Унифицированная система тепловозной автоматики уста 5. Система уста на тепловозе тэм2. БД1 — БД4. Блокировки дверей высоковольтных камер

Система УСТА для тепловозов ТЭ10 И М62: диагностика неисправностей в электрической схеме

В настоящее время на сети дорог России находится в эксплуатации более 100 секций тепловозов типа ТЭ10М(У) и М62(У), которые в период с 1996 по 2001 гг. были оснащены системой регулирования электропередачей и электроприводом (УСТА), разработанной специалистами ГУП ВНИТИ МПС РФ (г. Коломна). До 2005 г. данной системой запланировано оборудовать еще не менее 500 секций.

Прошедшие модернизацию машины водят поезда как в двух- и трехсекционных вариантах (грузовая работа), так и по одной секции (пассажирское движение). За время эксплуатации система зарекомендовала себя как современное, высокотехнологичное изделие, которое позволит в перспективе в значительной мере решить проблемы унификации электрооборудования, снижения номенклатуры запасных частей и сокращения затрат на техническое обслуживание тепловозов.

Применение системы существенно упрощает процесс настройки дизель-генератора на реостатной станции, а в некоторых случаях вообще исключает необходимость ее выполнения. Реализуемое системой регулирование силового оборудования позволяет существенно улучшить тяговые свойства тепловоза.

Как показывает практика эксплуатации модернизированных тепловозов, не все локомотивные бригады и ремонтный персонал депо хорошо представляют принципы работы системы, особенности электрической схемы, в которой она используется, а также способы отыскания возможных неисправностей в электрических цепях. Опыт показывает, что чаще отказы происходят в системах дизеля и штатной схеме локомотива, а не в системе УСТА. Поэтому происходят неоправданные отключения системы, перевод локомотива на аварийный режим возбуждения и даже его отставка от эксплуатации. Публикуемая статья призвана помочь работникам депо разобраться в особенностях технического обслуживания системы на тепловозах типа ТЭ10 и М62.

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:

Регулирует ток в рабочей обмотке возбуждения возбудителя (0 - 20 А);

Обеспечивает постоянство мощности для каждой позиции контроллера машиниста с учетом включения и отключения вспомогательных нагрузок;

Выполняет отсечки по току и напряжению главного генератора, а также защиту от боксования колесных пар;

Включает и отключает электрические аппараты: катушки контакторов ослабления возбуждения тяговых двигателей BШ1 и ВШ2 реле защиты;

Автоматически ограничивает мощность ГГ, соответствующую 10-й позиции контроллера машиниста, при отключении одного и более ТЭД;

Поддерживает напряжение бортовой сети 11б = = 75 В ± 1 %;

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 переходами 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 A3 - 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 XS1 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, а также мощности генератора и вспомогательных нагрузок.

Датчики ДНГ, ДТГ, ДНВГ и ДМС представляют собой измерительные преобразователи, которые служат для адаптации аналоговых сигналов иэ 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 - ВЗ, В4, В7, С7)

Подает питание через разъем XS2 (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 разъема XS2 (вход питания А4, выход на нагрузку С4) на реле защиты (зависит от типа тепловоза), которое разбирает схему возбуждения.

Кроме того, иэ блока регулирования подается напряжение 15 В с разъема ХР1 (В6, 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:

Отсутствие возбуждения или бросок тока (недопустимо высокое напряжение) ГГ;

Нет заряда АБ или высокое напряжение бортовой сети с большим током заряда АБ;

Занижена мощность ГГ по позициям КМ при работе системы;

Неправильная работа контактора ВШ1 или ВШ2; ё неустойчивая работа реле защиты; ё блок регулирования не включается после запуска дизеля (не мигает нижний светодиод на модуле «АЦП» и не горит светодиод на модуле «ПИТ»).

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

Обрыв цепи обмотки возбуждения возбудителя. На заглушённом 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 A3 разъема ХР1 при включенных контакторах КВ и ВВ;

Неисправны датчики ДНГ и ДТГ. Для проверки датчиков необходимо отключить провода от зажимов 1)ВЫХ1 и ивых2, а также входных зажимов (0, 75 мВ; 150, 1000 и 1500 В), подключить резистор 1 кОм между зажимами UBblxi и ивых2. а затем 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 UBb,xi и ивых2 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 мультиметром 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 ивых1 и ивых2 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 UBblx1, ивых2 - разъем XS1). Выявить правильность установки и регулировки индуктивного датчика (при его подключении к системе) или датчика линейных перемещений. При отсутствии или выходе иэ 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 при отключении 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 перемещении 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: XS2 (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 B1U2 от блока УСТА. Надо проверить цепь питания катушек контакторов ВШ1 (катушка ВШ1 - С1: XS2) и ВШ2 (катушка ВШ2 - С2: XS2);

Неисправен блок регулирования, в первую оче редь модули ГР и Вых. Кл. 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 АО и ВО 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 считывания информации 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, KB ВВ и ТУП а также согласно поступающим дискретным сигналам; состояние контакторов ВШ1 и ВШ2 по поступающим от них дискретным сигналам; напряжение рассогласования при боксовании колесных пар, В; углы открытия транзисторов ШИМ1 и ШИМ2 в условных единицах от 0 до 6000; команды системы на включения 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 Аи (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 АО и ВО 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 (UB) 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 Lp = 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.

Инженеры М.М. ТИХОМИРОВ, А.В. ЧУПОВ,
С.И. ТАРУНТАЕВ, научные сотрудники ГУП ВНИТИ МПС РФ, г. Коломна

Приведены основные типовые неисправности, которые могут встречаться на тепловозе с системой УСТА, а также возможные причины появления неисправностей и методы их устранения. Перечень типовых неисправностей тепловоза с системой УСТА приведен в таблице 3.

Принятые сокращения, условные обозначения, термины соответствуют схеме электрической принципиальной 27.Т. 146.00.00.000 ЭЗ тепловоза 2ТЭ10М.

При выходе из строя системы УСТА переход на аварийную схему выполняется в следующей последовательности:

2.3.1 Контроллер машиниста поставить на нулевую позицию.

2.3.2 Выключить тумблер на модуле БП блока УСТА.

2.3.3 Перевести аварийный переключатель «АР» в положение «Аварийное».

Таблица 3.

