Оглавление цикла «ТЭД — труженик электродвигатель»
Другой цикл канала — «Тушкины потроха»
— Запустить ВСУ.
Бортинженер щёлкнул педалью и дал команду:
— Запуск ВСУ...
— Есть запуск ВСУ, зона запуска свободна... — прохрипел через переговорное стоящий у хвоста самолёта техник. Вольтметр, проявив секундную реакцию, отозвался на нажатие кнопки «Запуск» — сбросил в показаниях пару вольт. Через две секунды потянулся дальше, убавились ещё несколько вольт, аж глубоко потускнели лампочки, в хвосте зарычало, потом загудело, зазвенело... Заработал угольный регулятор возбуждения — амперметры перестали плавать, лишь истово ползли стрелки температуры газов и оборотов.
Сорок пять процентов, отключение стартёра. Стрелки рухнули почти к тридцати вольтам, аккумуляторы облегчённо выдохнули водород и принялись восполнять потери. Обороты убавили в росте, но ВСУ была хорошая, неукатанная и полная намерений запуститься. Вот индикатор пополз быстрее, быстрее и после восьмидесяти процентов уже почти прыгнул на «полдень», покачнувшись и замерев на 97 %. Рядом загорелась зелёная благая весть «Выход на режим». Вспомогательная силовая установка запущена.
В предыдущей части, разобрав поля коллекторного двигателя и немного устройство электровоза ВЛ80, я открыл один из многочисленных капотов Ту-154 и намекнул, что покажу агрегаты и посовременнее. Как ни странно, такой агрегат нашёлся на легендарном Ту-95 «Медведь», модификация МС которого выпускалась в 1983 — 1993 годах. Вроде этот 200-тонный бомбардировщик в представлении не нуждается, но:
Стрелкой показан форкиль, где прячется турбоагрегат ТА-12, в разных модификациях стоящий на «вездеходе» Ан-74, на Ту-204, Ан-124 «Руслан» и Ан-225 «Мрия»... Открыв левый капот, можно в недрах ВСУ (вспомогательной силовой установки) разглядеть стартёр-генератор ГС-12ТОК (показан красной стрелкой):
Его подшипники очень любят знакомый любому автослесарю шприц, тавотницы такие же, только смазка особая — ВНИИ НП-207:
Якорь я уже показывал:
Статор тоже, но сейчас покажу вместе с валом, что проходит внутри полого якоря, примерно как в приводе электровозов ЧС, только карданных муфт нет. Правильное название вала — рессора, поскольку он гасит крутильные колебания и ему не страшен небольшой перекос установки ГС на двигателе. Обратите внимание на «талию» рессоры — точно как на ударных (торсионных) битах для шуруповёртов:
Напряжение на стартёре низкое — 27 В, а вот токи жрёт нешуточные — сотни ампер. Это видно и по кабинным амперметрам — к единицам на шкале стоит множитель «Ах100» внизу:
На фото — кабина Ту-154Б, на нём ВСУ послабее, типа ТА-6А, но стартёр на ней такой же. Подаются эти сварочные токи через распредкоробку в хвосте, на фото ниже я проверяю затяжку болта шунта амперметра, прямо над ним стоит один из контакторов. Они выглядят неказисто — во-первых, не видно катушки, она скрыта за панелью и видна только контактная часть, во-вторых, контактор выполнен закрытым, не видно никаких дугогасительных камер. Страшноту токов выдаёт толщина кабелей:
А теперь — схема. У ГС-12 реостатный пуск с ослаблением возбуждения! Только возбуждение параллельное. Плюс поступает слева по схеме через панель стартёр-генератора ПСГ-6 (6 — потому что придумана для ТА-6) и раздельно приходит на якорь и обмотку возбуждения, которые по минусу вместе подключены на корпус (у самолёта, как и у автомобиля, минусовым проводом служит корпус). Плюсовая клемма ОВ названа «Ш», так как устаревшее название параллельного возбуждения — шунтовое: обмотка, будучи подсоединённой параллельно якорю, как бы его шунтирует.
