugama. Bilo je planirano da se one postavljaju na 150 – 250 m ispred glavnih signala i da se aktiviraju kada je signal u položaju «Stoj» ili je neosvetljen.
Elektro lokomotiva 441
53
Plave svetiljke 17
Valjkasti prekidač ručice za smer vožnje
24V
Elektronski pretvarač
Kontrolna tabla AS uređaja
Stabilizator napona
18
Razrešenje
Vožnja po nalogu
Selektori učestanosti
1000
500
2000
1
2
Kontrolna grupa
5
2 3 16
2
6
Inpulsni relei 2
Kontakti u signalu 1
Žuta svetiljka
9
8
Budnost
Elektronski vremenski pretvarač
1
Grupa brzinske kontrole
2 3
7
Registrujući brzinomer
Prekidač za izbor režima vožnje Grupa relea za kočenje
2
Davač brzinomera Lokomotivska prijemna glava
10 11
Glavni vod 3
Jezgro Namotaj
15
4
Isključna slavina AS uređaja
Ventil kočenja
Prenosni ventil
Magnetna polja od kola Kondezator
Šina
12
14
13
Rasporednik Kočni cilindar
Pomoćni rezervoar rasporednika
Pružna baliza
Slika 43. Principijelna šema AS uređaja
38.2. Uređaji na lokomotivi Uređaji na lokomotivi autostop uređaja služe da, primivši informaciju sa pruge, kontrolišu reagovanje mašinovođe na određene signalne znake signala i da zavedu prinudno kočenje voza pri nepravilnim njegovim postupcima. Informacija se sa pružne balize na lokomotivu prenosi induktivnim putem (elektromagnetnim poljem), preko lokomotivske prijemne glave, koja se sastoji od tri oscilatorna kola načinjena za učestanosti 500 Hz, 1000 Hz i 2000 Hz, a koja su smeštena u kućištu i zalivena kablovskom masom, Slika 43. Svako se oscilatorno kolo napaja strujom iz posebnih elektronskih generatora učestanosti i u svakom je kolu po jedan inpulsni rele u aktiviranom stanju. Struje učestanosti 500 Hz, 1000 Hz i 2000 Hz, koje protiču kroz namotaje oscilatornog kola stvaraju magnetna polja u lokomotivskoj prijemnoj glavi. Kada se lokomotivska prijemna glava nađe iznad pružne balize, tri magnetna polja lokomotivske prijemne glave se zatvaraju kroz jezgro namotaja u pružnoj balizi. Oscilatorno kolo pružne balize uzima električnu energiju samo iz oscilatornog kola iste učestanosti u prijemnoj glavi. To dovodi do pada napona i do smanjenja jačine struje u tom oscilatornom kolu, što dovodi do deaktiviranje inpulsnog relea. Tako se prenosi informacija sa pruge na lokomotivu i to, sasvim pouzdano, pri svim brzinama od 0 do 250 km/h.
Elektro lokomotiva 441
54
38.3. Prolaz lokomotivske prijemne glave preko balize od 1000 Hz Kada lokomotivska prijemna glava prolazi preko aktivirane pružne balize od 1000 Hz, pružna baliza će uzeti električnu energiju iz oscilatornog kola od 1000 Hz u lokomotivskoj glavi. Usled toga se smanjuje struja u tom kolu i deaktivira inpulsni rele, koji deluje na strujno kolo za taster budnosti i na strujno kolo vremenske kontrole brzine. Delovanje inpulsnog relea na strujno kolo tastera budnosti dovodi do paljenja žute signalne svetiljke na komandnoj tabli AS uređaja i uključuje zvučni signal. Mašinovođa mora, u roku od 4 sekunde, da pritisne taster prekidač «Budnost», što dovodi do prestanka zvučnog signala, čime je proverena budnost mašinovođe. Ako mašinovođa ne pretisne taster prekidač u navedenom intervalu, AS uređaj stupa u dejstvo i, preko prenosnog ventila, otvara ventil kočenja, prazni glavni vazdušni vod i zavodi prinudno kočenje voza. Delovanje inpulsnog relea na strujno kolo vremenske kontrole brzine ima zadatak da proveri mašinovođu da li, poštuje signalni znak za smanjenje brzine, smanjuje brzinu voza. Naime, mašinovođa mora da smanji brzinu voza na dozvoljenu vrednost u određenom vremenskom intervalu, zavisno od izabranog režima vožnje. Režim vožnje1
Za brzine1
1 (B) 2 (P) 3 (G)
Iznad 100 km/h 80 – 100 km/h Do 80 km/h
Vreme kontrole1 Dozvoljena brzina1 20 sec 26 sec 34 sec
90 km/h 65 km/h 50 km/h
Ukoliko, posle navedenog vremenskog intervala, brzina voza nije svedena na dozvoljenu vrednost, AS uređaj zavodi prinudno kočenje voza. Ako je brzina svedena ispod dozvoljene vrednosti, gasi se žuta signalna svetiljka i time je završena provera mašinovođe.
38.4. Prolaz lokomotivske prijemne glave preko balize od 2000 Hz Pružnu balizu od 2000 Hz aktivira signal kada je u položaju «Stoj» ili neosvetljen. Kada lokomotivska prijemna glava prolazi preko ove balize, deaktivira se inpulsni rele u oscilatornom kolu od 2000 Hz koji, preko grupe relea za kočenje Slika 46, deluje na kočioni ventil i zavodi prinudno kočenje voza i uključuje zvučni signal. Mašinovođa sme proći pored signala u položaju «Stoj» samo kada za to ima pisani, ili telefonom dat nalog, uključenjem prekidača «Vožnja po nalogu», koji se nalazi na komandnoj tabli AS uređaja. Tom prilikom se uključuje zvučni signal koji upozorava mašinovođu da još jednom proveri dali ima nalog za prelaz ovog signala. Pružne balize 2000 Hz postavljene su i na izlazima iz depoa radi provere ispravnosti AS uređaja.
38.5 Prolaz lokomotivske prijemne glave preko balize od 500 Hz Ove baliza nije ugrađena na našim prugama. Da je ugrađena, ona bi još jednom kontrolisala brzinu voza pre nailaska na glavni ulazni signal koji je u položaju «Stoj». Do te pružne balize mašinovođa bi morao da smanji brzinu na 65 km/h, odnosno na 50 km/h, odnosno na 40 km/h, zavisno od izabranog režima vožnje.
38.6 Deaktiviranje AS uređaja Stupanjem u dejstvo AS uređaja zavodi se prinudno kočenje voza. Pošto se isprazni glavni vod, počinje pražnjenje vremenskog rezervoara. Ovaj se rezervoar prazni 8 – 10 sec. i dovodi do zatvaranja jednog kontakta, tako da se, pritiskom na taster prekidač «Razrešenje» deaktivira AS uređaj i mašinovođa može da otkoči voz. Ovim je sprečeno prerano deaktiviranje AS uređaja i prekidanje procesa prinudnog kočenja. Reagovanje AS uređaja i postupci mašinovođe upisuju se na traci registrujućeg brzinomera.
Elektro lokomotiva 441
55
39. Radio dispečerski uređaj
Mikrotelefonska kombinacija
Mikrotelefonska kombinacija
F32A
F32B
Antena Zvučnik
S13 B
572.2
S13 A
S5:33:22
2301 10A
492
Radi povećanja redovitosti, ekonomičnosti i bezbednosti železničkog saobraćaja, na lokomotivama je ugrađen radio dispečerski uređaj. Poruka koja se emituje preko lokomotivskog radio dispečerskog uređaja, posredstvom pružnih radio stanica i preko razdelnika, prenosi se do radio dispečerskog centra koji može sukcesivno da prihvati šest poruka, što omogućuje brzo i efikasno sporazumevanje između mašinovođe i radio dispečerskog centra, kao i između mašinovođa različitih vozova. Posredstvom radio dispečerskog centra mogu se ostvariti veze između voza i stanica, odnosno ŽAT mreže i preko nje sa PTT mrežom. Glavni delovi lokomotivskog RDU su: Antena Pretvarač napona (72/24 V DC) Primopredajni uređaj NF dodatak Glavni razdelnik (H u upravljačnici «A») Glavni komandni pult (komandna kutija H u upravljačnici «A») Sporedni razdelnik (N u upravljačnici «B») Sporedni komandni pult (komandna kutija N u upravljačnici «B») Zvučnici i mikrotelefonske kombinacije (u obe upravljačnice) Automatski osigurač za zaštitu strujnog kola Grebenasti prekitač za isključenje RDU. F34A
Zvučnik
F33A
9
Kom. kutija A F31A
2302
12
F30.3A 26
:1
Pretvarač Napna
Razdelnik H
72/24 V DC
Kom. kutija B
31
F31 28
F33B 40
F31 B
20
Primopred. uređaj
28
24
Razdelnik N
NF
dodatak :2
41 F30A 16 18
Ormar za smeštaj centralne jedinice 072.1
2300 111
S104:113
072.2 112
072.1
072
F30.4A
Slika 44. Radio dispečerski uređaj – blok šema Na glavnom komandnom pultu (komandna kutija H) Slika 45. koji se nalazi u upravljačnici «A» postoji: - Polje svetlećih davača (simboli i cifre) za pokazivanje primljenih kodiranih naređenja (NALOG) - Polje svetlećih za otpremu kodiranih saopštenja i poruka (JAVLJANJE) - Postavljač vrste režima rada, kanala i broja voza za indentifikaciju - Razni tasteri (hitan pziv, rasveta itd.) Radio dispečerski sistem veza omogućava tri režima rada: a) Režim rada «A» Ovaj režim predstavlja dupleksni način rada koji omogućuje prenos informacija i nalog u govornom obliku i pomoću utvrđenih znakova. Ovaj režim se ostvaruje: - Selektivni poziv lokomotivskog radio uređaja s indetifikacijom pozvanog - Prenos informacija i nalog u govornom obliku i pomoću odgovarajućih simbola - Interventni poziv koji šalje mašinovođa - Istovremeni poziv svih lokomotiva koji šalje radio-dispečerska centrala - Posedovanje veze između ŽAT mreže i lokomotivskog radio-uređaja Elektro lokomotiva 441
56
- Automatska kontrola ispravnosti pružnih radio-stanica - Prosleđene govorne veze na ozvočenje u vozu - Međusobna veza lokomotiva u vozu. b) Režim rada «B» Ovaj režim rada predstavljarad radio-dispečerskog sistema veza kod koga je omogućen dupleksni rad bez selektivnog poziva i indentifikacije i omogućuje prenos govornih signala i signala interventnog poziva. Mašinovođe se pozivaju govorom, pri čemu se veza ostvaruje samo s pozvanim, a ostali lokomotivski radio-dispečerski uređaji se blokiraju. Rešim rada A prelazi u režim rada B kada nastanu kvar ili smetnja na radio-dispečerskoj centrali, a mašinovođa se o tome obaveštava opštim nalogom I. c) Režim rada «C» Ovaj režim omogućava rad lokomotivskih radio-uređaja na pojedinim frekfencijama – simpleksnim radio-kanalima, samo po odobrenju dispečera, a koristi se između lokomotiva u vozu za međusobna sporazumevanja (vuča u zaprezi, potiskivanje voza). Na našim prugama koristi se dupleksni rad u režimima rada A i B na 8 četvorofrekfentnih grupa radio-dispečerskih kanala, označenih brojevima od 60 do 67 i režim rada C sa 35 simpleksnih radio-kanala označenih brojevima od 11 do 45. NALOG 1
6
2
3
K A 4 N A L
4
5
PN
6
7
8
KM
0
1
2
3 4
5
JAVLJANJE
A B C D O LOK LOK
Start
Žat
GAŠ. Test Potv.
C
Slika 44. Glavni komandni pult radio dispečerskog uređaja Broj naloga
NALOG
1.
Javi se (na telefon).................................................
1.
Želim da govorim................................................
2.
Vozi brže………………………………………….
2.
Stojim pred signalom…………………………..
3.
Vozi sporije………………………………………
3.
Posredovanje veze………………………………
4.
Popusti kočnice…………………………………..
4.
Teškoća u vuči ili duža vožnja…………………
5.
Očekuj posebno naređenje……………………...
5.
Neispravnost na drugom vozilu ili pruzi……...
6.
Očekuj ukrštavanje ili izuzetno zaustavljanje…
6.
Potvrda primljenog naloga………………….…
POTV
7.
Javi svoj položaj………………………………..
7.
Prijava RD centru……….……………………..
C
8.
Zaustavi odmah, dalja vožnja zabranjena…….
8.
Opasnost (na sopstvenom vozu)……………….
9.
Uključi ozvučenje u vozu……………………….
9.
Zaustavi sve vozove…………………………….
Simbol
Broj
(ili znak) javlja.
PN KM
JAVLJANJE
Simbol (ili znak)
ŽAT
Slika 45. Značenja pojedinih tastera digitalnihkomandi i saopštenja Elektro lokomotiva 441
57
40. Brzinomerni uređaji Brzinomerni uređaj namenjen je za kontrolu brzine kretanja voza i za registrovanje brzine i drugih podataka važnih za kretanje voza. Na lokomotivi serije 441 ugrađuju se dva tipa brzinomera «DEUTA» i «HASLER». Brzinomerni uređaj sačinjavaju: - Davač, - Brzinomeri, - Uređaj za registrovanje i - Uređaj za napajanje.
40.1 Brzinomerni uređaj tipa «DEUTA» Ovaj tip brzinomera je elektronski uređaj s odvojenim i registrujućim uređajem. Osnovni delovi su: - Davač brzinomera – montiran je na II osovini lokomotive i sastoji se od generatora naizmenične struje i impulsnog kontakta koji se aktiviraputem jednog posebnog prenosnika, podešenog tako da aktiviranjem impulsnog kontakta nastupa posle svakog trećeg obrtaja osovine lokomotive. - Instrumenti za merenje brzine – montirani su i upravljačnici «A» i upravljačnici «B». Razlika između njih je ta što na istrumentu u upravljačnici «A» postoji i brojač pređenih kilometara. Instrumenti su povezani s davačem pokazuju brzinu obrtanja osovine, odnosno brzinu kretanja lokomotive. Naizmenična struja dobijena od davača brzinomera pretvara se u napon koji izaziva otklon instrumenata i na taj način pokazuje brzinu. - Uređaj za registrovanje – je odvojen i smešten u relejnom ormanu auto-stop uređaja, u mašinskom prostoru. Sastoji se od: - Mehanizma s papirnom trakom - Elektroda za upisivanje podataka Naizmenični struja koju proizvodi davač brzinomera dovodi se kablom do uređaja za registrovanje i u zavisnosti od brzine okretanje točka, različito utiče na aktiviranje uređaja za kontrolu brzine i elektroda za registrovanje. Poseban kontakt na davaču šalje impulse na elektromagnet za pokretanje trake za registrovanje. Traka za registrovanje dugačka je 35 m, što je dovoljno za registrovanje podataka na putu za registrovanje podataka na putu dužine 7000 m. Da bi se znalo koliko još ima trake u kaseti, moguće je na kontrolnom otvoru proveriti boju kontrolnog polja. Pritiskom na taster, kada ima trake pojavljuje se zeleno polje, a kada ostane trake za još oko 860 km pojavljuje se crveno polje u kontrolnom otvoru. Pomeranje trake iznosi 5 mm/km za prečnik točka od 1200 mm. Pri stajanju lokomotive traka se ne pomera. Traka je širine 500 mm, a na jednoj strani je nanešeno 40 μm kondezatorskog papira. Metalizirana strana trake, preko kontaktnog valjka, povezana je s minus polom pomoćnog napona od 24 V DC, a pošto se plus pol ovog napona dovodi na odgovarajuću elektrodu za upisivanje, dolazi do sagorevanja metalnog sloja i do registrovanja podataka. 40.2 Brzinomerni uređaj tipa «HASLER» Glavni delovi brzinomernog uređaja tipa «HASLER» su: - Davač brzinomera – montiran je na drugoj osovini. Sastavljen je od rotora s kolektorom, otpornika i 5 ugljanih četkica. Uloga davača je da dovedenu stabilisanu jednosmernu struju pretvori u naizmeničnu. Učestanost ove naizmenične struje srazmerna je brzini obrtanja kolektora davača. Brzina obrtanja davača prenosi se na sinhrone motore pokaznog i registrujućeg brzinomera. Davač u zavisnosti od brzine obrtanja osovine daje trofaznu naizmeničnu struju različite učestanosti, što je veća brzina, veća je učestanost. Motor u brzinomeru ima rotor koji se okreća u magnetnom polju statora i u zavisnosti od brzine obrtanja osovine, pokazuje brzinu kretanja.