Неисправность, внешнее проявление	Вероятная причина	Метод устранения
После запуска дизеля на рабочей схеме нет возбуждения, тяговая схема собирается, зарядка аккумуляторной батареи есть. Тумблер на модуле питания УСТА включен. Светодиоды на АЦП и модуле БП не светятся. Реле РУ16 сработало.	Блок питания УСТА не запускается.	Тумблер на модуле БП УСТА выключить и с выдержкой времени не менее 20 с. включить, контролируя зажигание светодиодов на модулях БП, АЦП, если светодиоды не светятся, то операцию повторить несколько раз.
То же	Вышел из строя модуль БП	Заменить предохранитель на модуле БП; если он исправен, то заменить модуль БП.
То же	Загрязнен замыкающий контакт реле РУ 16.	На реле РУ16 зачистить замы­кающий контакт между прово­дами 5025, 5027.
То же	Нет цепи питания от аккумуляторной батареи к разъему ХР1:ВО блока УСТА.	Проверить наличие питания на рейках: 1/4, Пр. 5027, з.к. РУ 16, Пр 5025
То же, но при этом реле РУ16не сработало	Сгорела катушка релеРУ16	Заменить реле РУ 16
Тяговая схема не собирается на рабочей и аварийной схеме. Ток зарядки есть.	Неисправность цепей сборки тяговой схемы.	Поиск неисправности выполнять, как в серийной схеме. Прозвонка цепей включения контакторов поездных, KB, BB, реле времени РВЗ и т.д.
Тяговая схема собирается. На аварийной схеме под нагрузкой возбуждение есть. На рабочей схеме нет. Ток зарядки есть.	Обрыв плюсовой цепи питания модуля ШИМ1	Прозвонить омметром цепь между рейкой 1/4 (Пр. 404) и разъемом ХР2: C1-J-C4 блока УСТА. См. схему электрическую принципиальную 27.Т.146.00.00.000ЭЗ, листЗ
Тяговая схема собирается. На	Обрыв	Прозвонить омметром цепь

	Вероятная причина	Метод устранения
аварийной схеме под нагрузкой возбуждение есть. На рабочей схеме нет. Ток зарядки есть.	минусовой цепи питания модуля ШИМ1	между разъемом ХР2:В1, В2, В6, С6 и рейкой 8/20 (Пр. 5046) см. схему электрическую принципиальную 27.Т.146.00.00.000ЭЗ, лист З
Тяговая схема собирается. На аварийной схеме возбуждение есть. На рабочей схеме при переводе контроллера на первую позицию наблюдается бросок тока до 3000 А, напряжение генератора при этом около 100ч-200В. Дизель «давится».	Неисправен модуль ШИМ1 блока УСТА	Неисправны силовые транзисторы VT1, VT2. Заменить неисправные транзисторы VT1.VT2. Схема электрическая принципиальная ОЭП597.09.00.000-01ЭЗ блока УСТА
Тяговая схема собирается на рабочей и аварийной схеме. Ток зарядки есть. На аварийной схеме возбуждение есть. На рабочей схеме нет. Напряжение генератора равно нулю на всех позициях контроллера.	Цепь признака включения KB, ВВ.	Прозвонить омметром цепь между рейкой 1/4, контактом разъема ХР1: A3 блока УСТА. Если цепь не звонится, то проверить замыкающие контакты контакторов KB, BB (Пр. 5018,5029).
То же, но при этом цепь между рейкой 1/4, разъемом ХР1:АЗ прозванивается.		Не работает канал признака включения KB, ВВ. Неисправный канал определяется с помощью переносного пульта, на котором устанавливается режим просмотра дискретных входов. При неисправном канале на индикаторе постоянно отображается информация КВ=0. Неисправный канал переключить на резервный. Выполняется в условиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствии с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП.597.04.00.000-01ЭЗ блока УСТА.
Тяговая схема собирается. На рабочей схеме при	Цепь признака отключателей	Прозвонить омметром цепь между рейками 5/13 и 1/4. Если

Неисправность, внешее проявление	Вероятная причина	Метод устранения
отключении одного из отключателей моторов ОМ1-ЮМ6 нет ограничения мощности генератора выше 10 позиции контроллера.	моторов 0М1-0М6	цепь звонится, то неисправен один из тумблеров отключателей моторов ОМ1-ЮМ6. Заменить неисправный тумблер.
То же, но при этом цепь между рейками 5/13 и 1/4 прозванивается.	Модуль гальванических развязок блока УСТА.	Не работает канал признака отключения отключателя моторов 0М1-ЮМ6. Неисправный канал переключить на резервный. Выполняется в условиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствии с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП 597.04.00.000-01 ЭЗ блока УСТА. Неисправный канал определяется с помощью переносного пульта, на котором устанавливается режим просмотра дискретных входов. Постоянно отображается информация ОМ=0.
Тяговая схема собирается. Под нагрузкой при увеличении позиции контроллера наблюдается понижение мощности генератора относительно заданной по ТУ для данной позиции. Частота вращения вала дизеля увеличивается в соответствии с ТУ.	Модуль гальва­нических развя­зок блока УСТА.	Не работает один из каналов признака включения электромагнитов МР1-МР4. Неисправный канал переключить на резервный. Выполняется в условиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствия с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП 597.04.00.000-01ЭЗ блока УСТА. Неисправный канал определяется с помощью переносного пульта, на котором устанавливается режим просмотра дискретных входов. При неисправном канале на индикаторе постоянно отобра­жается информация: КМ 1-0, КМ2=0, КМЗ=0, КМ4=0.

Неисправность, внешее проявление	Вероятная причина	Метод устранения
Тяговая схема собирается. Тумблер ТУП включен. Под нагрузкой при установке позиции контроллера на четвертую и выше с уменьшением тока генератора контакторы ВШ1, ВШ2 не включаются даже при достижении напряжения ограничения.	Модуль гальванических развязок блока УСТА.	Не работает канал признака включения ТУП. Неисправность определяется с помощью переносного пульта, который устанавливается в режим просмотра дискретных входов. Постоянно отображается информация ТУП=0. Неисправный канал переключить на резервный. Выполняется в условиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствии с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП 597.04.00.000-01ЭЗ блока УСТА.
Тяговая схема собирается. Тумблер ТУП включен. Под нагрузкой при установке позиции контроллера на четвертую и выше с уменьшением тока генератора контактор ВШ1 не включается.	Модуль гальванических развязок блока УСТА.	Не работает канал признака включения ВШ1. Неисправность определяется с помощью переносного пульта, который устанавливается в режим просмотра дискретных входов. На индикаторе постоянно отображается информация ВШ1 = 1. Неисправный канал переключить на резервный. Выполняется в условиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствии с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП597.04.00.000-0133 блока УСТА.
То же		Не работает канал выходных ключей ВШ1. Неисправность определяется с помощью переносного пульта, который устанавливается в режим просмотра дискретных выходов. На индикаторе

Неисправность, внешее проявление	Вероятная причина	Метод устранения
		постоянно отображается информация ОП1=0. Неисправный канал переключить на резервный. Выполняется в уеловивиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствии с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП 597.03.00.000-0133 блока УСТА.
Тяговая схема собирается. Тумблер ТУП включен. Под нагрузкой при установке позиции контроллера на четвертую позицию и выше с уменьшением тока генератора контактор ВШ1 включается, а ВШ2 не включается.	Модуль гальванических развязок блока УСТА.	Не работает канал признака включения ВШ2. Неисправность определяется с помощью переносного пульта, на котором устанавливается режим просмотра дискретных входов. На индикаторе постоянно отображается информация ВШ2=1. Неисправный канал переключить на резервный. Выполняется в условиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствии с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП597.04.00.000-01ЭЗ блока УСТА.
То же	Модуль выходных ключей блока УСТА	Не работает канал выходных ключей ВШ2. Неисправность определяется с помощью переносного пульта, на котором устанавливается режим просмотра дискретных выходов. На индикаторе постоянно отображается информация ОП2=0. Неисправный канал

Неисправность, внешее проявление	Вероятная причина	Метод устранения
		переключить на резервный. Выполняется в условиях депо высококвалифицированными специалистами в соответствии с ТО и схемой электрической принципиальной ОЭП597.03.00.000-01ЭЗ блока УСТА.
Тяговая схема собирается. Под нагрузкой при установке позиции контроллера на четветрую и выше при включении тумблера ТУП сразу включается контактор ВШ1, независимо от величины тока генератора.		Неисправен силовой транзистор VT1 канала ВШ1. Неисправный транзистор VT1 канала ВШ1 заменить. См. схему электрическую принципиальную ОЭП597.03.00.000-01ЭЗ блока УСТА.
Тяговая схема собирается. Под нагрузкой при установке позиции контроллера на четветрую и выше при включении тумблера ТУП сразу включается контактор ВШ2, независимо от величины тока генератора.	Модуль выходных ключей блока УСТА.	Неисправен силовой транзистор VT1 канала ВШ2. Неисправный транзистор VT1 канала ВШ2 заменить. См. схему электрическую принципиальную ОЭП597.03.00.000-01ЭЗ блока УСТА.
Тяговая схема собирается. На рабочей и аварийной схеме под нагрузкой возбуждение есть. Ток зарядки есть. На аварийной схеме ток генератора соответствует инструкции на реостатную настройку. На рабочей схеме мощность генератора завышена. Дизель «давится».	Обрыв цепей подключения датчиков тока или напряжения ДТг, ДНг к блоку УСТА.	Прозвонить цепи подключения датчиков тока и напряжения см. схему электрическую принципиальную 27.Т.146.00.00.000ЭЗ, лист 3.
То же	Датчики тока или напряжения генератора ДТг, ДНг	Неисправен датчик тока или напряжения генератора ДТг, ДНг. Неисправный датчик определяется с помощью переносного пульта, на котором устанавливается

В этом дополнении не приводятся неисправности по дизелю, топливной, масляной, водяной системам тепловоза. Они указаны в документации на дизель-генератор и инструкции по техническому обслуживанию и ремонту тепловоза ТЭ10М2139.00.00.000ИО.

Широкое применение микроЭВМ в качестве бортовых управляющих комплексов повышает эффективность локомотивных автоматических систем, расширяет их функциональные возможности, снижает массо-габаритные показатели, а за счет реализации более эффективных алгоритмов снижается расход топлива, электроэнергии и улучшатся тяговые свойства локомотивов. При этом переносить известные относительно простые алгоритмы регулирования, реализованные аппаратным способом, на микропроцессорную элементную базу нецелесообразно.

Аппаратура микропроцессорных систем автоматического регулирования осуществляет ввод информации от датчиков или командных устройств, логическую обработку этой информации в заданной последовательности и вывод полученных результатов для управления исполнительными устройствами. Задачи, решаемые каждым конкретным устройством, определяются алгоритмом его работы – упорядоченной последовательностью действий с конечным числом операций, приводящей к получению определенного результата. Последовательность выполнения операций – программа работы – закладывается в структуру электрической схемы и связи между программными и аппаратными средствами – электронными и электромеханическими элементами, входящими в состав системы.

Система УСТА объединяет два независимых друг от друга регулятора напряжения - регулятор напряжения тягового генератора и регулятор напряжения стартер-генератора, которые кроме собственно регулирования напряжения, выполняют еще несколько дополнительных функций.

Конструктивно система выполнена в виде имеющего модульную конструкцию блока регулирования и набора датчиков, количество которых зависит от варианта исполнения системы, и соединительных проводов.

Вычислительная часть системы УСТА представлена модулем процессора (ПР), в котором располагается однокристальная микроЭВМ – это интегральная микросхема, которая содержит все логические элементы необходимые для образования полноценной вычислительной системы. Она предназначена для обработки числовой информации о состоянии объекта регулирования и определения необходимых управляющих воздействий на объект.

Интерфейсная часть системы включает средства ввода аналоговых сигналов, дискретных сигналов, частотных сигналов, средства вывода дискретных управляющих сигналов и средства вывода аналоговых управляющих сигналов. Она представлена пятью модулями: модулем аналого-цифрового преобразователя (АЦП), модулем ввода дискретных сигналов (ГР), модулем выходных ключей (ВЫХ КЛЮЧИ), модулем управления широтно-импульсным модулятором (УПР ШИМ) и модулем силовых ключей ШИМ (КЛЮЧИ ШИМ) и предназначена для обеспечения связи вычислительной части системы с объектом регулирования. К интерфейсной части системы относятся также датчики, обеспечивающие первичное преобразование аналоговых сигналов, характеризующих режим работы дизель – генераторной установки тепловоза.

Она выполняет следующие основные функции:
- ввод в вычислительную часть аналоговых (непрерывных) гальванически развязанных сигналов (z , UТГ, IТГ), характеризующих значения параметров состояния объекта регулирования (таких, например, как выход реек топливных насосов высокого давления, напряжение и ток тягового генератора);
- ввод в вычислительную часть частотных сигналов, т. е. сигналов, характеризующих частоту вращения коленчатого вала дизеля n ;
- ввод в вычислительную часть дискретных (релейных) гальванически развязанных сигналов (КВ, МР1 … МР4, РУ5, ОМ1 … ОМ6 и др), характеризующих состояние объекта регулирования; дискретные сигналы формируются по принципу «есть – нет» и используются для определения признака включения или не включения какого-либо устройства или аппарата;
- передача от вычислительного устройства к объекту регулирования гальванические развязанных импульсных управляющих сигналов (ШИМ1, ШИМ2), используемых для плавного регулирования тока возбуждения тягового генератора и стартер-генератора;
- передача от вычислительного устройства к объекту регулирования дискретных (релейных) управляющих сигналов (ВШ1, ВШ2, РМ1), используемых для включения или отключения контакторов и реле электрической схемы тепловоза.

При работе с высоковольтными аналоговыми электрическими сигналами (например, напряжение и ток тягового генератора тепловоза) их гальваническая развязка, а также, при необходимости, первичное масштабирование (пропорциональное понижение уровня) сигнала осуществляется специальными датчиками (ДН, ДТ). При измерении неэлектрических величин (например, выход реек топливных насосов высокого давления z ) датчик осуществляет преобразование физической природы сигнала.

Логика работы системы УСТА, т. е. порядок ее взаимодействия с объектом регулирования, полностью определяется управляющей программой вычислительной части системы, в основу которой положены закономерности ПИД-регулятора. Управляющей программой называется циклически замкнутая, непрерывно выполняемая вычислительной частью системы последовательность операций, обеспечивающая определенный порядок взаимодействия микропроцессорной системы регулирования с объектом регулирования.

Основная программа состоит из бесконечного цикла. Перед входом в цикл проходит блок инициализации. В этом блоке производится начальная установка режимов работы самого микроконтроллера и настройка периферийных устройств на плате процессора. Основная часть алгоритма, представляющая собой собственно регулятор напряжения тягового генератора и регулированию напряжения стартер – генератора, выполняется каждые 10 мс.

По истечении этого времени выполнение алгоритма работы происходит по другому пути, где определяется позиция контроллера машиниста, состояние электрической схемы тепловоза и, в зависимости от состояния электрической схемы и уровня напряжения тягового генератора, выполняется управление электропневматическими вентилями контакторов ослабления возбуждения ВШ1 и ВШ2 тяговых электродвигателей. Следующим шагом в выполнении алгоритма управления производится оценка свободной мощности дизеля на основании данных о положении реек топливных насосов высокого давления и фактической частоты вращения коленчатого вала. Уровень свободной мощности дизеля определяет заданное значение мощности тягового генератора. Прежде чем вычислить заданное значение напряжения тягового генератора и темп его изменения в вычислительном устройстве определяется наличие или отсутствие боксования. Здесь же вычисляются максимально допустимые значения напряжения и тока тягового генератора. Заданные значения напряжения тягового генератора и темпа его изменения, а также максимальные значения тока и напряжения передаются в регулятор напряжения тягового генератора. Эта часть алгоритма управления повторяется каждые 100 мс.

