диагностика неисправностей в электрической схеме

Система представляет собой электронный блок регу­лирования УСТА и комплект электронных датчиков-преоб­разователей, позволяющих получать сигналы из схемы тепловоза и адаптировать их для восприятия микропроцессором, входящим в состав электронного блока. На ло­комотивах типов ТЭ10 и М62 система:

1.) регулирует ток в рабочей обмотке возбуждения воз­будителя (0 — 20 А);

Рис. 1. Блок регулирования УСТА:

1 – модуль процессора, 2 – модуль аналого-цифрового преобразователя, 3 – модуль гальванических развязок, 4 – модуль выходных дискретных ключей, 5 – модуль питания, 6 – модуль управления широтно-импульсного модулятора, 7 – силовые ключи широтно-импульсного модулятора, 8,9 – кнопки дополнительных сервисных возможностей, 10 – разъем ХРЗ для связи с ЭВМ или переносным пультом, 11 – светодиоды состояния блока регулирования, 12 – тумблер включения питания блока, 13 –предохранитель, 14 –светодиод индикации питания.

2.) обеспечивает постоянство мощности для каждой позиции контроллера машиниста с учетом включения и отключения вспомогательных нагрузок;

3.) выполняет отсечки по току и напряжению главного генератора, а также защиту от боксования колесных пар;

4.) включает и отключает электрические аппараты: катушки контакторов ослабления возбуждения тяговых дви­гателей ВШ1 и ВШ2, реле защиты;

5.) автоматически ограничивает мощность ГГ, соответствующую 10-й позиции контроллера машиниста, при от­ключении одного и более ТЭД;

6.) поддерживает напряжение бортовой сети на уровне 75 В ± 1 %;

7.) согласовывает эффективную мощность дизеля с потребляемой мощностью нагрузок в зависимости от по­ложения индуктивного датчика или датчика линейных перемещений.

Внешний вид блока регулирования УСТА и расположе­ние разъемов показаны на рис.1, схема подключения системы к электрическим цепям тепловоза — на рис.2. При описании проверки электрической схемы имеются в виду кабельные части разъемов.

В блок регулирования УСТА на разъем ХР1 поступают следующие сигналы:

- на контакты А5, В1, В2 и ВЗ – от электромагнитов МР1 — МР4 регулятора дизеля для определения систе­мой позиции контроллера машиниста,

- на контакт В4 –от тумблеров отключателей мото­ров (ОМ) для определения необходимости ограничения мощности ГГ при отключении ТЭД,

- на контакт А4 — от тумблера управления перехода -ми ТУП который разрешает включение контакторов ВШ1 и ВШ2,

- на контакты А1 и А2 — от блок-контактов соответ­ственно контакторов ВШ1 и ВШ2 для определения системой состояния этих контакторов,

- на контакт АЗ — от последовательно соединенных блок-контактов контакторов КВ и ВВ для определения системой состояния схемы возбуждения,

- на контакты А6 и А8 — с датчика частоты вращения вала дизеля (типа Д49) для корректировки задания мощ­ности в зависимости от оборотов.

Система обеспечивает питанием индуктивный датчик (контакты С7 и С8), а также прием сигналов о положении его сердечника для согласования эффективной мощности дизеля с суммарной мощностью генератора и вспомогательных нагрузок. Кроме того, на контакт ВО разъема ХР1 подается питание "плюс" 75 В через нор­мально разомкнутые контакты реле окончания пуска дизеля (зависит от типа тепловоза), а на контакт АО – "минус" 75 В.

В блок регулирования УСТА на разъем ХS1 поступают сигналы со следующих датчиков:

- напряжения (ДНГ) — с целью обеспечения обрат­ной связи по напряжению ГГ,

- тока (ДТГ) — для осуществления обратной связи по току ГГ,

- напряжения (ДНВГ) — чтобы достигалась обратная связь по напряжению вспомогательного генератора (ВГ),

- моста сравнения (ДМС) — для ввода в систему сиг­нала рассогласования с блока диодов сравнения (БДС) при боксовании колесных пар тепловоза,

- линейных перемещений (ДЛП) — с целью поддер­жания равенства эффективной мощности дизеля, мощности генератора и вспомогательных нагрузок.

