что такое псн на электровозе 2эс6
120 Схема управления преобразователями собственных нужд электровоза 2ЭС6
Статический преобразователь собственных нужд ПСН-200 магистрального грузового электровоза постоянного тока 2ЭС6 предназначен для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме тяги, рекуперации и реостатного торможения, питания вспомогательных электрических приводов и механизмов, цепей управления и освещения, а также заряда аккумуляторной батареи. ПСН преобразует постоянное напряжение контактной сети 3 кВ в переменное импульсное с помощью однофазных инверторов. Затем оно понижается высокочастотными трансформаторами и выпрямляется для питания вторичных преобразователей.
Предлагаем вниманию читателей статью с описанием цепей управления ПСН, которую подготовили в Курганском подразделении Южно-Уральского учебного центра профессиональных квалификаций.
Перед началом работы ПСН на блоке аппаратов N2 4 (шкаф микропроцессорной системы управления и диагностики — МПСУ и Д) должны быть включены автоматические защитные выключатели (АЗВ) SF4 «Управление силовыми цепями», SF9 «ИП ПСН I канал», SF11 «ИП ПСН II канал», SF31 «Вентиляторы ПСН», SF39 «Вентиляторы ПЧ и ЗУ», выключатель SA17 «ПСН» (рис. 1). Запуск ПСН начинается после включения быстродействующего выключателя QF1 (рис. 2).
При этом образуется цепь (см. рис. 3): провод 400 —> катушка электромагнитного контактора 2-й ступени ПСН КМ2—► провод 374—► БУК N9 11—» минусовой общий провод 600. Электромагнитный контактор КМ2 шунтирует резистор R11. Замыкается блокировка КМ2 в цепи проводов 400, 380. В БВС № 2 поступает команда «Контактор ПСН 2-й ступени включен».
Особенности схемы управления ПСН на электровозах с № 216. Цепь включения реле KL15 на этих машинах аналогична схеме на электровозах до №216 (рис. 4). При включении БВ замыкается его блокировка QF1 в цепи питания контактора КМ20. После этого образуется цепь: провод 302 —> АЗВ SF4 «Управление силовыми цепями» —> блокировка QF1 БВ —» катушка контактора КМ20 —> общий минусовой провод 600. Контактор КМ20 включается, замыкая блокировку в цепи проводов 360, 400.
После самодиагностики ПСН БУК № 11 замыкает блокировку в цепи проводов 373, 600. При этом образуется цепь: провод 400 —> тумблер SA17 ПСН—> провод 384 —> блокировка реле KL15—» провод 385—> блокировка СТПР1000—» провод 384 —> блокировка рубильника QR2, находящегося в нижнем положении, —> провод 387 —> катушка электромагнитного контактора КМ1 ПСН 1-й ступени —> провод 373 —> БУК № 11 —> общий минусовой провод 600.
Электромагнитный контактор КМ1 включается, подключая ПСН к напряжению контактной сети через резистор R11. В цепи проводов 333, 379 замыкается блокировка контактора 1-й ступени КМ1, и образуется цепь: провод 301—> АЗВ SF31 «Вентиляторы ПСН»—♦ провод 333 —> блокировка электромагнитного контактора КМ1 —> провод 379.
В БВС № 2 поступает сигнал «Контактор ПСН 1-й ступени включен». БЦВ через 2 с после его получения дает команду БУК № 11 на включение контактора 2-й ступени ПСН КМ2, и образуется цепь: провод 333 —> катушка электро-
магнитного контактора 2-й ступени КМ2 —> провод 374 —> БУК № 11 —► общий минусовой провод 600.
Электромагнитный контактор КМ2 шунтирует резистор R11. Замыкается блокировка контактора КМ2 в цепи проводов 343, 380. При этом ток протекает по цепи: провод 301—> АЗВ SF39 «Вентилятор ПЧ и ЗУ» —> провод 343 —> блокировка КМ2 —> провод 380. Далее в БВС поступает сигнал «Контактор ПСН 1-й ступени включен», и подается напряжение вентиляторам блока «ПЧ и ЗУ».
1545 Силовые цепи электровозов 2ЭС6 «СИНАРА»
Грузовой двухсекционный электровоз постоянного тока 2ЭС6 «Синара» предназначен для вождения грузовых поездов на железных дорогах колеи 1520 мм, электрифицированных постоянным током напряжением 3 кВ. Локомотив способен вести поезд массой 8000 т на участках с равнинным профилем пути (до 6 %о) и поезд массой 5000 т на участках с горным профилем (до 10 °/оо). Конструкцией электровоза предусмотрена возможность работы по системе многих единиц, а также автономная работа одной секции локомотива. Предлагаем вниманию читателей описание силовых схем электровоза 2ЭС6 «Синара» с учетом внесенных в них изменений, подготовленное на основе материалов завода-изготовителя
Схема силовых цепей тягового электропривода электровоза 2ЭС6 «Синара» позволяет локомотиву работать в составе двух, трех и четырех секций как в режимах тяги и электродинамического (реостатного) торможения (ЭДТ), так и в режиме выбега. Основным режимом работы тяговых двигателей является независимое возбуждение. При необходимости имеется возможность перехода тяговых двигателей на последовательное возбуждение.
Способы регулирования скорости электровоза:
■ ступенчатым изменением сопротивления пусковых резисторов R3 и R4. Силовые цепи пусковых резисторов переключают с помощью реостатных контакторов К1 — К4, К9 — К24;
■ изменением величины тока возбуждения тяговых двигателей. Ток возбуждения (магнитный поток) тяговых двигателей регулируют с помощью статических преобразователей напряжения (СТПР-1 ООО), входящих в состав преобразователя собственных нужд (ПСН). Ими управляет микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУ и Д);
■ изменением схемы соединения групп тяговых двигателей. Переключение тяговых электрических машин при переходе с одного соединения на другое производится с помощью линейных контакторов К27 — КЗО, КЗЗ — К40.
