«УЧИСЬ ЧИТАТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВАГОНОВ Рекомендовано Управлением кадров, учебных заведений и правового обеспечения Федерального агентства железнодорожного транспорта в качестве учебного пособия для студентов ...»
-- [ Страница 1 ] --
0
Ю.И. Понкратов
УЧИСЬ ЧИТАТЬ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВАГОНОВ
Рекомендовано
Управлением кадров, учебных заведений и правового обеспечения
Федерального агентства железнодорожного транспорта
в качестве учебного пособия для студентов
техникумов и колледжей железнодорожного транспорта
Москва 2006 1 УДК 629.45/.46.064.5:621.316 ББК 39.24 П 56 П 56 Понкратов Ю.И. Учись читать электрические схемы вагонов: Учебное пособие для техникумов и колледжей. — М.: Маршрут, 2006. — 54 с.
ISBN 5-89035-317-9 Объясняются электрические схемы вагонов, описаны их разновидности. Рассмотрены элементы электрических схем и принципы их действия. Кроме того, даны условные буквенно-цифровые и графические обозначения элементов на электрических схемах вагонов отечественного и немецкого производства. Проанализированы конкретные электрические схемы управления холодильным оборудованием рефрижераторных вагонов отечественного и немецкого производства, схемы защиты и управления электрическим отоплением и вентиляцией пассажирского вагона с системой электрооборудования ЭВ10.02.37, схемы управления системой освещения и комбинированного отопления пассажирских вагонов типа 47 К/к, К/р, схемы электроотопления купейных вагонов типа 61-435. Приведены примеры построения и работы некоторых электрических блоков, применяемых в схемах пассажирских вагонов, таких как БЗ-38; БРН-37; БУЗ-76;
БРЧ-39; БУО-40; БУВ-48.
Учебное пособие предназначено для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта.
УДК 629.45/.46.064.5:621. ББК 39. Рецензенты: преподаватель Московского колледжа железнодорожного транспорта С.Н.
Натальин; и.о. старшего мастера электроцеха ПТО вагонного депо Москва Октябрьской ж.д.
Для того, чтобы понять работу электрической сети пассажирского, рефрижераторного и других видов подвижного состава, необходимо знать принципы действия элементов этой сети и уметь определять, когда, при каком положении коммутационной аппаратуры через отдельные элементы электрического оборудования может проходить электрический ток, вызывая их правильное срабатывание. Правильное срабатывание отдельных элементов электрического оборудования обеспечивает в свою очередь слаженную работу практически всего оборудования подвижного состава любого вида, а следовательно — комфорт и безопасность пассажиров, сохранность грузов.
Разобравшись в принципе работы электрических схем, можно определить, какие электрические провода или элементы необходимо подвергнуть отдельной проверке, быстро найти неисправность и устранить ее, тем самым не допустив ухудшения условий проезда для пассажиров или порчу груза в рефрижераторном подвижном составе.
Умение читать электрические схемы является обязательным требованием для выпускников железнодорожных техникумов и колледжей соответствующих специальностей.
Для правильного понимания электрических схем необходимо, прежде всего, усвоить основы работы всех устройств и приборов, изображенных на них.
Данное учебное пособие позволяет познакомиться с примерами чтения электрических схем различных типов пассажирских вагонов и с принципами управления работой основного электрического оборудования рефрижераторного подвижного состава. Кроме того в пособии разъясняется предназначение отдельных элементов электрической сети и приводятся примеры их графического обозначения.
Настоящее учебное пособие может быть использовано при изучении дисциплин специальности 190304 «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог», специализации 190304.03 «Установки и электрические аппараты вагонов» («Электропривод и преобразователи подвижного состава» и «Электрические аппараты и цепи вагонов»).
Глава 1. ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ В зависимости от назначения различают несколько видов электрических схем струк схем: структурные, функциональные блок-схемы, принципиальные схемы подключения (монтажные) и турные функциональные, блок схемы принципиальные, монтажные другие (примеры приведены, на рис. 1.1-1.4).
