В силовую цепь моторного вагона входят токоприемник, устройство защиты от радиопомех, разрядники, аппараты защиты, тяговые двигатели и ряд специальных аппаратов. С их помощью осуществляется соединение пускотормозных резисторов и тяговых двигателей с контактной сетью и рельсами, изменяют направление вращения якорей двигателей, регулируют ток возбуждения, выводят резисторы, переключают тяговые двигатели из режима тяги в режим электрического торможения и обратно.

Электрическая схема электропоезда обеспечивает автоматический пуск тяговых двигателей при управлении контроллером машиниста, выход двигателей на естественную безреостатную характеристику, переход в тормозной режим с автоматическим поддержанием тормозного тока якорей тяговых двигателей. Режим рекуперации действует с максимальной скорости до скорости 50...45 км/ч. Затем схема автоматически переходит на реостатное торможение с самовозбуждением тяговых двигателей до скорости 15...10 км/ч. После этого применяют электропневматическое дотормаживание малой ступенью давления в тормозных цилиндрах.

Тяговые двигатели получают питание от контактной сети через токоприемники ПК (рис. 4.1, см. вкладку), Г-образный фильтр, состоящий из дросселя ДрФ и конденсатора С1, снижающего уровень радиопомех, создаваемых во время работы электропоезда. Разрядники Pp1 и Рр2 защищают силовую схему от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Первый из них, присоединенный к токоприемнику, воспринимает основную нагрузку, а второй, включенный параллельно первому после фильтра, гасит остаточные перенапряжения на конденсаторе С1 и облегчает работу первого разрядника. После прохождения волны перенапряжения аппараты возвращаются в исходное состояние. Главный разъединитель ГР предназначен для отключения силовых цепей тяговых двигателей и высоковольтных цепей вспомогательных машин от токоприемника и их заземления во время осмотра или ремонта. Кроме того, в заземленном положении ножа через резисторы R22 сопротивлением 102 кОм разряжается конденсатор фильтра С1.

Быстродействующий выключатель БВ служит для отключения цепей тяговых двигателей в аварийных ситуациях и работает только в режиме тяги. В режиме рекуперации ток силовой цепи имеет противоположное направление, поэтому возрастающий ток размагничивающих витков БВ при коротком замыкании вызовет обратный эффект: произойдет усиление магнитного потока удерживающей катушки, и выключатель не сработает.

Две катушки дифференциального реле ДР1 и ДР2, введенные в силовую цепь последовательно с первичными обмотками дифференцирующего трансформатора ТРД в начале и конце схемы, повышают чувствительность срабатывания БВ при значительно меньших токах короткого замыкания (так называемых неполных коротких замыканиях).

Силовые контакторы ЛК, ЛКТ, Т и Ш служат для оперативного включения или отключения питания тяговых двигателей: через контакторы ЛК и ЛКТ ток проходит в режимах тяги и рекуперации, через контактор Т—в режиме реостатного торможения. Контактор Ш подключает шунктирующую цепь, состоящую из индуктивного шунта ИШ и резисторов R10...R15, параллельно обмоткам возбуждения двигателей в тяге. В режиме реостатного торможения с самовозбуждением через контактор Ш замыкается ток тяговых двигателей.

Реверсор предназначен для изменения направления тока в обмотках возбуждения (для изменения направления вращения якоря). В положении “Вперед” замкнуты его силовые контакты В1 и В2, в положении “Назад” — Н1 и Н2. Тормозной переключатель переводит схему тяговых двигателей из режима тяги в режим электрического торможения. В положении “Тяга” (или “Ход”) замкнуты его четные контакты ТП2...ТП12 и ТП9, в положении “Тормоз” замкнуты нечетные контакты ТП1...ТПП.

Диоды Д54...Д57 необходимы для пропускания тока в режиме рекуперативного торможения. Диоды Д30...Д40 (на ЭД2Т — Д30...Д37) вместе с тиристором Тт9 и контактом тормозного переключателя ТП9 образуют шунтирующую цепь, которая используется кратковременно в моменты отключения тяги. Через нее замыкаются токи самоиндукции, возникающие в обмотках возбуждения тяговых двигателей. Благодаря этой цепи в моменты отключения тяги уменьшаются коммутационные перенапряжения на коллекторах тяговых двигателей и улучшаются условия дугогашения линейных контакторов ЛК и ЛКТ. Делитель напряжения на резисторах R71, R73, стабилитрон ПП2 и конденсатор С15 создают условия для открытия тиристора Тт9 волной перенапряжения. После окончания переходного процесса при отключении тяговых двигателей тиристор Тт9 закрывается и предотвращает протекание токов, вызываемых эдс самоиндукции.