Elektro lokomotiva 441
58
- Stabilizator struje s predotporom – služi da se za različite brzine obrtanja osovine zadrži konstantna struja za napajanje brzinomernog uređaja od 1,1 A. - Pokazni brzinomer – montiran je u upravljačnici «B» i pored pokazivanja brzine, sluši i za uključivanje mikroprekidača: - K1 za auto-stop uređaj, za brzine iznad 40 km/h, - K2 za auto-stop uređaj, za brzine iznad 50 km/h, - K3 za auto-stop uređaj, za brzine iznad 65 km/h, - K4 za auto-stop uređaj, za brzine iznad 90 km/h, - K5 za uređaj budnosti, za brzine iznad 10 km/h, - K6 za uključivanje pojačane sile kočenja, za brzine iznad 55 km/h, - K7 za uključivanje električne kočnice (441-300/400), za brzine iznad 25 km/h, - Registrujući brzinomer – montiran je u upravljačnici «A» i pored pokazivanja brzine, sadrži i registrujuću traku s koje se mogu pročitati potrebni podaci po završetku vožnje. Registrujuća traka dugačka je 20 m, što je dovoljno za vožnju 3500 km. Pomeranje trake iznosi 5 mm/km, a pri stajanju lokomotive 5 mm/h. Poslednja 4 m trake imaju dve kose linije da bi se znalo kada je traka pri kraju. Pojava linije u gornjem delu kontrolnog otvora jeste znak da je ostalo trake za još 800 km vožnje. Ako su linije u donjem delu kontrolnog otvora, potrebno je traku zameniti. Svi podaci koji se čitaju sa trake, prikazani su u realnom vremenu. Za registrovanje realnog vremena potrebno je pomoću ključeva, koji se nalaze na brzinomeru, naviti i podesiti časovnik. Plavi kružić u satu označava sate od 12 do 24. Na registrujućem brzinomeru ugrađen je brojač pretrčanih kilometara lokomotive.
41. Releji Za upravljanje, kontrolu i zaštitu lokomotive koristi relej elektromagnetnog tipa. Glavni delovi elektromagnetnog releja su: - Elektromagnet - Kotva - Kontaktna grupa - Povratna opruga Prema nameni releji se dele: pomoćni, prekostrujni, signalni i vremenski releji.
41.1 Pomoćni releji Komande koje se izdaju kontrolerom i polužnim prekidačima realizuju se preko pomoćnih releja. U upotrebi je nekoliko tipova pomoćnih releja: - RRMH 2 - 607 – Osnovnoi delovi su ovog relea su: namotaj, pomoćna kotva, kontakti nepomična kotva i povratna opruga. Relej je u normalnom položaju kada kroz njegov namotaj ne protiče struja. U tom položaju ga drži povratna opruga. Kontakti koji su otvoreni zovu se radni, a oni zatvoreni zovu se mirni. Kada kroz namotaj protekne struja, relej se aktivira jer namotaj stvara magnetno polje koje uvlači pomoćnu kotvu načinjenu od okruglog mekog gvožđa. Kotva sabija povratnu oprugu i preko nosača načinjenog od izolacionog materijala zatvara radne i otvara mirne kontakte. Prestankom proticanja struje kroz namotaj, prestaje magnetno dejstvo i povratna opruga vraća relej u normalan položaj. Relej se može aktivirati i ručno kada se prstom utisne kotva. 1
5
1 4
Namotaj
1D 1F 1G 1E 2C 2E 2H 2F
2 6
2 3 4 5
Pomoćna kotva Kontakti Nepomična kotva Povratna opruga
2B 2D 2G 1B 2A 1A 1C 6 1HŠema 3
Slika 46. Pomoćni relej RRMH 2-607 Elektro lokomotiva 441
59
- RRME 1 (607, 707, 107) – Osnovnoi delovi ovog releja su: namotaj, jezgro, kotva, povratna opruga i kontakti. Kad kroz namotaj releja protekne struja, relej se aktivira. Namotaj stvara magnetno polje, jezgro postaje magnet i privlači kotvu načinjenu od mekog gvožđa. Pomeranje kotve dovodi do otvaranje mirnih kontakta i do zatvaranje radnih kontakta. Relej se deaktivira kada se prekine proticanje struje kroz njegov namotaj i tada ga povratna opruga vraća u normalan položaj. - RRM 17 (6007) – Osnovnoi delovi releja su: namotaj, jezgro , kotva i kontakti. Kontakti su postavljeni na kontaktnim perima koja su načinjena od silicijum-bronze. Kada kroz namotaj protekne struja, jezgro postaje magnet, privlači kotvu, koja preko izolacione letvice pomera srednje kontaktno pero, što dovodi do promene položaja kontakta. Relej se deaktivira prestankom proticanje struje kroz namotaj i tada ga sila opruge vraća u normalan položaj. - RRMD 17 (107) – Ovaj relej je iste konstrukcije kao i relej RRM 17, s tom razlikom što ima i bimetalni kontakt za vremensko kašnjenje aktiviranja releja. Kada se na krajevima namotaja releja dovode upravljački napon, relej se ne aktivira odmah jer struja ne protiče kroz njegov namotaj. Struja protiče preko bimetalne trake, otpornika i preko mirnog kontakta. Otpornik se zagreva i greje bimetalnu traku koja se krivi i nakon 4 – 5 sec. dovodi do zatvaranja bimetalnog kontakta, što izaziva aktiviranje releja, jer sada kroz namotaj počinje da teče struja. Po aktiviranju releja radni kontakt se zatvara, a mirni se otvara, te se na taj način otpornik isključuje. R
5 c
A b 4
E
6
d
F
H
3 B
A
D
G
1 2 3 4 5
Namotaj Jezgro Kotva Kontaktna pera Bimetalna traka
c d b R 6
Kontakt Kontakt Bimetalni kontakt Otpornik (grejač) Šema
2 1
B
Slika 47. Pomoćni relej RRMD 17
41.2 Prekostrujni relej RRIC 15 Prekostrujni relej je merni relej koji se aktivira kada struja kroz njegov namotaj dostigne određenu jačinu. Struja aktiviranja se može podešavati u opsegu ((1 - 2,5) x 3) A, pritezanjem i popuštanjem povratne opruge pomoću dugmeta sa vijkom. Kroz namotaj prekostrujnog releja protiče struja koja najčešće dolazi sa sekundara strujnog transformatora. Kada struja kroz namotaj releja dostigne podešenu vrednost, tada se relej aktivira i to dovodi do promene položaja njegovih kontakta koji se nalaze u strujnim kolima upravljanja i signalizacije. Kada se jačina struje vrati na podešenu vrednost ili se prekine njeno proticanje, povratna opruga vraća kontaktne releje u normalan položaj. 5 3
4
D
6
A B 1
C
G
E
H
G
1 2 3
Namotaj Kotva Povratna opruga
4 5 6
Dugme sa vijkom Kontakti Šema
2
Slika 48. Prekostrujni relej
Elektro lokomotiva 441
60
41.3 Signalni relej RRS 11-100 Signalni relej je elektromagnetni relej koji signališe delovanjem određenog zaštitnog aparata na lokomotivi, a radi bržeg pronalaženja i otklanjanja nastale neispravnosti.7 Nekim od zaštitnih releja kontroliše se određena veličina: napona, struja ili pritisak. Kada kontrolisana veličina pređe unapred zadatu podešenu vrednost, dolazi do aktiviranja zaštitnog releja koji zatvoranjem svog kontakta aktivira i signalni relej dovođenjem struje u njegov namotaj. 9
12
D
H
E
3
1
11 2
A B
C
F
D
G
C
F
G
13 5
4 6
8
7
10
A B
H
1 2 3 4 5 6
Namotaj Jezgro Kotva Zub Kontaktno pero Kontakt
8 9 10 11 12 13
Tabla Kućišta signalnih releja Natpisna ploča Dugme za deaktiviranje releja Ekscentar Šema 7 Zastavica
G
Slika 49. Signalni relej RRS 11 Jezgro postaje magnet, privlači kotvu i pomera zub pločice od pertinaksa, što dovodi do oslobađanja kontaktnog pera. Oslobođeno kontaktno pero se podiže naviše, otvara kontakt i podiže signalnu zastavicu. Podignuta se vidi kroz otvor na tabli signalnih releja, a na natpisnoj ploči može da se pročita uzrok delovanja zaštite. Signalni relej se, po prestanku proticanja struje kroz njegov namotaj, ne deaktivira sama, već se to čini zaokretanjem dugmeta. Zaokretanjem dugmeta za deaktiviranje zaokreće se ekscentrična pločica koja pomera zastavicu naniže dok na kontaktno pero ne naskoči zub.