Регулятор напряжения тягового генератора (для тепловоза 2ТЭ116 – напряжения Ud на выходе ВУ), образован блоками 1 … 5. В блоке 1 осуществляется ввод информации о значениях сигналов, характеризующих состояние дизель-генераторной установки. В блоке 2 проверяется, не является ли текущий режим аварийным, т. е. не превышены ли предельные значения тока Id и напряжения Ud на выходе ВУ (соответственно 7100 А и 850 В). Если такое превышение обнаруживается, дискретный выход РМ1 устанавливается равным 1 и получает питание катушка реле РМ1. Последнее, включившись, осуществляет сброс нагрузки тягового генератора с отключением контакторов П1 … П6, ВВ, КВ и последующей сборкой схемы возбуждения тягового генератора в режиме холостого хода. Если допустимые значения тока и напряжения на выходе ВУ не превышены, определяются величина и знак рассогласования ΔU между заданным (Udзад) и измеренным фактическим (Ud) напряжениями на выходе выпрямительной установки, в зависимости от которых далее выбирается направление и вычисляется темп изменения ширины импульсов открытия транзисторов канала 1 модуля «ШИМ», управляющего током возбуждения синхронного возбудителя. В блоке 6 выполняются операции по регулированию напряжения стартер - генератора, которые подробнее будут рассмотрены ниже.

Описанная последовательность операций обеспечивает увеличение тока возбуждения возбудителя при Ud < Udзад и уменьшение его при Ud > Udзад темпом, зависящим от абсолютного значения разности (Udзад - Ud), что позволяет поддерживать напряжение Ud равным Udзад. Поскольку электрические машины (стартер-генератор, синхронный возбудитель, тяговый синхронный генератор) сравнительно быстро реагируют на изменение тока возбуждения, для достижения требуемой точности регулирования напряжения и обеспечения эффективной защиты электрической передачи от аварийных режимов работы эти операции необходимо выполнять достаточно часто. Алгоритм работы УСТА предусматривает выполнение их через каждые 10 мс, т. е. 100 раз в секунду. При наличии такого регулятора управление генератором сводится к изменению величины заданного напряжения Udзад, которая нигде внутри описанного регулятора не определяется и является для него внешней величиной. Если она будет оставаться постоянной во всех режимах работы, регулятор будет поддерживать постоянное напряжение на выходе ВУ во всех режимах работы дизель – генератора. Однако для тепловозного дизель – генератора такое регулирование является неприемлемым.

Как известно, система регулирования напряжения тягового генератора вне зависимости от ее исполнения должна решать следующие основные задачи: формирование гиперболической внешней характеристики генератора, которая, кроме собственно гиперболического участка ограничения мощности, включает также прямолинейные участки ограничения напряжения и тока; использование всей свободной мощности дизеля на тягу; управление контакторами ослабления тока возбуждения тяговых электродвигателей; ликвидация боксования; ограничение мощности генератора при отключении одного из тяговых электродвигателей.

В системе УСТА большинство этих задач решаются изменением величины заданного напряжения Udзад, которая рассчитывается в оставшейся части алгоритма и передается в рассмотренный выше регулятор напряжения тягового генератора. Прежде чем продолжить подробное рассмотрение алгоритма, кратко остановимся на основных принципах решения каждой из перечисленной выше задач.

Формирование внешней характеристики тягового генератора является наиболее сложной задачей, решаемой системой УСТА. На участке ограничения напряжения заданное напряжение остается постоянным и равным максимально допустимому для данной позиции Nкм контроллера, т. е. Udзад = Udmax(Nкм). На участке ограничения тока оно снижается по мере уменьшения сопротивления нагрузки тягового генератора с целью исключения увеличения тока нагрузки тягового генератора выше максимально допустимого Idmax(Nкм) для данной позиции контроллера. На участке ограничения мощности система решает задачу поддержания постоянной мощности генератора, т. е. Рг = Id∙Ud = const. С этой целью в ее алгоритме организован специальный регулятор мощности, входами которого являются величина заданной мощности генератора Ргзад, измеренные фактические значения тока Id и напряжения Ud на выходе выпрямительной установки, а выходом – величина заданного напряжения Udзад. Если фактическая мощность, равная произведению тока Id и напряжения Ud, превосходит заданную (т. е. имеет место перегрузка дизеля), величина Udзад уменьшается, что приводит к уменьшению на-пряжения Ud, а, следовательно, тока Id и мощности Рг.

В противном случае Udзад увеличивается, что приводит к увеличению Рг. Величина заданной мощности определяется различными способами в зависимости результатов измерения или частоты вращения коленчатого вала, или выхода реек топливных насосов высокого давления, или перемещения индуктивного датчика регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля. В этом случае заданная мощность вычисляется как сумма двух составляющих, т. е. Ргзад = Ргсел + DР. Первая из них представляет собой аналог селективной мощности в серийных системах объединенного регулирования дизель-генераторной установки и определяется в зависимости от частоты вращенияn коленчатого вала дизеля или в зависимости от позиции контроллера машиниста. Вторая составляющая представляет собой добавку к селективной мощности, обеспечивающую соответствие фактического выхода реек топливных насосов высокого давления дизеля заданному для данной позиции контроллера или же соответствие фактического положения индуктивного датчика регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля (напряжения Uид) его среднему положению.

Поскольку управление силовой установкой тепловоза осуществляется посредством релейной электрической схемы, информация о состоянии реле и контакторов этой схемы, получаемая вычислительной частью системы УСТА с помощью средств ввода дискретных сигналов, чрезвычайно важна для ее корректной работы.

Для измерения частоты вращения коленчатого вала дизеля задействован высоковольтный вход частотного канала. В качестве источника переменного напряжения используется выходное напряжение синхронного возбудителя, которое с помощью трансформатора ТР понижается до 15 … 20 В (при напряжении на выходе возбудиВ). Входной сигнал поступает в модуль Упр. ШИМ, где он преобразуется в гальванически развязанный от внешних цепей сигнал, представляющий собой последовательность прямоугольных однополярных импульсов с амплитудой 5 В. Этот сигнал поступает в модуль ПР, где и определяется частота следования импульсов, пропорциональная частоте вращения ротора синхронного возбудителя, а, следовательно, и частоте вращения коленчатого вала дизеля.

Дискретные управляющие сигналы используются в системе УСТА для управления работой электрических аппаратов схемы тепловоза. Средства вывода этих сигналов представлены в системе модулем ВЫХ выходных ключей. Они используются для управления следующими аппаратами электрической схемы: групповой контактор ВШ1; групповой контактор ВШ2; реле РМ1 - включение реле защиты РУ2 с последующим отключение нагрузки тягового генератора; реле РУ16, обеспечивающее автоматическое переключение возбуждения стартер - генератора с резервного на основное.

