Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

IV. СИЛОВАЯ СХЕМА МОТОРНОГО



И ГОЛОВНОГО ВАГОНОВ

Перед тем, как приступить к изучению силовой схемы мо­торного вагона электропоезда ЭД4М, напомним несколько положений, общих для всех электропоездов с электрическим торможением. Схема обеспечивает плавный пуск и регули­рование скорости в тяговом режиме, реверсирование двигателей. В ней предусмотрен автоматический вывод пусковых резисторов при пуске, переход в тормозной режим с поддер­жанием тока якоря (тормозного усилия) в режиме рекупера­ции от максимальной скорости до скорости 50...45 км/ч.

Система управления обеспечивает автоматический пере­ход на реостатное торможение с самовозбуждением со скорости 50...45 км/ч до 15... 10 км/ч и с последующим при­менением электропневматических тормозов (дотормаживание) перед остановкой.

Если во время рекуперации напряжение в контактной сети превысит допустимое максимальное значение 4кВ (сеть не готова к приему), произойдет переход на замещающее рео­статное торможение с независимым возбуждением. Это исключает один из неблагоприятных режимов работы.

Тяговые двигатели получают питание из контактной сети через токоприемник ПК и фильтр, состоящий из дросселя ДрФ и конденсатора С1 (он снижает радиопомехи, возникающие при работе электропоезда).

Разрядники Рр1 и Рр2 защищают оборудование от грозо­вых и коммутационных перенапряжений. Аппарат Рр1 присо­единен к раме токоприемника, Рр2 установлен после фильт­ра и срабатывает при мощных атмосферных разрядах, а так­же снимает остаточные перенапряжения с конденсатора С1.

Разъединитель ГР служит для отключения силовых цепей тяговых двигателей от токоприемника и заземления сило­вой схемы во время осмотра или ремонта электропоезда под контактным проводом. В заземленном положении ножа через резистор R22 (102 кОм) разряжается конденсатор С1.

Быстродействующий выключатель БВ (ток уставки 650+65 А) предназначен для аварийных отключений тяговых двига­телей при коротких замыканиях в режиме тяги. Режим элек­трического торможения контролируется аналогичным аппа­ратом - выключателем защиты торможения ВЗТ (ток сраба­тывания 600+20 А).

Чувствительность срабатывания ВЗТ и БВ значительно повышается при воздействии на них дифференциальной защиты. Она состоит из дифференциального реле, имеюще­го две катушки ДР1 и ДР2, и дифференцирующего транс­форматора ТрД. Реле ДР и трансформатор ТрД, установлен­ные параллельно, дублируют друг друга.

Реле ДР реагирует на разность токов в начале и конце силовой цепи, неизбежную при коротких замыканиях. Оно срабатывает при относительно медленном нарастании ава­рийного тока (при так называемых неполных коротких замы­каниях). Разность токов, протекающих через катушки ДР1 и ДР2, составляет 50 ± 15 А. При резком повышении аварий­ного тока срабатывает трансформатор ТрД и подобно реле ДР отключает аппараты ВЗТ и БВ. Можно сказать, что диф­ференциальная защита значительно снижает их уставку.

Через диоды Д1 и Д2 протекает ток рекуперации. Шун­тирующая цепь: диоды Д30...Д37, тиристор Тт9, стабилитрон ПП2, резисторы R71, R73, емкость С15, контактор тормозного переключателя Тп9 - действует кратковременно только при отключениях тяги. Онаслужит для уменьшения комутационных перенапряжений на коллекторах двигателей и облегче­ния условий дугогашения контакторов ЛК и ЛКТ.

Контакторы ЛК, ЛКТ, Т и Ш требуются для включения и от­ключения питания тяговых двигателей. Реверсивно-тормозной переключатель РТП предназначен для изменения на­правления движения (изменения направления тока в обмот­ках возбуждения), переключения цепей тяговых двигателей для перевода схемы из тяги в режим торможения.