Все включения реостатных и линейных контакторов осуществляет МПСУ и Д через блоки управления контакторами (БУК-3), входящими в ее состав. Алгоритм МПСУ и Д обеспечивает включение линейных контакторов К27 — К40 в соответствии с табл. 1. С помощью переключателей SA28 — SA31 «Отключение тяговых двигателей», расположенных на пульте машиниста, изменяют алгоритм включе
ния линейных контакторов и отключают неисправные тяговые машины. Для предотвращения разрыва силовой цепи при переключениях контакторов и переходе с одного соединения тяговых двигателей на другое применены разделительные диоды VD9 — VD17 и VD18 — VD26.
Электровоз имеет 65 позиций включения реостатных контакторов в тяговом режиме, из которых 23-я, 44-я и 65-я являются ходовыми (безреостатными). На них пусковые резисторы R3 и R4 полностью шунтируются реостатными контакторами, а вентиляторы охлаждения модулей пускотормозных резисторов (ПТР) отключаются. Последовательность включения реостатных контакторов при различных соединениях тяговых двигателей приведена в табл. 2 — 4.
В режиме ЭДТ тяговые двигатели работают в генераторном режиме, отдавая энергию в пусковые реостаты R3 и R4, создавая при этом тормозной момент. Последовательность включения реостатных контакторов в режиме ЭДТ приведена в табл. 5 и 6. Контакторы К5 — К8 используются для включения двигателей Mil и М12 вентиляторов охлаждения модулей ПТР.
В режиме независимого возбуждения обмотки возбуждения тяговых двигателей получают питание от статического преобразователя СТПР-1000, обозначенного в схеме А2. На электровозах, оборудованных ПСН200, обмотки возбуждения каждой пары тяговых двигателей получают питание от своего статического преобразователя СТПР-1000 (А7 или А8).
Выходные цепи статического преобразователя СТПР-1000 за-шунтированы тиристорно-резисторной цепью блоков УЗПС (А12 и А13), обеспечивающих быстродействие переходных процессов при снижении тока возбуждения. Переключение тяговых двигателей с независимого на последовательное возбуждение осуществляется в каждой секции двумя режимными переключателями QP3 и QP4.
Параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей включены сглаживающие реакторы L2 (ТД1 и ТД2) и L3 (ТДЗ и ТД4), которые также включены в цепь обмоток якоря. Использование реактора в общей цепи якоря и возбуждения двигателей обеспечивает динамическую обратную связь по току якоря для магнитного потока тяговых двигателей и существенно улучшает качество переходных процессов и эффективность защиты тяговых двигателей при коротких замыканиях.
Быстродействующие электромагнитные контакторы (БК) К41 и К42 предназначены для защиты цепи тяговых двигателей в случаях недопустимой величины скорости изменения токов как в тяговом режиме (только при независимом возбуждении), так и в режиме электрического торможения. Отключает их устройство УУБК, которое отслеживает ток обмоток якорей тяговых двигателей.
На электровозах до № 113 на каждой секции установлено по одному устройству УУБК (АЗ), которое контролирует цепи обеих пар тяговых двигателей. При недопустимом значении скорости нарастания тока в цепи тяговых двигателей УУБК отключает БК с последующим отключением быстродействующего выключателя. На электровозах с № 114 каждым БК управляет свое устройство УУБК-М (АЗ-1 или АЗ-2), которое отслеживает токи обмотки якорей тяговых двигателей.
Дифференциальную защиту цепей тяговых двигателей и ПСН осуществляют дифференциальные реле КА1 и КА2. Эти устройства включаются и готовы к работе, если разность токов в плюсовой и минусовой цепях тяговых двигателей не превышает (85 — 115) А. При увеличении разности токов срабатывает реле и отключается быстродействующий выключатель.
Следует отметить, что дифференциальное реле КА2 также включается и готово к работе, если разность токов в плюсовой и минусовой цепях ПСН не превышает (6,5 — 8,5) А. При увеличении разности токов происходит срабатывает реле и отключается быстродействующий выключатель.
Микропроцессорная система управления МПСУ и Д с помощью измерительных преобразователей напряжения в код (ПНКВ) и мегомметров регистрирует параметры силовых цепей тягового электропривода:
UZ1 — напряжение в контактной сети;
UZ2 — напряжение на якорях тяговых двигателей;
UZ3 и UZ4 — сопротивление изоляции цепей тяговых двигателей;
UZ7 и UZ8 — токи цепей возбуждения тяговых двигателей;
UZ10 и UZ11 —токи цепей якоря тяговых двигателей;
UZ12 и UZ13 — токи цепей двигателей вентиляторов охлаждения ПТР;
UZ14 — сопротивление изоляции цепей ПСН (с № 114).
Показания от UZ10 и UZ11 поступают в УУБК (АЗ-1 и АЗ-2, до № 114 — АЗ), откуда передаются в МПСУ и Д.
После токоприемника ХА1 в электрическую цепь электровоза включен входной LC-фильтр, предназначенный снижать уровень радиопомех, создаваемых при токосъеме. Фильтр состоит из дросселя помехоподавления L1 и конденсаторов Cl, С2. Для защиты оборудования от коммутационных и атмосферных перенапряжений в электрической цепи электровоза установлен ограничитель перенапряжений FV1.
Чтобы отключать высоковольтные цепи электровоза от цепи токоприемника (при обесточенном состоянии всех вышеперечисленных аппаратов, за исключением дросселя помехоподавления L1 и ограничителя перенапряжений FV1), служит разъединитель QS1. При отключении разъединителей QS1 на всех секциях последовательно автоматически включаются заземлители QS2, которые заземляют высоковольтные цепи.
Панель переключения секций ХВ1 используется для объединения силовых цепей двигателей секций при двух- и трехсекционных сцепах электровоза. При формировании четырехсекционного локомотива используют вариант двухсекционного.