Логическим продолжением микропроцессорных систем управления и регулирования электрической передачей тепловозов (МСКУ-1, АСУ «Локомотив», УСТА), разработанных специалистами ВНИКТИ, система МСУ-Т отличается более совершенной элементной базой. Использование современных научно-технических разработок обеспечивает высокие потребительские качества системы МСУ-Т.

Применение системы МСУ-Т на тепловозе позволило исключить из схемы его управления все промежуточные реле управления и также реле времени. Установка в кабине машиниста дисплейных модулей (ДМ) предоставила возможность отказаться от использования пультовых приборов, за исключением приборов контроля тормозного оборудования.

Теперь, находясь в кабине, локомотивная бригада имеет возможность контролировать на ДМ практически все параметры основных и вспомогательных систем тепловоза. В случае возникновения какой-либо неисправности, а также при несанкционированной работе исполнительного аппарата и выходе за предельно допустимое значение любого из опрашиваемых параметров, на ДМ индицируется аварийно-предупредительное сообщение с указанием неисправности.

Следует отметить, что принятые технические решения позволили максимально автоматизировать процесс управления тепловозом, но, тем не менее, первоначальное задающее управляющее воздействие по изменению режима его работы всегда инициируется машинистом.

На тепловозе ТЭП70БС система МСУ-Т выполняет большой перечень функций. В частности, она бесконтактно управляет электрической схемой тепловоза во всех режимах его работы (т. е. действием исполнительных аппаратов система управляет непосредственно с помощью электронных транзисторных ключей, а все промежуточные реле исключены из электрической схемы). Пуск и остановка дизеля осуществляются по команде машиниста.

Система отслеживает все временные интервалы, которые требуются для пуска дизеля. Его пуск блокируется при включенном валоповоротном механизме, отсутствии давления масла и топлива до окончания времени предпусковой прокачки маслом, при установке контроллера машиниста на позицию, отличную от нулевой, а также наличии сигнала «Пожар». Дизель автоматически останавливается тогда, когда появляется сигнал «Пожар», отсутствуют сигналы с блокировок газового пожаротушения и реле РДМ4, возникают сигналы о давлении газов в картере и «Аварийный останов дизеля».

Частота вращения коленчатого вала задается в зависимости от позиции контроллера машиниста. Автоматически снимается нагрузка с дизеля при превышении предельно допустимой температуры воды и масла, пропорционально количеству отключенных тяговых двигателей снижается мощность, снимаемая с зажимов тяговой выпрямительной установки. Турбокомпрессор защищается от помпажа при резком сбросе позиций. Это достигается за счет опережающего снижения напряжения на тяговом генераторе по сравнению с уменьшением частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Обеспечиваются управление электроснабжением поезда, выдача сигналов задания напряжений в локальные микропроцессорные управления возбуждением тягового и вспомогательного генераторов. Формируются внешние и нагрузочные характеристики тягового генератора в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля. Используется вся свободная мощность силовой установки на тягу и электроснабжение поезда за счет включения в контур регулирования мощности координаты положения индуктивного датчика гидромеханического регулятора дизеля.

Автоматически ограничиваются напряжение и ток тягового генератора, тяговых двигателей в режимах тяги и электрического торможения, ведется защита силовых выпрямительных установок от перегрузок. Автоматически выполняются контроль изоляции низковольтных и силовых цепей, сброс нагрузки при нарушении изоляции силовых цепей, управление контакторами ослабления возбуждения тяговых двигателей.

С помощью системы осуществляется управление электрическим торможением тепловоза от контроллера машиниста и от тормозного крана № 000, формирование характеристик электрического тормоза с учетом заданных ограничений, взаимодействие электрического и пневматического тормозов. Автоматически выполняется замещение электрического тормоза пневматическим при неисправностях или низкой эффективности первого. Поддерживается заданная контроллером машиниста скорость движения поезда при электрическом торможении тепловоза. Обеспечивается проверка исправности электрического тормоза на остановленном тепловозе. Также автоматически ведется защита от боксования, юза и срыва шестерни тягового двигателя.

Система регулирует напряжение генератора электроснабжения по заданной характеристике при включенном и выключенном электроснабжении поезда. Она управляет перераспределением мощности между тяговым генератором и генератором электроснабжения поезда на рабочих позициях контроллера машиниста. Автоматически задается режим работы электропривода тормозного компрессора, регулируется напряжение стартер-генератора, работающего в режиме генератора напряжения бортовой сети тепловоза. Обеспечиваются автоматическая защита электрооборудования тепловоза в различных режимах работы, управление автопрогревом дизеля в холодное время года.

Комплект датчиков и преобразователей используется для измерения различных параметров, с помощью которых выполняются управление и регулирование электрической передачи тепловоза, защита дизеля и электрооборудования, диагностика оборудования и отображение информации на экранах ДМ.

Измерительные преобразователи тока и напряжения используются для контроля: токов якорей всех тяговых двигателей, возбуждения тягового генератора, токов на выходе тяговой выпрямительной установки, возбуждения тяговых двигателей в режиме электрического торможения и возбуждения генератора электроснабжения, токов на выходе выпрямительной установки электроснабжения, электродвигателя компрессора, заряда аккумуляторной батареи , прокрутки дизеля; напряжений на выходах тяговой выпрямительной установки и выпрямительной установки электроснабжения, бортовой сети тепловоза, на зажимах аккумуляторной батареи, а также напряжений для определения сопротивления изоляции силовых цепей и цепей управления.

Индуктивные бесконтактные выключатели измеряют частоту вращения коленчатого вала дизеля, ротора турбокомпрессора, вентиляторов 1-го и 2-го контуров охлаждения дизеля. Датчики избыточного давления измеряют давления: масла на входе в дизель и на выходе из него, в системе смазки тормозного компрессора, редуктора гидронасосов и в редукторе вентилятора центрального воздухоснабжения; топлива на входе фильтра тонкой очистки и на входе в топливные насосы высокого давления.

Введение в схему тепловоза ТЭП70БС дополнительной функции обеспечения электроснабжения поезда повлекло за собой существенное изменение силовой схемы по сравнению с серийным тепловозом ТЭП70.

Система УСТА на тепловозе 2ТЭ116

Окончание. Начало см. «Локомотив» №2 - 7, 2003 г.

3. После включения питания управляющая программа выполняется (светодиод на лицевой панели модуля АЦП мигает), но напряжение генератора отсутствует.

В этом случае надо в первую очередь убедиться в том, что схема возбуждения генератора собрана, т.е. включены контакторы ВВ и КВ, а также автоматический выключатель А1 «Возбудитель» Если схема собрана, то рекомендуется перевести рубильник АП в положение аварийного возбуждения (предварительно выключив автоматический выключатель А1 «Возбудитель») и проверить напряжение холостого хода генератора на аварийном возбуждении. Его наличие (180 - 200 В) будет свидетельствовать об исправности автоматического выключателя А1, возбудителя, предохранителя ПР1, управляемого выпрямителя и самого генератора. После этого, вернув рубильник АП в положение нормального возбуждения, можно приступать к поиску неисправности.

