Электрические схемы электровоза ЭП2К
Около 10 лет на дорогах нашей страны работают электровозы постоянного тока ЭП2К мощностью 4800 кВт с конструкционной скоростью 160 км/ч. Их выпускает ОАО «Коломенский завод», входящий в состав ЗАО «Трансмашхолдинг». Первый опытный шестиосный локомотив был построен в декабре 2005 г., второй — в 2006 г. Эти машины прошли полный комплекс испытаний, включая приемочные и сертификационные. С мая 2008 г. началась поставка установочной серии локомотивов в депо Барабинск Западно-Сибирской дороги. В ноябре 2010 г. приемочная комиссия приняла решение о начале серийного производства машин ЭП2К.
Электрические схемы цепей управления коломенских электровозов представляют собой двухпроводное исполнение, при котором минусовые провода не связаны с корпусом локомотива. Цепи управления содержат микропроцессорную систему управления (МПСУ), органы управления, промежуточные реле, датчики тока и напряжения, датчики давления и др.
Предлагаем вниманию наших читателей серию статей с описанием электрических цепей электровоза ЭП2К, прежде всего вспомогательных и управления, а также основных конструктивных особенностей и технических характеристик оборудования.
СХЕМА ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ
Преобразователи собственных нужд (рис. 1). Преобразователи собственных нужд А5 и А6 типа ПСН100/ЗУ2 предназначены для преобразования напряжения контактной сети постоянного тока 3000 В в трехфазное напряжение переменного тока 380 В, 50 Гц по трем независимым гальванически развязанным каналам.
В состав каждого преобразователя входят:
- высоковольтный понижающий преобразователь (ВПП), состоящий из шести последовательно соединенных модулей входного преобразователя (МВП), обеспечивающих преобразование напряжения 3000 В в промежуточное напряжение с уровнем 620 В с гальванической развязкой от входной сети;
- инверторы напряжения АИН1, АИН2, АИНЗ, обеспечивающие преобразование напряжения 620 В в трехфазное напряжение (при этом на выходе АИН1 выводится напряжение 380 В, 50 Гц, а на входах АИН2 и АИНЗ регулируемое напряжение изменяется по закону U/f = const с пропорциональным изменением напряжения от 0 до 380 В и частоты от 0 до 50 Гц);
- система управления.
Преобразователи А5 и А6 включены до быстродействующего выключателя QF1. На преобразователь А5 «плюс» 3000 В поступает по цепи: проходной изолятор ХВ1 —> шина 13LU -> провод 81 —> предохранитель FU1 -> диоды модуля А20 -> провод 438 -> шина 441Ш -> провод 444 -> предохранитель FU2 -> провода 445,448 -> зажим XN4. «Минус» 3000 В поступает по цепи: шунт RS3 -> датчик UA10 -> провод 450 —> зажим XN2 («земля»). Наличие входного напряжения 3000 В на преобразователе фиксируется датчиком высокого напряжения, входящим в состав преобразователя.
Питание 110 В на преобразователи подается при включении автоматических выключателей SF1 «ПСН1» и SF2 «ПСН2», расположенных на блоке БАУ. Преобразователи включают выключателем «Преобразователи» блока S1, расположенного на пульте машиниста. При температуре окружающей среды выше минус 40 °C, определяемой системой температурного контроля (термоблоком А15), преобразователи А5 и А6 включают контакторы КМ81 и КМ84.
После включения контакторов напряжение 3000 В через резисторы заряда R18 и R19 поступает на зажимы XN1 преобразователей. Начинается заряд конденсаторов, расположенных в модулях входных преобразователей. По мере заряда появляется напряжение на промежуточной шине преобразователя. По окончании процесса заряда контакторы КМ82 и КМ83 включаются, а КМ81 и КМ84 — отключаются. Модули МВП подключены к промежуточным шинам, от которых питаются автономные инверторы напряжения АИН1... АИНЗ.
При появлении напряжения на промежуточной шине инверторы вырабатывают трехфазное напряжение 380 В, которое через синусоидальные фильтры выводится на зажимы 1U5,1V5,1W5 (АИН1), 2U5,2V5, 2W5 (АИН2) и 3U5,3V5,3W5 (АИНЗ) преобразователей А5, Аб. От блока МПСУ (АЗ) на входные зажимы ХМ1:5... ХМ1:14 ПСН А5 и А6 поступают кодовые управляющие сигналы, обеспечивающие регулирование напряжения на инверторах.