41.4 Vremenski relej Vremenski relej je elektromagnetni relej kome je pridodat prigušni član za vremensko zakašnjenje aktiviranja, tako da se njegov kontakt zatvara s izvesnim zakašnjenjem koje se moža podešavati. 11
9
4
8b
8a
5
8 7 12
6
3 1
10 2
1 2 3 4 5 6 7 8 8a 8b 9 10 11 12
Namotaj Jezgro Kotva Poluga kotve Gornja opruga kontakta Kontakt Držač Zupčasti segment Poluga zupčasdtog segmenta Zupčanik zupčastog segmenta Indikaciona ploča Stalni magnet Ekscentar Opruga
Slika 50. Vremenski relej – kinematska šema
Elektro lokomotiva 441
61
Kada kroz namotaj vremenskog releja počinje proticati struja, jezgro privlači kotvu, tako da poluga kotve oslobađa polugu zupčastog segmenta i s gornje strane pritiska oprugu kontakta. Kontakt vremenskog releja se tog trenutka ne zatvara jer je kontaktno pero blokirano držačem. Oslobođena poluga zupčastog segmenta, pod dejstvom opruge krenula je naniže ka držaču. Zupčasti segment preko zupčanika počinje da okreće indukcionu ploču u magnetnom polju stalnog magneta. Dok poluga segmentnog zupčanika iz svog početnog položaja u položaj kada uklanja držač, da bi se zatvorio kontakt, protekne izvesno vreme. To vreme je zakašnjenje vremenskog releja i ono se može podešavati u širokom opsegu (2 – 100 sec.), zaokretanjem ekscentra, odnosno spuštanje i podizanje kraka poluge segmentnog zupčanika. Vremensko zakašnjenje releja se postiže na taj način što se pri okretanju indukcione ploče u magnetnom polju stalnog magneta u njoj indukuju vrtložne struje koje žele da je zaustave i ona se zbog toga okreće sporije no kada bi se okretala u prostoru bez magnetnog polja. Po deaktiviranju releja, kontakt se zatvara bez vremenskog kašnjenja.
41.5 Inpulsni relej Kada je potrebno da stepenasti prekidač radi u inpulsima, odnosno da se napon vučnih motora postepeno snizi, tada se u kolo uključuje impulsni relej. Inpulsni relej je relej koji položaj svojih kontakta menja u inpulsima, u intervalima koji su definisani kapacitetom kondezatora. 2 +
_
10 A 10 C 1 35 μF
11 F
Slika 51. Šema vezivanja impulsnog releja Kada se na izvod 10 A dovede (+) pol napajanja, kroz namotaj releja br.2 protiče struja, ali se relej ne aktivira je kroz namotaj br.1 protiče struja za vreme punjenja kondezatora od 35 μF koja stvara suprotno magnetno polje. Kada se kondezator naponi, prestaje dejstvo namotaja br.1 i namotaja br.2 inpulsnog releja privlači kotvu i menja položaj kontakta: a) Zatvara se radni kontakt 11 F i šalje komandni impuls prema uređaju; b) Otvara se mirni kontakt 10 C i prekida napajanje namotaja br.2 impulsnog releja. Impulsni relej ostaje u aktivnom stanju jer se preko namotaja br.2 prazni kondezator od 35 μF. Kada se kondezator isprazni, počinje njegovo ponovno punjenje. Ciklus se ponavlja sve dok postoji napon na izvodu 10 A.
Elektro lokomotiva 441
62