Основным аппаратом управления тяговыми двигателями является реостатный контроллер РК. В процессе разгона поезда он уменьшает сопротивление пусковых резисторов и увеличивает степень ослабления возбуждения двигателей. Кулачковый вал реостатного контроллера РК имеет 20 позиций (см. таблицу замыкания его контакторов на рис. 4.1.). Первые 14 позиций являются позициями реостатного пуска, последние 6 позиций служат для изменения степени (коэффициента) возбуждения двигателей.

 

Реостатный контроллер имеет 17 силовых кулачковых контакторов. Контакторы 1...9 обеспечивают вывод резисторов R1...R9, контакторы 10...15 выводят резисторы шунтирующей цепи R10...R14. Контакторы 16м 17 требуются для электрического торможения: один из них соединяет якоря с обмотками возбуждения, второй закорачивает индуктивный шунт при реостатном торможении с самовозбуждением. Вывод резисторов R10...R14 трудностей не представляет, вывод пусковых резисторов R1...R9 подробно показан по каждой позиции на рис. 4.2...4.6.

Рис. 4.2. Прохождение тока по пускотормозным резисторам на позициях 1...3 реостатного контроллера

Рис. 4.2. Прохождение тока по пускотормозным резисторам на позициях 1...3 реостатного контроллера

Рис. 4.3. Прохождение тока на позициях 4...6 РК

Рис. 4.3. Прохождение тока на позициях 4...6 РК

Рис. 4.4. Прохождение тока на позициях 7...9 РК

Рис. 4.4. Прохождение тока на позициях 7...9 РК

Рис. 4.5. Прохождение тока на позициях 10...12РК

Рис. 4.5. Прохождение тока на позициях 10...12РК

Рис. 4.6. Прохождение тока на позициях 13 и 14 РК

Рис. 4.6. Прохождение тока на позициях 13 и 14 РК

Для защиты цепей от возможных перенапряжений тяговых двигателей в режиме рекуперации предусмотрено герконовое реле максимального напряжения Э5-РМН. При напряжении в контактной сети 3950 В оно срабатывает и переключает схему рекуперации на реостатное торможение (при продолжающемся независимом возбуждении). Аналогичное устройство — реле напряжения Э6-РН — также контролирует уровень напряжения в контактной сети. В случае снятия напряжения или его недопустимом снижении реле отключает линейные контакторы (отключает тягу).

Для учета расхода электроэнергии в режиме тяги и рекуперации имеются счетчики Whl и Wh2. Электроизмерительные приборы и реле напряжения подсоединены через ограничивающие резисторы R27...R29, R17, R61...R63.

Перечислим возможности существующей электрической схемы:

  • изменение направления движения электропоезда;
  • автоматический пуск тяговых двигателей и режим электрического торможения;
  • дотормаживание электропневматическим тормозом всех вагонов поезда от скорости 15 км/ч до полной остановки;
  • включение электропневматического торможения на отдельной секции в случае отказа электрического торможения на моторном вагоне данной секции;
  • совместное (комбинированное) рекуперативное или реостатное торможение моторных вагонов с электропневматическим торможением прицепных вагонов;
  • электропневматическое торможение на всех вагонах (служебное торможение ЭПТ) после установки контроллера машиниста в тормозное положение 5.

Схема обеспечивает колебания тока при пуске не более ±15% от среднего значения тока, при переходах с одного режима на другой бросок тока не превышает 150 А. Средний ток при торможении с независимым возбуждением не должен превышать 360 А, а при самовозбуждении — 480 А. Кроме того, возможно изменение уставки пускового тока, а также — тормозного тока при торможении с самовозбуждением на всех вагонах поезда.

В электрической схеме предусмотрены следующие виды защит:

  • от коротких замыканий и перегрузок тяговых двигателей;
  • от пробоя на “землю” цепи тяговых двигателей;
  • от коротких замыканий и перегрузок тяговых двигателей в режиме электрического торможения;
  • от атмосферных и коммутационных перенапряжений;
  • от снижения или снятия напряжения в контактной сети;
  • от чрезмерного повышения напряжения сети при рекуперации;
  • от коротких замыканий в высоковольтных и низковольтных вспомогательных цепях и цепях управления;
  • от обратных токов в цепи двигателя преобразователя;
  • от перегрузок и от разноса преобразователя;
  • от повышения и понижения напряжения питания цепей 110 и 220 В;
  • от перегрузок трехфазных асинхронных двигателей;
  • от повышения напряжения на выпрямительном мосту Тт1...Тт6 статического возбудителя;
  • от боксования и юза колесных пар;
  • от разносного боксования колёсных пар.

Силовая схема в режиме тяги. Упрощенная схема в режиме тяги приведена на рис.4.7. Чтобы собрать замкнутую цепь через тяговые двигатели, надо заблаговременно восстановить быстродействующий выключатель, развернуть реверсор в требуемое положение (обычно “Вперед”), развернуть тормозной переключатель в положение “Тяга” (замкнуть его чётные контакты ТП2, ТП6 и т.д.) и включить линейные контакторы ЛК и ЛКТ. Перед сбором схемы кулачковый вал реостатного контроллера должен находиться в исходной первой позиции, а тормозная магистраль заряжена сжатым воздухом.

Рис. 4.7. Упрощенная силовая схема в режиме тяги

Рис. 4.7. Упрощенная силовая схема в режиме тяги

Управляют работой силовой схемы с помощью контроллера машиниста, на котором имеются одно маневровое и четыре ходовых положения. После установки главной рукоятки (штурвала) контроллера в маневровое положение реверсор занимает положение, соответствующее положению реверсивной рукоятки. Тормозной переключатель поворачивается в положение тяги, включаются линейные контакторы ЛК и ЛКТ. Кулачковый вал РК остаётся на первой позиции, все пусковые резисторы введены в цепь тяговых двигателей.

Питание тяговых двигателей осуществляется по цепи — токоприёмник, индуктивно-ёмкостной фильтр ДрФ-С1, главный разъединитель ГР, быстродействующий выключатель БВ, катушка дифференциального реле ДР1, обмотка трансформатора ТрД, линейный контактор ЛК, контактор тормозного переключателя ТП2, пусковые резисторы R1, R4...R8, контактор ЛКТ, обмотки якорей тяговых двигателей М1...М4, датчики тока якорей ДТЯ и ДТЯ1, контактор тормозного переключателя ТП6, контактор реверсора В1, обмотки возбуждения двигателей M1...М4, контактор реверсора В2, шунт амперметра А3, обмотка трансформатора ТрД, катушка дифференциального реле ДР2, шунт амперметра А1, шунты счетчиков Wh2 и Whl, заземляющее устройство ЗУ на осях колёсных пар. Моторный вагон (поезд) приходит в движение с минимальной скоростью.

После перевода рукоятки контроллера в положения 7...4 кулачковый вал РК под контролем реле ускорения (блока БРУ) автоматически переключается на соответствующие позиции. Соответствие положений рукоятки (штурвала) контроллера машиниста позициям РК приведено в табл. 17.

Таблица 17. Соответствие положений контроллера машиниста и позиций реостатного контроллера

Наименование показателей Положения рукоятки контроллера
м 1 2 3 4
Позиция РК 1 14 16 18 20
Пусковое сопротивление. Ом 15,12 0 0 0 0
Коэффициент ослабления возбуждения, % 100 100 41,5 26,5 18

После перевода штурвала контроллера в положение 1 скорость электропоезда начинает увеличиваться. При этом кулачковый вал РК, перемещаясь с позиции на позицию под контролем блока реле ускорения, выводит пусковые резисторы R1 ...R9 из цепи тяговых двигателей. На позиции 14 реостатный контроллер автоматически фиксируется, пусковые резисторы выведены полностью.