С помощью пускотормозных резисторов R1...R9 регули­руется ток тяговых двигателей в режимах тяги и электричес­кого торможения. Резисторы R10...R15, R24 служат для ре­гулирования тока при ослаблении возбуждения (при реос­татном торможении с самовозбуждением они остаются включенными параллельно обмоткам двигателей).

Индуктивный шунт (ИШ) обеспечивает требуемое рас­пределение тока между обмотками возбуждения и шунти­рующей цепью при переходных процессах в режиме тяги (отрыв и последующее касание контактного провода лыжей токоприемника и др.). При коротких замыканиях в режимах электрического торможения индуктивный шунт замедляет аварийное нарастание тока.

Для обогрева вагонов электропоезда применены калори­феры ЭК1 и ЭК2, а также электропечи ЭП1. Система отопле­ния прицепных (головных) вагонов и двигатели преобразо­вателей получают питание от моторного вагона через меж­вагонные соединения Ш1, Ш2.

Для учета потребляемой энергии и ее отдачи при реку­перации установлены два счетчика Wh1 и Wh2. Вольтметр V2 измеряет напряжение на якорях тяговых двигателей и требуется для настройки системы электрического торможе­ния. Амперметр А1 измеряет общий ток силовой цепи, А2 - ток шунтирующей цепи. Прибор A3 указывает ток якорей в режиме тяги (в режиме рекуперации - ток возбуждения).

Герконовые реле напряжения РН и реле максимального напряжения РМН предохраняют оборудование от понижен­ного и повышенного напряжений контактной сети. Высоко­вольтные цепи отопления защищены двухкатушечным диф­ференциальным реле (РД1.1, РД1.2) Цепи подачи высоко­го напряжения на прицепные вагоны, как и цепи отопления, контролируются высоковольтными предохранителями.

ТЯГОВЫЙ РЕЖИМ.

После приведения поезда в рабочее состояние восста­навливают защитные аппараты БВ и ВЗТ. При переводе ре­версивной рукоятки в рабочее положение и установке штур­вала контроллера машиниста в маневровое положение сна­чала разворачиваются оба кулачковых вала реверсивно-тормозного переключателя РТП. Вал реверсора поворачивает­ся в положение, соответствующее положению реверсивной рукоятки, вал тормозного переключателя - в положение тяги, замыкая свои четные контакторы ТП2, ТП6 и т.д. (в режиме тяги замыкается также один нечетный контактор ТП9).

После установки данных аппаратов в требуемое положе­ние включаются линейные контакторы ЛК и ЛКТ, и поезд приходит в движение. При этом его скорость минимальна, так как в цепь тяговых двигателей полностью введены пусковые резисторы (R1, R4...R8). Все реостатные контроллеры нахо­дятся на первых позициях, т.е. собран маневровый режим.

Скорость поезда начинает возрастать после перевода штурвала контроллера в положение 1. На электронный блок реле ускорения БРУ по проводам 603 - 638 поступает низ­ковольтный сигнал от датчика ДТЯ1, пропорциональный силовому току. В зависимости от заданной машинистом уставки тока на БРУ по проводам 33 - 34 подается также сигнал с пульта управления.

Кулачковый вал реостатного контроллера на каждом ва­гоне под контролем БРУ поворачивается с одной позиции на другую, выводя пусковые резисторы из цепи тяговых двигателей. Это вызвано тем, что в процессе увеличения ско­рости и уменьшения тока якорей надобность в пусковых резисторах постепенно отпадает.

Силовые контакторы реостатного контроллера РК 1...17 при его переходе с позиции на позицию замыкаются в со­ответствии с диаграммой. В поло­жении 1 штурвала контроллера машиниста РК достигает позиции 14 и останавливается. Пусковые резисторы полно­стью выведены, они закорочены контактором 9. Тяговые двигатели могут длительно работать на безреостатной ха­рактеристике при полном возбуждении.

