ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : GÓRNICTWO z. 82
________ 1977 Nr kol. 550
Michał LIBERUS Zygfryd LIbERUS Dózef KUBICA
ZABEZPIECZENIE NADMIAROWO-PR/^DOWE SI LNIKÓW ELEKTRYCZNYCH LOKOMOTYW DOŁOWYCH
St r e s z c z e n i e . W s po mn ia no o przyczynach awaryjności silników elek- trycznych lokomotyw dołowych oraz o teoretycznych możliwościach zwiększenia trwałości tych silników. Opisano sposób i układ do za
bezpieczenia nadmiarowo-prądowego si lników lokomotyw o sterowaniu stycznikowo-oporowym. Podano wstępne wyniki pracy układu w wa ru n
kach ruchowych.
1. Wprowadzenie
Duża awaryjność silników trakcyjnych elektrycznych lokomotyw dołowych wskazuje na konieczność poprawy stanu rzeczy, wśród przyczyn zniszczenia silników przeważają skutki cieplne i dynamiczne przeciążeń prądowych. D o tyczy to silników wszystkich typów lokomotyw ze sterowaniem oporowym, w których Jedynym zabezpieczeniem był bezpiecznik, a obecnie jest wyłącznik Jednobiegunowy za mkowy typu TWZ-2 z wyzwalaczem elektromagnetycznym. Kon
strukcja i wykonanie wyłącznika nie odpowiadają w pełni wymaganiom sta
wianym mu w trudnych warunkach dołowych. Cechuje go płynność prądu rozru
chowego. Działając niejednokrotnie przedwcześnie (przy prądzie niższym od nastawionego), skłania maszynistów do nastawiania wartości maksymalnej,któ
ra jest większa od prądu godzinnego lokomotywy. Nastawiona jest tylko jed
na wartość prądu rozruchowego wyzwalacza wyłącznika, którą w praktyce do
biera się do sumy prądów obu silników połączonych równolegle. Dlatego sil
niki nie mogą być zabezpieczone przy połączeniu szeregowym nawet w przy
padku poprawnej pracy wyłącznika TWZ-2.
Warunki środowiskowe, mała odpowiedzialność oraz oportunizm personelu zatrudnionego w transporcie, doprowadzają do przeciążeń lokomotyw.W sk ła
dzie pociągu spotyka się za dużo wagonów. Czasem w a go ny ciągnięte są przez lokomotywę jadącą innym równoległym torem. Do sczepiania nadmiernej ilo
ści wozó w (w aspekcie skutków stanów nieustalonych) skłania niedogodna charakterystyka mechaniczna lokomotyw starszych typów.Ich prędkość godzin
na Jest niewiele niższa od prędkości dopuszczalnej.
W ogólności przyczynami statycznych i dynamicznych przeciążeń prądo
wych są własności techniczne układu zabezpieczenia i sterowania lokomoty
44 M. Liberus. Z. Liberus. J. Kubica
wy oraz warunki ruchowe, środowiskowe i organizacyjne. Rozmiary skutków przeciążeń rodzę problemy gospodarcze i społeczne. Stęd uzasadniona i pil
na potrzeba podjęcia prób zwalczenia przyczyn lub przynajmniej ogranicze
nia skutków przeciążeń. Teoretycznie istnieją dwa kierunki działania pro- wadzące do zwiększenia trwałości silników trakcyjnych: «
- poprawa organizacji pracy, zwiększenie odpowiedzialności, wi ed zy zawo
dowej personelu oraz uświadomienie sobie strat społecznych i gospodar
czych powstałych przez niszczenie silników,
- udoskonalenie techniczne lokomotyw ze sterowaniem oporowym, aby ułatwić maszynistom nieprzegrzewanie silników lub zgoła im to uniemożliwić.
2. Propozycje rozwiązania układu do zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego silników lokomotywy
Sposób zabezpieczenia zilustrowano na rys. 1. Wartość rzeczywista prą
du silnika (każdego z osobna) porównywana jest z dwiema wartościami pro
gowymi prądu. Przekroczenie wartości progowej niższej równej 0,85 I g po
woduje zapalenie lampki sygnalizacyjnej LS na pulpicie sterowniczym w lo- 250 V-
zaail.
Rys,
~
2
^7
/ / / / / 1. SchematC32 ł \ / C31
3z <
- zasil.
E1
/
blokowy zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego lokomotywy elektrycznej
Ł - łącznik stycznikowy, CII, CI2 - czujnik prądu, LS - lampka sygnaliza
cyjna, R - opornik rozruchowy, N - nastawnik, SI, S2 - silnik trakcyjny, Zl, Z2 - zestaw kół lokomotywy, E1F1, E2F2 - uzwojenie wzbudzenia szere
gowego, I - zadane wartości progowe prądu silnika
Zabezpieczenie nadmiarowo-prądowe silników elektrycznych... 45
komotywie. Przekroczenie wartości progowej wyższej, z założenia równej prą- dowi godzinnemu I powoduje zadziałanie łącznika Ł - rys. 1. Łącznik Ł to stycznik typu SE-400, którym zastąpiono wyłącznik typu TWZ-2.00 pomia
ru prądu silnika wykorzystano spadek napięcia na szeregowym uzwojeniu wzbu
dzenia silnika.
