[02-2019] Силовые цепи электровозов 2ЭС6 «СИНАРА»

[Admin]

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.

РЕЖИМ ТЯГИ

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

После задания первой позиции джойстиком SA45 «Тяга» в соответствии с табл. 1 и 2 включаются линейные и реостатные контакторы. Собирается цепь последовательного соединения тяговых двигателей всех секций электровоза. Путь тока силовой цепи на С-соединении тяговых двигателей: токоприемник ХА1 -> быстродействующий выключатель QF1 -> дифференциальное реле КА1 полностью введенные в работу пусковые резисторы R3 и R4 -> последовательно включенные якорные обмотки тяговых двигателей головной секции электровоза -> последовательно включенные якорные обмотки тяговых двигателей прицепных секций -> головная секция -> токосъемные устройства колесных пар ХА2 — ХА5 -> «земля».

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.

(Продолжение следует)