П ятдтртгттк роизводственнотехническииинаучнопопулярны
 Скачать 4.9 Mb.
|
|
ЭЛКИТОИЧ№СЖИМ fOHUОЖ1НИЕ1И риводим описание работы электрических схем электропоездов ЭР2Т, на основе которых создают все электропоезда с рекуперативно-реостатным торможением. СХЕМЫ СИЛОВЫХ И ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ Силовая цепь моторного вагона электропоезда обеспечивает работу тяговых двигателей (ТД) в режимах тяги и электродинамического торможения (ЭДТ). К высоковольтным вспомогательным цепям электропоезда относятся: цепи питания вспомогательных машин, цепи отопления салонов и кабины машиниста. На электропоезде предусмотрены: реостатный пускТД, шестиступенчатое ослабление возбуждения ТД до 18,5 %, реверсирование хода, рекуперативное или реостатное торможение, защита цепей ТД от перегрузок, коротких замыканий, боксования и перенапряжений. Система управления тяговыми двигателями — групповая косвенная. Основным аппаратом автоматического управления является силовой реостатный контроллер (РК) 1 КС-009 с пневматическим приводом системы Л.Н. Решетова, имеющий одностороннее вращение. Силовые контроллеры размещены в подвагонных ящиках 1 Я.071 на каждом моторном вагоне. Силовой контроллер выводит пускотормозные резисторы из цепи ТД в процессе пуска электропоезда и в режиме реостатного торможения с самовозбуждением, а также резисторы из цепи ослабления возбуждения. Для этого он имеет 16 силовых кулачковых контакторных элементов КЭ-4Д без дугогашения и один контакторный элемент КР-9А с дугогашением. Чтобы изменять направление движения (направление протекания тока через обмотки возбуждения ТД) и выполнять необходимые переключения в силовой цепи при переходе в тормозной режим, установлен реверсивно-тормозной переключатель 1П-004У2 с двумя пневматическими приводами. Он имеет кулачковые контакторные элементы КЭ-4Д. В режиме тяги замкнуты все четные контакторы и контактор ТП9 тормозного переключателя. Реверсив- но-тормозной переключатель расположен в подвагонном ящике Я.070 на каждом моторном вагоне. Для защиты силовых цепей от перегрузок и токов коротких замыканий служит следующая аппаратура: быстродействующий выключатель (БВ) с током уставки 600 ± 50 А, герконовое дифференциальное реле (ДР), контролирующее разность токов в начале и конце силовой цепи, дифференцирующий трансформатор (ТрД), реагирующий на разность скоростей изменения тока в начале и конце силовой цепи, быстродействующий защитный контактор (КЗ). Режим тяги. Если необходимо двигаться с минимальной скоростью, то главную рукоятку контроллера машиниста (КМ) переводят в маневровое положение М. При этом реверсивный переключатель разворачивается в положение, соответствующее выбранному направлению движения, а тормозной — в положение «Тяга».  З Рис. 1. Упрощенная схема силовой цепи в режиме тяги М1-Г% БВ /К RV-R9 /КТ атем замыкаются линейный и линейно-тормозной контакторы. В результате собирается цепь из четырех последовательно соединенных ТД с полностью введенными пусковыми резисторами и полным полем возбуждения ТД: токоприемник ПК, индуктивный фильтр ДрФ, главный разъединитель ГР, БВ, шунт реле ДР1, первая секция первичной обмотки ТрД, линейный контактор Л К, контакт тор- Для пояснения работы схем электропоездов серий ЭТ2, ЭТ2М, ЭД2Т, ЭД4 и ЭД4М будут перечислены их незначительные отличия от схем составов ЭР2Т. мозного переключателя ТП2, пускотормозные резисторы R1 — R8, линейно-тормозной контактор ЛКТ, якоря ТД М1 — М4, датчики тока якорей ДТЯ, ДТЯ1, контакт тормозного переключателя ТП6, обмотки возбуждения ТД М1 — М4, шунт амперметра РАЗ, вторая секция первичной обмотки ТрД, шунт реле ДР2, шунт амперметра РА1, шунты счетчиков электроэнергии Wh1 и Wh2, заземляющее устройство на оси колесной пары ЗУ (рис. 1). Чтобы увеличить