Schemat ideowy czujnika prądu CI układu pokazano na rys. 2. Główne zes
poły tego czujnika stanowią dwustanowe wzmacniacze tranzystorowe z prze
kaźnikami wykonawczymi RS i RŁ. Przekaźnik sy ngalizacyjny RS steruje lamp
kę sygnalizacyjną LS, a przekaźnik wyłączenia RŁ steruje łącznik Ł - rys. 1. Oba przekaźniki działają dopóty, dopóki prąd silnika nie przekro
czy danej wartości progowej.
Rys. 2. Schemat ideowy czujnika prądu CII, CI2 RŁ - przekaźnik wyłączenia, RS - przekaźnik syngalizacji
Sposób połączenia układu zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego do ob wo
dów lokomotywy zilustrowano na rys. 3. Przekroczenie niższej wartości pro
gowej, z założenia równej 0,85 Ig . spowoduje zwolnienie przekaźnika sygna
lizacyjnego RS. Wówczas zestyk nz tego przekaźnika zamknie obwód lamp
ki LS. Przekroczenie wyższej wa rtości progowej prądu spowoduje zw olnie
nie przekaźnika wyłączenia RŁ. Wówczas zestyk no tego przekaźnil« przele
wie obwód cewki łącznika Ł, który z kolei od łączy silnik od sieci.Ponow
ne zamknięcie obwodu głównego wymaga cofnięcia dźwigni sterowniczej do po
zycji zerowej.
46 M. Llberus, Z. Llberus, 3. Kubica
i--- 1 -O
4rs1 2rs2
V 2 V -
LS
f o
Rys. 3. Schemat zasilania łęcznika Ł
Ł - łęcznik stycznikowy, LS - lampka sygnalizacyjna, n - zestyk nastawni
ka N, rł - zestyk przekaźnika wyłącznika RŁ, rs - zestyk przekaźnika sy
gnalizacji RS
Prototyp układu zbudowano z przeznaczaniem do lokomotywy typu LD-21 z silnikami Lda-280. Pręd godzinny silnika Ig = 150 A, moc godzinna P = 32kW, oporność uzwojenia wzbudzenia R^ ■ 0 , 0 8 0 ® . Przy założonych wartościach progowych prędu 130 A i 150 A, spadki napięcia na uzwojeniu wzbudzenia wy
noszę 10,4 V i 12,0 V.
Układ zabudowano w lokomotywie typu LD-21 pracujęcej na poz. 700 kop.
Anna. Pierwsze wyniki pracy układu w warunkach ruchowych potwierdziły po
prawność koncepcji zabezpieczenia. Praca układu wzbudziła pewne zastrze
żenia u maszynistów, gdyż zbyt szybkie zwieranie oporów rozruchowych powo
duje odłęczenia silników od napięcia, co uznaję Jako niedogodność ruchowę.
Dednak przy ostrożnym, poprawnym manipulowaniu dźwignię sterownlczę zapa
la się tylko lampka sygnalizacyjna, a rozruch dobywa się bez nadmiernych udarów dynamicznych.
aJ
U t
w
o O J S J g
J
JtJ
Rys. 4. Charakterystyki układu a) sygnalizacyjna, b) zabezpieczeniowa
Zabezpieczenie nadmiarowo-prędowe silników elektrycznych. 47
3. Wnioski
1. Zabezpieczenie chroni stale oba silniki lokomotywy przed pracę z prądem większym od godzinnego, niezależnie od połęczeń silników (szerego
we, równoległe, jeden silnik), rodzaju pracy (hamowanie, n a p ę d z a n i e ) i kie
runku jazdy.
2. Względna proetota działania, budowy i montażu układu oraz odporność jego elementów na wetr zę ey i pył wskazuje na możliwość powszechniejszego zastosowania go.
3. Konstrukcja układu zapewnia samokontrolę działania. Wszystkie uszko
dzenia wewnętrzne układu inicjuję odłęczenie silników od sieci będż unie
możliwiają ich przyłączenie. Praca lokomotywy z niesprawnym a nieodłączo- nym układem zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego Jest wykluczona.
3AHHTA OT HEPEHAIIPHSEHHîî 3JIEKTPH'tECKHX ÆBHrATEJIE0 II0H3EMHÜX PyjlHHHHüX JIOKOMOTHBOB
P e 3 io m e
ynoMHH aïoicfl npHiiHHH aBapHÎÎHOCTH a z e K T p o f l B H r a i e j i e f l no,n3eMHhix p y z m m H t i x j i o - k o m o t h b o b , a T a K x e T e o p e T H H e c K j j e b o 3 m o * h o c t h noBbimeHHH zo Ji roB eq HO CT H s t h x A B H r a i e j i e a . O n H c u B a B i c a c n o c o ô h C H C i e u a 3amnT H o t n e p e H a n p a x e H H « j , b h - r a T e z e f l z o k o m o t h b o b c K o m a K i o p H O - p e o c T a i H H M yn paB JieH H eM . JlaioTca B C T y n m e j i b - H u e p e 3 y z b T a T H p a d o i H o n c T e u n b p a ô o r ç u x y c z o B H H X .
OVERCURRENT PROTECTION OF UNDERGROUND LOCOMOTIVES ENGINES
S u m m a r y
Underground Locomotive engine faults causas have been considered as well as the theoretical possibilities of increasing reliability of the en
gines. A means of ovsrcurrent motor protection and a system for locomoti
ves with a contactor resistance control have been described along with so
me preliminary work characteristics in operational conditions.
*