Пуск начинается со включения контакторов Р1 и Р4 — первый подаёт напряжение на якорь через пусковое сопротивление ПС-200-0,12 (0,12 ома), второй же включает обмотку возбуждения. Через 2 секунды включается Р2 и пусковое сопротивление выводится, на якорь приходят все 27 вольт. Если не выводится — то перегревается и взрывается (оно герметично и засыпано наполнителем) через несколько секунд. Если нарушить регламент по числу запусков (более 5 попыток за полчаса) — то тоже взрывается. При мне случай был.
А ещё через несколько секунд включается Р3, размыкая свои обратные (они же нормально замкнутые, они же по-старому — тыловые) контакты, и в цепь возбуждения вводится какой-то перечёркнутый резистор, входящий в элемент У1. Это регулятор угольный токовый РУТ-400 — резистор с подвижным контактом, который перемещается силой обмотки, включенной последовательно с якорем, она обозначена «+» и «Я».
Чем больше ток якоря — тем сильнее втягивается подвижный контакт (угольный столб) и тем больше сопротивление регулируемого резистора R, тем сильнее ослабляется ток возбуждения. Так по мере разгона двигателя ТА-6 или ТА-12 поддерживается момент, пока двигатель не разовьёт достаточную мощность чтобы запуститься уже без стартёра. Отключается ГС-12 при 10 890 оборотах в минуту (45 %) на ТА-6 и несколько больше на ТА-12. Это, конечно, обороты именно двигателя — стартёр вращает его через повышающий редуктор и его обороты в несколько раз меньше.
А что ж «Синара»? Взгляните на фото — и вверху, и внизу одна позиция (65-я, «Тяга П», то есть безреостатная параллель), почти одна скорость (77 — 78 км/ч)...
Только вверху некая «Сила» задана 11 %, ток якоря всего 80 А, зато возбуждения 320 А (возбуждение 400 процентов!), а внизу сила — 55 %, возбуждение ослабилось до 230 А, ток якоря возрос до 520 А (возбуждение 44 %) и электровоз пошёл на взлёт. От такой нагрузки даже напряжение над головой просело с 3500 до 3100 вольт.
Возбуждение менялось от 44 до 400 %, почти в 10 раз, за счёт питания обмоток от специального источника — преобразователя — по схеме независимого возбуждения. Придётся снова напугать читателя силовой схемой локомотива, но потом всё разъяснить:
Кубики UZxx — измерительные преобразователи, выдающие в микропроцессорную систему управления и диагностики (МПСУиД) информацию о токах и напряжениях, А7 и А8 — та самые преобразователи для независимого возбуждения, в остальном же всё очень знакомо. Теперь можно стереть лишнее и проследить пути токов.
Ток показан красной линией. Так же, как и на ВЛ10, он течёт через реостат, потом через якоря 1 — 2, но дальше отворачивает от обмоток возбуждения и через дроссель (реактор) L2, контакторы К29, К30, К41, переключатель QP3 попадает сразу на якоря 3 — 4. Дальше точно так же обруливает ОВ 3 — 4 и течёт во вторую секцию.
Обмотки же возбуждения питаются по двум независимым замкнутым цепям (зелёные линии) от преобразователей А7 и А8. Это электронные агрегаты, понижающие 3 — 4 киловольта от контактной сети до нужных обмоткам десятков вольт. На фото шкаф преобразователя — слева:
2ЭС6 — второй отечественный электровоз с удобным проходом по центру (первым был ЭП10) и первый массовый. У него и кабина выполнена как у породистых автомобилей — из качественного пластика с тёплыми деревянными деталями:
Предыдущий снимок преобразователя сделан на одной из первых машин, 2ЭС6-009, по мере выпуска же преобразователи совершенствовались, вот они на 2ЭС6-066:
Невыразительные ящики, но в этом их сила. На машинах после 027-й схема малость изменилась, вместо А7 и А8 теперь 2-канальный А2, но это дебри, сейчас для нас неважные...
