ET22 - przekaźnik zanikowo-prądowy wentylatorów OR (PZW)

[bartoszek]

Mam problem raczej teoretyczny (w praktyce maszyniści nie przejmują się tym) dotyczący lokomotyw ET22 - świecenie lampki przekaźników zanikowo-prądowych silników wentylatorów oporów rozruchowych (PZW).
Lampka PZW powinna świecić się w przypadku braku przepływu prądu (o odpowiednim natężeniu) przez którąś z gałęzi silników wentylatorów OR. Silniki wentylatorów OR znajdują się w obwodzie głównym, włączone równolegle z opornikami RZ5 i RZ6. W układzie szeregowym połączenia silników trakcyjnych, na pozycjach oporowych przez silniki wentylatorów i ww. oporniki przepływa taki sam prąd jak przez wszystkie silniki trakcyjne (podzielony na 6 gałęzi równoległych - 5 x wentylatory + 1 gałąź RZ5 i RZ6 w szeregu). Natomiast w układzie szeregowo-równoległym na silniki wentylatorów i oporniki RZ5 i RZ6 płynie ten sam prąd, który przepływa przez pierwszą gałąź silników trakcyjnych (silniki 4-6). Zatem napięcie na tej gałęzi jest ok. dwukrotnie większe w porównaniu do napięcia na silnikach trakcyjnych w układzie S, jednak przy przechodzeniu na drugi układ znacznie rośnie opór wytwarzany przez silniki trakcyjne, zatem przepływający prąd na jednej gałęzi w układzie SR jest podobny do tego, który płynie w układzie S.

W teoretycznym założeniu dla mojego pytania, przyjmijmy w miarę stały prąd płynnego rozruchu lokomotywy utrzymywany na poziomie 400A (nie przekraczający tej wartości).
Problem: w części lokomotyw ET22 (myślę, że jakieś 30% byków, którymi jeździłem) występuje usterka polegająca na tym, że lampka PZW świeci się ciągle na wszystkich pozycjach oporowych układu szeregowego. Natomiast w układzie szeregowo-równoległym jest lampka PZW jest zgaszona (zapala się tylko na ułamek sekundy na 1 pozycji oporowej układu SR, tak jak w innych bykach, również na pierwszej pozycji układu S). Czym to jest spowodowane?

Brałem pod uwagę wiele możliwości. Wykluczam styki pomocnicze SL1 i SZ6, a także innych łączników w obwodzie lampek sygnalizacyjnych oraz w obwodzie sterowania silnikami wentylatorów OR, bo prąd sterowania mamy identyczny w układzie S jak i SR. W obwodzie sterowania wentylatorów OR nie widzę również nic innego, co mogłoby stać za ww. usterką. Niezamknięcie któregoś ze styczników wentylatorów OR (SZ1-5) też wydaje się nie mieć sensu, skoro na układzie SR działają one bez zarzutu. Słyszałem historie o tym, że gdy jest wyższy prąd na OG, potrafią dziać się cuda, takie jak unoszenie drabinki WS-a i rozłączanie obwodów pomocniczych WN, ale jak to może wpływać na sterowanie wentylatorami OR? Na który aparat? Nie mam pomysłu.
Myślę, że również można wykluczyć zmienny rozkład prądów na gałęziach poszczególnych silników wentylatorów OR, bo zakładamy, że prąd na amperomierzu „4-6” jest identyczny zarówno w układzie S i jak i SR, więc teoretycznie powinien się rozkładać identycznie na obydwu układach.
Pominąć również można skok prądu przy przejściu między układami S i SR, ponieważ widzimy go na amperomierzu „2-5”, a więc dotyczy silników 1-3, tj. tych, których prąd nie zasila silników wentylatorów OR. Silniki 4-6 (i silniki wentylatorów OR) są wtedy niezasilane z sieci.

Nie zawracałbym sobie tym głowy, gdyby usterka występowała na jednej lokomotywie. Ale jest to prawidłowość, którą widziałem na kilku-kilkunastu bykach. Także na modernizowanych „dwunastkach”, a więc jeśli chodzi o aparaty elektryczne to właściwie nowych lokomotywach. Podejrzewam więc, że opisywana usterka spowodowana jest tym samym problemem.
Czy ktoś wie, co może być przyczyną? Czy rzeczywiście któryś z wentylatorów nie kręci się w takiej sytuacji (dlaczego tylko na układzie S?), czy raczej jest to usterka sygnalizacji? Nie mam obecnie możliwości sprawdzenia tego praktycznie czy też wypytania instruktorów, a problem nie daje mi spokoju.