Подключение питания от внешнего источника пониженного напряжения осуществляется через розетки Х21 и Х22. Для подключения цепи тяговых двигателей электровоза к напряжению внешнего источника питания служит отключатель Q1. Общий провод силовой
цепи 063 соединяется с «землей» через токосъемные устройства ХА2 — ХА5, расположенные на буксовых крышках одной из сторон каждой колесной пары. Общий провод силовых цепей 063 соединяется с каждой колесной парой через токосъемники ХА2 — ХА5.
Установка режима тяги. Перед установкой режима тяги (сбором силовой цепи тяговых двигателей) необходимо:
— переключателями SA32 и SA34 определить головную (головные) секцию (секции) электровоза;
— переключателями SA28 — SA31 выбрать одну из комбинаций включения тяговых двигателей для каждой секции электровоза;
— переключателем SA41 установить направление движения электровоза (реверсирование);
— переключателем SB14 выбрать вид возбуждения тяговых двигателей.
Головной секцией электровоза считается секция, через быстродействующий выключатель и ПТР которой протекает ток тяговых двигателей на последовательном соединении. При сцепе из трех секций головная секция одна, при четырех — две. Входной сигнал от органов управления о выборе головной секции поступает к МПСУ и Д от переключателей пульта машиниста SA32 и SA34 «Режим работы секций».
На двух- и трехсекционных электровозах головной выбирают ведущую секцию. Если ведущая секция не стала головной, то ею становится последняя прицепная. На первых двух секциях четырехсекционного электровоза головной выбирают ведущую секцию. Если ведущая секция не головная, то головной становится первая ведомая. На последних двух секциях четырехсекционного локомотива головной выбирается вторая ведомая секция. Если ведущая секция не выбрана головной, то ею становится последняя ведомая.
Секция, на которой отключены все тяговые двигатели, становится прицепной независимо от положения переключателей SA32 и SA34. Секции, не выбранные головными, также становятся прицепными.
Чтобы выбрать алгоритм замыкания линейных и реостатных контакторов в зависимости от комбинации включения тяговых двигателей, в головной секции переключатели пульта машиниста SA28
— SA31 «Отключение тяговых двигателей» устанавливают одну из следующих комбинаций: включены все двигатели; отключены двигатели 1, 2; отключены двигатели 3, 4; отключены все двигатели. Входной сигнал от органов управления о выборе комбинации включения тяговых двигателей поступает от переключателей SA28
— SA31 к МПСУ и Д и в линию межсекционной связи (от ведущей секции — к ведомым).
После выбора направления движения локомотива на головной секции реверсоры занимают соответствующее положение («Вперед» или «Назад»), Сигнал от органов управления о выборе направления движения поступает в МПСУ и Д и линию межсекционной связи (от ведущей секции к ведомым). По команде с головной секции «Вперед» на прицепных секциях, получивших команду со стороны машинного отделения, реверсоры включаются в положение «Назад», а на прицепных секциях, куда сигнал пришел со стороны кабины, — в положение «Вперед». В зависимости от положения в сцепе произойдет переключение реверсоров и на бустерной секции.
Для выбора вида возбуждения тяговых двигателей переключатель SB14 «Возбуждение» на пульте машиниста головной секции переводят в одно из двух положений — «Независимое» или «Последовательное». (Напомним, что основным режимом работы тяговых двигателей электровоза является работа с независимым возбуждением.)
В положении переключателя SB14 «Независимое» по команде от ведущей секции, поступившей через линию межсекционной связи, в каждой секции режимные переключатели QP3 и QP4 подключают обмотки возбуждения тяговых двигателей к преобразователям СТРП-1000. Включаются также линейные контакторы К31 и К32. Если на какой-либо секции имеются отключенные двигатели, то контакторы К31 (при отключении двигателей 1 и 2) и К32 (при отключении двигателей 3 и 4) не включаются.
В положении переключателя SB14 «Последовательное» по команде от ведущей секции, поступившей через линию межсекционной связи, режимные переключатели QP3 и QP4 в каждой секции соединяют обмотки возбуждения тяговых двигателей последовательно с якорями, а линейные контакторы К31 и К32 не включаются (отключаются).
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
При задании позиций 2 — 23 в головной секции включаются (выключаются) реостатные контакторы (см. табл. 2) и последовательно выводятся из работы секции пусковых резисторов R3 и R4. Реостатные контакторы прицепной секции выключены. Позиция 23 является ходовой, пусковые резисторы электровоза выведены из цепи тяговых двигателей.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Переход с 23-й на 24-ю позицию (с С- на СП-соединение) происходит в следующем порядке:
— на головной секции выключаются реостатные контакторы К1, КЗ, К10, K11, К15, К17, К19 и К20 (режим силовой схемы не изменяется). Одновременно на всех секциях включаются промежуточные реле KL2 (реле перехода), через низковольтные блокировки которых
подпитываются катушки дифференциальных реле КА1 (для исключения срабатывания защиты из-за тока небаланса);
Ф через 0,35 с на головной секции выключаются реостатные контакторы К4 и К24, на прицепных секциях включаются реостатные контакторы К2, К9, К18, К22 и К23 (в цепь тяговых двигателей каждой секции вводится часть пусковых резисторов общим сопротивлением 5,9 Ом). На всех секциях выключаются линейные контакторы КЗб (в цепь тяговых двигателей вводятся переходные диоды VD9 —VD17);
— через 0,25 с на всех секциях включаются линейные контакторы К37 и К38, подключающие каждую секцию к своей минусовой цепи);
— через 0,2 с на головных секциях отключается контактор К39, на прицепных секциях — К40;
— через 0,1 с выключается промежуточное реле KL2.
Порядок включения линейных контакторов изменяется при наличии отключенных тяговых двигателей (см. табл. 1). При наличии на секции отключенных ТД реостатные контакторы на ней не включаются. На трехсекционном сцепе (с бустерной секцией) четыре тяговых двигателя каждой секции включены последовательно. При этом секции между собой соединены параллельно. Тяговые двигатели бустерной секции подключаются с учетом ее ориентации (нахождения реверсоров в положении «Вперед» или «Назад»).
На позициях 24 — 44 происходит переключение реостатных контакторов каждой секции (см. табл. 3). Пусковые резисторы R3 и R4 в каждой секции последовательно выводятся из работы. Позиция 44 является ходовой, когда пусковые резисторы электровоза выведены из цепи тяговых двигателей.
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Переход с 44-й на 45-ю позицию (с СП- на П-соединение) протекает следующим образом:
— на всех секциях выключаются реостатные контакторы КЗ, К4, К9, К10, К15, К1 б, К20, К23 (режим силовой схемы не меняется, в цепь тяговых двигателей каждой секции вводятся части групп пусковых резисторов R3 и R4, включенных параллельно, общее сопротивление составляет 2,07 Ом) и реостатный контактор К21. Подготавливается схема перехода с СП- на П-соединение тяговых двигателей;
— через 0,3 с на всех секциях выключаются линейные контакторы КЗО (в цепь тяговых двигателей вводятся переходные диоды VD18 — VD26);
— на всех секциях включаются линейные контакторы К28, КЗЗ;
— через 0,25 с отключается линейный контактор К29 (в каждой секции формируются две параллельные цепи, состоящие из группы пусковых резисторов и двух тяговых двигателей).
Порядок включения линейных контакторов изменяется при наличии отключенных тяговых двигателей (см. табл. 1). Если таковые есть, то через 0,1 с после выключения контактора КЗО включаются реостатные контакторы позиции 24.
Путь протекания тока на параллельном соединении «П» для трехсекционного электровоза (с бустерной секцией) аналогичен пути протекания тока на двухсекционном электровозе, но с учетом ориентации бустерной секции («Вперед» или «Назад»). В трехсекционном локомотиве создаются шесть параллельных цепей тяговых двигателей.
На позициях с 45-й по 65-ю происходит переключение реостатных контакторов каждой секции (см. табл. 4) и последовательный вывод из работы секций пусковых резисторов R3 и R4 в каждой секции. Позиция 65 является ходовой, пусковые резисторы электровоза выведены из цепи тяговых двигателей.
РАБОТА СХЕМЫ ПРИ СБРОСЕ ПОЗИЦИЙ И СМЕНЕ СОЕДИНЕНИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ
При сбросе позиций и смене соединения двигателей (обратных переходах) все переключения в схеме происходят в последовательности, обратной процессу набора, за исключением режима независимого возбуждения.
В режиме независимого возбуждения:
> регулятор тока возбуждения получает команду уменьшить ток возбуждения так, чтобы сумма напряжения на двигателях после смены соединения не превысила напряжение контактной сети;
> переключение контакторов задерживается до выполнения регулятором тока возбуждения задания, но не более чем на 2 с.
При обратном переходе (с 24-й на 23-ю позицию) контролируют следующее:
— выключение контактора КЗб (нет сигнала на ВВС от провода 417);
— выключение контакторов К37 (нет сигнала на ВВС от провода 407) и К38 (нет сигнала на ВВС от провода 423);
— разность напряжений, передаваемая с датчиков UZ1 (напряжение контактной сети) и UZ2, которая в течение 3 с не должна превысить 320 В;
— ток якорей ТД, который в течение 1,5 с не должен быть более 400 А;
— ток якорей ТД, который в течение 1 с не должен превысить 450 А. Если перечисленные условия не соблюдаются, то разбирается силовая схема тяговых двигателей.
Переключение с параллельного соединения на последовательно-параллельное разрешено, если ток возбуждения после перехода станет больше 80 А.
При переходе с 45-й на 44-ю позицию контролируют:
— выключение контакторов К28 и КЗЗ (нет сигнала на ВВС от провода 410);
выключение контактора КЗО (нет сигнала на ВВС от провода 414);
— разность напряжений, передаваемая с датчиков UZ1 (напряжение контактной сети) и UZ2, которая в течение 3 с не должна превысить 320 В;
ток якорей ТД, который в течение 1,5 с не должен превысить 400 А;
ток якорей ТД, который в течение 1 с не должен превысить 450 А. Если перечисленные условия не соблюдаются, то силовая схема ТД разбирается.
1620 Силовые цепи электровозов 2ЭС6 «СИНАРА»
РЕЖИМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ
Электрическое торможение применяют в диапазоне скоростей движения от 120 до 3 км/ч. Различают два его вида:
♦ рекуперативное, когда электроэнергия, вырабатываемая тяговыми двигателями (ТД), возвращается в контактную сеть;
♦ реостатное (электродинамическое торможение — ЭДТ), когда вырабатываемая электроэнергия преобразуется в тепловую энергию, которая выделяется на пускотормозных резисторах R3 и R4.
Рекуперативное торможение возможно только в тех случаях, когда суммарная электродвижущая сила (ЭДС) ТД превышает напряжение контактной сети, что обеспечивает возможность обратного протекания тока в цепи двигателей. Включение линейных и, при необходимости, реостатных контакторов ТД производится при задании тормозной силы больше 6 %. Поддержание заданной силы торможения путем изменения величины тока возбуждения ТД осуществляет микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУ и Д) по специальному алгоритму. Вид соединения ТД выбирает МПСУ и Д в зависимости от скорости движения и максимально допустимого тока возбуждения (550 А). Смена соединений происходит путем выключения ТД и последующего сбора схемы электрического торможения.
Линейные контакторы включаются в зависимости от соединения ТД в соответствии с данными табл. 1 (см. «Локомотив» № 2, 2019 г., с. 34). По команде выключения ТД при рекуперативном торможении регулятору тока возбуждения дается команда уменьшить ток возбуждения так, чтобы ток якорей не превышал 100 А. Затем через 0,5 с выключаются все контакторы.