скорость движения, главную рукоятку КМ переводят на более высокие позиции. В положении 1 вначале собирается схема цепей маневрового режима. Затем силовой контроллер под контролем электроннсго блока реле ускорения БРУ полностью выводит пускотормозные резисторы из цепи ТД. Следует отметить, что в процессе вывода резисторов происходит их совместное переключение с последовательного соединения на смешанное. Дойдя до 14-й позиции, вал РК фиксируется на ней. ТД при этом работают на автоматической характеристике при полном поле возбуждения. Для дальнейшего роста скорости поезда главную рукоятку КМ переводят в положение 2. При этом включается контактор Ш, вал РК поворачивается на две позиции и фиксируется на 16-й позиции. В результате параллельно обмоткам возбуждения ТД подключается шунтирующая цепь: индуктивный шунт ИШ, контакт тормозного переключателя ТП4, контактор Ш, резисторы R11 — R15 (секция R10 выводится на 15-й позиции РК), шунт амперметра РА2. ТД при этом работают на автоматической характеристике при ослабленном возбуждении (ток возбуждения ТД составляет 43,4 % тока якорей). После перевода главной рукоятки КМ в положение 3 вал РК поворачивается еще на две позиции и фиксируется на 18-й позиции, выводя из цепи ослабления возбуждения резисторы R11 и R12. Ток возбуждения ТД составляет 28,4 % тока якорей. Для достижения максимальной скорости движения главную рукоятку КМ переводят в положение 4. Вал РК поворачивается еще на две позиции и фиксируется на последней, 20-й позиции, выводя из цепи ослабления возбуждения резисторы R13 и R14. Таким образом, параллельно обмоткам возбуждения ТД подключается цепь, состоящая из соединенных последовательно индуктивного шунта и резистора R15. Происходит глубокое ослабление возбуждения, в результате чего ток возбуждения ТД составляет 18,5 % тока якорей. После перевода главной рукоятки КМ в нулевое положение сначала отключается шунтовой контактор Ш, переводя ТД в режим полного возбуждения. Затем с выдержкой времени отключаются контакторы ЛКТ и ЛК. Затем, уже при обесточенной силовой цепи, тормозной переключатель разворачивается в положение «Тормоз», а вал РК автоматически возвращается на 1 -ю позицию, подготавливая силовую схему для последующих подключений. Чтобы облегчить дугогашение контакторов ЛК и ЛКТ, параллельно ТД в режиме тяги подключена защитная цепь из обратных диодов ДЗО — Д37. При размыкании силовой цепи под действием ЭДС самоиндукции обмоток ТД возникает некоторое перенапряжение, под воздействием которого происходит пробой стабилитрона ПП2 в цепи управляющего перехода тиристора Тт9, и он открывается. После рассеивания накопленной в ТД энергии и окончания переходного процесса ток снижается, и тиристор Тт9 восстанавливает свое непроводящее состояние. Время свободного вращения вала РК (один полный оборот) должно быть в пределах 7 — 9 с. Вспомогательные машины находятся на каждом прицепном (головном) вагоне и получают питание от моторного вагона, образующего с данным прицепным секцию. К вспомогательным машинам относятся преобразователь и компрессор. Преобразователь предназначен для питания цепей собственных нужд переменным напряжением 220 В, 50 Гц (двигателя компрессора, цепей освещения, вен тиляции и заряда аккумуляторной батареи, а также обмоток возбуждения в режиме ЭДТ с независимым возбуждением). Конструктивно преобразователь представляет собой двухмашинный агрегат, состоящий из высоковольтного двигателя и синхронного генератора, приводимого во вращение двигателем. Двигатель преобразователя получает высокое напряжение от контактной сети через токоприемник, главный разъединитель, высоковольтный предохранитель Пр2 на моторном вагоне, междувагон- ные высоковольтные соединения, высоковольтный предохранитель Пр2 на прицепном вагоне