Генераторы вагонов с радиопунктом вырабатывают постоянный ток напряжением 50 или 110 в. Чтобы использовать эти источники тока для питания радиоустройств, работающих на переменном токе, устанавливаются преобразователи типов ПО-300Б, ПНД-5 и АПО-0,3, к электродвигателям которых подается постоянный ток, а с генераторной части снимается переменный однофазный ток частотой 50 Гц.
Техническая характеристика преобразователей тока
Преобразователь типа ПО-300Б предназначен для питания радиоаппаратуры связи, однако успешно используется и в поездном радиовещании. Устанавливается преобразователь 1 (рис. 79) горизонтально в подвагонном ящике и крепится на плите четырьмя болтами 6.
Для амортизации под лапы станины подкладываются резиновые прокладки 7 толщиной 20—25 мм. Внутри ящика провода постоянного тока 4 подведены к клеммной планке 2, а переменного тока 5 — к щитку 3, к которым подключается рабочий и резервный преобразователи. Соединительные провода сечением не менее 2,5 мм2 заключены в электростатический экран, соединенный с корпусом вагона.
У преобразователя имеются:
двухполюсная магнитная система, общая для электродвигателя и генератора. Обмотки постоянного и переменного тока заложены в одни и те же пазы общего якоря, но являются независимыми. Коллектор и контактные кольца расположены на противоположных концах якоря;
принудительная вентиляция. Охлаждающая воздушная струя, создаваемая вращающейся крыльчаткой, поступает через жалюзи колпака со стороны коллектора, проходит между катушками возбуждения, обтекает якорь и выходит в жалюзи колпака со стороны контактных колец;
автоматический центробежный регулятор (АЦР), предназначенный для поддержания постоянного числа оборотов якоря и частоты переменного тока.
Рис. 79. Преобразователь тока типа ПО-300Б, установленный в подвагонном ящике
Принцип действия АЦР такой. Замыкающие контакты включены последовательно с шунтовой обмоткой возбуждения преобразователя; параллельно с контактами включен резистор R1-2QQ Ом (рис.80). В этом состоянии подвижной контакт удерживается пружиной, натяжение которой отрегулировано на номинальный режим работы. Некоторое время после запуска преобразователя контакты находятся в разомкнутом состоянии и в цепи этой обмотки резистор R1 остается включенным.
Если напряжение питающей сети увеличивается, то возрастает и число оборотов якоря. Когда скорость вращения превышает номинальную, на которую отрегулирована пружина, контакты АЦР за счет центробежной силы замыкаются и шунтируют резистор, вследствие чего ток через обмотку возбуждения растет и увеличивает магнитный поток. В результате число оборотов якоря уменьшается и, наоборот, при снижении оборотов контакты АЦР размыкаются, в цепь включается дополнительное сопротивление резистора R1, ток возбуждения уменьшается, возрастает скорость вращения якоря.
У большинства преобразователей типа ПО-300Б регулировать АЦР можно без остановки агрегата, что удобно в эксплуатации. Если скорость вращения якоря выше номинальной, требуется ослабить натяжение пружины, для чего нужно, не останавливая преобразователь, левой рукой придержать регулировочную гайку 6 (рис. 81), а правой повернуть торцовую гайку 7 против часовой стрелки. Если скорость вращения якоря меньше номинальной, следует увеличить натяжение пружины, поворачивая гайку 7 по часовой стрелке до установления номинальной его скорости.
Рис. 80. Электрическая схема преобразователя тока типа ПО-300Б:
С1—С8 — конденсаторы фильтра; R1 — шунтирующий резистор; R2 и C15 — искрогаситель АЦР; С9 —С14 — проходные конденсаторы; Др1—Др4 — дроссели фильтра; 1 — фильтр; 2 — прокола к нагрузке; 3 — провода к питанию; 4— центробежный регулятор; S и N — полюсы электромагнита
Рис. 81. Центробежный регулятор преобразователя типа ПО-300Б:
1 и 2 — подвижной и неподвижный контакты; 3 — планка; 4 — контактные кольце; 5 — пружина; 6 и 7 — регулировочная и торцовая гайка
Рис. 82. Центробежный регулятор преобразователя типа ПО-300Б: 1 и 2 — левая и правая (по рисунку) гайки; 3 — пружина; 4 и 5 — подвижной и неподвижный контакты; 6 - карболитовый корпус; 7 — контактные кольца
Некоторые преобразователи типа ПО-300Б выпуска 1960— 1961 гг. имеют головку АЦР, конструкция которой показана на рис. 82. Принцип действия этого регулятора такой же, как у предыдущего, но отличается он регулировкой. Этот АЦР неудобен тем, что регулировать его можно только в нерабочем состоянии преобразователя. Элементы регулятора смонтированы в карболитовом корпусе 6. Регулировка производится натяжением пружины 3. Если скорость вращения якоря преобразователя больше номинальной, следует ослабить натяжение пружины, если меньше— увеличить, пользуясь для этой цели гайками 1 и 2.
Достоинства преобразователя тока типа ПО-300Б: устойчивость работы; наличие эффективных фильтров, подавляющих помехи радиоприему в диапазоне между 160 кГц и 50 МГц при работе агрегата; отсутствие необходимости в ручной регулировке числа оборотов, что очень важно в поездных условиях. Детали фильтра — катушки индуктивности и конденсаторы — размещены в коробке, закрепленной на корпусе преобразователя.
Недостатки этого преобразователя — сравнительно небольшая отдаваемая мощность и частый выход из строя контактов АЦР.
Рис. 83. Преобразователи:
а — типа ПНД-5; б — типа АПО-0,3 (защитный колпак со стороны АЦР снят)
Преобразователь типа ПНД-5 (рис. 83, а) предназначен для питания аппаратуры поездного радиопункта. Состоит он из электродвигателя постоянного и генератора переменного тока, расположенных на одном валу и смонтированных в одном металлическом корпусе, но с самостоятельными магнитными системами. У него имеется автоматический центробежный регулятор, который поддерживает постоянную скорость вращения якоря, а следовательно, и частоту переменного тока при колебаниях тока в питающей сети и изменениях нагрузки. Преобразователь работает от сети постоянного тока 43—60 в и создает переменный ток 110—132 в.
Регулятор состоит из двух полуколец 1 и 2 (рис. 84), двух щеткодержателей и диска с пружинными контактами, расположенными на общем валу преобразователя. Резисторы RI и R2 регулятора закреплены на корпусе преобразователя и закрываются съемной крышкой. Величина сопротивлений этих резисторов устанавливается в радиомастерской по приборам и в эксплуатации меняться не должна. Резистором R3 регулируется переменное напряжение (±7 в) в пределах номинального напряжения. Резистор R4 и конденсатор С5 служат для гашения искры, возникающей при размыкании контактов регулятора. В период эксплуатации преобразователя допускается регулировка частоты переменного тока путем изменения зазора между контактами АЦР.
При уменьшении этого зазора происходит снижение частоты тока и числа оборотов якоря, а при увеличении зазора — повышение их. Зазор между контактами изменяется ввертыванием или вывертыванием регулировочного винта, установленного на диске АЦР. Эту операцию можно выполнять только в нерабочем состоянии преобразователя. Элементы АЦР расположены с правой стороны якоря агрегата и закрываются съемным колпаком.
Для подавления радиопомех, создаваемых при работе преобразователя, в цепи между корпусом и зажимами постоянного и переменного тока включены защитные конденсаторы С1—С4 типа К32 (0,5 мкФ).
Преобразователь типа АПО-0,3 (см. рис. 83,б), предназначенный для питания аппаратуры поездных радиопунктов, модернизирован из преобразователя ПНД-5. Принципиальная электрическая схема преобразователей АПО-0,3 и ПНД-5 аналогична (см. рис. 84). Однако защитные конденсаторы С1—С4 в преобразователе АПО-0,3 устанавливаются типа КЗ (0,1 мкФ). По сравнению с ПНД-5 преобразователь АПО-03 имеет несколько меньшие габариты и вес.
К недостаткам преобразователей типа АПО-0,3 относятся: быстрое загрязнение полуколец АЦР, из-за чего происходит частый подгар их поверхности и преждевременный износ; неудобный доступ к коллектору постоянного и кольцам переменного тока; необходимость частичной разборки корпуса преобразователя при чистке и профилактическом ремонте, что усложняет эксплуатацию (особенно в поездных условиях).
Эксплуатация и ремонт преобразователей. Повседневный уход, выполнение графика технологического процесса обслуживания обеспечивают бесперебойную работу и продлевают срок службы преобразователей. Особое внимание следует уделять состоянию коллектора, колец и контактов АЦР, поверхность которых должна постоянно содержаться в чистоте.
Коллектор при нормальной эксплуатации приобретает красноватый цвет с фиолетовым оттенком. Производя осмотр и профилактический ремонт перед каждым рейсом и в пункте оборота поезда, обращают внимание на скопление графитовой и металлической пыли в шлицах между пластинками, а также на отсутствие заусенцев. Загрязненные шлицы прочищают заостренной пластинкой из твердого дерева или пластмассы. Нагар с коллектора или колец удаляется чистой тряпкой, слегка смоченной бензином, и только в исключительных случаях, когда таким способом отчистить коллектор не удается, — полоской стеклянного полотна или наждачной бумаги зернистостью 180—320 (ГОСТ 5009—62).
В пути следования необходимо периодически осматривать преобразователь, обращая внимание на исправность щеткодержателей, состояние коллектора, колец, полуколец и контактов АЦР, защитных фильтров, соединительных проводов с наконечниками и др. Наиболее подвержены износу щетки, которые по мере срабатывания надо заменять. Возникновение электрической искры между коллектором (кольцами) и щеткой может привести к нарушению нормальной работы преобразователя: повышенному нагреву ламелей, подгару коллектора и др. Допустимо, когда по краям щетки образуются небольшие искры зеленовато-голубого цвета. При наличии белых или красных искр необходимо проверить крепление щеткодержателя, нажатие щеток, а также посмотреть, нет ли загрязнения коллектора или колец. При "залипании" контактов АЦР следует удалить наплывы (наплыв на одном — впадина на другом контакте) бархатным напильником.
Повышенное искрение — это дополнительные помехи радиоприему. Поэтому содержанию щеток необходимо уделять повседневное внимание. Перед постановкой щетку притирают по месту. Для этого полоску стеклянной бумаги накладывают на коллектор рабочим слоем к щеткам и несколько раз сдвигают ее в ту и другую сторону. Затем бумагу удаляют и окончательно притирают щетки на коллекторе и кольцах при включенном преобразователе без нагрузки в течение 20—30 мин. Шлифовку можно считать законченной, если 70% рабочей площади щетки прилегает к коллектору (кольцам) и она имеет блестящую поверхность без заметных рисок. Щетка должна свободно перемещаться в держателе, но зазор не должен превышать 0,5 мм. Нажим щеток, регулируемый пружинами щеткодержателей, не должен превышать на коллекторе 250— 300 Г. на кольцах генератора — 150—200 Г и на полукольцах АЦР — 25—35 Г.
Для преобразователей тока типа ПО-300Б применяются щетки марок: ЭГ-4 размерами 10X16X20 мм для коллектора электродвигателя, М6 размерами 8X8X22 мм для колец генератора, М6 размерами 3X4X15 мм для АЦР.
Преобразователи типа ПНД-5 оборудованы щетками марок: ЭГ-4 — для коллектора электродвигателя, ЭГ-2 — для колец генератора и полуколец АЦР. Все эти щетки имеют размеры 10X12, 5X32 мм.
Для преобразователей типа АПО-0,3 используются щетки ЭГ-14 для коллектора (6X15X20 мм), ЭГ-4 — для колец генератора (10X7X20 мм) и полуколец АЦР (8X9X20 мм).
Если во время работы преобразователя прослушиваются стук, посторонние шумы, имеется повышенная вибрация, это происходит из-за неправильной сборки или из-за перекоса в подшипниковых щитках, износа подшипников, ослаблений бандажей якоря или его разбалансировки, отсутствия смазки. Межвитковое замыкание в обмотке якоря в простейшем случае определяется на ощупь по нагреву коллектора — в этом случае его пластины будут нагреваться неравномерно. При выработке коллектора и колец якорь снимается для проточки на токарном станке.
К преобразователям ПНД-5 и АПО-0,3 придаются пусковые трехсекционные реостаты с сопротивлением 8,84 Ом типа РПС2511/9 и шестисекционные 2,5—6,5 Ом типа РВ-5102 (ГОСТ 1888—49). В комплект ПО-300Б пусковой реостат не входит, но в поездных условиях его подключение необходимо, для чего можно использовать указанные типы реостатов.
Во всех преобразователях перед пуском во избежание прожогов на коллекторе необходимо снять нагрузку и убедиться, что реостат выключен. У нормально работающего преобразователя в подшипнике не должно быть повышенного шума и утечки смазки. Температура окружающего воздуха при работе должна быть в пределах от +40 до —40°С. Для обеспечения нормальной вентиляции и предотвращения попадания грязи внутрь преобразователей эксплуатировать их следует с защитными колпаками, а ящик содержать в чистоте. Края крышки подвагонного ящика должны иметь резиновую прокладку по периметру, предохраняющую от попадания пыли и снега. Когда радиоузел имеет длительный перерыв в работе, преобразователи при низких температурах следует изредка включать для прогревания на 10—15 мин.
Промывка подшипников и замена смазки осуществляются после 2 000—2 500 ч работы, но не реже одного раза в год.
Таблица 8
Таблица 9
На многих дорогах успешно работают преобразователи ПО-300Б, переоборудованные с напряжения 50 а на 110 в. Для этого, не изменяя данных генератора, производят перемотку якоря электродвигателя и обмоток возбуждения преобразователя (табл. 8). Обмотка якоря петлевая двухслойная.
Следует отметить, что после перемотки преобразователи работают более стабильно. Объясняется это тем, что с увеличением напряжения ток в цепи АЦР уменьшается, вследствие чего подгар контактов наблюдается реже.
Наиболее часто встречающиеся неисправности преобразователей тока типов ПО-300Б, ПНД-5 и АПО-0,3 приведены в табл. 9.