Когда в режиме рекуперативного торможения ток возбуждения достигает максимального значения, происходит автоматический переход на реостатное торможение без разбора силовой схемы. В цепь ТД вводятся пускотормозные резисторы (ПТР). При этом цепи ТД «отключаются» от контактной сети, так как диоды VD3 — VD8 не пропускают обратный ток. В течение 5 с реостатными контакторами постепенно уменьшается величина сопротивления тормозного резистора и одновременно снижается ток возбуждения.
В режиме реостатного торможения позиции переключаются только в сторону увеличения, когда ток возбуждения в любой секции превышает 510 А. Обратный переход (возврат в режим рекуперации) невозможен. Система МПСУ и Д включает реостатные контакторы в соответствии с данными табл. 5 и 6 (см. «Локомотив» № 2, 2019 г., с. 36, 37). По команде выключения ТД при реостатном торможении регулятор тока возбуждения получает команду выключить ток возбуждения. Затем через 0,5 с выключаются все контакторы.
Аварийное выключение линейных и реостатных контакторов ТД (переход на выбег) происходит, если:
— выявлен аварийный режим в цепи ТД;
— в течение 0,5 с напряжение контактной сети менее 2200 или более 4000 В;
— в течение 1 с отсутствует сигнал готовности УУБК от любой секции с неотключенными ТД;
— нет сигнала о готовности СТПР-ПСН от любой секции с неотключенными ТД;
— при подключенных тормозных резисторах в течение 5 с не поступает сигнал об открытом положении жалюзи от тех секций, где они должны быть открыты;
— давление в тормозных цилиндрах более 0,15 МПа;
— в течение 0,5 с от системы ПСЗ поступает сигнал о сильном (более 10 км/ч на ходовой позиции и 8 км/ч на реостатной) скольжении любой колесной пары электровоза;
— ток ВО-ПТР любой секции в течение 1 с более 300 А или в течение 2 с более 250 А;
— ток якоря любого ТД электровоза в течение 60 с превышает 600 А.
Обмотки возбуждения ТД в режиме электрического торможения получают питание от статических преобразователей СТПР-1000, что обеспечивает быстрый переход электровоза из тягового режима в режим электрического торможения.
ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Независимое возбуждение тяговых двигателей. Данный вид возбуждения используют в тяговом и тормозном (электрическом) режимах. Обмотки возбуждения ТД каждой тележки включены последовательно и запитаны от управляемых выпрямителей, которые входят в состав СТПР-1000 преобразователя собственных нужд (ПСН). Тяговые двигатели М1 и М2 получают питание от преобразователя А2 (А7 — для электровозов до № 027), выходы которого зашун-тированы блоком А12. Последний включает в себя цепи тиристора и резистора. Тяговые двигатели М3 и М4 запитаны также от преобразователя А2 (А8 — для схем электровозов до № 027) с шунтированием блоком А13.
Реакторы L2 и L3 включены одновременно в контуры обмоток возбуждения и цепь якорей двигателей, что обеспечивает динамическую обратную связь по току возбуждения при управлении тяговыми двигателями.
Регулирование тока возбуждения осуществляется по закону: /в=/во+к’/я’
где: /во — заданный минимальный ток возбуждения, установленный системой управления;
к— коэффициент компаундирования обратной связи потоку якоря;
/я — ток якоря группы тяговых двигателей.
Такой закон регулирования позволяет изменять жесткость тяговых характеристик электровоза в процессе движения поезда в зависимости от условий сцепления и уровня нагрузки.
Последовательное возбуждение тяговых двигателей. Обеспечивается путем переключения режимных переключателей QP3 и QP4. Цепь обмоток возбуждения двигателей каждой тележки последовательно включается в цепь якорей ТД, при этом линейные контакторы К31 и К32 не включаются. При последовательном возбуждении ток возбуждения тяговых двигателей не регулируется. Следовательно, установившаяся скорость движения зависит от нагрузки электровоза. Режим электрического торможения при последовательном возбуждении невозможен.
На рис. 2 показаны цепи протекания токов по обмоткам двигателей одной секции при последовательном возбуждении.
СИЛОВАЯ ЦЕПЬ ДВИГАТЕЛЕЙ ВЕНТИЛЯТОРОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ПУСКОТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ
При следовании электровоза в режимах тяги и реостатного торможения необходимо принудительно охлаждать ПТР. Для этого служат вентиляторы с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения М11 и М12, введенные цепь пускотормозных резисторов R3 и R4.
Двигатели М11 и М12 запитываются напряжением, подаваемым на пусковые резисторы при протекании якорного тока ТД. МПСУ и Д предусматривает два варианта управления контакторами К5 — К8 для подключения двигателей вентиляторов:
— включены контакторы К7, К8; двигатели вентиляторов подсоединены к резисторам R3 и R4;
— включены контакторы К5, Кб; двигатели вентиляторов подсоединены к обводу резисторов R3 и R4.
Вариант включения вентиляторов охлаждения ПТР выбирается в зависимости от номера позиции или тока якорей ТД.
Двигатель Ml2 вентилятора охлаждения резистора R4 в тяговом режиме включается через 1 с после включения двигателя М11 вентилятора охлаждения резистора R3, за исключением режима реостатного торможения, когда они включаются одновременно.
Двигатели вентиляторов охлаждения ПТР переключаются со схемы 1 на схему 2 с задержкой не более 1,5 с, а со схемы 2 на схему 1 — с задержкой не более 0,3 с. Если переключение контакторов ТД не завершилось, то смена вариантов управления запрещена.
На ходовых позициях 23, 44, 65 контакторы КЗ, К4 шунтируют пускотормозные резисторы R3, R4 и цепи питания двигателей М11, М12. Переключение двигателей вентиляторов со схемы 1 на схему 2 выполняется с задержкой не более 2 с, а со схемы 2 на схему 1 — без задержки.
Если на реостатных позициях ток в цепях двигателей вентиляторов охлаждения ПТР любой секции в течение 1 с превышает 300 А или в течение 2 с — более 250 А, то МПСУ и Д вырабатывает сигнал аварийного режима, выдает информацию на монитор и принудительно переключает ТД на ходовую позицию (0, 23 или 44) более низкого соединения. После смены соединения ТД набор позиций задерживается на 3,5 с для запуска вентиляторов охлаждения ПТР. В тестовом режиме (при отсутствии напряжения контактной сети) на 1-й позиции включаются контакторы К7 и К8, а на позициях со 2-й и выше — К5 и Кб.
Преобразователь выполняет следующие функции:
— по командам, поступающим от МПСУ и Д, управляет током обмоток возбуждения тяговых двигателей по схеме независимого возбуждения в режимах тяги и электрического торможения;
— обеспечивает плавный пуск и регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей вспомогательных машин (вентиляторов охлаждения ТД, а на электровозах до № 293 — вентиляторов мультициклонных фильтров очистки воздуха и компрессорного агрегата) изменением частоты подводимого трехфазного переменного тока;
— питает цепи управления электровозом напряжением 110 В постоянного тока и заряжает аккумуляторную батарею;
— обеспечивает питание электрооборудования кабины управления трехфазным напряжением 380 В (система микроклимата) и однофазным напряжением 220 В.
Схема подключения ПСН к высоковольтной цепи на всех электровозах одинакова независимо от конструкции преобразователя. Напряжение контактной сети поступаете цепь ПСН через дифференциальное реле КА2 после включения быстродействующего выключателя QF1. Срабатывание дифференциального реле КА2 приводит к отключению быстродействующего выключателя QF1. Электровозы с № 475 оборудуют межсекционными соединениями МКС-Т и МКС-Л для резервирования ПСН.
Для начала работы ПСН требуется наличие следующих условий:
> подано напряжение 50 В для питания микропроцессорной части аппаратуры ПСН;
> величина напряжения контактной сети должна быть больше 2200 — 4000 В, погрешность измерения +50 В;
Информация о состоянии аппаратуры ПСН передается в МПСУ и Д. При наличии сигнала «Готовность ПСН» микропроцессорная система выдает команду на подключение оборудования ПСН к напряжению контактной сети (включение контактора КМ1, первая ступень пуска). В цепь ПСН постоянно введен демпферный резистор R10 (1,05 Ом). Чтобы ограничить напряжение в момент пуска, в цепь ПСН включен пусковой резистор R11 (14,9 Ом), который шунтируется контактором КМ2 (вторая ступень пуска) через 3 с после включения контактора КМ1. (Напоминаем, что система МПСУ и Д передает команды для работы каналов питания обмоток возбуждения ТД и на включение двигателей вспомогательного оборудования.)
Чтобы обеспечить безопасность обслуживающего персонала, с электровоза № 005 в цепь питания ПСН введен электромагнитный контактор КМ19. Его катушка получает питание после включения заземлителя QS2. Включившись, контактор подключает оборудование преобразователя к минусовой цепи. Для защиты от перегрева пускового резистора R11 на электровозах с № 550 на панели блока аппаратов № 3, рядом с резистором, устанавливают термодатчик SQ11, который определяет нагрев резистора. После того как температура станет более 85 °C, датчик срабатывает, и в МПСУ и Д поступает сигнал о неисправности второй ступени пуска ПСН. Погрешность температуры, при которой срабатывает датчик, составляет 10 %.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД
На локомотивах 2ЭС6 «Синара» установлены преобразователи собственных нужд (ПСН) разных типов. Рассмотрим их более подробно.
ПСН200.Установлены на электровозах №4, 16, 17, 2 1 — 2 6. Напряжение контактной сети
через шкаф защиты А1, где подавляются колебания входного напряжения, поступает на два блока PH-3000 (А2-1 и А2-2), в которых оно понижается до 1 кВ. К каждому блоку РН-ЗООО подключены два статических преобразователя — СТПР-1000 и СТПР-600 (А7 и А8, А2-3 и А2-4).
Статические преобразователи СТПР-1000 преобразовывают напряжение 1 кВ:
Э в напряжение с изменяемым значением тока — для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей (А7 по каналу 7 питает обмотки возбуждения тяговых двигателей ТД1 и ТД2, А8 по каналу 8 — обмотки ТДЗ и ТД4);
Э в напряжение постоянного тока 200 В, которое поступает в преобразователь частоты ПЧ и ЗУ (А2-5). Последний трансформирует это напряжение в напряжение (133 — 142) В летом и (142 — 156) В зимой, чтобы заряжать аккумуляторную батарею (канал 5), а напряжение, поступающее от СТПР-1000 А8, — в напряжение (110 + 5) В и (160 ± 10) В для питания цепей управления и освещения (канал 6).
Статические преобразователи СТПР-600 преобразуют напряжение 1 кВ в напряжение постоянного тока 600 В, которое поступает в преобразователи частоты А2-5 и А2-4. Первое устройство преобразует напряжение 600 В в напряжение 380 В переменного тока (канал 2) для питания асинхронных двигателей вентиляторов М14 (охлаждающих ТД1 и ТД2) и М16 (мультициклонных фильтров очистки воздуха), а также в напряжение 220 В переменного тока для питания блока управления микроклиматом А5 (канал 4) и микроволновой печи А6 (канал 9).
Второе устройство выполняет аналогичные функции для питания асинхронных двигателей вентиляторов М15 (охлаждение ТДЗ и ТД4), М17 (мультициклонных фильтров очистки воздуха, канал 3) и асинхронного двигателя М13 компрессорного агрегата (канал 1).
На электровозах «Синара» применена концепция резервирования неисправных блоков и преобразователей из состава ПСН200. Резервирование устройств ПСН осуществляется в ручном режиме переключателями QR1 — QR6. Рабочее положение переключателей — вверх, аварийное положение — вниз.
