Admin

Особенности электрических схем электровоза ЭП2К

ОАО «Коломенский завод» (входит в состав ЗАО «Трансмашхолдинг») в 2008 г., наряду с выпуском пассажирских тепловозов ТЭП70БС, приступил к производству пассажирских электровозов постоянного тока ЭП2К мощностью 4800 кВт с конструкционной скоростью 160 км/ч. Шестиосный локомотив ЭП2К создан по заданию ОАО «РЖД», чтобы обеспечить российские дороги отечественными пассажирскими машинами постоянного тока и заменить ими выработавшие свой ресурс чехословацкие электровозы ЧС2 и ЧС2Т. По словам старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича, создание электровоза ЭП2К — знаковое событие, так как ранее пассажирские электровозы постоянного тока в России не производились.

Новый электровоз предназначен для работы на линиях постоянного тока с шириной колеи 1520 мм и номинальным напряжением контактной сети 3000 В в климатических районах с температурой наружного воздуха от -50 до +40 °С.

Первый опытный электровоз ЭП2К 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 электровозов ЭП2К.

По состоянию на 01.01.2013 изготовлено и передано в эксплуатацию 173 локомотива ЭП2К. Из них 21 электровоз эксплуатируется в депо Санкт-Петербург-Пассажирский-Московский Октябрьской дороги, остальные — в депо Барабинск Западно-Сибирской. В публикуемой статье приведено описание основных конструктивных особенностей и технических характеристик электровоза ЭП2К.

Основные технические параметры электровоза ЭП2К

Микропроцессорная система управления типа МПСУ-007-02 обеспечивает режим автоведения поезда, управление по командам с пульта машиниста режимами тяги и торможения, управление вспомогательными агрегатами, контроль параметров, предупредительную и аварийную сигнализацию, защиту от аварийных режимов работы, диагностику тягового и вспомогательного оборудования электровоза. Вся информация передается на дисплейные модули, установленные на пультах управления в кабинах машиниста.

МПСУ взаимодействует с установленными на электровозе системами безопасности КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/485-Ц, ТСКБМ, системой пожарной безопасности КТС УСПТ «Гамма-01 ПС». Она контролирует работу статических преобразователей собственных нужд (ПСН), регулятора возбуждения электрического тормоза и др.

Локомотивная радиостанция РВС-1-01 работает в диапазоне гектометровых волн на одной из двух частот: 2130 или 2150 кГц и метровых волн на трех группах частот по три канала в каждой группе в диапазоне от 151,725 до 156 МГц с разносом частот между соседними каналами 25 кГц.

СХЕМА СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ

Упрощенная схема силовых цепей электровоза представлена на рис. 1. Питание на силовые цепи подается от токоприемников ХА1, ХА2 типа ТАсС 16-02 через контакты разъединителей QS1, QS2 и проходной изолятор ХВ1. Во входных цепях установлены фильтры L1, С1 и L2, С2 для подавления радиопомех. Емкостной фильтр (конденсатор СЗ) исключает проникновение в контактную сеть радиопомех от электрооборудования, установленного внутри электровоза. Для защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений установлен ограничитель перенапряжений F1 типа ОПН-3,3.

После проходного изолятора напряжение подается на быстродействующий выключатель QF1 типа UR 26 64 (фирмы «Secheron SA») и быстродействующие предохранители FU1 и FU3 типа CC42SRE600QF0063 (фирмы «Ferraz Shawmut»). Предохранители установлены для защиты статических преобразователей собственных нужд ПСН1 и ПСН2.

Быстродействующий выключатель QF1 защищает силовые цепи с пускотормозными резисторами R6 — R9 и тяговыми двигателями М1 — М6типаЭД153У1 (800 кВт, 1500 В, 945/1720 об/мин), а также цепи энергоснабжения поезда. Для этого на лобовых частях электровоза установлены межвагонные соединители Х102 и Х103. При включении контакторов КМ42 и КМ43 питание подается на соединитель Х102, при включении КМ42 и КМ44 — на соединитель Х103. При движении локомотива в нерабочем состоянии в составе поезда замыкают разъединитель QS4, чтобы протекал ток энергоснабжения

Кроме быстродействующего выключателя1 QF1, для защиты силовых цепей и цепей энергоснабжения установлены дифференциальное реле КА2 и реле максимального тока КА1. При их срабатывании QF1 отключается. (Отметим, что на электровозе предусмотрены также другие виды защит, не представленные на данной схеме.)

Для заземления высоковольтных цепей при обслуживании и ремонте оборудования в высоковольтной камере установлен зазем-литель QS3. Отвод тока на рельсы осуществляется через шесть буксовых токосъемников ХАЗ — ХА8. Еще два буксовых токосъемника (на схеме не показаны) обеспечивают надежное заземление экипажной части электровоза.