Для дальнейшего увеличения скорости поезда штурвал контроллера устанавливают в положение 2. Кулачковый вал РК поворачивается на позиции 15, 16. Включаются контак­торы Ш, 10 и 11, подсоединяя параллельно обмоткам возбуж­дения шунтирующую цепь: индуктивный шунт ИШ, контактор Ш, резисторы R10...R15.

Теперь часть тока, протекавшего через обмотки возбужде­ния, ответвляется в указанную цепь, создавая так называемое ослабление возбуждения. Такой процесс приводит к увели­чению тока якорей, возрастанию мощности, потребляемой из контактной сети, силы тяги и, следовательно, скорости поезда.

После перевода штурвала контроллера в положения 3 и 4 происходит аналогичный ступенчатый вывод резисторов R11...R14. Так, в положении 3 РК доходит до позиции 18, вы­водя R11 и R12, в положении 4 - до последней, 20-й позиции, выводя R13 и R14. Уменьшение сопротивления шунтирующей цепи приводит к максимальному ослаблению возбуждения тяговых двигателей и выходу на естественную характеристи­ку. Скорость электропоезда достигает наибольшего значения.

При сбросе штурвала контроллера на нуль из ходовых положений 2...4 тяга отключается в два приема: контактор Ш размыкается сразу, а контакторы ЛК и ЛКТ - с некото­рой задержкой, равной примерно 1,2 с. Отключение Ш вы­зывает увеличение возбуждения двигателей до нормально­го и снижение тока якорей. Уменьшившийся ток окончатель­но разрывают ЛК и ЛКТ. Тем самым облегчается дугогашение контакторов, улучшаются потенциальные условия на коллекторах тяговых двигателей.

Погасить мощную электрическую дугу помогает также контур из диодов Д30...Д37. Поскольку обмотки возбуждения двигателей имеют большую индуктивность, в момент отклю­чения цепи возникают достаточно опасные перенапряжения.

За счет электродвижущей силы (э.д.с.) самоиндукции напря­жение на резисторах делителя R71, R73 повышается до уровня, при котором открывается стабилитрон ППЗ. Подается сигнал на управляющий электрод тиристора Тт9, и он открывается.

Токи самоиндукции могут замыкаться по кратчайше­му контуру, не попадая на линейные контакторы: обмотки возбуждения (кратковременный, но очень мощный ис­точник тока), контактор тормозного переключателя ТП9, тиристор Тт9, диоды Д30...Д37, якоря двигателей, обмотки возбуждения.

После окончания переходного процесса, когда токи само­индукции исчезли, тиристор закрывается. Контактор ТП9 размыкается, отключая ставший уже ненужным защитный контур. Иными словами, эта цепь работает кратковременно в момент отключения тяги. Заметим, что на поездах после­дних выпусков в указанную цепь введен резистор 2,4 Ом для ограничения времени спадания тока.

ТОРМОЗНОЙ РЕЖИМ

Для работы тяговых двигателей в тормозном режиме в силовой схеме имеется следующее оборудование:

-статический управляемый тиристорный преобразова­тель (тиристорный мост) Тт1...Тт6. Он предназначен для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме электрического торможения с независимым возбуждением. (Обмотки возбуждения отсоединяются от якорей и запитываются от тиристорного моста.);

- контактор обмоток возбуждения (ОВ), подключающий обмотки к тиристорному мосту;

- контактор возбуждения (KB), подающий трехфазное переменное напряжение 220 В от генератора через транс­форматор на тиристорный мост;

- трансформатор возбуждения (ТрВ), обеспечивающий гальваническую развязку питающей и высоковольтной це­пей и необходимое понижение переменного напряжения; -- быстродействующий защитный выключатель (ВЗТ), выполняющий те же функции, что и БВ в режиме тяги.

Тормозной переключатель при отключении тяги каждый раз автоматически устанавливается в тормозное положение (замыкаются его нечетные контакторы). Сбор схемы начи­нается после установки штурвала контроллера машиниста в тормозное положение.