и контактор КП. Асинхронный двигатель компрессора подключается к основной трехфазной магистрали (провода 81 — 83) контактором К. Защита двигателя преобразователя от перегрузок и токов короткого замыкания осуществляется предохранителями и реле перегрузки. В кабине машиниста установлен киловольтметр для контроля напряжения в контактной сети. Он подключен к контактной сети через добавочный резистор R29. Цепи отопления расположены на каждом вагоне электропоезда. Они состоят из электрических печей и калориферов. Цепи отопления защищены от перегрузок и токов короткого замыкания высоковольтными предохранителями Пр1 и дифференциальными реле РД Контакторы отопления (КО-1, КО-2, КО-3, КО-4 на головном, КО-1, КО-3 на прицепном и КО-1, КО-3 на моторном вагонах) подключают нагревательные элементы печей и калориферов к контактной сети. Поддержание установленного температурного режима в салонах и в кабине машиниста — автоматическое. В кабине машиниста применено калориферное отопление. Поэтому на головном вагоне размещены дополнительно две последовательно соединенные секции нагревательных элементов калорифера, подключаемые контактором КО-2. Возможны два режима работы калорифера кабины машиниста: нормальный и усиленный. При усиленном режиме одна секция нагревательных элементов шунтируется контактором КО-4. Асинхронные электродвигатели калориферов получают питание от генератора преобразователя. Расход электроэнергии на тягу, работу вспомогательных машин и отопление с учетом возвращенной в процессе ЭДТ энергии фиксируется счетчиком электроэнергии Wh1. Возврат энергии в контактную сеть в процессе рекуперативного торможения регистрируется счетчиком Wh2, причем счетчик Wh1 при рекуперации вращается в обратную сторону. Счетчики размещены в высоковольтном шкафу каждого моторного вагона электропоезда. Режим ЭДТ. Он основан на принципе обратимости электрических машин: любая из них может работать без каких-либо конструктивных изменений как двигатель и генератор. В случае если направление ЭДС и тока совпадают, то машина работает в генераторном режиме, если не совпадают — в двигательном. В режиме тяги ЭДС, наводимая в секциях обмоток якорей ТД, направлена встречно напряжению контактной сети. Если величина ЭДС превысит значение напряжения контактной сети, то направление тока изменится и станет совпадать с направлением ЭДС. В результате двигатель перейдет в режим генератора, а вращающий момент на его валу станет тормозящим. При рекуперативном торможении вырабатываемая двигателями энергия отдается обратно в контактную сеть и потребляется элект- роподвижным составом, находящимся в режиме тяги. Как известно, для протекания тока в электрической цепи помимо источника необходимо наличие потребителя энергии. Ток рекуперации протекает под действием разности ЭДС двигателей и напряжения контактной сети. При отсутствии потребителя рекуперативное торможение невозможно из-за отсутствия цепи тока якорей. В этом случае будет значительно завышаться напряжение в контактной сети. Поэтому необходимо перейти на замещающее реостатное торможение, используя в качестве потребителя пускотормозные резисторы. В процессе рекуперации возможно подключение дополнительных потребителей и, как следствие, резкое снижение напряжения контактной сети. Тогда ток рекуперации скачкообразно увеличится и его значение может стать недопустимо большим. Поэтому следует автоматически контролировать ток рекуперации и постоянно поддерживать его на определенном заданном уровне. Таким образом, для надежной работы в режиме рекуперации необходимо выполнение следующих условий: величина ЭДС, вырабатываемой ТД, должна быть больше величины напряжения контактной сети; обязательное наличие потребителя вырабатываемой энергии; независимое возбуждение ТД; электрическая