poster444

Магистральный электровоз ЭП1

В соответствии с Федеральной целевой программой “Разработка и производство пассажирского подвижного состава нового поколения на предприятиях России (1996 — 2005 гг.)” недавно выпущен электровоз переменного тока ЭП1. Серийное производство новых локомотивов планируется во второй половине этого года. По просьбе редакции специалисты Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ») совместно с работниками Научно-производственного объединения “Новочеркасский электровозо- строительный завод” (ОАО НПО “НЭВЗ”) подготовили серию статей с описанием электрических схем нового электровоза. Сегодня редакция публикует первый материал.

1. ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Электровоз ЭП1 предназначен для вождения пассажирских поездов на дорогах, электрифицированных на однофазном переменном токе 25 кВ, 50 Гц. Локомотив создан на основе проверенных в эксплуатации конструкций электровозов ВЛ80С, ВЛ85, ВЛ65.
Локомотивы ЭП1 должны заменить выработавшие ресурс электровозы ВЛ60ПК и высвободить грузовые электровозы ВЛ80Т,
ВЛ80С и ВЛ80Р, используемые в пассажирском движении, а также электровозы чехословацкого производства ЧС4 и ЧС4Т.
Тяговые характеристики нового локомотива приведены на рис. 1.
Некоторые параметры электровоза ЭП1 превосходят параметры локомотива ВЛ60ПК: сила тяги больше на 7,5 %, конструкционная скорость — на 40 % при практически одинаковой часовой скорости и наличии на ЭП1 электрического тормоза, т.е. они соизмеримы с параметрами электровозов ЧС4 и ЧС4Т. Тяговые свойства нового локомотива позволят водить пассажирские поезда из 32 вагонов на участках с равнинным профилем и до 24 вагонов на участках с профилем до 9.

Механическая часть электровоза состоит из цельно- металлического двухкабинного кузова, опирающегося на три двухосные тележки. Кабина машиниста просторна, обеспечивает хороший обзор пути, имеет усиленную звуко- и теплоизоляцию, оборудована калориферами, кондиционерами, холодильником, электроплиткой и нагревателями. Для автоматического управления калориферами и поддержания требуемой температуры воздуха в кабинах в холодное время года применены датчики-реле температуры с термопреобразователями сопротивления.

Тяговые двигатели в режиме тяги имеют последовательное возбуждение и питаются от двух выпрямительно-инверторных
преобразователей, собранных на тиристорах и обеспечивающих плавное регулирование напряжения.

Система рекуперативного торможения позволяет возвращать в контактную сеть часть электроэнергии, затраченной на тягу (в пределах 5 — 10 % в зависимости от профиля пути). Постоянный ток тяговых двигателей, работающих в режиме рекуперации генераторами с независимым возбуждением, инвертируется в переменный ток напряжением 25 кВ промышленной частоты.

Новый локомотив имеет следующие технические данные:
- номинальное напряжение, В ... 25 000
- частота, Гц ... 50
- формула ходовой части ... 2о — 2о — 2о
- масса электровоза, т ... 138
высота от головки рельса до рабочей поверхности полоза токоприемника, мм:
- в опущенном положении, не более ... 5100
- в рабочем положении ... 5500 — 7000
длина электровоза по осям автосцепок, мм ... 22500
мощность, кВт:
- часовой режим, не менее ... 4700
- продолжительный режим, не менее ... 4400
сила тяги, тс:
- часовой режим, не менее ... 23,4
- продолжительный режим, не менее ... 21,4
скорость, км/ч:
- часовой режим, не менее ... 70
- продолжительный режим, не менее ... 72
- конструкционная ... 140
тормозная сила в режиме рекуперативного торможения до скорости,тс:
- ниже 72 км/ч, не менее ... 22
- выше 72 км/ч, не менее ... 10,2