Величины пусковых резисторов рассчитаны так, чтобы при выводе ступеней сопротивления броски тока были бы минимальными, и обеспечивался плавный пуск. Кроме того, при этом применена так называемая верньерная схема (термин “верньер” означает “устройство, позволяющее плавно изменять параметры электрической цепи”). Такая схема вывода резисторов за счет их последовательно-параллельного пересоединения позволяет получить большее число позиций при меньшем числе контакторов РК и элементов резисторов.

После установки штурвала контроллера машиниста в положение 2 вал реостатного контроллера переходит на 15-ю, а затем на 16-ю позицию и останавливается. При этом включаются контактор Ш и контактор 10 реостатного контроллера. Создаётся шунтирующая цепь, подсоединенная параллельно обмоткам возбуждения: индуктивный шунт ИШ, контактор Ш, резисторы R10...R15. Это приводит к увеличению якорного тока, тягового усилия и скорости электропоезда. На позиции 16 включается контактор 11 реостатного контроллера, уменьшая сопротивление шунтирующей цепи.

После перевода главной рукоятки контроллера в положение 3, а затем в положение 4 происходит ступенчатый вывод резисторов кулачковыми контакторами РК: R11, R12 — в положении 3, R13, R14—в положении 4. Снижение сопротивления шунтирующей цепи приводит к максимальному ослаблению возбуждения тяговых двигателей и переходу на соответствующую скоростную характеристику. Скорость электропоезда достигает наибольшего значения.

Отключение тяги в положениях 2...4 протекает в два приема: контактор Ш отключается сразу, вызывая усиление возбуждения двигателей и снижение якорного тока, затем с некоторой задержкой (примерно 1,2 с) отключаются линейные контакторы ЛК и ЛКТ. Такой алгоритм облегчает условия работы щеточно-коллекторного аппарата и дугогашение линейных контакторов. Как указывалось выше, большую роль при этом играет контур “нулевых” диодов Д30...Д40.

Силовая схема в режиме электрического торможения. Каждый раз при отключении тяги кулачковый вал тормозного переключателя автоматически, устанавливается в тормозное положение. При этом замыкаются его нечётные контакторы, отсоединяются от якорей обмотки возбуждения тяговых двигателей. Одновременно подготавливаются тормозные контуры якорного тока и тока обмоток возбуждения. При установке контроллера машиниста в тормозное положение 3 или 2 схема обеспечивает рекуперативное торможение с максимальной скорости электропоезда до скорости 50...45 км/ч. От контроллера машиниста включаются следующие контакторы: линейный ЛК, линейно-тормозной ЛКТ, Ш, контактор трансформатора возбуждения КВ, контактор обмоток возбуждения ОВ.

Ток возбуждения двигателей протекает по цепи: “плюсовой” вывод управляемого тиристорного моста Тт1...Тт6, контактор ОВ, контакт реверсора В1, обмотки возбуждения М1...М4, контакт реверсора В2, шунт амперметра А3, контактор защиты КЗ, датчик тока возбуждения ДТВ, “минусовой” вывод тиристорного моста Тт1...Тт6.

Трехфазное напряжение переменного тока подаётся на управляемый мост Тт1...Тт6 (тиристорный статический преобразователь) от синхронного генератора через контактор КВ и трансформатор возбуждения ТрВ. Оно выпрямляется, и в результате обмотки возбуждения тяговых двигателей запитываются постоянным током. В процессе торможения электропоезда ток обмоток возбуждения автоматически изменяется от нуля до максимума (250 А).

Таким образом, тяговые двигатели стали работать как генераторы с независимым возбуждением. Вырабатываемый ими ток замыкается по цепи: якоря тяговых двигателей М4...М1, контактор ЛКТ, контактор тормозного переключателя ТП1, диоды Д57...Д54, контактор ЛК, обмотка трансформатора ТрД, катушка дифференциального реле ДР1, главные контакты БВ, разъединитель ГР, индуктивный фильтр, токоприёмник, контактная сеть, тяговая подстанция, рельсы, заземляющие устройства на осях колёсных пар моторного вагона, шунт амперметра А1, катушка дифференциального реле ДР2, обмотка трансформатора ТрД, контактор защиты КЗ, индуктивный шунт ИШ, датчики тока якорей ДТЯ1 и ДТЯ, якоря тяговых двигателей М4...М1.

Скорость поезда начинает снижаться, одновременно будут уменьшаться напряжение и ток якорей, тормозное усилие. Чтобы это не происходило, предусмотрели повышение тока возбуждения блоком автоматического управления торможением САУТ.

После того, как ток возбуждения достигнет максимального значения (это соответствует скорости электропоезда приблизительно 50...45 км/ч), рекуперативное торможение становится неэффективным, диоды Д57...Д54 закрываются, схема автоматически переключается на реостатное торможение с самовозбуждением. По сигналу датчика тока возбуждения ДТВ, контролирующего максимальный ток возбуждения, блок САУТ включает реле самовозбуждения РСВ, которое подаёт питание на катушку контактора Т и заставляет РК повернуться в позицию 2. В этом положении РК включает свой контактор 16 и обмотки возбуждения начинают получать питание от собственных якорей. Контактор 17закорачивает индуктивный шунт, который в режиме самовозбуждения не нужен, так как в цепи якорей появилась своя индуктивность (обмотки возбуждения тяговых двигателей). Кроме того, реостатный контроллер отключает линейный контактор ЛК.

В процессе перехода блок САУТ исключается из работы и перестаёт подавать управляющие импульсы на тиристоры моста Тт1...Тт6. Мост запирается, отключаются контакторы ОВ и КВ. Теперь ток якорей протекает по двум параллельным цепям:

  • первая — якоря тяговых двигателей М4...М1, контактор ЛКТ, пускотормозные резисторы R8...R4, контактор Т, контакт тормозного переключателя ТПЗ, контактор Ш, контактор реостатного контроллера 16, контакт тормозного переключателя ТП5, контакт реверсора В1, обмотки возбуждения М1...М4, контакт реверсора В2, контактор защиты КЗ, контакт тормозного переключателя ТП7, контактор реостатного контроллера 17, датчики тока якорей ДТЯ1 и ДЛЯ, якоря двигателей М4...М1;
  • вторая — контактор Т, резисторы R24, R11...R15, шунт амперметра А2, контактор КЗ.

При дальнейшем уменьшении скорости электропоезда тормозной ток продолжает автоматически поддерживаться на заданном уровне за счет вывода пускотормозных резисторов. Вступает в работу блок реле ускорения БРУ и, как в тяге, начинается переключение реостатного контроллера до позиции 11. Резисторы R8...R4 выводятся из цепи якорей. На позиции 11 при скорости 15...10 км/ч автоматически начинает действовать злектропневматическое торможение. Для остановки поезда достаточно небольшого давления в тормозных цилиндрах 0,8...1 ат. Упрощенная схема режимов электрического торможения приведена на рис. 4.8.

Отличие тормозных положений 1, 2 и 3 заключается в том, что в каждом из них блок САУТ настраивается на разные уставки. В положении 3, например, система поддерживает ток якорей 350 А, тормозной эффект достаточно высок. В положении 2 ток составляет 250 А, что снижает эффект торможения. В положении 7 ток якорей равен 100 А, и тормозной эффект совсем мал. В положении 4 вместе с электрическим торможением моторных вагонов действует электропневматическое торможение на прицепных вагонах. В положении 5 совместно с электрическим торможением ЭПТ включается на всех вагонах поезда. Пятым положением лучше не пользоваться совсем или пользоваться очень аккуратно, не допуская повышения давления в тормозных цилиндрах более 1...1,2 ат. Если при торможении ЭПТ оно станет выше, то схема электрического торможения разберется, потому что наложение эффективного торможения ЭПТ на торможение двигателями приведет к юзу колесных пар.

Электрическое торможение целесообразно применять до полной остановки поезда. Это создаёт более благоприятные условия для работы оборудования. Однако его можно отключать и на высоких скоростях (например, для снижения скорости по предупреждению), т.е. при независимом возбуждении. В первый момент размыкается контактор Ш и по его сигналу блок САУТ перестаёт вырабатывать управляющие сигналы на тиристоры моста Тт1...Тт6. Прекращается возбуждение тяговых двигателей, снижается ток якорей. После этого с выдержкой времени силовые контакторы ЛК и ЛКТ отключаются и разбирают тормозную схему.