Силовая схема предусматривает реостатно-контакторное регулирование частоты вращения тяговых двигателей с тремя группами их соединений: последовательное соединение всех двигателей М1 — Мб; последовательно-параллельное соединение, при котором в каждую из двух параллельных ветвей включены по три последовательно соединенных двигателя (М1 — М3 и М4 — Мб); параллельное соединение, при котором по два последовательно соединенных двигателя включены в три параллельные ветви (М1 — М2, М3 — М4, М5 — Мб).

Сопротивление пускотормозных резисторов R6 — R9, включенных в цепь тяговых двигателей, изменяется при помощи контакторов КМ, которые шунтируют или вводят определенные части резисторов. В результате изменяются ток и напряжение, подводимое к двигателям, и, как следствие, частота вращения двигателей.

Пускотормозные резисторы скомпонованы в четыре блока, каждый из которых охлаждается своим мотор-вентилятором. Двигатели вентиляторов М7 — М10 типа 4ПНЖ200МА (60 кВт, 340 В, 3000 об/мин) подключены к выводам резисторов. Поэтому энергия на охлаждение блоков из сети не потребляется.


Чтобы обеспечить непрерывное протекание тока через тяговые двигатели в процессе переключения их с одного соединения на другое и, тем самым, исключить большие толчки тока и тягового усилия, в силовой схеме предусмотрены три переходные ступени, на которых определенным образом переключаются контакторы КМ и вводятся в действие разделительные диоды U4 — U6.

Для расширения диапазона регулирования скорости движения на безреостатных позициях предусмотрены на каждом соединении пять ступеней ослабления возбуждения тяговых двигателей:

80, 66, 54, 46 и 40 %. Ослабление возбуждения двигателей производится подключением параллельно обмоткам возбуждения резисторов R14 — R17. Сопротивление резисторов изменяется в результате шунтирования контакторами КМ отдельных участков резисторов.

Индуктивные шунты A10-L1, A10-L2, A10-L3 уменьшают броски тока при переключении контакторов и улучшают коммутацию двигателей при колебаниях напряжения контактной сети, а также при восстановлении напряжения контактной сети после кратковременного снятия.

Из тяговых характеристик электровоза (рис. 2) видно, что система управления обеспечивает получение 48 реостатных и 18 безреостатных позиций, что позволяет плавно и в широком диапазоне изменять силу тяги электровоза. Для повышения надежности блоки пускотормозных резисторов рассчитаны на возможность длительной работы при любых заданных токах в тяговом и тормозном режимах.

Однако с целью экономии электроэнергии в режиме тяги реостатные позиции используются кратковременно для плавного разгона поезда. Длительная работа допускается на безреостатных позициях, когда тяговые двигатели подключены непосредственно к контактной сети, и электровоз работает с максимально возможным КПД.


В режим электрического торможения переходят при обесточенных силовых цепях. Необходимые пересоединения в силовой схеме осуществляют тормозные переключатели QT1 — QT3. При этом образуются три группы тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме. Их обмотки возбуждения включены последовательно и получают питание от регулятора возбуждения U1 (при включении КМ61). Якоря, включенные попарно последовательно, подключаются так:

М1, М2 — к резисторам R6, R7 контакторами КМ13, КМ37;

М3, М4 — к резисторам R6, R8 контакторами КМ 18, КМ34;

М5, Мб — к резисторам R6, R9 контакторами КМ20, КМ28.

Регулятор возбуждения U1 получает питание от тормозных резисторов R7 — R9. Для устойчивого самовозбуждения двигателей в начале режима торможения на регулятор возбуждения кратковременно подается питание 380 В от преобразователя собственных нужд. Для расширения диапазона скоростей движения, при которых возможно эффективное электрическое торможение, предусмотрены две ступени уменьшения сопротивления тормозных резисторов. Это приводит к увеличению тока и тормозного усилия. Предельная тормозная характеристика электровоза представлена на рис. 3.


Электрическим тормозом управляют с помощью двух рукояток контроллера машиниста. Главной рукояткой, перемещающейся плавно без жестко фиксированных позиций, устанавливают требуемую величину тормозного усилия. Причем, вначале на 6 с устанавливается режим предварительного торможения с небольшим тормозным усилием (около 30 кН) для сжатия состава. Затем тормозное усилие плавно увеличивается и автоматически поддерживается постоянным в соответствии с положением главной рукоятки контроллера.

При этом оно ограничивается максимально допустимыми токами якоря и возбуждения тяговых двигателей (565 А), т.е. все тормозные характеристики, которые задаются главной рукояткой контроллера, находятся внутри области, ограниченной предельной тормозной характеристикой (см. рис. 3).

(Окончание следует)

А.В. ПОДОПРОСВЕТОВ, главный конструктор по локомотивостроению, канд. техн. наук Б.Н. МОРОШКИН, заместитель главного конструктора по локомотивостроению, ОАО «Коломенский завод»

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin