Практикум по электрическим схемам учебнометодическое пособие
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
Электрическое торможение (реостатное). Во время электриче- ского торможения тяговый двигатель работает в генераторном ре- жиме, а вырабатываемая им электроэнергия гасится в тормозном реостате. Электрическая схема троллейбуса предусматривает две позиции служебного реостатного торможения. После установки тормозной педали контроллера управления на 1-е положение (см. рис. 2.2) размыкается кулачковый контактор S1.7 и замыкается кулачковый контактор S1.1. Если торможение производится после выбега, то размыкание контактов кулачкового контактора S1.7 не вносит в электрическую схему никаких измене- ний. Если же тормозная педаль была нажата при ходовом режиме, то размыкание контактов кулачкового контактора S1.7 приведет к отключению линейных контакторов KM1, KM2 и KM6. В результате силовая цепь тягового двигателя отключается от контактной сети, и вал реостатного контроллера возвращается на 1-ю позицию. Контакты кулачкового контактора S1.1 включают цепи питания втягивающих катушек контакторов KM5, KM6 и реле времени KT2. Питание на втягивающую катушку контактора KM5 поступает через контакты S1.1,размыкающие блок-контакты контакторов KM2, KM3, KM1, а на катушки контактора KM6 и реле времени KT2 через контакты кулачкового контактора S1.1. Одновременно включаются лампы стоп-сигнала HL1 и HL2. При включении контактор KM5 (см. рис. 2.1) силовыми контак- тами замыкает цепь якоря тягового двигателя на тормозной реостат R1-R2, а блок-контактами KM5 (см. рис. 2.2) включает питание втя- гивающей катушки контактора KM8.1. Ток в параллельную обмотку возбуждения тягового двигателя идет по следующей цепи: токопри- емник XA1 (см. рис. 2.1) –реактор помехоподавления L1 –автома- 58 тический выключатель QF1 -контакты контактора KM6 – резисторы R2-R1-R14 – обмотка возбуждения M1.3 и параллельно ей включен- ный разрядный резистор R14-R16 - резистор R16-R15 – выключа- тель S2 – реактор L2 – токоприемник XA2. Включением контактора KM8.1 выводится резистор R16-R15, что приводит к увеличению тока возбуждения и тормозного тока. Якорь тягового двигателя вращается под действием механической энергии, запасенной трол- лейбусом при движении. Обмотка якоря пересекает магнитное поле, создаваемое параллельной обмоткой возбуждения двигателя, и в ней наводится ЭДС. Двигатель переходит в генераторный режим. Происходит торможение троллейбуса. Тормозной ток идет по сило- вой цепи: от якоря M1.1 через обмотку дополнительных полюсов, тормозной реостат R1-R2,контактор KM5, шунт амперметра PA1, катушки реле минимального тока KA3 и реле ускорения KA2.1, на якорь тягового двигателя. Схема электрических цепей троллейбуса обеспечивает зависи- мость магнитного поля возбуждения от тока в тормозном контуре, т. к. ток обмотки возбуждения проходит через стабилизирующий резистор R2-R1. С увеличением тормозного тока увеличивается па- дение напряжения на этом резисторе и, следовательно, уменьшается ток в параллельной обмотке возбуждения M1.3. Уменьшение тор- мозного тока вызывает увеличение возбуждения, т. е. получается такая же зависимость, как у генератора встречно-смешанного воз- буждения. При установке тормозной педали на 2-е положение замыкаются контакты кулачкового контактора S1.9 (см. рис. 2.2) и через замкну- тый контакт реле минимального тока KA3 подается питание на втя- гивающую катушку контактора KM7.1. Включением контактора KM7.1 (см. рис. 2.1) выводится резистор R1-R14 из цепи возбужде- ния, что увеличивает ток возбуждения и, следовательно, тормозной ток и тормозную силу. Электрическое реостатное торможение поз- воляет снизить скорость троллейбуса до 5–7 км/ч. При более глубо- ком нажатии тормозной педали на реостатный тормоз накладывает- ся механический тормоз, имеющий пневматический привод. После сброса тормозной педали в нулевое положение кулачко- вые контакторы S1.1 и S1.9 (см. рис. 2.2) размыкаются, а S1.7 замы- кается. Сначала снимается напряжение с втягивающих катушек контакторов KM7.1 и KM6 и катушки реле времени KT2. Контактор 59 KM6 выключается и отключает цепь параллельной обмотки воз- буждения. Магнитное поле тягового двигателя исчезает. Через 0,5– 0,7 с после выключения катушки реле времени KT2 размыкаются контакты реле времени KT2, которые шунтируют контакты кулач- кового контактора S1.1, после чего снимается напряжение с втяги- вающей катушки контактора KM5. Таким образом, контактор KM5 разрывает уже обесточенный тормозной контур силовой цепи. Защита электрооборудования. Для защиты электрооборудова- ния