Отключение электрического торможения на низких скоростях (при самовозбуждении) также начинается с размыкания контактора Ш (в этой ситуации блок САУТ не участвует). В цепь якорей вводится резистор R23, равный 4 Ом, что значительно уменьшает тормозной ток. Затем с задержкой размыкаются силовые контакторы. Такая последовательность отключения облегчает дугогашение при срабатывании контакторов Т и ЛКТ.

Отметим, что было бы желательно для остановки поезда использовать один вид электрического торможения, например, реостатное торможение с самовозбуждением. Однако, как отмечалось, цикл торможения разбивается на несколько этапов, прежде всего потому, что отдаётся предпочтение рекуперации, позволяющей возвращать электроэнергию в контактную сеть. Поэтому на большой скорости электропоезда, когда суммарная эдс генераторов превышает напряжение контактной сети, для торможения применяют рекуперацию.

Тяговый двигатель с последовательным возбуждением нельзя перевести в режим рекуперации непосредственно, так как невозможно миновать промежуточный момент холостого хода, необходимый для перевода электрической машины из двигательного режима в генераторный. Поэтому обмотки возбуждения тяговых двигателей отсоединяют от якорей и подключают к тиристорному мосту Тт1...Тт6 (возбудителю). Трёхфазный тиристорный мост получает питание от синхронного генератора, который используется кроме того для питания собственных нужд электропоезда. Таким образом, в начальной фазе электрического торможения тяговые двигатели последовательного возбуждения становятся генераторами с независимым возбуждением.

Область применения рекуперации имеет нижний предел: она ограничивается минимальной скоростью 50...45 км/ч, соответствующей насыщению тяговых двигателей и мощности источника тока (синхронного генератора). Использование рекуперативного торможения определяется также возможностью потребления электроэнергии контактной сети другим электроподвижным составом. Зона рекуперации значительно расширяется при использовании тяговых двигателей, рассчитанных на глубокое ослабление возбуждения (до 18%). При этом для повышения коммутационной устойчивости и надёжной работы щёточно-коллекторного аппарата напряжение на тяговых двигателях ограничивают до 750 В. С учетом напряжения контактной сети 3000 В это предопределяет постоянное последовательное соединение четырёх тяговых двигателей.

Как отмечалось, сбор схемы электрического торможения начинается с включения линейных контакторов ЛК и ЛКТ, контакторов возбуждения ОВ и КВ. Поскольку обмотки возбуждения тяговых двигателей запитываются от постороннего (независимого) источника тока, реверсировать их нет необходимости и в данной схеме реверсоры остаются в том же положении, что и в режиме тяги. Если начинать торможение с режима самовозбуждения, подобного избежать не удастся, чтобы согласовать направление остаточного магнитного потока с направлением генераторного тока.

Основная трудность использования двух видов электрического торможения — рекуперативного и реостатного — состоит в том, что при относительно больших замедлениях необходимо перейти с одного вида торможения на другой без разрыва тока цепи двигателей и при минимальном снижении тормозной силы. Для этого в момент перехода параллельно тиристорному мосту Тт 1...Тт6 подсоединяют шунтирующие резисторы R24, R11...R15 (см. рис. 4.8), через которые протекает часть тормозного тока. Если падение напряжения на них будет равно падению напряжения на обмотках возбуждения тяговых двигателей, то переход на самовозбуждение и отключение контура независимого возбуждения контакторами ОВ и КВ произойдет без бросков тока и тормозной силы. Шунтирующие резисторы R24, R11...R15 остаются введёнными в цепь тормозного тока при самовозбуждении.

Рис. 4.8. Упрощенная силовая схема в тормозных режимах

Рис. 4.8. Упрощенная силовая схема в тормозных режимах

Реостатное торможение с самовозбуждением начинается с пониженной скорости поезда, без предварительного самовозбуждения. Это позволяет использовать одни и те же пускотормозные резисторы как в тяге, так и торможении. Применить реостатное торможение до полной остановки поезда невозможно, поскольку при малой частоте вращения якорей тяговых двигателей резко уменьшаются их эдс, ток и тормозной момент. Поэтому для дотормаживания поезда применяют электропневматические тормоза.