При этом включаются контакторы KB, OB, ЛК, ЛКТ и Ш. Ток возбуждения тяговых двигателей регулируется электронным блоком системы автоматического управления торможени­ем САУТ, который воздействует на тиристорный мост Тт1...Тт6. Переменное напряжение, поданное на мост кон­тактором KB, выпрямляется и плавно увеличивается от нуля до максимального значения.

Обмотки возбуждения двигателей отсоединяются от яко­рей контактором ТП6 и присоединяются к тиристорному мосту контактором ОВ. Поэтому ток протекает по цепи: плюсовой выход тиристорного моста, контактор ОВ, контакт реверсивного переключателя В1 , обмотки возбуждения, кон­такт реверсивного переключателя В2, шунт амперметра A3, контакт ВЗТ, датчик тока возбуждения ДТВ, минусовой выход тиристорного преобразователя.

Ток рекуперации протекает по цепи: рельсы, заземляю­щее устройство ЗУ, шунт амперметра А1 , катушка дифферен­циального реле ДР2, трансформатор ТрД, контакт ВЗТ, индук­тивный шунт ИШ, датчики тока якорей ДТЯ1 и ДТЯ2, якоря М4...М1 , контактор ЛКТ, контактор тормозного переключате­ля ТП1, блок диодов Д2, Д1, контактор ЛК, трансформатор ТрД, катушка реле ДР1 , контакты БВ, разъединитель ГР, дрос­сель Дрф, токоприемник, контактная сеть.

Таким образом, тяговые двигатели последовательного возбуждения стали генераторами с независимым возбуж­дением. Электропоезд начинает отдавать электрическую энергию в сеть, создавая при этом тормозной момент. Ча­стота вращения якорей снижается. Одновременно уменьша­ется напряжение, вырабатываемое генераторами (тяговыми двигателями), а значит, и ток рекуперации.

Если не принять мер, то с уменьшением тока будет сни­жаться и тормозной момент, электрические тормоза начнут«отпускать». Чтобы этого не происходило, блок САУТ, воз­действуя на тиристоры моста Тт1...Тт6, увеличивает ток в обмотках возбуждения.

Несмотря на уменьшение скорости электропоезда, ток якорей автоматически поддерживается на строго опреде­ленном уровне (тормоза «не отпускают»). Тормозной эф­фект и ток якорей зависят от положения штурвала контрол­лера машиниста: в положении ЗТ ток достигает 350 А, в по­ложении 2Т - 250 А, в положении 1Т - 100 А.

Скорость поезда продолжает снижаться, ток возбуждения увеличивается и достигает своего максимального значения 250 А при скорости примерно 50...45 км/ч. Рекуперативное торможение становится неэффективным, и схема переклю­чается на реостатное торможение с самовозбуждением: блок САУТ посредством специального реле в схеме управ­ления включает контактор Т и переводит реостатный кон­троллер на вторую позицию. Включается контактор РК16 и в обход разомкнутого контактора ТП6 присоединяет обмот­ки возбуждения к якорям.

Тормозной ток тяговых двигателей замыкается по сле­дующей цепи: якоря М4...М1, контактор ЛКТ, пускотормозные резисторы R8...R4, контактор Т, контактор тормозно­го переключателя ТПЗ, контактор Ш, контактор реостатно­го контроллера 16, контактор тормозного переключателя ТП5, контакт реверсивного переключателя В1, обмотки возбуждения, контакт реверсора В2, шунт амперметра A3, контакт ВЗТ, контактор тормозного переключателя ТП7, контактор реостатного контроллера 17, закорачивающий индуктивный шунт, датчики тока ДТЯ1, ДТЯ, якоря двигате­лей. Параллельно обмоткам возбуждения подсоединены резисторы R24, R11...R15.