Датчики ДНГ, ДТГ, ДНВГ и ДМС представляют собой измерительные преобразователи, которые служат для адаптации аналоговых сигналов из схемы тепловоза (тока и напряжения) в удобную для системы форму Дат­чик ДЛП совместно с электронным блоком (БЭ) по сво­им конструктивным особенностям устанавливается толь­ко на тепловозах с дизелем Д49 и измеряет непосред­ственно перемещение реек ТНВД. А подключение ИД, так как он входит в состав регулятора частоты вращения, возможно как на этом дизеле (с установкой или без ус­тановки ДЛП), так и на дизеле типа 10Д100. В случае од­новременного подключения ДЛП и ИД начальное регули­рование происходит по сигналу с датчика линейных пе­ремещений, а при выходе его из строя система автомати­чески переходит в режим регулирования по сигналу с индуктивного датчика

Система УСТА управляет следующими нагрузками:

- регулирует ток в обмотке возбуждения возбудителя (вход питания: ХР2 – С1, С2, СЗ, С4; выход на обмотку: ХР2 – В1, В2, В6, С6). При этом следует отметить, что в схеме подключения обмоток возбуждения возбудителя и вспомогательного генератора к блоку регулирования есть отличия. Обмотка возбуждения возбудителя включена между регулирующими силовыми транзисторами блока и минусовыми зажимами схемы тепловоза, а обмотка воз­буждения вспомогательного генератора — между "плю­сом" схемы и регулирующими силовыми транзисторами. В последнем случае упрощается схема переключения об­мотки возбуждения ВГ на регулятор БРН при выходе сис­темы из строя, так как один конец этой обмотки в штатной схеме подключен к "плюсу" (см. рис 2);

- регулирует ток в обмотке возбуждения ВГ (вход с обмотки ХР2 – А4, А5, А6, А7, выход на "минус" схемы. ХР2 – В3, В4, В7, С7);

- подает питание через.разъем ХS2 (вход питания А1 и А2, выход на нагрузку С1 и С2) на катушки контакторов ВШ1 и ВШ2 соответственно;

- в случае опасных перегрузок по напряжению или току ГГ подает питание с разьема ХS2 (вход питания А4, выход на нагрузку С4) на реле защиты (зависит от типа тепловоза), которое разбирает схему возбуждения.

Кроме того, из блока регулирования подается напря­жение 15 В с разъема ХР1 (86, В7) для питания датчиков: ДНГ, ДТГ, ДНВГ, ДМС и ДПЛ с БЭ.

Система работает в соответствии с управляющей программой, записанной в процессор, который выдает уп­равляющие сигналы на обмотки электромашин и катушки электрических аппаратов.

Учитывая изложенное, а также принимая во внимание опыт эксплуатации тепловозов при использовании сис­темы, можно выделить следующие неисправности в элек­трической схеме:

1.) отсутствие возбуждения или бросок тока (недопус­тимо высокое напряжение) ГГ;

2.) нет заряда АБ или высокое напряжение бортовой сети с большим током заряда АБ;

3.) занижена мощность ГГ по позициям КМ при работе системы;

4.) неправильная работа контактора ВШ1 или ВШ2;

5.) неустойчивая работа реле защиты;

6.) блок регулирования не включается после запуска дизеля (не мигает нижний светодиод на модуле «АЦП» и не горит светодиод на модуле «ПИТ»).

рис. 2. Схема подключения системы УСТА к электрическим цепям тепловоза.

Отсутствие возбуждения, бросок тока или заниженная мощность на нормальном режиме возбуждения могут происходить по следующим причинам:

- обрыв цепишэбмотки возбуждения возбудителя. На заглушенном тепловозе необходимо отсоединить разъем ХР2 и проверить мультиметром сопротивление между контактами В1, В2, В6, С6 и зажимом "минус". Оно должно составлять 3÷4 Ом (сопротивление обмотки возбуждения возбудителя). Далее проверить наличие цепи между контактом 1 (АР) и контактами С1 — С4 разъема ХР2, а также качество контакта в переключателе АР;