примеры рис Структурные схемы иллюстрируют основные части оборудования, их назначение и вза оборудования взаимосвязь. Функциональные — процессы, происходящие в устройствах. Блок процессы Блок-схемы — связь отдельных законченных блоков в устройстве между собой Принципиальные схемы дают д собой. детальное представление о принципах действия электрических устройств Монтажные схе устройств. схемы или схемы подключения определяют связи с помощью электрических сетей между от связи, сетей, отдельными элементами электрооборудования и показывают внешнее подключение прово проводов к электрическим приборам.
Электрические схемы бывают однолинейными и многолинейными. Однолинейные схе многолинейными схемы раскрывают общие взаимосвязи узлов и элементов Большую часть узлов показывают укру элементов. укрупненно, в виде блоков Соединения изображают одной линией (одинаково для пере ненно блоков. одной одинаково переменного, постоянного тока и для трехфазной сети сети).
На электрических схемах используется единое изображение электрооборудования. Каж меняются свои системы изображения. Цифры в обозначениях представляют собой поряд элемент; цифра 4 — порядковый номер элемента Аппараты обозначаются первыми букв провода — индексами с цифрами, которые соответствуют номерам присоединенных к ним проводов. Общие точки соединения нескольких элементов на схеме имеют один и тот же проводов номер.
Среди большого числа различных схем принципиальные схемы занимают особое место Это схемы электрических соединений в развернутом виде Принципиальная схема дает де контроля). По принципиальной схеме проверяется правильность электрических соедине при монтаже и наладке систем электрооборудования подвижного состава На принци ТБ — телефонные аппараты механика-бригадира; ТП — телефонные аппараты проводников; Л — трансляцимеханика проводников онная линия; РК — радиокупе штабного вагона СО — служебное купе штабного вагона; В — вагон Рис. 1.2. Функциональная схема установки поездного радиовещания:
А-275В — радиовещательный приемник; ПР блоки усиления; ПК— панель контроля; БП — блок питания; Тр1-Тр4 — выходные трансформаторы МКФ — микрофон; ПР1-ПР2 — блоки усиления; ПР — блок сигнализации; ПР9 — сигнализатор допустимых уровней ПР4 — блок защиты; В1 — переключатель В — выключатель линейного выхода ДБ — делитель на линейном входе; ПР5 — отключающие устройства (при неисправных БУ Гр — контрольный громкоговоритель;
ются отдельно и могут размещаться в различных местах схемы для удобства ее чтения Все элементы одного и того же устройства обозначаются одинаково одними и теми же буква но с различными цифровыми индексами На схеме показываются все электрические связи между входящими в нее элементами.
Перед изучением принципиальных схем необходи прежде всего усвоить основы работы всех устустройств и приборов, входящих в данную электричес Полная принципиальная схема подвижных составов различных видов очень громоздка и имеет большие раразмеры, что осложняет ее использование. Поэтому для удобства чтения общие принципиальные схемы делятся на схемы отдельных блоков, схемы групп потребителей электроэнергии или по назначению. На таких схемах Рис. 1.3. Блок-схема центрального пульта показывают все выходы соединений к схемам других системы пожарной сигнализации пасса альной схеме приводится шкала с обозначением зон В образователь питания и защита 2 — блок тексте описания схемы указываются цифры на шкале (зоны), соответствующие тому или иному элементу (включает в себя сигнализацию неис нов имеют блочную конструкцию, т е каждая такая си стема состоит из отдельных блоков, выполняющих кон Рис. 1.4. Схема подключения потребителей к шинам грузового вагона РПС ZB-5:
22R, 22S.22T — силовые шины грузового вагона; N — нейтраль; SL — заземляющая шина; Х17 — розетка на торцевой стороне вагона (три фазы RST и нейтраль N); U4F1 — U4F6 — предохранители; U4Q1 — пакетный выключатель; Х27; Х28 — разъемы для подключения 1 и 2 холодильных установок (три фазы RST и заземляющая шина SL); U4Q2 и U4Q3 — контакторы для подключения дополнительного отопления 1 и 2 холодильных установок (R4 и R7); Х31 и Х32 — разъемы холодильных установок для подключения электронагревателей поддонов испарителей; R5, R6 и R8, R9 — электронагреватели поддонов испарителей 1-й и 2-й холодильных установок; Х25 и Х26 — дополнительные однофазные розетки с заземляющими контактами (12SL); 15R01 и 19R01 — питание цепей защиты и управления холодильными установками кретные функции. Применение блоков дает возможность быстро устранить неисправность системы простой заменой блока. Кроме того, блоки имеют встроенные системы диагностики и контроля, которые дают возможность проверять их работоспособность во время эксплуатации. В технической документации различных производителей блоки могут иметь различное обозначение, несмотря на то, что выполняют одинаковые функции. Например: блок управления работой системы вентиляции в различной документации может обозначаться БУВ, БРВ или 26.230. В технической документации вагонов типа «Тверь» обозначения БЗ, БУЗ не имеют цифр в наименованиях, БРН имеет, например, блок 26.231. Номер в обозначении блока обозначает модификацию и наличие дополнительных устройств (например, блок отопления БУО-1;БУО-40 и т.д.).
Коммутационная аппаратура. Аппаратура, предназначенная для изменения состояния электрической сети (по алгоритму: ток проходит — не проходит) или электрических потребителей (по алгоритму: потребители работают — не работают)*, называется коммутационной, или переключающей. Коммутационная аппаратура по принципу работы делится на два вида: контактная и бесконтактная.
Бесконтактная аппаратура изготавливается на основе элементов с электронно-дырочной проводимостью и не имеет механических частей. Например, тиристор при подаче сигнала на управляющий электрод пропускает электрический ток, вызывая срабатывание других элементов (реле и контакторов).
Контактная аппаратура имеет не менее двух контактов, группу или несколько групп контактов. В группу контактов входят подвижный и неподвижный контакты. При замыкании подвижный контакт прижимается к неподвижному и цепь замыкается (ток проходит). При размыкании подвижный контакт отходит от неподвижного, между ними появляется зазор — цепь размыкается (ток не проходит).
Контактные коммутационные аппараты по способу управления делятся на две группы: с ручным управлением и имеющие электромагнитный привод.
В контактных аппаратах с ручным управлением срабатывание происходит при помощи мускульной силы человека (используются кнопки, тумблеры, рубильники и т.д.) В свою очередь эта аппаратура делится на аппаратуру с фиксацией и без фиксации положения. К аппаратам без фиксации положения относятся кнопки и некоторые виды тумблеров. Они возвращаются в первоначальное положение после окончания воздействия. Например, контакты кнопки «пуск» при нажатии на нее замыкаются. Если прекратить нажатие, контакты под действием пружины размыкаются. К аппаратам с фиксацией положения относятся: выключатели, рубильники и т.д. Они остаются во включенном положении после окончания воздействия до тех пор, пока их не переведут в другое положение.
В аппаратах, имеющих электромагнитный привод (реле, контакторы и т.д.), срабатывание происходит с его помощью. Электромагнитный привод состоит из магнитопровода (неподвижного сердечника), подвижного сердечника, катушки, создающей электромагнитное поле, и возвратной пружины. К подвижному сердечнику крепится подвижный контакт, который прижимается к неподвижному контакту, когда через катушку проходит электрический ток.
Создаваемое катушкой магнитное поле притягивает подвижный сердечник к неподвижному, преодолевая усилие возвратной пружины. После прекращения прохождения электрического тока через катушку подвижный сердечник под действием возвратной пружины отходит от неподвижного сердечника, а подвижный контакт — от неподвижного контакта (цепь размыкается).
Контакты бывают:
а) замыкающиеся (нормально разомкнутые, или нормально открытые) — «З»;
б) размыкающиеся (нормально замкнутые, или нормально закрытые) — «Р»;
в) переключающиеся (комбинированные).
Определение «нормально» относится к состоянию коммутационной аппаратуры и требует отдельного пояснения. По ГОСТ 2.725-75 коммутирующие устройства на схемах должны изображаться в отключенном положении, т.е. при отсутствии тока во всех цепях схемы и внешних принудительных, воздействующих на подвижные части аппаратуры. Для аппаратов с ручным управлением это означает, что на аппаратуру не действует мускульная сила человека (кнопка не нажата), для аппаратов с электромагнитным приводом — что ток через катушку привода не проходит. На принципиальных электрических схемах подвижные части замыкающихся и размыкающихся контактов одного и того же аппарата изображаются различными споПод словами «работают» — «не работают» подразумевается исполнение потребителями своих функций, например: электрическая лампа освещения горит или не горит.
