Obwód główny

Schemat ideowy obwodu głównego przedstawiono na poniższym rysunku (kliknij w rysunek aby powiększyć).

Obwód główny jest zasilany z sieci trakcyjnej napięciem znamionowym 3000 V prądu stałego z dopuszczalną tolerancją +600V i -1000V. Styczniki liniowe i grupowe umożliwiają połączenie silników trakcyjnych i oporów rozruchowych w trzy następujące układy:
- połączenie szeregowe, w którym wszystkie silniki trakcyjne są połączone szeregowo w jedną grupę i zasilane poprzez szeregowo połączone sekcje oporów rozruchowych;
- połączenie szeregowo-równoległe, w którym silniki trakcyjne są połączone w dwie gałęzie równoległe po trzy silniki szeregowo w każdej gałęzi. Są one zasilane poprzez oporniki rozruchowe połączone również w dwie równoległe gałęzie;
- połączenie równoległe, w którym silniki trakcyjne są połączone w trzy gałęzie równoległe, po dwa silniki szeregowo w każdej gałęzi
Sekcje oporników rozruchowych również pracują w układzie trzech równoległych gałęzi. Każdy z trzech wymienionych układów połączeń umożliwia (po zwarciu wszystkich oporników rozruchowych) jazdę na sześciu stopniach bocznikowania wzbudzenia: 74%; 55,7%; 42,3%; 36,5%; 28%; 22% co daje (łącznie ze wzbudzeniem pełnym 100%) 21 ekonomicznych stopni jazdy.
Osłabienie wzbudzenia silników trakcyjnych umożliwia zwiększenie prędkości jazdy i jest osiągane przez bocznikowanie uzwojeń biegunów głównych opornikami bocznikowania wzbudzenia. W szereg z tymi opornikami są włączone boczniki indukcyjne.
Stany przejściowe podczas przełączania z połączenia szeregowego na szeregowo-równoległe i z szeregowo-równoległego na równoległe oraz z powrotem są realizowane metodą zwarcia silników trakcyjnych. Oporniki rozruchowe są wyłączane stopniowo, za pomocą układu oszczędnościowego (liczba styczników mniejsza niż liczba pozycji) aż do całkowitego wyeliminowania ich z obwodu.
Odzyskane za spadku napięcie na wydzielonej części oporników rozruchowych RZ5 i RZ6 (po stronie “ziemi”) jest wykorzystywane do zasilania silników wentylatorów oporników rozruchowych WO1-WO5. Rozwiązanie takie daje następujące korzyści: wykorzystana jest energia elektryczna tracona w opornikach rozruchowych, wielkość spadku napięcia jest proporcjonalna do wielkości prądu trakcyjnego, a tym samym obroty wentylatorów są proporcjonalne do obciążenia oporników rozruchowych, co wpływa na intensywniejsze chłodzenie przy większych stratach energii w opornikach. Dla umożliwienia jazdy lokomotywy podczas uszkodzenia części silników trakcyjnych z różnych grup służą odłączniki silników trakcyjnych, za pomocą których odłącza się lub zwiera grupy z uszkodzonym silnikiem.

Obwody silników trakcyjnych w czasie jazdy:

Pozycje od 1 do 20
W celu włączenia do pracy obwodu głównego należy rączkę nastawnika kierunku jazdy ustawić w położenie NAPRZÓD lub W TYŁ. Przesunięcie koła nastawnika jazdy z pozycji 0 na pozycje 1 powoduje zamknięcie styków głównych styczników liniowych SL-1 i SL-2 (w lokomotywach od nr 490 stycznik został wyeliminowany), SL-4, SL-6 i w ten sposób uzyskano zamknięcie obwodu głównego dla połączenia szeregowego wszystkich sześciu silników trakcyjnych.
Wszystkie oporniki rozruchowe na pozycji 1 są włączone w szereg z silnikami trakcyjnymi. W miarę przestawiania koła nastawnika jazdy do pozycji 20, oporniki rozruchowe są stopniowo zwierane stykami głównymi styczników elektropneumatycznych SR11-SR35 oraz RZ1-RZ6.
Pozycja 21
Gdy koło nastawnika jazdy znajdzie się w pozycji 21, wówczas jest zwierana ostatnia sekcja oporników rozruchowych RZ6; wszystkie oporniki rozruchowe są więc zwarte, tzn. Silniki trakcyjne znajdują się pod pełnym napięciem w sieci. W pozycji tej zostaje przygotowane przejście układu na połączenie szeregowo-równoległe. Zamykają się styki główne stycznika liniowego S13, po czym następuje przygotowanie podziału oporników rozruchowych na dwie równoległe gałęzie. Pozycja 21 jest pozycją jazdy ekonomicznej, ponieważ w obwodzie głównym silników trakcyjnych nie ma oporników rozruchowych, a silniki trakcyjne pracują na charakterystyce naturalnej, odpowiadającej napięciu 500V na komutatorze. Na tej pozycji można – przesuwając rączką nastawnika bocznikowania – kontynuować rozruch metodą osłabienia wzbudzenia silników.