- отсутствует входная цепь в блок УСТА через блок-контакты контакторов КВ и ВВ. Надо проверить состоя­ние контакторов КВ и ВВ и их контактов. Установить наличие напряжения 75 В относительно "минуса" на контакте АЗ разъема ХР1 при включенных контакторах КВ и ВВ;

Величины напряжений U_вых.1 и U_вых.2 в зависимости от напряжений на входных зажимах датчиков

- неисправны датчики ДНГ и ДТГ Для проверки дат­чиков необходимо отключить провода от зажимов U_вых.1 и U_вых.2, а также входных зажимов (0, 75 мВ; 150, 1000 и 1500 В), подключить резистор 1 кОм между зажимами U_вых.1 и U_вых.2, азатем подать питание на входные зажимы. При проверке на тепловозе можно использовать на­пряжение питания датчиков 15 В и бортовой сети 75 В. Также допускается использовать внешние источники с допустимыми пределами выходного сигнала В случае имитирования сигнала с шунта рекомендуется применять прибор ИРН. Значения напряжений на зажимах U_вых.1 и U_вых.2 в зависимости от напряжений на входных зажимах указаны в таблице;

- отсутствуют сигналы с электромагнитов МР1 – МР4 регулятора дизеля на входе в систему (ошибочно опре­деляются системой позиции контроллера машиниста). Рекомендуется проверить наличие напряжения 75 В от­носительно "минуса" на контактах А5 (МР1), В1 (МР2), В2 (МРЗ) и ВЗ (МР4) разъема ХР1 в соответствии с табли­цей замыкания контактов контроллера при включении соответствующих электромагнитов;

- занижена или неправильно измеряется частота вра­щения коленчатого вала дизеля. Следует проверить час­тоту вращения, выставить ее значение в соответствии с ТУ на дизель или инструкцией по реостатной настройке. Выяснить правильность подключения и величину сопро­тивления резистора СШВВ2 (должна со­ставлять порядка 5 Ом) между контактами А1 и А2 разъе­ма ХР2 и минусовым зажимом,

- неисправен датчик частоты вращения, отсутствуют электрические цепи между контактами А6 и А8 разъема ХР1 блока регулирования и контактами датчика;

- обрыв цепей датчиков тока или напряжения. Необ­ходимо установить наличие и исправность резистора 4,7 кОм между зажимами U_вых.1 и U_вых.2 датчика ДТГ. Прове­рить соответствие показаний вольтметра и амперметра на пульте машиниста измеренным напряжениям на дат­чиках ДНГ (между зажимами 0 и 1000 В) и ДТГ (0 и 75 мВ) При измерении напряжения с шунта 104 следует исполь­зовать милливольтметр и при пересчете учитывать, что току 6000 А соответствует напряжение 75 мВ. Надо также убедиться в наличии напряжения 15 В между зажимами +15 и -15 В датчиков. Проверить ис­правность электрических цепей от датчиков к блоку регулирования (зажимы U_вых.1 и U_вых.2, разъем ХS1). Выявить правильность установки и регулировки индуктивного датчика (при его подключении к системе) или датчикалинейных перемещений. При отсутствии или выходе из строя этих датчиков система автоматически нагружает дизель-генератор по характеристике фиксированной мощности для данной позиции контроллера машиниста;

- отключен один или несколько тумблеров ОМ1 – ОМ6 или отсутствует контакт в цепи входного сигнала в блок УСТА через эти тумблеры. Не будет увеличиваться мощность генератора, начиная с 11-й позиции контроллера. Необходимо при включенных ОМ1 – ОМ6 проверить наличие напряжения 75 В относительно "минуса" схемы на контакте В4 разъема ХР1 и его отсутствие приотключении любого ТЭД. Проверку можно выполнить при работающем дизеле.