Необходимо отметить, что при реостатном торможении с независимым возбуждением, когда ток якорей не попадает в контактную сеть (контур его протекания замыкается внутри моторного вагона), тяговые двигатели работают более удовлетворительно. В режиме рекуперации при взаимодействии с контактной сетью тяговые двигатели оказываются в наиболее тяжёлых условиях: наблюдаются почернения коллекторов, срабатывания защиты и др, однако при рекуперации тормозной эффект оказывается несколько выше, чем при реостатном торможении, хотя и в том и в другом случаях ток якорей одинаков.

Таким образом, система торможения электропоезда предусматривает автоматическое управление тормозными процессами и переход с рекуперативного торможения на реостатное с самовозбуждением при минимально допустимой скорости движения электропоезда. Кроме того, возможно автоматическое замещение рекуперативного торможения реостатным (с независимым возбуждением) при недостаточном потреблении энергии в контактной сети, а при отказе электрического тормоза — замещение его электропневматическим торможением.

Силовая схема, обеспечивающая работу в данных режимах, оказывается наиболее простой при постоянном последовательном соединении тяговых двигателей, подключённых к общим резисторам. Все двигатели одинаково нагружены, несмотря на различия их характеристик. Недостаток последовательного соединения двигателей—склонность к юзу колёсных пар.

Высоковольтные вспомогательные цепи. К ним относятся схемы отопления пассажирских помещений. Они одинаковы на всех вагонах и состоят их двух групп калориферов ЭК1 и ЭК2, включаемых контактором КО1 (рис. 4.9), и электропечей, подсоединяемых контактором КО3. Дифференциальные реле РД1 и РД2 предназначены для отключения контакторов калориферов и электропечей при нарушении изоляции цепей отопления.

Рис. 4.9. Упрощенная высоковольтная схема вспомогательных машин и отопления

Рис. 4.9. Упрощенная высоковольтная схема вспомогательных машин и отопления

Электрические схемы головного вагона отличаются от схем прицепного вагона дополнительным оборудованием кабины машиниста и электрообогревом кабины и санузла. Прицепные вагоны серии ЭД имеют дополнительные устройства (контакторы КДВ), подающие высокое напряжение на междувагонные соединения, расположенные на противоположной торцевой стороне вагона.

Высоковольтные вспомогательные цепи моторного вагона состоят из следующих элементов:

  • счетчика электроэнергии Wh1 с добавочным резистором R27, измеряющего общее потребление энергии данной секции;
  • вольтметра V2 с добавочным резистором R26, измеряющего напряжение на коллекторах тяговых двигателей (предназначен для проверки и настройки системы САУТ);
  • предохранителя Пр1, защищающего цепи отопления, реле напряжения и счетчиков;
  • предохранителя Пр2 (на ЭД2Т — Пр6 и Пр7) междувагонных соединений и вспомогательных цепей прицепного вагона;
  • розеток высоковольтных штепсельных соединений для подачи питания на прицепной или головной вагон;
  • амперметров А2, АЗ для проверки и настройки системы САУТ;
  • счетчика электроэнергии Wh2 с добавочным резистором R29 для учета рекуперируемой электроэнергии.

В высоковольтные цепи прицепных (головных) вагонов, кроме цепей отопления, входят: двигатель преобразователя и его пусковая аппаратура и защита; предохранитель Пр1 цепей отопления, вилки штепсельных соединений Ш1, Ш2.

Защита силовой цепи. Для защиты высоковольтных цепей электропоездов от атмосферных перенапряжений служат вилитовые разрядники. Быстродействующий выключатель БВ отключает силовое оборудование моторного вагона при коротких замыканиях (к.з.) и перегрузках в режиме тяги. Аналогичные защитные функции в режимах электрического торможения выполняет быстродействующий контактор защиты КЗ (при его срабатывании БВ автоматически отключается). БВ может сработать самостоятельно или отключиться одновременно с КЗ под действием дифференциальной или токовой защиты.

К диффенциальной защите относятся дифференцирующий трансформатор ТрД и дифференциальное реле ДР. Трансформатор ТрД реагирует на разность скоростей изменения тока к.з. в его первичных обмотках и подаёт сигнал на электронный блок защиты для отключения КЗ и БВ. Последовательно с обмотками ТрД установлены катушки ДР в начале и конце силовой цепи. При его срабатывании обесточивается цепь питания блока защиты, что равносильно отключению КЗ и БВ.