В режиме торможения с самовозбуждением, когда об­мотки двигателей запитываются от собственных якорей, вступает в работу блок БРУ. Он начинает переключать ре­остатный контроллер до позиции 11. Как и в режиме тяги, из цепи двигателей выводятся пускотормозные резисторы R8...R4, регулирующие тормозной ток. При вращении РК отключаются контакторы OB, KB, ЛК. Блок САУТ также исклю­чается из работы, т.е. разбираются контур независимого возбуждения и контур тока рекуперации.

 

На позиции 11 при скорости 10...12 км/ч тормозной эф­фект совсем мал. В тормозные цилиндры автоматически подается порция сжатого воздуха для остановки поезда.

Торможение закончено, штурвал контроллера переводят в нулевое положение. Из тормозных цилиндров выпускается воздух. Реостатные контроллеры возвращаются в исходную первую позицию, схема готова к повторному пуску.

Если торможение прекращается до остановки поезда, тормозная схема всегда начинает разбираться с размыка­ния контактора Ш. Так, при отключении тормоза на большой скорости (при торможении с независимым возбуждением) на блок САУТ подается соответствующий сигнал. Блок, сни­жая свою уставку до нуля, исключается из работы и снима­ет возбуждение с обмоток двигателей. При этом уменьша­ется ток якорей, и с задержкой по времени отключаются контакторы Л К и ЛКТ.

В случаях прекращения торможения на малой скорости (при торможении с самовозбуждением) вначале также от­ключается контактор Ш. В цепь якорей вводится резистор R23 (40 Ом), что снижает ток и облегчает дугогашение кон­такторов Т и ЛКТ.

Как упоминалось ранее, для защиты оборудования от коротких замыканий в режиме электрического торможения в цепи якорей со стороны «земли» включен выключатель защиты торможения (ВЗТ). Он срабатывает при резком возрастании тока в конкретной цепи в случае переброса на «землю». Тем самым разрываются контур заземления и цепь возбуждения тяговых двигателей.

Схема выполнена таким образом, что при рекуперации и реостатном торможении с независимым возбуждением через ВЗТ проходит суммарный ток якорей и ток возбужде­ния двигателей. Если в этих режимах произойдет короткое замыкание (оно наиболее опасно из-за высоких напряжений на двигателях), сработает выключатель ВЗТ. Часть аварий­ного тока будет протекать через обмотки встречно току возбуждения. Это приведет к интенсивному размагничива­нию двигателей и снижению напряжения на их якорях.

Проследим по схеме путь тока короткого замыкания: якорь неисправного двигателя, место пробоя, «земля», заземляющее устройство ЗУ, обмотки возбуждения, контактор ОВ, тиристор Тт7, датчик возбуждения ДТВ, контакты тормозного переклю­чателя ТП7, индуктивный шунт ИШ, якоря двигателей.

Чтобы направление тока в обмотках изменилось, в момент отключения ВЗТ должен открыться тиристор защиты Тт7, который нормально закрыт. Значительное повышение напря­жения на резисторах R30, R31 при отключении ВЗТ приводит к открытию стабилитрона ПП1 и отпиранию тиристора Тt7.

Уставка на отпирание Тт7 должна быть больше макси­мального напряжения моста Тт1...Тт6. В противном слу­чае возможны ложные отпирания тиристора, закорачива­ние моста и срабатывание защиты преобразователя (реле защиты РЗП3).

Чтобы облегчить и ускорить разрыв дуги, параллельно кон­тактам ВЗТ установлены защитные резисторы R25 (8 Ом). Они снижают перенапряжения при разрыве силовой цепи.

В режиме торможения с независимым возбуждением в цепь якорей двигателей вводится индуктивный шунт ИШ. Он способствует уменьшению скорости нарастания тока короткого замыкания. В режиме самовозбуждения индуктивный шунт закорачивается контактором 17, так как в цепи якорей появляется собственная индуктивность (обмотки возбуждения).

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.