Если не включаются или включаются не­правильно контакторы ВШ1 и ВШ2. то это может быть вызвано следующими причинами:

- не установлен в рабочее положение тумблер ТУП или отсутствует контакт в цепи от него к блоку регулирования. При включенном тумблере ТУП и переводе рукоятки контроллера машиниста на 4-ю позицию должно появиться напряжение 75 В относительно "минуса" схемы на контактах А4: ХР1 (признак включения ТУП) и А1, А2: ХS2 (питание транзисторных ключей управления ВШ1 и ВШ2). Когда контакторы ВШ1 и ВШ2 срабатывают, должно присутствовать или отсутствовать (зависит от схемы тепловоза) напряжение 75 В относительно "минуса" схемы на контактах А1, А2: ХР1, а при замыкании или размыкании вручную блок-контактов ВШ1 и ВШ2 напряжение должно соответственно пропасть или появиться;

- отсутствует цепь питания контакторов ВШ1 и ВШ2 от блока УСТА. Надо проверить цепь питания катушек контакторов ВШ1 (катушка ВШ1 – С1: XS2)и ВШ2 (ка­тушка ВШ2 – С2: ХS2);

- неисправен блок регулирования, в первую оче­редь модули ГР и Вых. Проверять срабатывание контакторов ВШ1 и ВШ2 можно на стоянке без нагруз­ки. Для этого необходимо отключить отключатели мо­торов, включить ТУП и, собрав схему возбуждения ГГ, перевести рукоятку контроллера на 4-ю позицию. После этого система начнет увеличивать напряжение гене­ратора до значения отсечки. При напряжении ГГ, рав­ном 0,8 напряжения отсечки для данной позиции, дол­жен включиться контактор ВШ1, а через 10 с – ВШ2. В случае перевода контроллера на 3-ю позицию контак­торы должны отключиться.

Если после запуска дизеля не происходит включение блока регулирования, то это может быть вызвано следу­ющими причинами: не включен тумблер "Питание" на блоке регулирования; вышел из строя предохранитель на передней панели модуля «ПИТ»; нет цепи питания блока от схемы тепловоза. Следует проверить наличие напряжения 75 В между контактами А0 и В0 разъема ХР1, а также цепь питания и исправность реле включения блока, которое подключается параллельно катушке реле окончания пуска дизеля.

В редких случаях причиной неисправности блока мо­жет являться выход из строя модулей ПР и АЦП. Если отсутствуют неисправности в других модулях и схеме тепловоза,рекомендуется заменить модули ПР и АЦП на заведомо исправные. Существенно упрощается поиск неисправности как в электрической схеме тепловоза, так и в блоке регулиро­вания системы при использовании переносного пульта, сконструированного и изготовленного специалистами ВНИТИ. Удобство состоит в том, что в этом случае можно определить конкретное направление поиска неисправно­сти, а не выполнять все проверки возможных причин, ко­торые могли бы привести к данному отказу. В инструк­ции по пользованию переносным пультом подробно рас­смотрена методика работы с ним. При этом объясняется содержание выводимой на экран информации в зависи­мости от режима работы тепловоза.

Переносной пульт представляет собой малогабаритное устройство, соединяющееся отключаемым кабелем, по кото­рому считывается информация с блока регулирования. По этому кабелю в пульт с блока также подается напряжение 5 В для питания его от электрической схемы, что позволяет обойтись без посторонних источников питания На лицевой панели пульта находятся двухстрочный экран для считыванияинформации и пять клавиш управления режимами.

Используя клавиши управления режимами, можно вы­водить на экран следующую информацию: напряжение, В (заданное и измеренное) и ток, А главного генератора; напряжение бортовой сети, В; частоту вращения вала ди­зеля, об/мин; положение реек ТНВД в условных единицах от 0 до 510 (заданное и измеренное); состояние электри­ческих аппаратов МР1 – МР4, ОМ1 – ОМ6, КВ, ВВ и ТУП, а также, согласно поступающим дискретным сигналам, со­стояние контакторов ВШ1 и ВШ2; напряжение рассогласования при боксовании колесных пар, В; углы открытия транзисторов ШИМ1 и ШИМ2 в условных единицах от 0 до 6000; коман­ды системы на включение ВШ1 и ВШ2, реле защиты; мощность главного генератора (заданная и измеренная), кВт. Кроме того, пульт дает возможность программиро­вать (записывать) положение реек ТНВД на каждой пози­ции с целью согласования свободной мощности дизеля с изменяющейся суммарной мощностью нагрузок.

