Генераторы постоянного тока пассажирских вагонов, страница 7

Изменение режимов работы.

Изменение режимов работы связано с изменением нагрузки и изменением частоты вращения. Уровень выходного напряжения генератора в установившихся режимах работы определяется структурной схемой АСЭС и услови­ями заряда батареи. На отклонениях же напряжения в переходных и аварийных режимах следует остановиться подроб­нее.

Все отклонения напряжения, превышающие установленный уровень, относятся к перенапряжениям. В схемах АСЭС выделяют два вида перенапряжений: кратковременные и длительные. Исто­чником любого из них является генератор.

Кратковременные (импульсные) перенапряжения возникают при рабочих или аварийных отключениях цепей питания потреби­телей когда резко меняется (уменьшается) ток в цепи генера­тора. Длительность таких перенапряжений составляет несколько десятков миллисекунд (20-30 мс). Амплитуда же определяется ин­дуктивностью якорной обмотки и скоростью изменения тока, про­текающего по ней. Экспериментальные исследования, проведенные во ВНИИЖТ , показали, что скорости изменения тока в обмотке генератора могут меняться в широком диапазоне от 500 до 10⁴А/с.

Заметно ограничивает амплитуду импульсных перенапряже­ний батарея вагона. Всплеск коммутационного перенапряжения сопровождаются кратковременным увеличением зарядного тока. Это заметно уменьшает скорость изменения тока генератора и ампли­туду перенапряжения. Таким образом, проявляется демпфирующее влияние батареи. Экспериментальные исследования показывают, что в АСЭС с включенной батареей  перенапряжения, возникаю при рабочих отключениях даже самых мощных потребителей, не представляют опасности для потребителей, оставшихся в ра­боте.

Положительное демпфирующее действие батарея проявляется и при аварийных отключениях потребителей, что имеет место при срабатывании тепловых реле или перегорании плавких вста­вок предохранителей. Хотя перенапряжения при этом несколько увеличиваются они не оказывают вредного воздействия на такие потребители, как электрические машины и нагревательные элемен­ты. Возможность же их вредного воздействия на полупроводнико­вые элементы, входящие в состав блоков регулирования, защиты и прочие устройства, предотвращается специальными элементами защиты во входных цепях этих блоков.

Наиболее неблагоприятные условия для работы вагонных пот­ребителей создаются в АСЭС при отключенной батарее. Перенапряжения в этом случае заметно возрастают даже при рабочих отклю­чениях отдельных цепей. Например, в процессе испытаний АСЭС с отключенной батареей и работающим генератором DUGG- 28В были зафиксированы перенапряжения до 160 - 185 В при коммута­ции токов 50 - 100 A.

Эти напряжения представляют опасность для ламп накалива­ния. По этой причине работа АСЭС с отключенной батареей запре­щена существующими правилами эксплуатации.

По уровню возникающих перенапряжении наиболее опасным яв­ляется процесс перегорания плавкой вставки предохранителя батареи. Прерываемые при этом аварийные токи значительно превос­ходят токи, отключаемые при коммутации самых мощных потреби­телей. Сочетание же этого фактора с отсутствием демпфирующего действия батареи приводит к возникновению перенапряжении ам­плитуда которых в несколько раз превышает номинальное напря­жение. Так, в той же схеме АСЭС с генератором DUCG- 28В искусственный обрыв цепи батареи, потреблявшей зарядный ток поряд­ка 120 А. вызвал перенапряжение до 250 В при длительности до 50 мс. При этом сработала защита от перенапряжении (РМН), ра­зорвав цепь питания обмотки возбуждения. Генератор развозбудился и его напряжение снизилось до безопасного уровня.

Однако, несмотря на срабатывание РМН, такие режимы пред­ставляют опасность для ламп накаливания, отдельные взрывы ко­торых фиксировались при исследованиях подобных режимов.

Длительные перенапряжения в АСЭС возникают при отдельных неисправностях РНГ, когда создаются условия для бесконтроль­ного увеличения выходного напряжения генератора в процессе са­мовозбуждения.

Опасность заключается в том, что зарядные токи батареи в этом случае могут также заметно превысить допустимые. При сохранении скорости движения неизменной этот режим сохранит­ся достаточно долго, вызывая перезаряд батареи и перегрузку генератора. Перегруженными окажутся и его якорная обмотка, и обмотка возбуждения. Возможное увеличение скорости повлечет за собою увеличение перегрузки. В результате возможен отказ батареи. Отключение перегруженных цепей предохранителями произой­дет лишь в том случав, если их токи будут превышать номиналь­ные токи плавких вставок более чей в 1.6 раза.

 Напомним, что (по ГОСТ I7242-7I) отношение минимального тока плавления к номинальному для предохранителей составляет 1,6 + 1,75. Рабо­тать  в таком предельном режиме предохранитель может в те­чение часа. Крайне нежелательным в этих условиях является пе­регорание вставки предохранителя в цепи батареи, что приведет к значительному перенапряжению.

Единственным средством защиты в таком случае остается ре­ле максимального напряжения (РМН). Уровень (уставка) сраба­тывания PМH должен как можно ближе находиться к уровню выход­ного напряжения генератора.

Оптимальным следовало бы признать защиту РМН, уровень срабатывания которой в процессе работы АСЭС менялся бы вмес­те с существующим изменением зарядного напряжения.

В настоящее же время уставка РМН устанавливается с уче­том наибольшего зарядного напряжения зимнего режима. Если при­нять погрешности работы регулятора напряжения и устройств защиты на уровне ±3%, то напряжение срабатывания РМН должно составить I55B в вагонах с/к и 75В в вагонах б/к.

В этих условиях при отказе РНГ и невысокой скорости дви­жения напряжение генератора может длительно удерживаться на уровне срабатывания РМН. В результате возможны описанные вы­ше режимы перегрузки батареи и опасных перенапряжений возникающих при обрыве ее цепи.

Литература.

1. В.Е.Новиков «Энергетическое оборудование вагонов и вагоноремонтных предприятий и его ремонт». Задание на курсовую работу с методическими указаниями РГОТУПС Москва –2000 год.

2. В.П.Егоров «Электрооборудование пассажирских вагонов» Москва Транспорт 1987 г.

3. Вагоны пассажирские, магистрали железных дорог. Инструкция по техническому обслуживанию оборудования (№ 104/ПКБ) Москва Транспорт 1986 г.