Силовые цепи

В силовые цепи одной секции электровоза (рис. 243) входит следующее оборудование: трансформатор 3, понижающий напряжение контактной сети; кремниевые выпрямительные установки 61 и 62, преобразующие переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора в постоянное, необходимое для питания тяговых двигателей; тяговые двигатели I-IV; аппаратура, обеспечивающая регулирование скорости электровоза, изменение направления движения и защиту тяговых двигателей в аварийных режимах.

Тяговые двигатели соединены параллельно и каждые два двигателя питаются от отдельной выпрямительной установки через групповой сглаживающий реактор.

В цепи первичной обмотки тягового трансформатора включен фильтр 10, предназначенный для дополнительной узкополосной защиты поездной радиосвязи от помех, создаваемых электрооборудованием электровоза. Фильтр состоит из дросселя и двух конденсаторов, включаемых параллельно дросселю. Переменной емкостью фильтр настраивается на резонанс токов при частоте 2,13 мГц, на которой работает поездная радиосвязь. Этим самым запираются частотные помехи, идущие из электровоза в контактную сеть.

Для обеспечения электрического торможения на электровозе установлено оборудование: тормозные переключатели 49, 50, которые производят переключение силовых цепей из тягового режима в тормозной и обратно; блокировочный переключатель БП, производящий переключение цепей управления из тягового режима в тормозной и обратно; тормозные резисторы ЯП-Я14, включаемые в тормозном режиме параллельно якорю каждого двигателя; выпрямительная установка возбуждения 60 (ВУВ), предназначена для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в тормозном режиме; блок управления реостатным торможением БУРТ, предназначен для автоматического управления режимом электрического реостатного торможения; панель защиты от «юза» -15, предназначена для защиты от «юза» колесных пар.

Первичная обмотка трансформатора 3 соединяется с контактной сетью токоприемником 1 и главным выключателем 4. Силовые контакты с дугогашением главного выключателя шунтированы нелинейным резистором НС для уменьшения перенапряжений, возникающих при их размыкании. Пониженное напряжение вторичной обмотки выпрямляется по двухнолуперподной мостовой схеме.

Два плеча моста установки 61 разомкнуты и подключены следующим образом: одно к полуобмотке трансформатора al-01 (вывод ol), другое - к полуобмотке о2-а2 (вывод а2). Аналогично включена и выпрямительная установка 62; разомкнутые плечи подключены: одно к выводу о1, второе - к выводу а2. Пониженное и выпрямленное напряжение подводится к тяговым двигателям.

При направлении тока в обмотке al-xl от вывода al к xl, а в обмотке х2-а2 от вывода х2 к а2 тяговые двигатели получают питание по цепи: вывод трансформатора ol, плечо выпрямительной установки 62, двигатели 1/1, IV, сглаживающий реактор 56, плечо выпрямительной установки 62, вывод трансформатора о2, обмотка трансформатора а2-х2, выводы 5, а2, плечо выпрямительной установки 61, двигатели 1, II, реактор 55, плечо выпрямительной установки 61, вывод трансформатора al. Таким образом, каждая обмотка силового трансформатора и каждая группа тяговых двигателей включаются последовательно. При направлении тока в обмотке al-xl от вывода х1 к а1, а в обмотке а2-х2 от вывода а2 к х2 тяговые двигатели 1 и 11 получают питание от полуобмотки ol-al, а тяговые двигатели 1/1 и IV - от полуобмотки о2-а2.

Изменение напряжения в одной ветви трансформатора при такой схеме включения приводит к изменению выпрямленного напряжения на выводах обоих мостов. Для снижения пульсаций в цепи выпрямленного тока установлены сглаживающие реакторы 55, 56.

Пуск и регулирование скорости электровозов в тяговом режиме. На электровозе пуск и регулирование скорости осуществляют ступенчатым изменением выпрямленного напряжения, подводимого к тяговым двигателям. Наименьшее напряжение на тяговых двигателях будет при встречном включении нерегулируемых полуобмоток с регулируемыми обмотками трансформатора. Если в один полупериод в обмотках трансформатора возникает напряжение, которое создает ток, направленный в нерегулируемой обмотке от xl-к al, а в регулируемой - от о1 к 1, то при соединении вывода xl с выводом ol напряжения регулируемой и нерегулируемой полуобмоток будут направлены встречно. Результирующее напряжение, подводимое к тяговым двигателям, будет равно разности напряжений полуобмоток. Таким образом, если напряжение холостого хода нерегулируемой обмотки равно 638 В, напряжение холостого хода всех секций регулируемой обмотки 580 В, то их разность, равная 58 В, определяет наименьшее напряжение, подводимое к тяговым двигателям на первой позиции.

Наибольшее напряжение к тяговым двигателям подводится при согласном включении нерегулируемой и регулируемой обмоток, т.е. тогда, когда вывод х1 нерегулируемой соединен с выводом 1 регулируемой. При этом напряжения обомоток направлены согласно и складываются (напряжение холостого хода полуобмотки а1-о1, равное 1218 В, подводится к двигателям на 33-й позиции группового контроллера).