А в чём вообще смысл городить огород? Для начала — небольшое отступление... Гладкие колёса локомотивов на гладких рельсах буксуют просто отлично, только на ЖД для буксования принято слово «боксование» — говорят, что ещё с паровозных времён, ведь рывки дышел боксующего паровоза напоминают удары боксёра. У электровозов дышла бывают очень редко, зато боксование никуда не делось. Тут его хорошо видно — аж искры вылетают:
ТЭД последовательного возбуждения при срыве в боксование имеет склонность к самозатягиванию — ведь ОВ соединена последовательно с якорем, при боксовании частота вращения растёт, якорный ток падает, а с ним падает и ток возбуждения — двигатель сам себе ослабляет возбуждение, что увеличивает частоту вращения... Процесс лавинообразный и может привести к разрушению якоря, не говоря о том, что боксующая ось почти не тянет и локомотив теряет силу тяги.
Если же ОВ питается от независимого источника, то при боксовании ток возбуждения не падает, в итоге при росте оборотов резко возрастает противоЭДС и двигатель не идёт вразнос. Это называется жёсткой характеристикой, а х-ка при последовательном возбуждении — мягкой. Если добавить тока возбуждения — то ТЭД сам выйдет из боксования. Этим и занимается МПСУиД.
А это реактор L2, точно так же выглядит L3. Просто обмотка со стальным сердечником, индуктивность. Токи якоря и возбуждения, как видно по схеме, текут через него одновременно, но встречно, это даёт — вдохните — динамическую связь по току. В рамках статьи разбирать, что это, будет слишком.
И напоследок — о логичном на первый взгляд использовании ослабления поля. На скорости оно даёт прибавку крутящего момента, а при трогании? Работает лишь формула M = CФI, поэтому ослабление возбуждения можно использовать для плавного трогания. Чем и занимается, например, метровагон 81-717:
В таблице развёртки на последовательном соединении указано, что контакторы шунтировки КШ1, 2 включены, но с примечанием 2 — только на первой позиции реостатного контроллера. Это при постановке рукоятки с нуля в «Ход 1». Поезд плавно трогается с полностью введённым реостатом и на ослабленном поле. После установки в «Ход 2» РК страгивается, КШ отключаются и дальше начинается реостатный пуск на полном поле.
Вновь КШ включатся лишь после перехода на параллель и установки рукоятки в «Ход 3». Примерно так же на электропоездах. На старушке ЭР2 позиция 1 означает сериесное, 2 — сериесное с шунтами, 3 — параллель, 4 — параллель с шунтами. На переменнотоковой ЭР9 — примерно то же, но там вместо С и П встречное и согласное включение обмоток трансформатора. На ЭР2Т и её потомках ЭТ2, ЭД4 соединение всегда сериесное, на позициях 2 ... 4 включаются ступени ОП до 18 % — такое глубокое ОП допускают их двигатели, в том числе благодаря постоянной работе на сериесном.
Так же трогаются и пассажирский электровоз ЧС6, и грузовой ВЛ10У (на простых ВЛ10 ОП на первой позиции сделано лишь на больших номерах), а на ВЛ11 и ВЛ82М пошли ещё дальше — ввели специальные контакторы глубокого ОП. Вот фрагмент схемы «Машки»:
На 1-й позиции контроллера включаются все контакторы ОП, на 2-й отключаются 73, 74, на 3-й отключаются остальные, а с 4-й начинают включаться реостатные — начинается реостатный пуск. Контакторы 73, 74 глубокого ОП больше не включаются, так как дают опасно большое ослабление поля, остальные (65 — 72) работают на позициях ослабления поля от специальной рукоятки. Она обозначена зелёной стрелкой:
Жёлтыми обозначены зубец, разделяющий позиции сериес-параллельного и параллельного соединений, и упирающаяся в него собачка на главной рукоятке. Чтобы перейти с соединения на соединение — нужно нажать кнопку на торце рукоятки (на фото не видна). Собачка на передней части рукоятки позволяет лишь включить тягу (выйти с нулевой позиции на первую) и перебирать реостатные позиции.
Как происходит переход — об этом не сейчас, хватит пока о коллекторных двигателях. В следующей статье начнётся сказ о синхронных и асинхронных.
Оглавление цикла «ТЭД — труженик электродвигатель»
Другой цикл канала — «Тушкины потроха»