Блоки А2-1 или А2-2 резервируются переключателями QR1 или QR2 соответственно. При выводе из работы одного из блоков А2-1 или А2-2 (РН-ЗООО) переключателями QR1 или QR2 микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУ и Д) по сигналу от низковольтных блокировочных контактов переключателей переводит ТД в режим «Последовательное возбуждение».
Преобразователи СТПР-600 (блоки А2-3 или А2-4) резервируются переключателями QR4 и QR5 соответственно. Устройства СТПР-1000 (блоки А7 и А8) не резервируются. При их повреждениях соответствующие цепи отключают переключателями QR3 и QR6. Для работы в режиме независимого возбуждения необходимо вывести пару ТД с неисправным преобразователем СТПР-1000. Чтобы все ТД продолжили работать, необходимо перейти на последовательное возбуждение.
ПСН210-З.У становлен на электровозах № 1, 1 5, 2 7 — 4 3, 4 5 — 1 1 3, 1 1 5 — 1 1 8, 120 — 147 и 152 — 17 7. В данном устройстве изменены число шкафов преобразователей, их назначение и цепи соединения. Из схемы ПСН убраны блоки РН-ЗООО. В состав ПСН210-3 входят преобразователи СТПР-1000 (А2) и СТПР-600 (А4). На электровозах с № 114 в цепи ПСН установлен мегомметр UZ14.
Преобразователь СТПР-1000 преобразует входное напряжение контактной сети:
— в напряжение с изменяемым значением величины тока для питания обмоток возбуждения ТД в режиме независимого возбуждения;
— в напряжение постоянного тока 600 В. Данный канал с выхода СТПР-1000 является резервным и вводится в работу после перевода переключателя QR2 в нижнее положение.
Преобразователь СТПР-600 превращает входное напряжение 3000 В в напряжение 600 В постоянного тока для питания преобразователя частоты ПЧ и ЗУ (А5), который, в свою очередь, преобразует его:
♦ в напряжение 380 В переменного тока для питания цепей асинхронных двигателей вспомогательных машин;
♦ в напряжение 110 и 160 В постоянного тока для работы оборудования цепей управления электровозом;
♦ в напряжение постоянного тока для обеспечения заряда аккумуляторной батареи.
В схему питания оборудования системы микроклимата кабины машиниста и розеток для подключения бытовых приборов внесли изменение. Так, напряжение 600 В подается непосредственно в кабину управления, где при помощи инверторов преобразуется в напряжение тока величиной 380 и 220 В. Изменена также схема подачи питания к микроволновой печи.
В силовой схеме ПСН произошли изменения: вместо шести переключателей QRустановлены пять, переключатель QR6 исключен. Выходные цепи СТПР-600 при неисправностях могут запитываться от преобразователя СТПР-1000, если переключатель QR2 перевести в нижнее положение. После этого питание канала 600 В формируется в преобразователе СТПР-1000.
Преобразователи СТПР-1000 не резервируются. При повторной неисправности их цепи отключают переключателем QR1, переведя его в нижнее положение. Силовая схема электровоза переводится в режим последовательного возбуждения ТД. Переключатели QR3 — QR5 использованы для резервирования выходных каналов ПЧ и ЗУ, питающих цепи двигателей вспомогательных машин.
На электровозе № 044 установлен преобразователь собственных нужд типа ПСН210-3 с резервированием каналов вспомогательных машин при помощи пакетных переключателей «МВ» и «МК». Они имеют три положения, установлены сверху шкафа ПЧ и ЗУ. Переключатели резервирования QR3 — QR5 на данном электровозе не используют.
При возникновении неисправности одного из каналов ПЧ машинисту необходимо на пульте управления тумблеры SB27 «Компрессоры» и SB28«Вентиляторы» перевести в положение«Выкл.» и не ранее чем через 1,5 мин переключить схему резервирования, переведя соответствующий переключатель шкафа ПЧ и ЗУ («МВ» или «МК») из положения «1» в положение «2». В данном случае питание будет поступать от канала преобразователя, находившегося в холодном резерве.
При повторном отказе одного из каналов ПЧ машинисту необходимо перевести на пульте управления тумблеры SB27 «Компрессоры» и SB28«Вентиляторы» в положение«Выкл.» и не ранее чем через 1,5 мин переключить соответствующий переключатель шкафа ПЧ и ЗУ («МВ» или «МК») из положения «2» в положение «3». Это позволит следовать дальше. В данном режиме двигатели всех вспомогательных машин продолжат работать от одного канала ПЧ и ЗУ. Мощность на выходе составит 50 % номинальной величины. При использовании данного режима производительность вспомогательных машин будет снижена.
ПСН210-ЗМ4. Установлен на электровозах № 114/ 149 _ 151/ 178 _ i91 и 194 _ 216.Его статический преобразователь СТПР-1000 (А2) обеспечивает одно временную работу канала для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей и канала 600 В. При этом СТПР-600 (А4) находится в резерве и при выходе из строя канала 600 В СТПР-1000 (после переключения переключателя QR2) будет питать шкаф ПЧ и ЗУ.
При неисправности одного из каналов СТПР-1000 возможны следующие варианты работы схемы:
— при неисправности канала питания обмоток возбуждения двигателей схема переключается в режим последовательного возбуждения ТД. При этом СТПР-1000 продолжает формировать 600 В для питания шкафов ПЧ и ЗУ;
— при неисправности канала 600 В СТПР-1000, но исправной работе каналов питания обмоток возбуждения ТД для подключения СТПР-600 (формирования резервного тракта питания 600 В) переключатель QR2 переводят в верхнее положение. При этом сохраняется возможность дальнейшего следования в режиме независимого возбуждения ТД;
0 в случае выхода из строя всех каналов СТПР-1000 схема переключается в режим последовательного возбуждения ТД, переключатель QR1 переводят в нижнее положение (отключают СТПР-1000), переключатель QR2 — в верхнее положение (подключают к схеме СТПР-600 А4).