Повышение напряжения на позициях от 1-й до 17-й осуществляется путем последовательного выключения секций 1-2 (рис. 244,

245), 2-3, 3-4, 4.....о1 регулируемой обмотки о1-1, включенной встречно с обмоткой а1-х1, и секций 5-6, 6-7, 7-8, 8-о2 регулируемой обмотки о2-5, включенной встречно с обмоткой а2-х2. Повышать напряжение на 18-33-й позициях можно, включая в том же порядке ранее выведенные секции. Положение группового переключателя при этом должно соответствовать согласному включению обмоток (замкнуты контакторные элементы 9, 19, 29 и 39).

Переключение секций обмоток Го1 и 5-о2 выполняется групповым переключателем ЖГ-8Ж, который имеет 34 силовых контактора, из них 30 без дугогашения (контакторные элементы 9-33, 35-37, 39-40) и 4 с дугогашением (контакторные элементы А, Б, В и Г). Диаграмма замыкания силовых контакторов группового переключателя выполнена таким образом, что переключение коп-такторных элементов 9-33, 35-37, 39-40 происходит без тока. Разрыв силовой цепи в момент переключения секций обмоток трансформатора осуществляется контакторными элементами с дугогашением А, Б, В и Г.

Рассмотрим подробно процесс коммутации группового переключателя при переходе с позиции на позицию. В исходном положении групповой переключатель ступеней трансформатора находится на пулевой позиции, при этом замкнуты контакторные элементы 30, 32, 33 и А, Б, В, Г. Однако замкнутой цепи для прохождения тока тяговых двигателей нет.

При переходе с нулевой позиции на 1-ю групповой переключатель проходит первую промежуточную позицию 111.

В интервале позиций 0-П1 сначала размыкается контактор-пый элемент А, затем замыкается элемент 11, далее снова замыкается контакторный элемент А и размыкается элемент 30. В интервале между первой промежуточной и 1-й позициями сначала размыкается контакторный элемент Г, затем замыкаются коп-такторные элементы 15, 36 и 37, после чего вновь замыкается элемент Г. Таким образом, на 1-й позиции группового переключателя ступеней к двигателям подводится наименьшее напряжение соответствующее разности напряжений встречно включенных полуобмоток в плечах вторичной обмотки трансформатора. При переходе группового переключателя с 1-й позиции на 2-ю сначала размыкается контакторный элемент В, затем замыкается элемент 22 и после этого вновь замыкается В. Когда переключатель переходит со 2-й позиции на 3-ю, сначала размыкается контакторный элемент В, затем замыкается 26, после чего вновь замыкается В.

Переход переключателя с 3-й позиции па 4-ю осуществляется размыканием контакторного элемента А, затем 11 и замыканием элемента 12, после чего вновь замыкается А. При переходе переключателя с 4-й на 5-ю позицию сначала размыкается контакторный элемент Г, потом 15, а затем замыкается элемент 16, после чего вновь замыкается Г. Дальнейшее переключение секций обмоток трансформатора аналогично описанному выше.

Изменение направления вращения якорей двигателей, а следовательно, и направления движения электровоза осуществляется реверсивными переключателями 63, 64 (см. рис. 243), имеющими два положения {Вперед и Назад). Для ограничения переходного тока (в момент одновременного замыкания контакторных элементов начала и конца секции трансформатора, например элементов 11 и 22) установлен переходный реактор 25.

Полное выключение обмоток 1-о1 и 5-о2 происходит на 17-й позиции группового переключателя ступеней. В интервале между 17-й и 18-й позициями имеются четыре промежуточных позиции группового переключателя, на которых происходит согласное включение обмоток 1-о1 с а!-х1 и 5-о2 с а2-х2.

В интервале между 17-й и второй переходной (Н2) позициями сначала размыкается контакторный элемент Б, потом 20, а затем замыкаются контакторные элементы 21 и 31; после этого вновь замыкается элемент Б. В интервале между позициями П2- ПЗ сначала размыкается контакторный элемент В, затем 10, 40, 32, 33, после этого замыкаются контакторные элементы 25 и 35, а затем В. В интервале между промежуточными позициями ПЗ - 114 сначала размыкается контакторный элемент А, затем замыкаются элементы 9, 19, 11 и размыкаются 30, 36, 37, после чего вновь замыкается элемент Л.

При переходе с позиций П4 на П5 сначала размыкается контакторный элемент Г, затем замыкаются элементы 29, 39, 15 и размыкается 21, после чего вновь замыкается контактор Г. В интервале между позициями П5 и 18-й сначала размыкается контакторный элемент Б, затем 25, 31; после этого замыкается контакторный элемент 22 и вновь - Б.

С 18-й позиции групповой переключатель ступеней начинает переключать контакторные элементы в порядке, рассмотренном ранее, что соответствует при согласном включении обмоток дальнейшему повышению напряжения на тяговых двигателях. На 33-й позиции обмотки 1-о1 и 5-о2 включаются полностью. Повышение скорости движения путем увеличения напряжения на тяговых двигателях прекращается и дальнейшее повышение ее может быть достигнуто ослаблением возбуждения тяговых двигателей.