троллейбуса от коротких замыканий предусмотрен автоматиче- ский выключатель QF1. Он установлен в общей цепи (см. рис. 2.1) и выключает силовую цепь при увеличении тока в ней свыше 500 А. Защиту электрооборудования силовой цепи от перегрузки осу- ществляет реле максимального тока KA1 (токовое реле). Катушка максимального токового реле KA1 введена в силовую цепь, а раз- мыкающие контакты KA1 – в цепь втягивающих катушек линейных контакторов KM1, KM2 и KM4.1 (см. рис. 2.2). Когда ток в силовой цепи станет выше 450 А, якорь реле притянется к сердечнику и кон- такты KA1 разомкнутся и отключат контакторы KM1, KM2 и KM4.1 от источника питания. Линейные контакторы KM1, KM2 и KM4.1 (см. рис. 2.1) выключатся и отключат силовую цепь от контактной сети. При этом контакты токового реле KA1 вновь замкнутся, но линейные контакторы KM1 и KM2 повторно включатся лишь после того, как вал реостатного контроллера вернется на 1-ю позицию. Размыкающие блок-контакты контактора KM1 включат обмотку возбуждения серводвигателя «Назад» и вал реостатного контролле- ра вернется в исходное положение. Для защиты тягового двигателя от толчков тока при кратковремен- ных перерывах питания силовой цепи служит реле нулевого напряже- ния. Оно регулируется на напряжение срабатывания 350–380 В. Ос- новная катушка реле нулевого напряжения KV1.1 (см. рис. 2.1) че- рез дополнительный резистор сопротивлением 7500 Ом подключена к контактной сети и включается выключателями S1 и S2 одновре- менно с вспомогательным двигателем. Токовая катушка реле KV1.1 через регулировочный реостат подключена параллельно последова- тельной обмотке возбуждения тягового двигателя M1.2 и на пози- циях ослабления возбуждения обеспечивает отключение линейных контакторов за время менее 0,1 с. При нормальном напряжении в 60 контактной сети контакты реле KV1.2 (см. рис. 2.2) замкнуты и через них питаются втягивающие катушки линейных контакторов KM1, KM2 и KM4.1, а контакты KV1.1 в проводах цепи звонка отрыва то- коприемника HA1 разомкнуты. В случае уменьшения напряжения в контактной сети ниже 350–380 В или отрыве токоприемника от кон- тактного провода якорь реле KV1.2 отпадает от сердечника и контак- ты реле KV1.2 размыкаются, отключая втягивающие катушки кон- такторов KM1 и KM2, аконтакты реле KV1.2 включают звонок отры- ва токоприемника HA1. После восстановления напряжения контакты KV1.2 снова замкнутся, но линейные контакторы KM1 и KM2 не включаются, пока реостатный контроллер не вернется на 1-ю пози- цию и не включится кулачковый контактор KM1.1. Таким образом, при срабатывании реле KV1.2, так же как и при срабатывании реле перегрузки KA1, силовая схема собирается толь- ко после установки контроллера хода в нулевое и затем в 1-е ходо- вое положение и возврата вала реостатного контроллера на 1-ю по- зицию, т. е. после введения в цепь тягового двигателя пусковых реостатов. Для защиты параллельной обмотки возбуждения тягового двига- теля от перегрева, если на остановке тормозная педаль контроллера управления не возвращена в нулевое положение, предусмотрено реле минимального тока KA3. Замыкающие контакты реле минимального тока KA3 включают питание втягивающей катушки контактора KM7.1 на 2-м тормозном положении педали. При снижении скорости троллейбуса во время реостатного торможения ниже 5–7 км/ч тор- мозной ток в силовой цепи уменьшается до 10–15 А и реле мини- мального тока срабатывает (отключается). Его контакты размыка- ются и разрывают питающую цепь втягивающей катушки контакто- ра KM7.1, с выключением которого в цепь обмотки параллельного возбуждения вводится резистор R1-R14. При этом ток в обмотке возбуждения снижается до значения, соответствующего длительно- му режиму работы этой обмотки. Упрощенная схема тиристорно-импульсного регулирования напряжения на тяговом электродвигателе троллейбуса модели 201 представлена на рис. 2.3. Приведенная схема включает следующие основные узлы: ХА1, ХА2 – токоприемное оборудование; 61 L1 – входной дроссель, который уменьшает влияние преобразо- вателя на контактную сеть, а такие совместно с конденсатором фильтры С1 образуют входной низкочастотный фильтр для умень- шения радиопомех; QF – защитный автоматический выключатель; S1.1, S1.2, S1.3, S1.4 – переключатель полярности, необходимой для выбора прямой полярности напряжения на входе преобразова- теля при изменении полярности выпрямления в контактной сети; С1 – блок конденсаторов фильтра, необходимой для сглажива- ния пульсаций напряжения; KМ1, KМ2 – контакторы заряда фильтра, причем KМ1 включает- ся с выдержкой времени 0,5–0,7 с относительно KМ2 для ограниче- ния зарядного тока резистором R2; R1 – резистор, необходимый для разряда конденсаторов С в те- чение 1–1,5 мин при отключении электрооборудования ТИСУ; KМ3 – контактор ходового режима; KМ4 – контактор тормозного режима; KМ5, KМ7 – движение троллейбуса «вперед»; KМ6, KМ8 – движение троллейбуса «назад» М1.1 – якорь тягового электродвигателя; L5 – обмотка возбуждения; L4 – шунтовая обмотка возбуждения; VS1 – тиристор ослабления поля тягового двигателя; VS2 – основной тиристор импульсного прерывателя; VS3 – коммутационный тиристор импульсного прерывателя; VD1 – обратный диод якорного тока; VD2 – раздельный диод; R3 – резистор предварительного заряда коммутирующего кон- денсатора; R4, R7 – демпфирующие резистор; R6 – добавочный резистор шунтовой обмотки возбуждения; R9 – тормозной реостат; С2, L6 – коммутирующие конденсатор и дроссель; VD5 – обратный диод тока возбуждения. Работа тягового привода троллейбуса модели 201 осуществляет- ся следующим образом. При установке токоприемников ХА1, ХА2 на контактную сеть на схему подается напряжение. Контроль от- 62 ключения осуществляется зеленой лампой HL4, расположенной на пульте водителя. Автоматический выключатель QF1 обеспечивает защиту элементов тягового привода от токов K3, а также позволяет обесточить троллейбус при проведении каких-либо работ. Пере- ключатель полярности служит для выбора необходимой полярности напряжения. При неправильной полярности напряжения на входе преобразователя (на конденсаторе фильтра) происходит полное вы- ключение тягового электрооборудования и блокировка управления. При включении управления при правильной полярности проис- ходит включение контактора KМ2 и осуществляется заряд конден- сатора фильтра через токоограничивающий резистор R2. В случае достижения напряжения на фильтре минимально необходимого уровня (430 В) происходит шунтирование резистора R2 контакто- ром KМ1. Если при этом опущены ходовая и тормозная педали, а также включен реверс на контакторах KМ5–KМ8, то достигается исходное состояние готовности тягового электрооборудования к восприятию команд контроллеров хода или торможения. С нажатием на ходовую педаль происходит включение ходового контактора K3. После включения KМ3 снимается блокировка им- пульсов управления основным тиристором VS2 импульсного пре- рывателя. При включении VS2 ток протекает по цепи: ХА1–L1.1–QF1.1–SА1.1–KМ1–KМ3–QF2–L2–KМ5–якорь–М1–KМ7– ДАТЧИК ТОКА A3–VD2–L5–М1.2–VS2–SA1.2–QF1.2–L1.2–XA2. При включении вспомогательного тиристора VS3 происходит выключение основного тиристора за счет разряда коммутирующего конденсатора (параллельная емкостная коммутация), ток через VS2 прерывается. Ток при этом протекает по цепи обратного диода: QF2–L2–KM5–M1.1–KМ7–ДАТЧИК ТОКА A3–VD1–QF2 (ток в зако- роченном контуре протекает за счет энергии, запасенной в индук- тивностях силовой цепи за время открытого состояния VS2). При закрытом VS2 ток из сети не потребляется, а в якорной цепи – про- текает, постепенно уменьшаясь по экспоненциальной кривой. В ре- жиме полного открытия тиристора VS2 двигатель выходит на есте- ственную характеристику полного потока возбуждения. В дальней- шем увеличение степени нажатия педали хода происходит включение тиристора VS1, который шунтирует сенриесную обмотку возбуждения, двигатель переходит в зону ослабленного потока и происходит дальнейшее увеличение скорости движения. При от- 63 пускании педали хода происходит выдача импульса управления на VS3, тиристор VS2 закрывается и уже в бестоковом состоянии от- ключается ходовой контактор KМ3. Силовая цепь разрывается и троллейбус переходит на режим выбега. С включением режима движения назад включаются контакторы KМ6, KМ8,а KМ5, KМ7 выключаются. Работа электрооборудования в этом случае аналогична режиму движения вперед, только в режи- ме назад вводится дополнительное ограничение скорости. Электрическое торможение, которое основано на принципе об- ратимости тягового электродвигателя в генератор, резисторное. Электрическая энергия, вырабатываемая таким «генератором», по- лучается за счет кинетической энергии, запасенной в троллейбусе при его движении, и гасится в резисторах (тормозных реостатах). Для перехода с тяги на торможение необходимо отключить якорь тягового электродвигателя от контактной сети и замкнуть его на тормозной резистор, а также переключить тиристорно-импульсный преобразователь, т. е. реверсировать схему. При нажатии тормозной педали происходит включение тормозного контактора KМ4. Начальное возбуждение двигатель получает от независимой обмот- ки возбуждения M1.3 (включение KМ9). Под действием ЭДС двигате- ля ток в якоре двигателя меняет направление и протекает по цепи: M1.1– KM5–L3–QF2–KM4–катод–VD2–R9–анод–VD2–ДТПХ–600–KM7–M1.1. Таким образом, якорь двигателя закорочен на тормозной реостат R9. Ток возбуждения двигателя регулируется тиристором VS2 анало- гично ходовому режиму: при открытом VS2 ток протекает по цепи: катод VD2–M1.2–VS2–VD5–анод–VD2, т. е. диод VD2 разделяет ток якоря и ток возбуждения в режиме торможения; при закрытом VS2 ток возбуждения замыкается по цепи: катод VD2–М1.2–VD1–KМ4–катод–VD2. 