Поскольку управляющая программа выполняется, то реализуется и последовательность операций, отображаемая схемой алгоритма работы системы (см. рис. 13, «Локомотив» № 5, 2003 г.). Анализ выполняемых операций показывает, что отсутствие напряжения холостого хода генератора на нулевой позиции контроллера может объясняться только четырьмя возможными причинами:

УСТА «не видит» собранной схемы возбуждения генератора, т.е. включенного контактора КВ, поэтому «не считает» нужным увеличивать напряжение генератора;

Система ложно «видит» включенные реле РУ17 и (или) РУ11, т.е. получает ложную информацию о боксовании колесных пар вследствие чего уменьшает напряжение Ud до нуля, так как сигнал (сигналы) о включении реле РУ17 и (или) РУ11 не снимается;

Система «видит» включенный контактор КВ и «пытается» увеличить ток возбуждения возбудителя, однако это ей не удается;

Средства ввода аналоговых сигналов искажают информацию о напряжении генератора, вследствие чего измеренное напряжение генератора превосходит его заданное значение. Например, канал измерения напряжения генератора передает процессору информацию о том, что напряжение Ud равно 850 В (хотя в действительности оно равно нулю) Так как заданное напряжение холостого хода генератора на нулевой позиции контроллера составляет 70 В (см. таблицу, «Локомотив» № 3, 2003 г), система будет стараться уменьшить измеренное напряжение генератора, уменьшая угол открытия транзисторов ШИМ вплоть до нуля (поскольку измеренное значение напряжения на это уменьшение реагировать не будет).

Установить, какая из перечисленных причин неисправности случилась в действительности, удобнее всего с помощью диагностического пульта. Подключив его к разъему ХРЗ, включают питание системы и последовательно отображают на индикаторе прибора страницу дискретных входных сигналов (проверяя значение сигнала КВ), аналоговых входных сигналов (контролируя значение сигнала «Ud») и аналоговых выходных сигналов (проверяя значение сигнала «ШИМ1»).

Нулевое значение сигнала «КВ» свидетельствует о справедливости первой из перечисленных версий. Равенство нулю (или близкому к нему) сигнала «Ud» (при «КВ»=1) свидетельствует о правильной работе канала измерения напряжения В этом случае сигнал «ШИМ1», представляющий собой величину, пропорциональную ширине импульсов открытия транзисторов модуля ШИМ, будет иметь максимальную для нулевой позиции контроллера величину (2500 - 3000 условных единиц), т.е. неисправность принадлежит к третьей версии.

Если же значение сигнала «Ud» превосходит 70 В, сигнал «ШИМ1» будет иметь значение 20 условных единиц, что соответствует практически закрытому состоянию транзисторов ШИМ, т е справедлива четвертая версия. Установив характер неисправности, можно приступать к ее локализации - определению неисправного модуля системы или цепи электрической схемы тепловоза.

Как следует из схемы канала ввода дискретного сигнала (см рис. 10, «Локомотив» № 3, 2003 г.), он состоит из трех характерных участков, образованных цепями электрической схемы тепловоза, а также модулей ГР и ПР (внутренние соединения блока регулирования системы здесь и в дальнейшем из рассмотрения исключаются, так как случаи нарушения их целостности в эксплуатации практически не наблюдаются). Для проверки исправности схемы тепловоза необходимо убедиться в наличии напряжения на зажиме 10/10 реек зажимов правой ВВК и зажиме Р1 резистора RKB. Если напряжение в этих точках присутствует, велика вероятность того, что приходит напряжение +110 В на контакт Ь4 внешнего разъема ХР1. При необходимости можно убедиться в этом, отключив разъем от блока регулирования и замерив напряжение на его контактах Ь4 (+110 В) и аО (-110 В).

Когда напряжение на контактах Ь4 и аО обнаруживается, рекомендуется заменить модуль ГР на исправный. При появлении напряжения генератора можно считать, что причина неисправности - отказ девятого канала модуля ГР. Если же после замены модуля ГР устойчивая работа системы не восстановилась, то неисправность возникла из-за отказа микросхемы DD14 модуля ПР Необходимо заменить модуль процессора на исправный (при этом не забыв переставить микросхему центрального процессора АТ89С52(55) из сменяемого модуля в устанавливаемый) Аналогичным образом будут выполняться локализация и устранение неисправности любого из каналов ввода дискретных сигналов.

Если при просмотре дискретных входных сигналов с помощью переносного диагностического пульта будет выявлено равенство единице сигналов «РУ17» и (или) «РУ11», значит имеется вторая из приведенных выше причин отсутствия напряжения генератора. Неисправность в данном случае вызвана отказом каналов 5 и (или) 13 модуля ГР, контролирующих состояние реле РУ17 и РУ11. Порядок локализации и устранения этой неисправности аналогичен представленному выше для канала контроля положения контактора КВ.

Невозможность управления током возбуждения возбудителя обусловлена, как правило, двумя наиболее вероятными причинами: неисправностью модулей Упр ШИМ и ШИМ, а также нарушением внешней цепи обмотки возбуждения синхронного возбудителя. Поэтому, если в результате уже представленной проверки установлено, что угол открытия ШИМ1 максимален, а напряжение генератора отсутствует, то рекомендуется заменить модули Упр ШИМ и ШИМ на исправные

Внимание! Чтобы не допустить выхода из строя модулей Упр. ШИМ и ШИМ, настоятельно рекомендуется любые их замены выполнять только одновременно, так как в силу особенностей конструкции данных модулей выход из строя одного из них чаще всего влечет за собой повреждение и другого.

Если напряжение генератора не восстановилось, то необходимо последовательно заменить на исправные модули АЦП (где находится микросхема, формирующая сигнал управления модулем Упр. ШИМ) и ПР (где находится микросхема, формирующая частотный сигнал, необходимый для работы данного канала). Далее следует проверить внешние цепи питания обмотки возбуждения синхронного возбудителя, работающие в режиме нормального возбуждения.

Наконец, когда будет выявлен факт некорректной работы канала измерения напряжения, рекомендуется следующий порядок действий. Как следует из описания работы средств ввода аналоговых сигналов, схема прохождения аналогового входного сигнала «Ц^» может быть представлена следующим образом: выход ВУ о датчик напряжения ЭП2716 о вход нулевого канала модуля АЦП о микросхема модуля ПР В этой же последовательности и следует проводить проверку.

Прежде всего необходимо, сняв крышку датчика ДН, проверить напряжение на его входных зажимах «О» - «1000 В» и убедиться в том, что оно действительно равно нулю (конечно, на нулевой позиции контроллера при отсутствии напряжения генератора высокого напряжения на этих зажимах быть не может, однако сюда случайно может попадать напряжение стартер-генератора, которое превышает напряжение холостого хода тягового генератора, а также при обрыве внешних цепей датчика может присутствовать наведенное переменное напряжение помех, нарушающее его нормальную работу).

Чтобы полностью гарантировать отсутствие напряжения на входе датчика, можно даже отсоединить провода 5090 и 5091 от его входных зажимов и соединить эти зажимы (но не провода) перемычкой, попутно проверив целостность перемычки между зажимами «75 мВ» - «150 В», а также наличие напряжения питания +15 В на соответствующих зажимах датчика. Если значение сигнала «L/^» не изменится, значит, проблема не связана с входными цепями датчика напряжения.