Чтобы улучшить тяговые свойства, повысить надежность и создать удобства управления, на электровозах ЭП1 применили микропроцессорную систему управления и обеспечения безопасности движения тягового подвижного состава (АСУБ “Локомотив”).
Нa рис. 2 приведена схема силовых цепей локомотива. Тяговый трансформатор понижает напряжение с 25 кВ до величины, необходимой для питания тяговых двигателей, вспомогательных машин и других устройств. Его первичная обмотка одним концом подсоединена к токоприемникам через дроссели помехоподавления, высоковольтные разъединители, главный выключатель (ГВ), фильтр и трансформатор тока. Другой конец первичной обмотки заземлен через трансформатор тока и токосъемные устройства букс.
Дроссели и фильтр предназначены для снижения уровня радиопомех, создаваемых при работе электровоза, разъединители — для отключения соответствующих неисправных токоприемников. ГВ служит для оперативных и аварийных отключений тягового трансформатора. Для защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений в контактной сети предусмотрен ограничитель перенапряжений. Чтобы снизить уровень атмосферных и коммутационных перенапряжений, параллельно вторичной обмотке трансформатора подготовлены последовательно с резисторами и ограничителями перенапряжений панели конденсаторов. Реле перегрузки защищают обмотки тягового трансформатора и ВИП от токов короткого замыкания.

На электровозе установлены два тиристорных преобразователя, питающие две группы тяговых двигателей, каждая из которых состоит из трех электрических машин, соединенных параллельно.
Для защиты от аварийных токов в цепи каждого тягового двигателя применен быстродействующий выключатель (БВ). Уменьшение пульсации тока тяговых двигателей до допустимых значений обеспечивается сглаживающими реакторами, установленными по одному в каждой группе двигателей. Обмотки возбуждения двигателей в режиме рекуперации запитываются от специальной выпрямительной установки возбуждения (ВУВ).

На рис. 3 приведена схема вспомогательных цепей. Особенность схемы питания — в обеспечении нормальной работы двух групп вспомогательных машин при разных частотах питающего напряжения, системах преобразования числа фаз и способах формирования пусковых процессов.
Двигатели вентиляторов МВ1 — МВЗ и маслонасос МН могут запитываться либо напряжением частотой 50 Гц непосредственно от выводов аЗ — хЗ обмотки собственных нужд тягового трансформатора, либо напряжением частотой 16 /з Гц от преобразователя частоты и числа фаз через соответствующие контакторы.

Преобразователь получает питание от выводов аЗ — 5 обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Фаза С2 — общая для обеих систем питания, переключение с одной системы на другую — автоматическое в соответствии с токовой нагрузкой тяговых двигателей. Питание двигателей вентилятора МВ4 и компрессоров МК1, МК2 осуществляется только напряжением частотой 50 Гц через соответствующие контакторы.

При установившихся режимах системы с частотой 50 Гц число фаз преобразовывается при помощи симметрирующих конденсаторов. Они распределены таким образом, что при любом произвольном порядке включения симметрирующая емкость близка к оптимальной. Чтобы увеличить пусковой момент двигателя, включаемого первым, конденсаторы С102 — С105 и половина С106 через контакторы КМ1, КМ2 и КМЗ подключаются к сборным шинам фаз С2 — СЗ.

В качестве датчика окончания процесса пуска и появления трехфазной системы напряжения на сборных шинах С1, С2, СЗ служит реле напряжения панели А1. Для снятия статического заряда с конденсаторов после их отключения имеются резисторы. От токовых перегрузок вспомогательные машины защищены тепловыми реле, при срабатывании которых отключаются соответствующие контакторы. Система отопления поезда подсоединена к обмотке тягового трансформатора напряжением 3147 В.

Электровоз оборудован микропроцессорной системой управления и диагностики (МСУД), комплексным локомотивным устройством безопасности (КЛУБ), системой управления торможением (САУТ) и системой электропневматического торможения (ЭПТ).
В состав локомотивной аппаратуры САУТ, предназначенной для автоматического управления торможением, входят блоки, пульты, датчики, размещенные в разных частях электровоза. Они выполняют разнообразные функции. Так, блок электроники принимает сигналы с датчиков, пультов управления, производит вычисления и формирует управляющие команды и сигналы. Блоки коммутации передают управляющие сигналы блока электроники на электропневматичес- кие клапаны, МСУД, блоки ЭПТ, КЛУБ.

Блок связи предназначен для согласования уровней выходных импульсов напряжения датчиков угла поворота с уровнями входных сигналов, принятыми в аппаратуре САУТ, а также для гальванической развязки от цепей первичного питания. Выходные импульсы передаются в КЛУБ. Антенны предназначены для преобразования электромагнитного поля шлейфа в напряжение с частотами 19,6; 23; 27 и 31 кГц, использования их в канале приема информации о путевых параметрах.

Пульты машиниста системы предназначены для индикации некоторых измеряемых и вычисляемых величин. Пульты управления служат для передачи управляющих команд машиниста на блок электроники. Датчики давления используют для измерения давления воздуха в тормозных цилиндрах и тормозной магистрали электровоза. Датчики угла поворота, установленные на первую и третью колесные пары, предназначены для измерения длины пути, скорости и определения движения поезда. Два динамика, подключенные к блоку электроники, передают речевые сообщения.
Устройство КЛУБ предназначено для повышения безопасности движения. Оно обеспечивает прием сигналов от путевых устройств АЛСН и АЛС-ЕН, отображение их машинисту и тем самым исключает несанкционированное трогание локомотива. КЛУБ позволяет контролировать торможение перед светофором с запрещающим сигналом, проверять бдительность машиниста, формировать сигналы для системы САУТ и устройства регистрации локомотивного скоростемера.

Шкаф МСУД состоит из трех микропроцессорных контроллеров с раздельными функциями управления электрооборудованием и диагностикой. Имеется возможность передачи управления друг другу при реконфигурации в случае повреждения одного из контроллеров.
Система МСУД обеспечивает автоматическое управление электроприводом и электрическими аппаратами электровоза в режимах тяги и торможения:
- разгон электровоза до заданной скорости с заданной и автоматически поддерживаемой величиной токов якорей тяговых двигателей и последующее автоматическое поддержание заданной скорости;
- рекуперативное торможение до заданной скорости с последующим автоматическим поддержанием ее на спусках;
- автоматическое плавное торможение с учетом тормозных - характеристик до полной остановки электровоза;
- защиту от боксования и юза колесных пар;
- автоматическую непрерывную диагностику состояния электрооборудования электровоза;
- стыковку микропроцессорных контроллеров с персональными IBM-совместимыми машинами для отладки рабочих программ и моделирования процесса управления;
- стыковку микропроцессорных контроллеров с блоками системы АСУБ.

Расположение оборудования на электровозе приведено на рис. 4. На поперечных стенках кабин установлены контактные зажимы, блоки диодов, блоки фильтров, панели фильтров, блоки локомотивной электроники, в коридоре на потолке — светильники. На боковых стенах кузова расположены огнетушители, заземляющая штанга для заземления выводов трансформаторов и снятия остаточного напряжения с конденсаторов, штанга для отключения разъединителей.
Расположение оборудования в кабинах одинаково, однако имеются следующие особенности. В первой кабине размещено приемно-контактирующее устройство, во второй — штурвал ручного тормоза, шкаф для одежды с установленным в нем приемопередатчиком радиостанции и местом для аптечки.

Каждая кабина оборудована пультом управления, который состоит из двух модулей — левого и правого. Правый модуль пульта с расположенным на нем оборудованием и креслом образует пост машиниста. Левый модуль пульта с находящимся на нем оборудованием и креслом образует пост помощника машиниста. Над правым модулем расположен скоростемер.

В каждой кабине установлены блок управления гребнесмазывателем, датчик реле температуры, печи, микрофон, выключатель отопления поезда, распределительная коробка, электроплитка, радиостанция, педаль “Радиосвязь”, индивидуальная подсветка, кнопка для переключения локомотивной сигнализации и другое оборудование.

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin