Последствия боксования колесных пар, предупреждение и прекращение боксования.

Боксование электровозов — явление частое и довольно опасное. Оно возникает, когда сила тяги превысит силу сцепления колес с рельсами, что приводит к уменьшению силы тяги. Сильное боксование могут вызвать

механические или электрические по­вреждения деталей и узлов электровоза.

Причины механических и электрических повреждений и их последствия. При возникновении боксования коэффициент сцепле­ния резко снижается, так как трение покоя (сравнительного) заменяется трением скольжения, и под действием значительного вращающего момента двигателя увеличивается частота вращения якоря и колесной пары. Вследствие этого под влиянием центро­бежной силы проводники обмотки якоря начинают растягивать скрепляющие их бандажи, пластины коллектора увеличивают дав­ление на миканитовые манжеты конусов якоря и т. д. Частота вращения якоря может превысить допустимое значение, предусмотренное при создании машины, что может привести к полному ее разрушению.

Проскальзывание колес приводит к быстрому износу бандажей и рельсов. Об этом свидетельствуют риски на рельсах станционных путей в местах отправления поездов.

Довольно опасно резкое прекращение боксования, например подачей большого количества песка. В этом случае большая часть запасенной кинетической энергии отдельных деталей превращается в энергию удара, в результате чего повреждаются изоляция обмотки якоря, ее крепление в пазах, зубья передачи. Корпус тягового двигателя с опорно-осевым подвешиванием в этот момент как бы приседает или подпрыгивает, поворачиваясь вокруг колесной пары. В результате могут произойти также излом деталей подвески двигателя, проворот бандажей колесных пар и друг повреждения механической части электровоза.

Не менее серьезны последствия электрических повреждений возникающих в результате нарушения коммутации, а на электровозах постоянного тока — и вследствие повышения напряжения на коллекторе двигателя, связанного с боксующей колесной парой (на электровозах переменного тока напряжение на двигателях также повышается, но незначительно).

Нарушение коммутации и, как следствие этого, круговой огонь на коллекторе «боксующего» двигателя возникают из-за значительного снижения времени коммутации тока в витках обмотки якоря; в большей мере это относится к двигателям электровозов переменного тока, у которых коммутация и без того осложнена пульсацией тока в обмотках полюсов и якоря. На электровозах постоянного тока всегда последовательно включаются не менее двух тяговых двигателей. Поскольку направление индуктированной э. д. с. противоположно приложенному к двигателю напряжению, степень ее возрастания соответствует степени возрастания сопротивления «боксующего»: тягового двигателя (условно) по сравнению с сопротивлением «небоксующего» тягового двигателя рассматриваемой цепи. Это приводит, с одной стороны, к уменьшению тока этой вет­ви по сравнению с параллельными ветвями, а с другой — к повышению: напряжения именно на якоре «боксую­щего»

двигателя. На (рис. 3) показано распределение падений напряжений на двух потребителях с разным сопротивлением и в случае боксования ТЭД (рис.4).

Повышенное напряжение на кол­лекторе «боксующего» двигателя вызы­вает увеличение напряжения между соседними коллекторными пластинами; при некотором значении этого напря­жения небольшие искры, возникаю­щие на коллекторе под щетками даже при нормальной коммутации, могут перейти в электрическую дугу — воз­никает круговой огонь.

Рис.3 Рис. 4.

 

Рис. 3. Сопоставление значений падения напряжений.

Рис. 4. Распределение напряже­ния (приближенно) на обмотках двух последовательно соединен­ных тяговых двигателей: а — при нормальной работе, б — при боксовании колесной пары, спаренной в блоке с двигателем.

 

При чистых изоляторах кронштей­нов щеткодержателей электрическая дуга распространяется от плюсового к минусовому щеткодержателю; обмотка якоря как бы заканчивается. На элек­тровозах постоянного тока это приво­дит к перегрузке двигателя, включен­ного последовательно с «боксующим», в результате чего может начаться боксование колесной пары и, этого дви­гателя.

При запыленном и влажном воздухе внутри двигателя или при загрязнен­ных изоляторах кронштейнов щетко­держателей дуга перебрасывается на остов тягового двигателя. Для электро­возов постоянного тока рис.6 - это соответ­ствует полному (или частичному) ко­роткому замыканию контактной сети на рельсы.

Рис. 5. Рис. 6.

Рис. 5. Прохождение тока при перебросе электрической дуги по коллектору тягового двигателя электровоза переменного тока

Рис. 6. Прохождение тока при перебросе электрической дуги с коллектора на остов тягового двигателя электро­возов постоянного тока

 

Под действием кругового огня оплавляется рабочая поверхность пластин коллектора и петушков в случае переброса дуги на поверхности изолятора кронштейна щет­кодержателя он разрушается. Особенно тяжелые последствия вызывает переброс дуги на нажимной конус коллектора или сердечника полюсов. Осматривая сильно «боксовавший» двигатель, часто обнаруживают почернение поверх­ности коллектора, капельки меди на концах его пластин и щеткодержателях, следы подгаров на поверхности миканитового конуса коллектора, на изоляторах пальцев кронштейнов щеткодержателей и изоляции катушек полюсов.

Не всегда возникшее искрение переходит в круговой огонь. При незначительном превышении допустимой частоты вращения якоря боксование может продолжаться довольно долго, не вызывая серьезных повреждений, но оно сильно влияет на режим ведения поезда. Повышение ЭДС «боксуюшего» двигателя вызывает уменьшение тока цепи, в которую он включен, что затрудняет разгон и ведение поезда. Наиболее резко падает сила тяги у электровоза постоянного тока при последовательном соединении дви­гателей, когда увеличение э. д. с. одного двигателя вызывает понижение тока всех остальных. При параллельном соединении тяговых

двигателей (в каждой из цепей включено два двигателя последовательно) в случае боксования одной колесной пары происходит наименьшая потеря силы тяги, поскольку умень­шается ток и вращающий момент только двух двигателей: «боксующего» и соединенного последовательно с ним.

Обнаруживают боксование по загоранию сигнальных ламп, характерному звуку, колебанию стрелки амперметра двигателей (в основном в сторону понижения тока), а иногда по незначи­тельному колебанию стрелки вольтметра сети.