собами. Сила, действующая на подвижный контакт для его срабатывания, должна иметь н Полупроводниковые диоды. Полупроводниковый диод — это двух-электродный прибор принцип действия которого основан на использовании различных явлений возникающих между частями монокристалла полупроводника с проводимостями р- и п-типов. Полупроводниковые диоды применяются в схемах работающих в непрерывном и импульсном ре жимах, и делятся по назначению на выпрямительные стабилитроны (опорные диоды св Основные параметры полупроводниковых диодовдиодов:
- прямой ток Iпр — ток через диод в прямом направлении - обратный ток Iобр — ток через диод в обратном направлении - наибольший допустимый выпрямленный ток Iвыпрmax — ток (средний за период по - наибольший допустимый прямой ток Iпр.доп;
- прямое напряжение Uпр;
- обратное напряжение Uобр;
- наибольшее допустимое обратное напряжение Uo6р.max — напряжение которое мо быть приложено к диоду в обратном направлении в течении длительного времени не выз - емкость Сд;
- габариты;
- диапазон рабочих температур.
Выпрямительные диоды (рис 2.1, а) предназначены для выпрямления переменного тока низкой частоты (до 50 кГц). Для выпрямления высоких напряжений и больших токов ис ствия которого основан на использовании явления лавинного пробоя обеспечивает посто Основные параметры стабилитрона:
- напряжение стабилизации Uст — напряжение на приборе при прохождении заданного тока стабилизации Iст;
- постоянное прямое напряжение Uпр — при прохождении постоянного прямого тока Iпр;
- минимальный Iст.min и максимальный Iст.max токи стабилизации;
- область стабилизации — рабочий участок вольт-амперной характеристики, в котором большому изменению тока стабилизации Iст соответствует малое изменение напряжения стабилизации Uст;
- температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) ст — отношение отТКН носительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температутемпературы окружающей среды при постоянном токе стабилизации - максимальная допустимая рассеиваемая мощность Рmax.
Стабилитроны используются для стабилизации напряжения постоянного тока в стаби стабилизаторах напряжения предназначенных для аппаратуры широкого применения и для ог а — выпрямительный; б — стабилитрон; в — светодиод; г — динистор; д — тиристор Светодиоды (рис. 2.1, в) — полупроводниковые приборы, преобразующие электрические сигналы в свето вые. Длина волны определяющая цвет излучаемого св примесей. Так длина волны излучения приборов из примесей Так, фосфида галлия соответствует зеленому цвету Све цвету. Светодиоды нуждаются в источниках пит питания с большим Рис. 2.2. Тринистор со структурой внутренним сопротивлением. Для этого последователь но с источником питания включают резистор что уменьшает наклон вольтамперной характе характеристики, и проходящий через светодиод ток меньщий ше зависит от напряжения питания. Низкое напряжение и м лые токи, свойственные свет Тиристоры — полупроводниковые приборы имеющие три и более последовательно обр Динисторы — неуправляемые приборы имеют два вывода (анод А и катод К из крайних областей и включаются только при изменении полярности и напряжения питания Недоста Тринисторы (рис. 2.2) — переключающие четырехслойные управляемые диоды имеющие диоды, три вывода: анод А и катод К из крайних областей и управляющий электрод УЭ из средней области области. При подаче на катод тринистора положительного потенциала, а на анод — отрицапотенциала тельного на переходе П появляется прямое Uпр, а на последовательных переходах П1 и П — обратное Uобр напряжение. При этом если через тринистор проходит малый обратный ток Iобр, он закрыт При изменении полярности (плюс на аноде и минус на катоде к переходу П прикладывается запирающее напряжение и тринистор также закрыт Тринистор открывается когда к аноду прикладывается прямое напряжение большее чем напряжение включения Uвкл (что нежелательно или при подаче управляющего напряжения на управляющий электрод При эксплуатации тиристоров следует иметь в виду что обратное напряжение не должно превышать максимально допустимое значение для данного прибора иначе тиристор может быть пробит Кроме того амплитуда анодного напряжения