При температуре окружающей среды ниже минус 40 °C преобразователи включают контакторы КМ80 и КМ85, которые подают напряжение 3000 В на резисторы R2... R5 для прогрева преобразователя. После того как температура на радиаторах транзисторов IGBT станет выше минус 40 °C, система температурного контроля дает разрешение на включение ПСН по обычному алгоритму.
Цепи потребителей собственных нужд (рис. 2). К зажимам 1U5, 1V5, 1W5 (АИН1) преобразователя А5 через контактор КМ103, автоматический выключатель SF4 «Шкаф питания», контактор КМ105.1, провода 5105, 5205, 5305 подключен источник питания А4, а также через контакты контактора КМ 108 и автоматические выключатели SF83, SF84 двигатели мультициклонных фильтров М14 и М15.
К зажимам 2U5, 2V5 и 2W5 (АИН2) преобразователя А5 через контактор КМ107.1 и катушки электротеплового реле КК1 подключен двигатель осевого вентилятора М13. К зажимам 3U5,3V5 и 3W5 (АИНЗ) преобразователя А5 через контактор КМ90.1 и катушки электротеплового реле ККЗ подключен двигатель винтового компрессора М11.
Реверсивные контакторы КМ101, КМ105, КМ107, КМ90 и КМ111 обеспечивают основное и резервное питание потребителей 380 В, 50 Гц, шкафа питания, двигателей осевых вентиляторов и компрессора.
Контакторы резервного питания от второго преобразователя включаются системой МПСУ в случае неисправности основного. При стоянке электровоза в депо предусмотрено подключение трехфазного напряжения 380 В на контакторы КМ105.1 и КМ101.2 от деповской сети через соединитель XS4, автоматический выключатель SF5 «Питание 380 В. Депо». Оно обеспечивает электроснабжение шкафа питания, приборов обогрева и питание розеток в обеих кабинах машиниста. К зажимам 1U5,1V5 и 1W5 (АИН1) преобразователя Аб подключены:
- через контактор КМ112 и автоматические выключатели SF85, SF86 — двигатели М17 и М18 мультициклонных фильтров второго осевого вентилятора;
- через автоматический выключатель SF7 и контактор КМ101.1:
- от зажимов ХТ13/1... ХТ13/3, ХТ13/4... ХТ13/6, ХТ13/7... ХТ13/9 — система кондиционирования воздуха А11 (1), А11 (2), включающая установку кондиционирования воздуха УКВ-4,5-КЭ и тепловентилятор ТВ-б (цепи питания системы защищены автоматическим выключателем SF9 «Кондиционеры» — листы 20,21 заводской схемы);
- через автоматический выключатель SF3 «ПВИ» и контактор КМ104 — импульсный регулятор возбуждения U1 (кратковременно до появления напряжения на пускотормозных резисторах);
- через автоматические выключатели SF10 и SF65 — первичные обмотки трансформаторов Т1 и Т2.
К их вторичным обмоткам подключаются потребители переменного тока с напряжением 220 В:
- через автоматические выключатели SF75(1), SF76(1), SF75(2), SF76(2), служащие одновременно для защиты цепей, — тепловентиляторы кабин машиниста Е14(1), Е14(2), Е15(1), Е15(2);
- через автоматический выключатель SF67 «Подогрев воды санузла» и контактор КМ130— нагреватели ЕЗ, Е4, предназначенные для подогрева воды санузла;
- через автоматический выключатель SF67 — саморегулирующие нагревательные кабели подогрева трубопровода Е5, заправки и слива водяного бака Е6 и подогрева трубопровода санузла Е17.
Через автоматический выключатель SF58 «Датчики температуры 220 В» напряжение 220 В подается на электронный датчик-реле температуры SK3, встроенный в регулятор возбуждения U1, который при низких значениях температуры окружающей среды включает реле К41.
В результате через замыкающие контакты реле К41 и автоматический выключатель SF52 «Обогрев ПВИ», обеспечивающий защиту от токов короткого замыкания, к выходу источника питания А4 с напряжением пульсирующего тока 110 В подключается электрический нагреватель, встроенный в U1.