64 3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО СИНТЕЗУ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ Цели лабораторной работы «Синтез электрических схем» следу- ющие: 1) закрепление знаний, полученных при ручном вычерчивании индивидуальных заданий по схемам; 2) получение элементарных навыков синтеза схем распознавани- ем и выбором нужного элемента; Методика выполнения работы заключается в следующем: 1) студенту дается тот или иной вариант принципиальной элек- трической схемы (табл. 4.1), где некоторые элементы пропущены и обозначены незаполненными прямоугольниками; 2) студент должен разобраться в самой схеме, изучить представ- ленный в данном пособии материал, найти в табл. 1.3 отсутствую- щие в схеме элементы и приступить к синтезу; 3) выполнить подписи всех элементов, представленных на элек- трической схеме; 4) составить спецификацию приведенных элементов. На рис. 3.1 представлен образец выполнения индивидуального задания и лабораторной работы. Разработанная база данных, включающая практически все эле- менты электрических схем, может быть использована на специаль- ных кафедрах технических вузов, в конструкторских бюро машино- строительных предприятий при проектировании принципиальных схем механизмов, машин и их элементов. Рис. 3.1. Пример выполненной работы 64 65 4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Варианты 1, 2 Схема реостатного торможения A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 1 2 А2 10 11 66 Варианты 3, 4 Схема включения тиристорно-импульсного регулятора напряжения при пуске A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 15 17 А2 1 2 67 Варианты 5, 6 Схема включения тиристорно-импульсного регулятора напряжения при рекуперативном торможении - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 15 17 А2 2 1 68 Варианты 7, 8 Схема включения тиристорно-импульсного регулятора напряжения при реостатном торможении A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 24 45 А2 2 1 69 Варианты 9, 10 Схема включения тиристорно-импульсного регулятора при регулировании возбуждения тягового двигателя A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 25 24 А2 1 2 70 Варианты 11, 12 Схема включения общего тиристорно-импульсного регулятора для ослабления возбуждения тягового двигателя при пуске - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 45 25 А2 1 2 71 Варианты 13, 14 Схема включения общего тиристорно-импульсного регулятора для усиления возбуждения тягового двигателя при торможении - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 2 1 А2 20 46 72 Варианты 15, 16 Схема включения общего тиристорно-импульсного регулятора для усиления возбуждения тягового двигателя при пуске - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 24 25 А2 1 2 73 Варианты 17, 18 Схема двухфазного тиристорно-импульсного регулятора с общей нагрузкой - + A1 A1 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 25 45 А2 58 1 74 Варианты 19, 20 Схема тиристорного прерывателя с предварительным перезарядом C к + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 20 46 А2 15 16 75 Варианты 21, 22 Принципиальная схема двухфазной тиристорной системы регулирования - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 58 1 А2 15 17 76 Варианты 23, 24 Схема тиристорного прерывателя с дополнительным разрядным контуром - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 17 15 А2 2 58 77 Варианты 25, 26 Схема регулятора зарядки троллейбуса A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 1 2 А2 15 17 78 Варианты 27, 28 Схема реостатного торможения с самовозбуждением генераторов последовательного возбуждения с четырьмя тяговыми двигателями - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 45 46 А2 2 1 79 Варианты 29, 30 Схема двухфазного тиристорного прерывателя без предварительного перезаряда C к + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 20 46 А2 17 15 80 Варианты 31, 32 Схема двухфазного тиристорно-импульсного регулятора с раздельной нагрузкой - + A1 A2 Позиционное обозначение элемента Вариант (элемент таблица 1.3) 1 2 А1 45 20 А2 25 24 |