[SQT]

Po pierwsze w temacie nadmiarowo-prądowy a opisujesz zanikowy - do poprawy
Po drugie trudno tak na odległośc ale ja sprawdziłbym nastawy przekaźników zanikowych. To w sumie na początek, potem można szukać dalej.

[bartoszek]

Tylko jaki sens ma sprawdzanie nastaw przekaźników, jeśli usterka występuje praktycznie niezależnie od prądu na przekaźniku? Tj. np. (sprawdzone praktycznie) przy rozruchu do 500A na S - lampka PZW świeci się, natomiast przy 300A - na SR - lampka jest zgaszona. Nie miga, nie gaśnie, tylko stale jest zapalona na S, stale zgaszona na SR.

[youBy]

W obu kierunkach i na jeździe awaryjnej też?

[SQT]

Podlozyc styki PZW i sprawdzać który tak miesza.

[bartoszek]

W obu kierunkach i na jeździe awaryjnej też?

No właśnie niestety nie, obserwowane jedynie podczas jazd pociągowych, gdzie nie było czasu i możliwości zagłębiania się w to zagadnienie.

Podlozyc styki PZW i sprawdzać który tak miesza.

Jak będę miał możliwość, będę sprawdzał, ale nie wiem czy będzie okazja w najbliższym czasie. Pomyślałem, że ktoś już się spotkał wcześniej z czymś takim (skoro ja widziałem taką usterkę wiele razy na różnych lokomotywach) i bardziej od strony teoretycznej będzie wiedział, co może być przyczyną.

[SQT]

Jest jeszcze taka możliwość, że któryś ze styczników wentylatora nie łapie. Dlaczego? Muszę pogrzebać po schematach bo nie pamiętam.

[Kermit]

Chopie kolka sie kreca to po co drazyc.

[bartoszek]

Np żeby wiedzieć czy ciągnąc 3200 pod górę palą się za mocno opory, tzn. czy brak jest chłodzenia czy to jakaś usterka sygnalizacji. A poza tym ciekawość

Edyta:
Mam jeszcze jeden pomysł. Tropem wysokich prądów na drugim układzie.
Może usterka jest po stronie sygnalizacji, ale nie w tym sensie, że PZW świeci się na pierwszym układzie, tylko problemem może być to, że gaśnie na drugim układzie pomimo, że jeden z wentylatorów OR nie kreci się.
Załóżmy że tak jest i na pierwszym układzie przy prądzie 400A sygnalizacja działa dobrze, lampka PZW świeci się. Natomiast gdy wchodzimy na drugi układ, na silnikach wentylatorów mamy cały czas 400A (podzielone na 6 gałęzi), natomiast na wyłączniku szybkim jest to jednak całe 800A. A przekaźniki zanikowo-prądowe wentylatorów znajdują się w szafie WN B z tyłu, dokładnie za wyłącznikiem szybkim. Jeśli prąd 800A na cewce wezwalającej jest w stanie unieść drabinkę WS-a, to czy może również unieść zworę PZW, tak by przekaźnik otworzył się i zgasił lampkę na pulpicie, mimo braku przepływu odpowiedniego prądu przez silnik wentylatora? Ma to sens?

[SQT]

Styki przekaźników PZW łączone są równolegle, więc wszystkie przekaźniki muszą rozewrzeć styki NC żeby lampka zgasła.

[bartoszek]

Wiem, miałem na myśli sytuację gdy na pierwszym układzie zadziała jeden PZW (lampka na pulpicie się świeci), a na drugim układzie, w wyniku oddziaływania pola magnetycznego na cewce wyzwalającej (lub wydmuchowej) wyłącznika szybkiego, ten sam PZW, który był zadziałany wcześniej, teraz jest otwarty (pozostałe cztery również), przez co lampka na drugim układzie mogłaby gasnąć.

Pytanie tylko, czy odległość od cewek WN wyłącznika szybkiego do PZW (pewnie co najmniej 30 cm), nie byłaby zbyt duża do oddziaływania pola magnetycznego wytworzonego przez 800A na zworę przekaźnika. Jak trafi mi się znowu tego typu byk to sprawdzę czy wszystkie wentylatory pracują na obydwu układach.

[SQT]

Napisałeś na pierwszym układzie świeci lampka. Czyli jeden z PZW nie działa-zwiera styki. Jeśli by to było zależne od pola magnetycznego (800A)  to na SR musiałaby świecić a tak nie jest.

Inaczej mówiąc wentylatory pracują, PZW otwierają styki, lampka gaśnie.

Chyba rozumiem  o chodzi. Tylko że pole musiałoby być tak silne żeby pokonać opór sprężyny. Ewentualnie połączyć dwie przyczyny, czyli źle wyskalowany PZW. Wtedy na drugim układzie prąd wentylatora + pole magnetyczne z WS powoduje włączenie PZW i rozwarcie styków. Wtedy miałoby to sens. W takim razie moje teoria o złym skalowaniu miałaby rację.

[biovital1]

Pominąć również można skok prądu przy przejściu między układami S i SR, ponieważ widzimy go na amperomierzu „2-5”, a więc dotyczy silników 1-3, tj. tych, których prąd nie zasila silników wentylatorów OR. Silniki 4-6 (i silniki wentylatorów OR) są wtedy niezasilane z sieci.

Podczas przełączania z układu S na SR na ET22 dzieją się "cuda" :). W momencie dojścia styku ruchomego do styku stałego stycznika grupowego SG7 przez silniki 4-6 i 5 chwilowo zaczyna płynąć prąd wsteczny. Ten prąd również zaczyna płynąć przez rezystory i silniki wentylatorów, gdyż styczniki SZ5 i SZ6 otwierają się w czasie ok. 100ms po ustawieniu nastawnika jazdy na 22-pozycję, a przynajmniej ma szansę bo muszą klapnąć jeszcze styczniki wentylatorów. Szansę tym większą, że wał grupowy "zbiera się i myśli" dość długo ;). Wartość prądu wstecznego przekracza wartość prądu płynącego przez silniki 4-6 i 5 na pozycji 21-ej. Poza tym krótkim stanem przejściowym nie ma niczego innego dla samych wentylatorów i jest im obojętne na jakim układzie jedziemy i jaka siła przeciwelektromotoryczna wytwarzana jest na silnikach trakcyjnych :). Teorię o polu magnetycznym wokół WS-a można potwierdzić lub obalić poprzez umieszczenie silnego magnesu np. neodymowego. Pola magnetyczne bardzo wygodnie mierzy się i zapisuje do pamięci do kilkudziesięciu próbek na sekundę za pomocą większości smartfonów. Pamiętam jak byłem w łódzkim Woltanie na prezentacji superszybkiego wyłącznika DCN-L, to wyzwalano go za pomocą przyłożonego neodyma w miejscu, gdzie WS ten ma własny halotron do pomiaru prądu :). Na obrazkach wyniki pomiarów oscyloskopowych prądu (spadku napięcia na bocznikach amperomierzy) podczas fazy przejścia z pozycji 21 na 22. Mierzone sygnały są tak słabe, że w mocno zakłóconym środowisku elektromagnetycznym ET22 ciężko je wyłowić nieekranowanym oscyloskopem, a w przypadku mojego korzystałem z transmisji wyników po Wi-Fi. Za pierwszym razem mierzyłem pod pulpitem w kabinie na wejściach amperomierzy. Później sondy pomiarowe podłączałem bezpośrednio do boczników w szafie WN (mamy tu bezpośrednią bliskość WS i innych styczników np. ogrzewania kabin). W obu przypadkach obrazy były mocno zaszumione. Najlepszy efekt uzyskałem z pomocą przetworników pomiarowych A/D zaszytych w strukturze mikrokontrolera AVR. Częstotliwość odświeżania nieduża bo kilkadziesiąt próbek na sekundę, ale brak szumów :). Żółtymi asymptotami poziomymi zaznaczyłem poziom zero dla poszczególnych kanałów pomiarowych. Roboczy materiał wideo z pomiarów tu:

Pozdrawiam

[SQT]

To może podpowiedz koledze co ma sprawdzić, bo wykład ciekawy ale nie rozwiązuje problemu.

[biovital1]

To może podpowiedz koledze co ma sprawdzić, bo wykład ciekawy ale nie rozwiązuje problemu.

Kolega Bartoszek dobrze dedukuje i szkoda zabierać komuś radość z rozwiązywania problemu :). Przekaźniki PZW mają zadania informacyjne i nie muszą być super dokładnie skalibrowane tak jak np. przekaźniki nadmiarowe, a już w szczególności tak dokładne jak przekaźnik nadmiarowy układu bocznikowania który zastosowano na SM42 (nowszego typu stosowanego w latach 80-tych i później) z aktywnymi elementami półprzewodnikowymi oraz innymi. Można pomierzyć natężenie pola magnetycznego w okolicach tychże aparatów i ewentualnie wspomóc je. Najlepiej obejrzeć je i sprawdzić czy mechanicznie się nie przycinają.
Pozdrawiam
EDIT: Wykonałem wstępne oględziny i pomiary na drugim - licząc od strony kabiny B - ET22 przekaźniku zanikowo-prądowym. Następnym razem wykonam pomiar porównawczy z odłączonym wentylatorem. Będzie widać wpływ innych źródeł pola na obwód magnetyczny przekaźnika. Pomiar najlepiej wykonać w szczelinie pomiędzy rdzeniem a zworą. Telefon się tam nie zmieści, ale mam przetworniki dużo mniejsze i chudsze od telefonu :). Na obrazku widać umiejscowienie mojego telefonu względem przekaźnika (rysunek jest z innego przekaźnika, ale oddaje istotę), który unieruchomiony był za pomocą plastikowej opaski zębatej ;). Na drugim obrazku widać, że mierzone pole pochodziło głównie od cewki przekaźnika, bo prąd na poszczególnych pozycjach malał wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wentylatorów (lokomotywa stała zahamowana w miejscu).

[bartoszek]

Mi trafił się ostatnio byk z usterką PZW, ale niestety nie taką, jak opisywałem wcześniej (albo nie dokładnie taką).

Na początku wszystko było w porządku - lampka PZW była zgaszona niezależnie od prądu/układu.
Po kilkudziesięciu minutach jazdy było dokładnie tak jak opisywałem w 1 poście, a więc zapalony PZW na pierwszym układzie, na drugim zgaszony - niezależnie od prądu na silnikach. Sprawdziłem wtedy wentylatory - wszystkie kręciły się w obydwu układach.
Później usterka znikła. Tzn. na pierwszym układzie na 7 pozycji PZW zgasł i potem chyba było już w porządku (może jeszcze raz się zapalił na pierwszym układzie, nie jestem pewien).

Nie miałem możliwości sprawdzić tego w szafie, ale chyba można uznać, że problem leżał po stronie mechanicznej któregoś z przekaźników. Na pewno żaden z PZW nie powinien się załączać, bo wszystkie SW były zamknięte i silniki kręciły wentylatorami jak należy. Ew. był też problem z nastawieniem prądowym któregoś z przekaźników.

Jednak nadal mnie zastanawia, dlaczego na drugim układzie usterka nie występuje nigdy, w żadnym byku. Przecież przez cewki PZW płynie identyczny prąd na obydwu układach.
Może wyjdzie coś nowego na drugim pomiarze pola magnetycznego. Swoim smarfonem nie jestem w stanie wykonać takich pomiarów.


EDIT:
Jechałem kolejnym bykiem z walniętym PZW, ewidentnie problem z nastawieniem prądowym i/lub pracą mechaniczną któregoś z przekaźników, stabilizował się na dalszych pozycjach pierwszego układu. Jeśli WS nie zakłóca działania przekaźników zanikowo-prądowych na drugim układzie, a wszystko na to wskazuje, to może rozwiązaniem zagadki jest po prostu większy prąd przy przejściu na drugi układ?
Kol. Biovital pisał o chwilowym stanie przy przejściu między układami, gdy znacznie większy prąd (patrząc na załączony wyżej wykres), przepływa przez amperomierze 4-6, a więc również przez silniki wentylatorów. Zatem może taki chwilowy kopniak prądowy (jak rozumiem z wykresu - dwukrotny, najpierw prądu wstecznego, potem właściwego) wystarczy niedomagającemu przekaźnikowi PZW, żeby odblokować się i utrzymywać zworę we właściwej pozycji przez cały czas działania prądu drugiego układu?

[biovital1]

Tak jak zaplanowałem tak wykonałem pomiary. Część pomiarową ogarnąłem w zeszłym tygodniu, a za rozprawkę pisemną zabrałem się dopiero dziś. Link do dokumentu: https://drive.google.com/open?id=1juAa5vFZo8VOaT87TQ7geEhSOgy1bTG_ Oto fragmenty: "4) Zewnętrzne pola magnetyczne wokół przekaźników PZW mają polaryzację, która jest ukierunkowana w stronę osłabiania strumienia magnetycznego indukowanego przez własne cewki przekaźników PZW. Największy udział w odejmowaniu się strumieni mają pola pochodzące od magnetowodów przekaźników PZW bezpośrednio ze sobą sąsiadujących.
Pola magnetyczne pochodzące od magnetowodu wydmuchowego komory wyłącznika szybkiego oraz przekaźników nadmiarowych, a także innych przekaźników czy nawet samego okablowania przenoszącego prądy trakcyjne, które poprowadzone jest bezpośrednio za przekaźnikiem PZW4 i częściowo PZW5 – mają łącznie mniejszy wpływ na rozmagnesowanie obwodu badanych przekaźników. Łączny udział tej drugiej grupy pól nie przekraczał pojedynczych setek uT przy prądzie trakcyjnym w ok. 200A. 8) Prąd poniżej 1 A indukował pole znacznie przekraczające ewentualne przeciwne pola pochodzące z innych aparatów lokomotywy. Z danych znamionowych ważnych dla przekaźnika typu PVZ-52  który to typ stanowił badane przekaźniki PZW4 i PZW5 (nazwy dla obwodów ET22) wiemy, że prąd rozruchowy przekaźnika < lub =16,5 A. Prąd odpadania zwory od rdzenia > lub = 5A. Znamionowy prąd ciągły = 52 A. Po uwzględnieniu zjawiska zmiennej przenikalności magnetycznej dla materiałów ferromagnetycznych*) można uznać że pola demagnesujące mają udział na poziomie promili i nie są w stanie zakłócić prawidłowej pracy przekaźnika typu PVZ-52." Więcej do poczytania i obejrzenia w załączniku typu doc (załącznik nie chciał się zapisać ani jako doc. ani zip...). W poniedziałek rozmawiałem z bratem który jeszcze się szkoli (w czerwcu będzie dwa lata "na kołach"), ale jeździ ostatnio znacznie częściej na ET22 niż ja. Mówi że nigdy nie spotkał się z tym problemem. Owszem na kilku egzemplarzach ja dodawał wolno pozycję to lampka nie gasła. Przy bardziej energicznym ruchu nastawnikiem w górę wszystko było OK. Ja też nie kojarzę takiego problemu. Na kilku maszynach ET22 które w ostatnich dniach sprawdziłem pod tym kątem lampka gasła już na pierwszej pozycji nastawnika jazdy i to nawet jak w efekcie bezwładności wentylatory miały niezerową prędkość obrotową z uwagi na kilka prób w krótkim odstępie czasu, a więc i początkowy prąd wentylatorów był mniejszy. Zwróciłem uwagę na fakt że styczniki wentylatorów są już zamknięte na zerowej pozycji i mają dość złożony układ zamykania samopodtrzymania zasilania. Przełączenie na pozycję 21 otwiera te wszystkie styczniki wentylatorów, a ustawienie pozycji 22 i wyższej jak gdyby "resetuje" ich układ zamykania i utrzymania. Nieopatrznie sam zrobiłem sobie taką usterkę. Przed próbami na gorąco robiłem zasilanie za pomocą żarówki i aby prąd nie przechodził mi do masy przez zamknięte styczniki (prąd do masy po przepłynięciu przez żarówkę rozgałęził by mi się przez cewkę prądową i rezystory rozruchowe RZ5 i RZ6 które mają tylko ok. 1 ohm, a tego nie chciałem) pootwierałem je na indywidualnych "hebelkach" w szafie WN. Przed wyjściem z szafy ponownie załączyłem owe "hebelki" co jednak nie sprawiło ponownego zamknięcia styczników wentylacji i wyszła próba bez chłodzenia. "Reset" układu w takiej sytuacji to chwilowe otwarcie bezpiecznika wentylacji pod pulpitem.
Pozdrawiam