Положение переключателей QR1 и QR2 контролируется цепями управления. Контроль состояния этих переключателей выполнен раздельным.
На электровозах № 2, 3, 5 — 14, 18 — 20, 148, 192, 193, 217 — 472 выполнена модернизация ПСН210-ЗМ4: установлен преобразователь частоты ПЧ и ЗУ (А5) с резервированием выходных каналов аварийными переключателями «МВ» и «МК», расположенными в верхней части шкафа ПЧ и ЗУ и имеющими три положения. На электровозах данных номеров на блоке аппаратов № 3 переключатели QR3 — QR5 отсутствуют.
При неисправности одного из выходных каналов ПЧ машинисту необходимо на пульте управления перевести тумблеры SB27 «Компрессоры» и SB28 «Вентиляторы» в положение «Выкл.» и не ранее чем через 1,5 мин переключить соответствующий переключатель («МВ» или «МК») из положения «1» в положение «2». В данном случае питание будет поступать от преобразователя, находившегося в холодном резерве.
При повторном отказе одного из каналов преобразователя частоты машинисту необходимо перевести на пульте управления тумблеры SB27 «Компрессоры» и SB28 «Вентиляторы» в положение «Выкл.» и не ранее чем через 1,5 мин переключить соответствующий переключатель («МВ» или «МК») из положения «2» в положение «3».
Тем самым обеспечивается возможность дальнейшего следования. В данном режиме работают двигатели всех вспомогательных машин от одного канала ПЧ и ЗУ. Мощность на его выходе составит 50 % номинальной величины. При использовании данного режима производительность вспомогательных машин будет уменьшена.
На электровозах № 473 и 474 установлен модернизированный преобразователь ПЧ и ЗУ (А5) с резервированием выходных каналов аварийными переключателями «МВ» и «МК». Последние имеют только два положения — «1» и «3». Положение «2» переключателей «МВ» и «МК» на данных электровозах не задействовано. Переключатели QR3 — QR5 на блоке аппаратов № 3 не установлены.
При неисправности одного из каналов устройства А5 машинисту необходимо на пульте управления перевести тумблеры SB27 «Компрессоры» и SB28 «Вентиляторы» в положение «Выкл.» и не ранее чем через 1,5 мин переключить схему резервирования путем перевода соответствующего переключателя («МВ» или «МК») из положения «1» в положение «3». В данном режиме все двигатели вспомогательных машин продолжат работать от одного канала ПЧ и ЗУ. Мощность на его выходе составит 50 % номинального показателя.
На электровозах с № 475 установлены модернизированные ПСН, в которых отсутствует находившийся в резерве статический преобразователь СТПР-600. Обмотки возбуждения ТД в режиме независимого возбуждения, а также каналов 600 В ПЧ и ЗУ и микроклимата кабины на данных локомотивах получают питание от статического преобразователя СТПР-1000, как на ранее выпущенных электровозах, оборудованных ПСН210-ЗМ4.
На лобовой части и торцевой стенке кузова каждой секции данных электровозов дополнительно установлены межсекционные соединения. Через них резервируются каналы 600 В при неисправности СТПР-1000. Для формирования трех-и четырехсекционного локомотива для работы по СМЕ секции соединяют кабелями МСР.
В штатной схеме, когда задействованы СТПР-1000 всех секций, переключатели QR1 и QR2 находятся в верхнем положении. При неисправности на одной из секций канала питания 600 В в ней отключают СТПР-1000 и собирают с помощью ножевых переключателей QR1 и QR2 схему резервирования. Для этого необходимо:
♦ привести электровоз в нерабочее состояние;
♦ выполнить все требования по охране труда при входе в высоковольтную камеру;
♦ на блоке аппаратов № 3 секции с неисправным СТПР-1000 перевести в нижнее положение переключатели QR1 и QR2;
♦ на секции, откуда будет выполняться резервирование (питание канала 600 В неисправной секции), на блоке аппаратов № 3 в нижнее положение перевести только переключатель QR1.
В рабочей кабине управления тумблер SB14 «Возбуждение» устанавливают в положение «Последовательное», поднимают токоприемники, включают БВ и поочередно запускают вспомогательные машины.
На неисправной секции через межсекционную розетку Х55 или Х56 и замкнутые контакты ножа QR1 образуется цепь питания системы микроклимата и шкафа ПЧ и ЗУ от каналов «+600 В» и «Общий» исправной секции.
Чтобы снизить нагрузку в цепи вспомогательных машин в момент запуска, допускается отключение компрессора кнопкой «Авария» на блоке его управления секции с неисправным ПСН. При неисправности канала питания обмоток возбуждения ТД необходимо в кабине управления установить тумблер SB14 «Возбуждение» в положение «Последовательное».
Изменять положения переключателей QR1 и QR2 в данном случае не требуется. Дальнейшее следование возможно в режиме последовательного возбуждения ТД. При неисправности одного из каналов ПЧ его резервируют путем переключения пакетных переключателей «МВ» или «МК», имеющих два положения.
ПСН-260/3000. Установлен на электровозе № 119. После включения быстродействующего выключателя напряжение контактной сети поступает в шкаф защиты (А1), который включает в себя сетевой фильтр и защитное устройство. Управление величиной тока обмоток возбуждения тяговых двигателей по схеме независимого возбуждения в режимах тяги и электрического торможения ведется из шкафа возбудителя А2.
Плавный пуск и регулирование частоты вращения асинхронных двигателей вспомогательных машин, питание цепей управления электровозом, цепей зарядки аккумуляторной батареи, системы микроклимата и цепи бортовых устройств обеспечивает оборудование шкафа АЗ ПСН.
Для бесперебойного питания оборудования электровоза при неисправностях ПСН предусмотрено резервирование в ручном режиме отдельных каналов переключателями резервирования QR3 —QR5.