Процесс определения неисправных мо­дулей блока регулирования или датчиков системы с помощью переносного пульта. Контроль правильности считывания дискретных сигналов из схемы тепловоза заключается в проверке соответ­ствия потенциала на входе в блок регулирования показа­ниям переносного пульта. Так, при напряжении 75 В, по­ступившем с электрического аппарата на соответствую­щий входной контакт блока, в информации на пульте о состоянии этого аппарата должен отображаться сигнал «1», а при снятии напряжения — «0» Если после подачи напряжения вместо сигнала «1» продолжает отображать­ся сигнал «0», то неисправен данный канал модуля галь­ванических развязок «ГР».

При проверке включения контакторов ВШ1, ВШ2 и реле защиты необходимо создать условия для их включе­ния и проконтролировать при наличии сигналов «0» и «1» у символов ОП1, ОП2 и А₀ (соответственно) состояние данных аппаратов (система подает питание на их катуш­ки). Если при наличии сигнала «1» напряжение отсутству­ет, а при сигнале «0» или «1» проверяемый аппарат все время включен, то неисправен соответствующий ему ка­нал модуля выходных ключей «ВЫХ».

Когда при включении 1-й позиции контроллера под нагрузкой число условных единиц ШИМ1 на экране пульта начинает увеличиваться, а нагрузка при исправной цепи обмотки возбуждения отсутствует, неисправность в первую очередь следует искать в модулях управления ШИМ «Упр. ШИМ» или ключей ШИМ Если отсутствует зарядка аккумуляторной батареи, а число условных еди­ниц ШИМ2 на экране пульта начинает увеличиваться, то при исправной цепи обмотки возбуждения ВГ неисправ­ность следует искать в модулях управления ШИМ «Упр. ШИМ» или ключей ШИМ. Эти же модули при выходе из строя некоторых входящих в их схему элементов являют­ся причиной лавинообразного нарастания напряжения главного или вспомогательного генератора (резкое уве­личение нагрузки, недопустимо большой ток зарядки АБ)

Если имеется питание 75 В на контактах А0 и В0 ка­бельной части разъема ХР1, исправен предохранитель на модуле «ПИТ», то вышел из строя сам модуль питания. Могут быть исправными датчик частоты вращения и его цепи, а показания оборотов на пульте отсутствуют (ОВ = 0), значит не работает модуль «Упр. ШИМ» блока регулиро­вания. Когда цепи датчиков ДТГ, ДНГ и ДНВГ исправны, а показания на пульте напряжения (UG) и тока (IG) ГГ и на­пряжения (UВ) ВГ отсутствуют или отличаются более чем на 5 % от показаний проверенных приборов на пуль­те машиниста и в ВВК, то отказал датчик, который необ­ходимо заменить. При отказе цепей или самого датчика линейных перемещений показание на пульте L_Р= 510 и не зависит от позиции контроллера машиниста В случае исправности цепей датчика необходимо отключить вы­ходной разъем Х2 блока электроники БЭ.

Внимание! Перед началом.поиска неисправностей в системе УСТА необходимо убедиться в нормальной работе дизель-генератора и схемы возбуждения в ре­жиме «Аварийное». Переключать схему возбуждения из режима «Нормальное» в режим «Аварийное» следует только на нулевой позиции КМ при отключенных кон­такторах КВ и ВВ.

Поиск неисправностей в электрической схеме тепло­воза и в блоке регулирования системы также можно вы­полнять при использовании персонального компьютера (ПК) с соответствующей программой, а также комплекта контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) разработки специалистов ВНИТИ.

Персональный компьютер помимо функций перенос­ного пульта имеет возможность регистрации сорока из­меряемых системой параметров с последующим их вы­водом в графическом виде на экран и принтер. Кроме того, ПК позволяет изменять параметры управляющей программы с целью оптимизации работы системы для конкретного тепловоза.

Контрольно-проверочная аппаратура позволяет при подключении к нему блока регулирования диагностиро­вать его с целью выявления неисправных каналов мо­дулей. Ремонтируют блок регулирования заменой вы­шедших из строя модулей исправными, которые прила­гаются на гарантийный срок службы. Восстанавливать неисправные модули должны высококвалифицированные специалисты депо или представители организации-разработчика системы.