Скорость вращения якоря тягового двигателя прямо пропорциональна напряжению, подводимому к двигателю, и обратно пропорциональна магнитному потоку главных полюсов. Следовательно, при неизменном напряжении для увеличения скорости вращения двигателя необходимо уменьшить магнитный поток, т.е. ослабить магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения. Достигнуто это шунтированием обмотки возбуждения омическим сопротивлением. Часть тока якоря при этом ответвляется в шунтирующий резистор. Чем меньше будет сопротивление шунтирующего резистора, тем больше будет ослабляться поле возбуждения, уменьшаться магнитный поток и тем больше возрастет скорость электровоза.

В цепях электровоза предусмотрены три ступени ослабления возбуждения: ОП1-70%; ОП2-52%; ОПЗ-43%. Это значит, что только 70, 52 и 43% тока якоря проходит по обмотке возбужде-

Таким образом, для пуска и регулирования скорости электровоза имеются 33 ступени напряжения трансформатора и три ступени ослабления возбуждения. Ходовыми ступенями (позициями) служат 1,5, 9, 13, 17, 21, 25, 29 и 33-я, на которых происходит симметричное включение плеч трансформатора, а выводы переходного реактора А1 с XI и А с X подключены к одному выводу регулируемой обмотки трансформатора. Только на ходовых позициях допустима длительная езда, а следовательно, и ослабление возбуждения. На этих позициях переходный реактор и трансформатор будут иметь наименьший нагрев, так как по их цепям протекает только ток тяговых двигателей. На неходовых позициях по переходному реактору, контакторным элементам ЭКГ и обмотке трансформатора, кроме тока тяговых двигателей, будет протекать переменный циркулирующий ток.

Силовая схема реостатного торможения. Схема реостатного тормоза на электровозе выполнена с индивидуальными тормозными резисторами и независимым возбуждением тяговых двигателей (рис. 246).

Переключение схемы электровоза из режима тяги в режим электрического торможения и наоборот производится принудительно машинистом при обесточенной силовой цепи. Переключение силовой цепи производится двухпозиционными тормозными переключателями 49, 50, контакторами 46, 47 и блокировочным переключателем БП. При этом якори всех тяговых двигателей отключаются от своей обмотки возбуждения и включаются на индивидуальный тормозной резистор ЯП-1114, имеющий две ступени: 1-3 и 3-2. Ступень 3-2 автоматически закорачивается контакторами 31-34 с целью расширения тормозной области в зоне низких скоростей. Одновременно контакторами 46, 47 выпрямительные установки возбуждения 60 обеих секций подключаются на часть секционированной вторичной обмотки силового трансформатора 3 на зажимы 8, 7 и 02 в первой секции электровоза. Выпрямительные установки 60 обеих секций электровоза образуют схему двухполупериодного выпрямления с нулевой точкой для питания выпрямленным напряжением обмоток возбуждения всех восьми тяговых двигателей, включенных последовательно.

Рис. 246. Упрощенная силовая схема в режиме торможения

Последовательное соединение восьми обмоток возбуждения обеспечивает равенство потоков возбуждения всех тяговых двигателей, что способствует равномерному распределению нагрузок между двигателями в режиме торможения.

Так же как и в режиме тяги, обмотки главных полюсов постоянно зашуптированы активными резисторами 1110 -4110, которые в тормозном режиме обеспечивают снижение коммутационных перенапряжений, возникающих при разрыве цепи обмоток возбуждения контакторами 46, 47. Кроме того, так же как и в тяге, они снижают пульсацию тока возбуждения. Выпрямленное напряжение плавно регулируется при помощи изменения момента открытия тиристоров выпрямительных установок 60 с помощью системы автоматики, что позволяет регулировать ток в обмотках возбуждения тяговых двигателей. Тяговые двигатели в тормозном режиме работают как генераторы постоянного тока с независимым возбуждением, преобразуя механическую энергию электровоза и состава в электрическую, которая выделяется в виде тепловой энергии на тормозных резисторах ИИ- Н14.

Передвижение электровоза от постороннего источника постоянного тока пониженного напряжения. Для ввода электровоза в депо двухполюсный от-ключатель 19 или 20 (рис. 247) переключите в положение, соответствующее питанию тяговых двигателей от сети депо. Передвигаться электровоз может' при работе любого из тяговых двигателей I-IV секций. Для этого оставьте включенным только отключа-тель {ОД1-ОД4) соответствующего двигателя; подключите к розетке 106 гибкий провод, по которому к тяговому двигателю подается напряжение 150-200 В. Реверсивную рукоятку контроллера машиниста установите в положение Вперед или Назад, а главную рукоятку в положение - ФП или ФВ. При этом включается один из линейных контакторов тяговых двигателей. Отклю-чатели 19 и 20 могут быть использованы также при проточке бандажей колесных пар. Для этого выполните такие же переключения, что и при вводе электровоза в депо каким-либо двигателем.

В случае пробоя на «землю» обмотки якоря какого-либо тягового двигателя передвижение и проточку колесной пары неисправным двигателем выполнять запрещено. Переключатель неисправного двигателя должен находиться в отключенном положении.