Проверить работу самого датчика можно, соединив провода 5068 и 5069 на одном из зажимов, например «Вых 1». Когда при этом значение сигнала «1^/», контролируемое с помощью переносного диагностического пульта не изменяется, работа датчика не является причиной некорректной работы системы УСТА (датчики ЭП2716, используемые для измерения напряжения и тока, относятся к самым надежным узлам системы)

Для проверки модуля АЦП рекомендуется заменить его исправным. Если значение сигнала «Ud» стало соответствовать его действительному значению, можно сделать вывод о неисправности нулевого канала модуля АЦП В противном случае придется заменить модуль ПР на исправный. Если и в этом случае нормальная работа канала не восстанавливается, то причиной неисправности может быть нарушение нормальной работы модуля питания, в частности, его каналов 0...+15 В и 0 ..-15 В, которые питают цепи модулей АЦП и ПР. Изложенная последовательность действий позволяет локализовать подавляющее большинство неисправностей каналов ввода аналоговых сигналов, возникающих в эксплуатации.

4. После включения питания управляющая программа выполняется (светодиод на лицевой панели модуля АЦП мигает), напряжение генератора возрастает до 280 - 320 В. Такая величина напряжения соответствует полностью открытым транзисторам модуля ШИМ, поэтому чтобы избежать их повреждения, рекомендуется выключить автоматический выключатель А1 «Возбуждение» и дальнейшие проверки выполнять при обесточенной обмотке возбуждения возбудителя. Управляющая программа выполняется, поэтому вновь обратимся к схеме алгоритма работы системы на рис 13 (см. «Локомотив» № 5, 2003 г.). Ее анализ показывает, что столь высокое напряжение генератора на нулевой позиции контроллера может быть обусловлено тремя причинами. Две из них аналогичны рассмотренному выше случаю, когда напряжение генератора отсутствовало
Высокое напряжение, во-первых, может быть вызвано невозможностью уменьшить угол открытия транзисторов модуля ШИМ (т.е. система «осознает» необходимость уменьшения тока возбуждения возбудителя, но лишена возможности осуществить это уменьшение). Во-вторых, - неверной информацией о значении действительного напряжения генератора (т.е. из-за неисправности канала измерения напряжения его измеренное значение меньше напряжения холостого хода генератора, вследствие чего система до предела увеличивает угол открытия транзисторов модуля ШИМ, «стараясь» ликвидировать рассогласование).

Наконец, третья возможная причина также весьма близка к предыдущему случаю, так как тоже связана с неисправностью средств ввода дискретных сигналов, только других (по сравнению с предыдущим случаем) их каналов. Например, если дискретный сигнал, соответствующий четвертому каналу («МРЗ»), будет вследствие неисправности этого канала равен единице при отсутствии напряжения на катушке электромагнита МРЗ, то система воспримет текущую позицию контроллера (в действительности нулевую) как 9-ю, которой соответствует напряжение холостого хода 375 В. Именно его она и будет «стремиться» достичь увеличивая до предела угол открытия транзисторов ШИМ

Порядок локализации неисправности будет примерно таким же, как и в предыдущем случае. Подключив диагностический пульт, отображают на индикаторе страницу аналоговых выходных сигналов, на которую выведены значения углов открытия ШИМ1 и ШИМ2. Если значение угла открытия ШИМ1 равно 20-ти условным единицам, система потеряла управление транзисторами ШИМ. Наиболее вероятная причина неисправности в этом случае - отказ модулей Упр ШИМ и (или) ШИМ

Необходимо отметить, что в случае сквозного пробоя перехода «сток-исток» одного или нескольких транзисторов первого канала модуля ШИМ высокое напряжение холостого хода генератора будет присутствовать даже при выключенном питании системы. Рекомендуется заменить модули Упр. ШИМ и ШИМ на заведомо исправные. Если эта замена не дает результата, скорее всего неисправен таймер модуля АЦП, формирующий сигнал управления силовыми транзисторами модуля ШИМ, поэтому надо заменить модуль АЦП.

Если значение угла открытия транзисторов ШИМ1 велико (не менее 2500 условных единиц), то отображают страницу аналоговых входных сигналов и проверяют величину измеренного напряжения на выходе ВУ, т.е. значение сигнала "Ud". Когда оно существенно ниже действительного, необходимо изложенным выше порядком проверить все элементы канала измерения напряжения, делая, конечно, поправку на то, что характер неисправности в этом случае прямо противоположный - измеренное напряжение не завышается, как было ранее, а занижается. Поэтому необходимо проверять наличие фактического напряжения Ud на входных зажимах датчика а также напряжение на выходных зажимах, которое должно соответствовать входному в соотношении примерно 1/200.

Если напряжение Ud измеряется правильно, то, скорее всего, неверно определяется позиция контроллера из-за отказа одного или нескольких каналов ввода дискретных сигналов. Порядок локализации этой неисправности полностью аналогичен представленному выше, только внимание необходимо обращать на входы, с помощью которых определяется позиция контроллера, т.е. «МР1» - «МР4».

5. После перевода штурвала контроллера на 4-ю позицию напряжение на выходе ВУ увеличивается, но контакторы ВШ1 и (или) ВШ2 не включаются. Если алгоритм управления контакторами ослабления поля соответствует изложенному выше данная неисправность может вызываться тремя причинами:

Система «не видит» включенного тумблера «Управление переходами» из-за неисправности канала ввода соответствующего дискретного сигнала;

Вследствие неисправности каналов ввода соответствующих дискретных сигналов система «видит» включенное реле РУ17 и (или) РУ11, т.е. получает ложную информацию о боксовании колесных пар, во время которого, согласно алгоритму работы, изменять состояние контакторов ослабления поля нельзя;

Система выдает команды на включение контакторов ослабления поля, но они не доходят до этих контакторов из-за неисправности соответствующих каналов вывода дискретных управляющих сигналов.

Установить, какая из этих причин имеет место в каждом конкретном случае, совсем несложно с помощью диагностического пульта. Равенство нулю выходных сигналов «ОП1» и (или) «ОП2» свидетельствует о том, что УСТА «не считает нужным» включать контакторы ВШ1 или ВШ2 вследствие одной из двух первых причин. В устаревших версиях управляющей программы системы, где при формировании команд на включение контакторов ВШ1 и ВШ2 учитывается их текущее состояние, определяемое по значению входных дискретных сигналов «ВШ1» и «ВШ2», причиной «нежелания» системы включать контакторы ослабления поля может быть ложный сигнал о включенном состоянии хотя бы одного из них (т.е. «ВШ1» = 1 и (или) «ВШ2» = 1). В любом случае неисправность связана с отказом одного или нескольких каналов модуля ГР. Порядок локализации таких отказов уже был представлен.

Если дискретные выходные сигналы «ОП1» и (или) «ОП2» равны единице, а контакторы не включаются, значит возникла неисправность каналов вывода дискретных управляющих сигналов УСТА либо цепей схемы тепловоза. Для проверки последних можно, вынув модуль «ВЫХ» из блока регулирования, установить перемычку вначале между зажимами 18/18 и 21/14, а затем переставить ее на зажим 21/15 (см. рис. 8, «Локомотив» № 3, 2003 г.). Включение контакторов ВШ1 и ВШ2 будет свидетельствовать об исправности внешних цепей. В этом случае рекомендуется заменить заведомо исправным модуль «ВЫХ».

Если это не приведет к срабатыванию контакторов ВШ1 и (или) ВШ2, то причиной неисправности является отказ микросхемы DD11 модуля ПР (см. рис. 12, «Локомотив» № 4, 2003 г.). Заменив его исправным (не забыв при этом переставить в последний микросхему центрального процессора из заменяемого модуля), можно считать отказ устраненным.

6. Характер изменения напряжения генератора не соответствует изменению положения штурвала контроллера (например, при непрерывном увеличении позиций напряжение на некоторых из них снижается). Неисправность связана с неправильным определением позиций контроллера. Непосредственными причинами ее могут быть: нарушение цепи питания отдельных электромагнитов регулятора МР1 - МР4 в контактах контроллера, вследствие чего комбинация включенных электромагнитов не соответствует положению кулачковых шайб контроллера;

Неисправность одного или нескольких каналов ввода дискретных сигналов, контролирующих состояние электромагнитов МР1 - МР4.

Первую причину можно установить, обратив внимание на изменение частоты вращения коленчатого вала дизеля (это можно сделать, не подключая диагностического пульта, на слух или по штатному тахометру). Если частота вращения коленчатого вала изменяется в соответствии с изменением позиции, то рекомендуется подключить пульт, чтобы убедиться в наличии неисправности каналов ввода дискретных сигналов и установить неисправный канал модуля ГР (это облегчит его последующий ремонт). Порядок дальнейших
действий по локализации и устранению неисправности каналов ввода дискретных сигналов был изложен выше.

7. При увеличении позиции контроллера в тяговом режиме (т.е. при включенных контакторах КВ и ВВ, а также реле РУ5) напряжение генератора на всех позициях примерно соответствует напряжению холостого хода Система не «видит» включенного реле РУ5, из-за чего «полагает», что генератор работает в режиме холостого хода и соответствующим образом регулирует его напряжение Неисправность, таким образом, вызвана отказом шестого канала модуля ГР. Локализуется и устраняется она уже известным порядком.

8. При наборе 11 - 15-й позиций контроллера напряжение генератора не остается на уровне 10-й, а увеличивается до 750 В. Неисправность связана с отсутствием у системы информации об отключении тумблеров ОМ1 - ОМ6 Эту информацию она получает от десятого канала ввода дискретных сигналов модуля ГР. Отказ этого канала и является непосредственной причиной неисправности Порядок действий по ее локализации аналогичен уже изложенному выше для других каналов.

9. При наборе 1-й позиции при включенных тумблерах ОМ1 - ОМ6 в «стоповом» режиме наблюдается резкое увеличение тока Id до 4000 - 5000 А (бросок тока) без его последующего снижения. Необходимо иметь ввиду, что кратковременное увеличение тока до 3000 - 3500 А с последующим быстрым снижением его до 1500 - 2700 А, имеющее место при быстрой сборке схемы возбуждения генератора в режиме тяги из-за инерционности обмотки возбуждения, не является признаком неисправности системы регулирования.

Если никаких неисправностей в ходе предыдущих проверок обнаружено не было или же все выявленные неисправности были успешно устранены, то наиболее вероятная причина такого броска тока - неправильное измерение тока Id первым каналом ввода аналоговых сигналов. Система не «видит» тока, поэтому значения измеренного тока Id ВУ и вычисленной мощности Рг генератора для нее будут равны нулю, вследствие чего ток возбуждения возбудителя будет увеличиваться до достижения предельного для данной позиции значения напряжения Ud-

Порядок локализации неисправности в приведенном случае аналогичен уже рассмотренному для канала измерения напряжения Ud- Однако при проверке внешних цепей датчика тока необходимо иметь в виду, что напряжение на его входных зажимах составляет всего 75 мВ при токе 6000 А. Поэтому измерить значение напряжения при токах 3000 - 4000 А с помощью обычного тестера очень затруднительно.

Можно использовать для этой цели милливольтметр М4200, применяемый в качестве штатного указателя тока на тепловозе 2ТЭ116. Поскольку держать тяговые двигатели под током в «стоповом» режиме в течение длительного времени нельзя, рекомендуется локализацию этой неисправности проводить при нагружении генератора на водяной реостат.

Д-р техн. наук А.В. ГРИЩЕНКО ,
профессор, заведующий кафедрой «Локомотивы» ПГУПСа (г. Санкт-Петербург) кандидаты технических наук В.В. ГРАЧЕВ , доцент,
Ф.Ю. БАЗИЛЕВСКИЙ
научный сотрудник,
С.И. КИМ , заведующий отделом ВНИКТИ (г. Коломна),
М.В. ФЕДОТОВ , заведующий сектором

Система УСТА предназначена для автоматического управления тяговыми двигателями тепловоза* по программе, заложенной в блок регулирования. В зависимости от команд машиниста, текущего состояния дизель-генераторной установки и сцепления колесных пар тепловоза с рельсами, блок регулирования вырабатывает управляющие сигналы для регулирования мощности тяговых двигателей. Информация от различных цепей тепловоза вводится в блок регулирования через преобразователь перемещения реек ТНВД и набор преобразователей ЭП2716.

Система УСТА, состоящая из одного блока регулирования и четырех-шести преобразователей, заменяет десятки устаревших, требующих настройки аппаратных устройств.

Система УСТА является унифицированной, т.е. на различные типы тепловозов устанавливаются одинаковые преобразователи и тот же блок регулирования, но с другой программой, соответствующей типу тепловоза.

В состав УСТА входят: Блок регулирования системы УСТА Плата процессора; Плата АЦП (УСТА 4); Плата выходных ключей; Плата гальванических развязок (ГР) Плата управления ШИМ; Плата питания; Ключи ШИМ (УСТА 4) Преобразователь перемещений Преобразователь напряжения и тока ЭП2716 Измеритель температурный и датчики (ООО ПКФ «Полет» не производит)

Технические характеристики Блока регулирования: 1. Диапазон рабочих температур Т°раб. = - 45…+ 70°С. 2. Питание осуществляется от бортовой сети тепловоза с уровнем напряжения 110В или 75В постоянного тока при отклонении напряжения плюс 20 минус 30%. Работоспособность и рабочие параметры блока регулирования сохраняются при кратковременных (2-3 сек) просадках напряжения питания до 50% от номинального. 3. Потребляемая мощность блока регулирования не более 50 Вт. 4. Масса блока регулирования не более 16 кг. 5. Габаритные размеры (мм) 300х280х235.

Блок регулирования является ядром Унифицированной Системы Тепловозной Автоматики (УСТА) и предназначен для управления тяговыми двигателями тепловоза.

Блок регулирования в процессе работы осуществляет ввод информации от различных цепей и датчиков тепловоза, обрабатывает полученную информацию в соответствии с заложенной в него программой и вырабатывает управляющие сигналы для регулирования мощности тяговых двигателей.

Применение системы УСТА позволяет повысить надёжность работы дизель-генератора, увеличить пробег между техническими обслуживаниями, улучшить тяговые свойства тепловоза, увеличить срок эксплуатации колёсных пар, снизить расход песка, сократить износ тормозных колодок, снизить расход горюче-смазочных материалов.

* - Система УСТА может использоваться в тепловозах типа: М62; 2М62; ЧМЭЗ; ТЭМ18; ТЭМ2; ТЭМ7; ТЭП70; ТЭ10; 2ТЭ10; 2ТЭ10; 2ТЭ10У; 2ТЭ10УТ; 2ТЭ10М