устойчивость (обеспечивается параметрами и конструктивными особенностями силовой цепи). Процесс ЭДТ состоит из следующих фаз, плавно переходящих одна в другую: О подготовительное реостатное торможение при независимом возбуждении ТД до повышения напряжения на ТД до величины напряжения контактной сети (только на электропоездах ЭР2Р и ЭР2Т до № 7194); < рекуперативное (при отсутствии в фидерной зоне потребителя — реостатное) торможение при независимом возбуждении ТД; © реостатное торможение с самовозбуждением ТД; <) электропневматическое дотормаживание до полной остановки электропоезда. Управление электропоездом в режиме ЭДТ полностью автоматизировано. Контроллер машиниста имеет пять тормозных положений: 1Т — торможение с минимальной уставкой тока якоря 100 А; 2Т — торможение с пониженной уставкой тока якоря 250 А; ЗТ — торможение с нормальной уставкой тока якоря 350 А; 4Т — торможение с нормальной уставкой тока якоря 350 А и дополнительным торможением ЭПТ на прицепных вагонах (давление в ТЦ прицепных вагонов определяется временем выдержки рукоятки КМ в положении 4Т); 5Т — торможение ЭПТ на всем составе. Давление в ТЦ всех вагонов определяется временем выдержки рукоятки КМ в этом положении. Во избежание наложения одного вида торможения на другое и возможного юза колесных пар сразу происходит снятие возбуждения ТД. Обмотки возбуждения ТД в режиме ЭДТ питаются от синхронного генератора через статический преобразователь, который представляет собой полностью управляемый выпрямитель, собранный по схеме трехфазного моста. Изменяя угол открытия тиристоров Тт1 — Ттб, можно плавно регулировать выходное напряжение й ток через обмотки возбуждения ТД. Управляет открытием тиристоров электронный блок системы автоматического управления торможением САУТ. Величина ЭДС, вырабатываемой генератором, определяется по формуле: Е = Се-п-Ф Е, где Се — конструкционная постоянная машины; п — частота вращения якоря, Ф — магнитный поток возбуждения, Е — ЭДС генератора. Из формулы следует, что по мере снижения скорости движения происходит уменьшение частоты вращения якорей и величины вырабатываемой ЭДС, что, в свою очередь, приводит к уменьшению тока якоря, а значит, тормозного момента. Поэтому для поддержания тока якоря на определенном, заданном машинистом уровне необходимо регулировать величину вырабатываемой ЭДС, поддерживая ток якоря неизменным. Таким образом, блок САУТ в зависимости от заданной уставки с КМ и сигнала датчика тока якорей, воздействуя на выпрямитель, плавно регулирует выходное напряжение, подводимое к обмоткам возбуждения, а значит, протекающий через них ток и, следовательно, магнитный поток возбуждения ТД. В результате изменяется величина вырабатываемой якорями ЭДС, и ток в этой цепи поддерживается на заданном уровне. При скорости около 45 — 50 км/ч ток возбуждения становится равным около 250 А и его дальнейшее увеличение невозможно из- за ограничения по мощности синхронного генератора. Поэтому блок САУТ посредством включения реле РСВ переводит силовую схему в режим самовозбуждения, т.е. обмотки якорей замыкаются на собственные обмотки возбуждения через пускотормозные резисторы. Для ограничения тока возбуждения обмотки возбуждения постоянно зашунтированы резисторами R24, R11 — R15. Дальнейшая работа схемы происходит под контролем блока БРУ, который при помощи реостатного контроллера выводит из цепи якорей резисторы, поддерживая тем самым ток якоря на заданном уровне (уставка в режиме самовозбуждения определяется переключателем В400). Ток якоря и возбуждения контролируют электронные блоки САУТ и БРУ, получая сигналы от датчиков тока якорей ДТЯ и возбуждения ДТВ, выполненных на основе трансформаторов постоянного тока. (Окончание следует) Инж. В .А. БАРАНОВ, г. Санкт-Петербур |