при отсутствии управляющего сигнала должна быть меньше напряжения включения Транзисторы. Это полупроводниковые трехэлектродные приборы, предназначенные для усиления, генерирования или преобразования электрических сигналов Транзистор пред с тремя слоями (областями). Средний слой называют базой Б Один наружный слой который является источником носителей зарядов (электронов или дырок называют эмит другой, принимающий поступающие от эмиттера заряды коллектором К Физические процессы протекающие в р-п-р- и п-р-п-транзисторах, ан состоит лишь в том что при одинаковых рабочих режимах напряжения на одноимен электродах транзисторов имеют противоположную полярность (отрицательное на кол Транзисторы называются биполярными (рис. 2.3 а-г), если ток в базах переносится носи — электронами). Существуют также униполярные транзисторы в которых ток переносится только одним типом носителей — основным для данного полупроводника. Такие транзисто а и б, в и г — структура и условные обозначения биполярных р-п-р- и п-р-п-типов; д и е — условные обозначения полевых тран В зависимости от напряжения на переходах различают несколько режимов работы би биполярных транзисторов активный, отсечки насыщения инверсный. Они отличаются со Существуют три схемы вкл ключения биполярных транзисторов с общей базой (ОБ), с о сти.
Параметры транзисторов:
- h 11 — входное сопротивление: отношение изменения напряжения на входе к вызван - h 12 — коэффициент обратной связи по напряжению отношение изменения напряже на входе к вызванному им изменению напряжения на выходе выходе;
- h 22 — выходная проводимость: отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению выходного напряжения;
- h 21 — коэффициент усиления по току отношение изменения выходного тока к выз Аналоговые интегральные микросхемы Аналоговые интегральные микросхемы (АИМС) широко используются в радиоаппаратуре, средствах автоматики и электроники АИМС х серии содержат конкретные разновидности АИМС например К усилители, К224 — генераторы формирователи импульсов К генераторы, импульсов, К198, К К224, 226, 228 — разнообразные усилительные схемы различных частот Построение аппаратуры на основе АИМС в большинстве случаев осуществляется с использованием типовых усилительных схем — многоцелевых и особенно микросхем операционных усилителей (ОУ). ОУ Многоцелевой усилитель состоит из двух каскадов выполненных по схеме с общим эмит ды — инвертирующий и неинвертирующий При отсутствии входного сигнала уровни н систем и установок кондиционирования воздуха в па пассажирских вагонах используются специспециальные температурные датчики различных видов.
Еп — напряжение питания; Rб – резии- комплект ртутных контактных термометров, помеще Терморезисторы имеют спираль, выполненную из платины или меди, сопротивление которой при повышении температуры возрастает, а при понижении — уменьшается. Характер изменения сопротивления постоянный, т.е. температурный коэффициент t, характеризующий темп изменения сопротивления при изменении температуры на 1° С, является постоянной величиной.
Термисторы также изменяют свое сопротивление при изменении температуры, однако, наоборот: при нагревании сопротивление уменьшается, при охлаждении — увеличивается.
Температурный коэффициент у термистора отрицательный и значительно выше (в 10- раз), чем у терморезистора. Для всех термисторов характерна нелинейная зависимость сопротивления от температуры. Для получения линейной характеристики термистора собирают линеаризирующую цепь, состоящую из параллельно и последовательно включенных резисторов, при этом теряется чувствительность и точность измерения.
Термостаты, применяемые для автоматизации режимов отопления и охлаждения воздуха в пассажирских вагонах, имеют ртутные термодатчики, выполненные в виде стеклянных сосудов с двумя впаянными электродами, которые соединены с наружными контактами. Внутри запаянных сосудов находится ртуть. Объем сосудов и количество ртути выбирают таким образом, чтобы при температуре уставки, значение которой указано на сосуде, ртутный столб замкнул оба электрода. Для обеспечения различных уставок электроды впаиваются на разных уровнях. Точность срабатывания термостата 0,5°С.
«