К токовой защите относятся датчики тока ДТЯ и ДТЯ1, которые, подавая аварийный сигнал на блок защиты, также вызывают срабатывание КЗ и БВ.

Быстродействующий контактор КЗ включён со стороны “земли” так, что через него проходит суммарный ток якорей и возбуждения. Во избежание опасных перенапряжений при отключениях его контакты зашунтированы разрядным резистором R25 (8 Ом). Аппарат срабатывает при резком возрастании тока в указанных цепях в случаях переброса на “землю” (пробой в тяговом двигателе, контакторе, резисторе и т.д.).

Если в процессе рекуперации или реостатного торможения с независимым возбуждением, т.е. на высокой скорости поезда, сработает контактор КЗ (к.з. в этих режимах наиболее опасно, потому что напряжение на тяговых двигателях максимально), то часть тока к.з. будет протекать по обмоткам возбуждения в обратном направлении и размагнитит двигатели (рис. 4.10). Это приведет к снижению напряжения на якорях и уменьшению аварийного тока.

Рис. 4.10. Прохождение тока короткого замыкания iкз в режиме рекуперации или реостатного торможения с независимым возбуждением (а) и в режиме самовозбуждения (б)

Рис. 4.10. Прохождение тока короткого замыкания iкз в режиме рекуперации или реостатного торможения с независимым возбуждением (а) и в режиме самовозбуждения (б)

Чтобы изменить направление тока в обмотках возбуждения, в момент отключения контактора КЗ должен открыться защитный тиристор Тт7. В режиме к.з. силовой цепи напряжение на резисторах R30 и R31 резко повышается, что приводит к отпиранию стабилитрона ПП1 и, в конечном итоге, вентиля Тт7.

В режиме торможения с независимым возбуждением в цепь тяговых двигателей введен индуктивный шунт ИШ, который уменьшает скорость нарастания тока к.з.

Для защиты тяговых двигателей, а следовательно, и колёсных пар от боксования и юза применены три устройства защиты Э1...Э3 на основе герконовых реле (см. рис. 4.1). Данная схема среагирует и в том случае, если одновременно начнут боксовать два двигателя (первый одновременно со вторым, третий — вместе с четвёртым).

После срабатывания реле боксования останавливается реостатный контроллер (на время боксования), что ограничивает тяговое усилие, кроме того, подается сигнал в кабину управления. При так называемом разносном бокосовании или юзе разбирается силовая схема (автоматически отключается контактор ЛК или Т).

Для защиты от понижения напряжения в контактной сети, как указывалось, служит реле напряжения Э6-РН.

Если возврат электроэнергии в контактную сеть при рекуперативном торможении затруднен (сеть не готова к приему), то напряжение на токоприёмниках рекуперирующего электропоезда резко повышается. При его повышении до 3950 В срабатывает герконовое устройство реле максимального напряжения Э5-РМН, включающее контактор Т. Схема переводится на замещающее реостатное торможение при продолжающемся независимом возбуждении двигателей. Поскольку в составе электропоезда несколько моторных вагонов и их реле РМН срабатывают не одновременно, замещающее реостатное торможение может включиться на одном или части моторных вагонов электропоезда, в то время как на остальных вагона сохранится режим рекуперации. Если электроэнергия, возвращаемая в сеть в этой ситуации, начнёт потребляться на линии, часть моторных вагонов продолжит рекуперировать.

РВЗ

Руководства по эксплуатации, электрические схемы и их описание, пневматические схемы, памятки и литература самиздата, документация по компонентам электропоездов Рижского Вагоностроительного Завода (РВЗ).

ЦДМВ

Подборка железнодорожной литературы, нормативной и правовой документации, руководящих приказов и указаний.

Купить etrain.su

Приобрести доменное имя etrain.su в магазине доменов RU-Center. Вместе с доменом будет предоставлена копия данного Интернет-сайта: 575 публикаций, 1980 изображений.

Ограниченная ответственность. Материалы, размещенные на этом Интернет-сайте взяты из открытых источников и размещены на безвозмездной основе. Копирование информации из одного открытого источника в другой не является нарушением авторских и смежных прав.

2023 © Максим Веселов. Все права защищены. Сетевое издание «Электрическая и тепловая тяга (ЭТТ)», зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС77-886984 от 19.03.2024 г.