Przełączenie w układ szeregowo-równoległy:

Po przestawieniu koła nastawnika jazdy w pozycje 22 w pierwszej kolejności włączają się w obwód główny oporniki rozruchowe R35, RZ1, RZ2, RZ5, RZ6, następnie oporniki RZ3 i RZ4 oraz oporniki R34, a także równolegle połączone oporniki R31-R33. Po tych trzech etapach włączania się oporników rozruchowych rozpoczynają prace styczniki grupowe, które są napędzane wałem grupowym w następującej kolejności: zamykają się styki główne stycznika SG7, otwierają się styki główne stycznika SG6 i SG13 (jednocześnie) i następnie zamykają się styki główne styczników SG4, SG5 i SG14 (wszystkie trzy jednocześnie). Po zamknięciu się styków głównych stycznika SG14, włącza się (równolegle do dotychczas włączonych oporników rozruchowych) do obwodu gałąź złożona z szeregu połączonych ze sobą następujących sekcji opornikowych R11-R14, R24-R25 oraz połączone równolegle oporniki R21-R23. W następnym etapie w gałęzi oporników pracujących wcześniej włącza się opornik R31 przy zwartych opornikach R32-R33. Cykl przejścia zostaje zakończony zwarciem opornika R11 z jednoczesnym włączeniem do obwodu oporników R32-R33.

Połączenie szeregowo-równoległe silników trakcyjnych

Pozycje od 22 do 35
Przy przesuwaniu koła nastawnika jazdy od pozycji 22 do pozycji 35 następuje stopniowe zwieranie oporników rozruchowych na przemian w każdej gałęzi równoległych oporników rozruchowych poprzez styki główne styczników SR oraz przez (wydzielone do zasilania silników wentylatorów) oporniki RZ%, RZ6, jak i pozostałe oporniki RZ umieszczone w poszczególnych grupach silników trakcyjnych; to stopniowe zwieranie ma na celu zapewnienie równomiernego rozpływu prądu. W połączeniu szeregowo-równoległym silników trakcyjnych są otwarte styki główne stycznika SG6, a więc oporniki RZ3, RZ4 są zwarte. Pozycja 36
Po przestawieniu nastawnika jazdy w pozycje 36 wszystkie oporniki rozruchowe są zwarte i silniki trakcyjne pracują na charakterystyce naturalnej przy napięciu 1000V przypadającym na silnik. Pozycja ta podobnie jak pozycja 21, jest pozycją ekonomiczną i można na niej kontynuować rozruch przez stosowanie 6 stopni osłabienia wzbudzenia silników. Ponadto na tej pozycji zamykają się styki główne stycznika liniowego SL5, który przygotowuje podział oporników rozruchowych na trzy gałęzie równoległe, w celu umożliwiania równoległego połączenia silników trakcyjnych.

Przełączanie silników trakcyjnych w równoległy układ

Po przestawieniu koła nastawnika jazdy w pozycje 37 w obwód 6 silników trakcyjnych (połączonych jeszcze szeregowo-równolegle) włącza się opór złożony z dwóch gałęzi równoległych. W jednej gałęzi znajdują się oporniki R22-R25, w drugiej zaś oporni R31-R35 oraz oporniki rozruchowe w każdej gałęzi silników trakcyjnych RZ1, RZ2, RZ5, RZ6. Następnie zamykają się styki główne styczników grupowych w następującej kolejności: zamykają się jednocześnie styki główne styczników SG1, SG10, otwierają się jednocześnie styki główne styczników SG2, SG7, SG9, otwierają się jednocześnie styki główne styczników SG4, SG5, SG11, zamykają się jednocześnie styki główne styczników SG3, SG6, SG8 oraz zamykają się styki główne stycznika SG12 Połączenie równoległe silników trakcyjnych
Pozycje od 37 do 47
Podczas przestawiania koła nastawnika jazdy od pozycji 37 do pozycji 47 następuje stopniowe zwieranie poszczególnych sekcji oporników rozruchowych w każdej z trzech gałęzi równoległych.
Pozycja 48
Gdy koło nastawnika jazdy znajdzie się w pozycji 48, wówczas nastąpi zwarcie ostatnich oporników rozruchowych RZ2, RZ4, RZ6 i dalsza jazda odbywa się na charakterystyce naturalnej silników trakcyjnych, odpowiadającej znamionowemu napięciu silnika 1500V. W tej pozycji można dalej zwiększać prędkość lokomotywy poprzez stosowanie zabiegów osłabienia wzbudzenia silników trakcyjnych na 6 pozycjach nastawnika bocznikowania.

Urządzenia zabezpieczające obwód główny oraz obwody pomocnicze wysokiego napięcia

Do urządzeń zabezpieczenia obwodu głównego oraz obwodów pomocnicznych WN należą:
- przekaźniki nadmiarowo-prądowe silników trakcyjnych PN1,3, PN2, PN5, PW4,6, które oddziaływują na wyłączenie styczników liniowych SL, gdy wartość prądu płynącego przez silniki trakcyjne przekracza wartość nastawioną dla danego przekaźnika;
- przekaźnik różnicowy obwodu głównego PR, powodujący otworzenie styków głównych wyłącznika szybkiego WS, jeśli zwarć doziemnych wysokooporowych nie mogą wykryć inne zabezpieczenia;
- przekaźnik zanikowo napięciowy PZN zabezpiecza silniki trakcyjne przed pracą przy obniżonym napięciu powodując otwarcie styków głównych wyłącznika szybkiego
Przekaźnik ten uniemożliwia również zamknięcie się styków głównych wyłącznika szybkiego WS, gdy napięcie z sieci trakcyjnej jest zbyt niskie i wynosi mniej niż 1900-2100 V. Cewka przekaźnika zanikowo-napięciowego PZN jest połączona z siecią trakcyjną poprzez opornik RPZN;
- wyłącznik szybki WS jest przeznaczony do wykrywania i wyłączania zwarć niskooporowych;
- przekaźnik nadmiarowo-prądowy ogrzewania składu NGP oddziałuje na otworzenie styków głównych wyłącznika szybkiego WS oraz styków głównych styczników ogrzewania pociągu SGP1, SGP2. jeśli nastąpi przeciążenie obwodu ogrzewania pociągu;
- przekaźniki nadmiarowo-prądowe przetwornic NPrz1, NPrz2 oddziałują na otworzenie styków głównych wyłącznika szybkiego WS, jeśli nastąpi przeciążenie lub zwarcie w obwodach silników przetwornic;
- przekaźniki przeciwpoślizgowe ScR powodują włączenie wygnalizacji w razie wystąpienia poślizgu kół lokomotywy oraz samoczynnego piaskowania i podhamowania przeciwpoślizgowego;
- przekaźniki nadmiarowo-prądowe silników sprężarek NS oraz silników wentylatorów oporników rozruchowych PNW, które oddziałują na otworzenie styków głównych styczników w omawianych obwodach;
- bezpieczniki topikowe wysokiego napięcia służą do zabezpieczenia obwodów: przekaźnika zanikowo-napięciowego i woltomierzy, silników sprężarek oraz ogrzewania kabin maszynisty.

Postępowanie obsługi w przypadku wystąpienia typowych niesprawności urządzeń

Zadziałanie wyłącznika szybkiego

Zadziałanie wyłącznika szybkiego jest sygnalizowane zgaśnięciem lampki sygnalizacyjnej niebieskiej i może być spowodowane zadziałeniem jednego z następujących urządzeń zabezpieczających:
- przekaźnika zanikowo-napięciowego,
- przekaźnika różnicowego obwodu głównego,
- przekaźnika różnicowego obwodów pomocniczych wn,
- przekaźnika nadmiarowo prądowego przetwornic,
- przekaźnika nadmiarowo-prądowego ogrzewania pociągu
Ponadto zadziałanie wyłącznika szybkiego jest sygnalizowane w razie spadku ciśnienia w przewodzie zasilającym cylinder powietrzny pantografu.
We wszystkich przypadkach zadziałania wyłącznika szybkiego, które zostały wymienione należy: cofnąć rękojeść wału nastawnika jazdy w pozycje 0, nacisnąć odblokowanie odpowiedniego przekaźnika (przekaźnik zanikowo-napięciowy nie ma odblokowania) i przeprowadzić rozruch od początku)
Po trzykrotym, kolejnym zadziałaniu wyłącznika szybkiego należy:
1. Cofnąć rękojeść wału nastawnika jazdy w pozycje 0.
2. Zahamować pociąg
3. Wyjąć rękojeść wału nastawnika nawrotnika jazdy.
4. Opuścić pantograf i odblokować przedziały wn zgodnie z przepisami bhp.
5. Sprawdzić, który z przekaźników jest powodem zadziałania wyłącznika szybkiego.
W wyniku przeprowadzonej kontroli należy odłączyć uszkodzony obwód. Odłączenie jest wykonywane w przypadku uszkodzenia: przetwornic - za pomocą odłączników silników, w przypadku zać ogrzewania - za pomocą wyłącznika dźwigienkowego.
Jeśli nastąpi uszkodzenie wyłącznika ciśnieniowego pantografu, to należy zmienić pantograf za pomocą wyłączników dźwigienkowych. Dalszą jazde można kontynuować do najbliższej stacji. Należy podkreślić, że jeśli wyłączenie wyłącznika szybkiego było spowodowane zadziałaniem przekaźnika różnicowego obwodu głównego, a odłączenie grup silników nie poprawiło sytuacji, to dalsza jazda jest niemożliwa.

Uszkodzenie silników trakcyjnych (jazda awaryjna)

Jazdą awaryjną nazywamy jazde na nieuszkodzonych silnikach, po odłączeniu uszkodzonych.
Jeśli nastąpi uszkodzenie części silników trakcyjnych, to są możliwe do realizacji następujące układy dla jazdy awaryjnej:
1. Uszkodzona grupa silników nr 1 i 3 lub nr 4 i 6. Po odłączeniu i zbocznikowaniu grupy silników trakcyjnych (odłącznik uszkodzony silników należy ustawić w pozycje II JAZDA SZEREGOWA) istnieje możliwość jazdy tylko w szeregowym układzie połączeń czterech silników trakcyjnych, tj. od pozycji 1 do pozycji 21 nastawnika jazdy.
Po odłączeniu odłącznikiem silników uszkodzonej grupy silników trakcyjcnych (odłącznik silników ustawiony w pozycji I JAZDA RÓWNOLEGŁA) jest możliwa jazda od pozycji nastawnika jazdy 22 do pozycji 36, przy trzech szeregowo połączonych silnikach, i dalej od pozycji 37 do 48, przy włączonych czterech silnikach trakcyjnych, połączonych w dwie grupy równoległe.
2. Uszkodzenie pojedynczego silnika nr 2 lub nr 5. Po odłączeniu i zbocznikowaniu uszkodzonego silnika trakcyjnego (odłącznik uszkodzonego silnika ustawiony w pozycji II JAZDA SZEREGOWA) jest możliwa tylko w połączeniu szeregowym pięciu silników trakcyjnych od pozycji 1 do 21 nastawnika jazdy. Po odłączeniu uszkodzonego silnika (odłącznik ustawiony w pozycji II JAZDA RÓWNOLEGŁA) jazda jest możliwa dopiero od pozycji nastawnika jazdy 22 do 36, przy trzech szeregowo połączonych silnikach, a od pozycji nastawnika jazdy 37 do 48, przy czterech silnikach połączonych w dwie grupy równoległe.
3. Uszkodzenie silników w dwóch grupach, tj. nr 1-3 i 2 lub nr 4-6 i 5 albo nr 2 i 5. W takim przypadku dopuszcza się jazde tylko przy szeregowym połączeniu nieuszkodzonych silników trakcyjnych, tj. od pozycji nastawnika jazdy 1 do 21 (odłączniki silników uszkodzonych muszą być ustawione w pozycji II JAZDA SZEREGOWA).
4. Uszkodzenie wszystkich silników należących do jednego wózka.
Jeśli nastąpi uszkodzenie silników nr 1-3 i 5 lub nr 4-6 i 2, to dopuszcza się jazdę przy szeregowym układzie połączeń silników trakcyjnych od pozycji nastawnika jazdy 1 do 21 (odłączniki uszkodzonych silników ustawione w pozycji II JAZDA SZEREGOWA) lub jazdę od pozycji nastawnika jazdy 22do 36, trzema silnikami trakcyjnymi połączonymi szeregowo, i dalej od pozycji 37 do 48, dwoma silnikami trakcyjnymi połączonymi w szereg (odłączniki uszkodzonych silników ustawione w pozycji I JAZDA RÓWNOLEGŁA).

Uwaga: Nie dopuszcza się jazdy awaryjnej lokomotywy z liczbą mniejszą niż trzy silniki trakcyjne włączone do układu (wyjątek stanowi jazda luzem).
Podczas jazdy awaryjnej, gdy odłącznik silników trakcyjnych znajduje się w pozycji II JAZDA SZEREGOWA, jest uniemożliwione zastosowanie rozruchu "wysokiego".

Zadziałanie przekaźników nadmiarowo-prądowych silników trakcyjnych

Zadziałanie przekaźnika nadmiarowo-prądowego może być następstwem przeciążenia silnika trakcyjnego lub wystąpienia zwarcia wewnętrznego albo doziemnego.
Zadziałanie przekaźników jest sygnalizowane zaświeceniem żółtej lampki sygnalizacyjnej i powoduje otworzenie styków głównych styczników liniowych.
W razie zadziałania któregokolwiek z przekaźników należy cofnąć rękojeść nastawnika jazdy w pozycje 0, nacisnąć przecisk ODBLOKOWANIE przekaźników nadmiarowych i różnicowego obwodu głównego oraz przeprowadzić rozruch od nowa. Po trzyktrotnym kolejnym zadziałaniu przekaźnika należy przy zachowaniu wymagań bhp, przejść do przedziału wn, odłączyć odłącznikiem uszkodzony silnik trakcyjny lub ich grupe i kontynuować jazde awaryjną.

Uszkodzenie silnika sprężarki

Po trzykrotnym, kolejnym zadziałaniu przekaźnika nadmiarowo-prądowego silnika sprężarki należy stwierdzić, do którego silnika odnosi się działające zabezpieczenie, a następnie za pomocą przełącznika wybiórczego (umieszczonego w szafie nr 1) odłączyć uszkodzony silnik sprężarki. Zadziałanie przekaźnika jest sygnalizowane zaświeceniem się żółtej lampki sygnalizacyjnej.
Uwaga: Jazdę z czynną jedną sprężarką można kontynuować jedynie do najbliższej stacji, z zachowaniem szczególnej ostrożności i mając na uwadze że powietrze w zbiornikach głównych jest uzupełniane przy mniejszej wydajności.
Przy uszkodzeniu obydwóch sprężarek dalsza jazda jest zabroniona.

Uszkodzenie silników wentylatorów oporników rozruchowych

Zadziałanie przekaźnika zanikowo-prądowego jednego z silników wentylatorów oporników rozruchowych jest sygnalizowane zaświeceniem lampki sygnalizacyjnej ZANIK PRĄDOWY WENTYLATORA PRZY JEŹDZIE NA OPORACH. Po trzykrotnym zadziałaniu przekaźnika należy stwierdzić, który z silników jest uszkodzony i odłączyć w następujący sposób: otworzyć odłącznik uszkodzonego silnika, znajdujący się w szafie wn nr 2, oraz wyłączyć wyłącznik dźwigienkowy tego samego silnika wentylatora, któy znajduje się w szafie wn nr 1 na tablicy z przekaźnikami nadmiarowo-prądowymi silników wentylatowów oporników rozruchowych.
Uwaga:
1. Jazdę z uszkodzonym jednym silnikiem wentylatora oporników rozruchowych można kontynuować do najbliższej stacji. W razie odłączenia dwóch lub więcej silników dalsze prowadzenie pociągu jest zabronione.
2. Jeśli występuje prowadzenie ciężkiego pociągu lub na dużym wzniesieniu, to należy rozruch ograniczyć do połączenia szeregowego i prądu 470 A w ciągu 5 min., a następnie stosować osłabienie wzbudzenia w tym samym układzie połączeń. Przy zmniejszającej się prędkości zabrania się korzystania z pierwszych czterech pozycji jezdnych w każdym układzie połączeń silników trakcyjnych.
3. W czasie rozruchu oporowego w połączeniu szeregowym silników trakcyjnych należy 1 i 2 pozycje nastawnika jazdy przestawić w czasie możliwie najkrótszym, tzn. wymaganum do załączenia styczników liniowych i wstępnego naprężenia składu pociągu.

Uszkodzenia przetwornicy

Zadziałanie przekaźnika nadmiarowo-prądowego silników przetwornic jest sygnalizowane zaświeceniem lampki sygnalizacyjnej. Po trzykrotnym zadziałaniu przekaźnika należy cewkę stycznika uszkodzonego silnika przetwornicy odłączyć od zasilania za pomocą przełącznika wybiórczego przetwornic, który jest umieszczony w szafie aparatowej wn nr 1.
Ponieważ na wale każdej przetwornicy jest umocowany wentylator chłodzący trzy silniki trakcyjne danego wózka, dlatego należy wyłączyć równocześnie z pracy uszkodzoną przetwornice oraz odłączyć całą grupę silników trakcyjnych danego wózka. Równocześnie przełącznikiem baterii umieszczonym na tablicy TPE-2 w pulpicie kabiny B, należy przełączyć baterię i odbiory wn na przetwornice nieuszkodzoną.
Uwaga:
1. Przełączanie baterii należy wykonywać przy przetwornicach wyłączonych (nieczynnych).
2. Jazdę z jedną przetwornicą uszkodzoną kontynuować do najbliższej stacji.
3. Jeśli nastąpi uszkodzenie obydwóch przetwornic, to dalsza jazda jest zabroniona.

Uszkodzenie wyłącznika ciśnieniowego sprężarki głównej

Uszkodzenie wyłącznika ciśnieniowego może spowodować niewyłączanie się silnika sprężarki przy ciśnieniu 0,83+0,02 MPa. Należy wówczas łącznikiem; umieszczonym na tablicy TPE-2 w pulpicie kabiny maszynisty B, zewrzeć styki wyłącznika ciśnieniowego sprężarki, a operacje załączania i wyłączania z pracy silnika sprężarki wykonywać ręcznie wyłącznikiem dźwigienkowym, bacznie obserwując wskazania manometru w przewodzie głównym zasilającym. Jazdę można kontynuować po spełnieniu instrukcji obowiązujących na PKP.

Uszkodzenie układu samoczynnego hamowania pociągu (SHP)

Jeżeli nie ma możliwości wyluzowania hamulca po zadziałaniu układu SHP lub zlikwidowania świecenia lampki sygnalizacyjnej i buczka SHP oraz nie ma możliwości odblokowania układu SHP, to należy ten układ wyłączyć z pracy przez zamknięcie wyłącznika głównego z zaworem kurkowym, umieszczonym na ramie pneumatycznej A. Zerwanie plomby z wyłącznika głównego należy odnotować w książce pojazdu. Podczas dalszej jazdy obowiązuje wzmożona czujność maszynisty a jej kontynuowanie jest uzależnione od przepisów zawartych w instrukcjach PKP.