[02-2018] Электрические схемы электровоза ЭП2К

[Admin]

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.

[Admin]

СХЕМА ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ

Система питания цепей управления (рис. 3). Цепи управления электровоза получают питание от источника питания А4 или щелочной никель-кадмиевой аккумуляторной батареи GB1. В качестве источника питания применен статический преобразователь напряжения, который преобразует трехфазное напряжение переменного тока 380 В в стабилизированное напряжение постоянного тока 110В для питания цепей управления и цепей собственных нужд, а также для подзаряда аккумуляторной батареи.

Источник питания А4 через рейку зажимов ХТ1 и реверсивный контактор КМ105.1 может быть подключен к выходам АИШ ПСН1 (А5) или к выходам АИШ ПСН2 (Аб) через контактор КМ105.2 (см. рис. 2, «Локомотив» № 2,2018 г.). Наряду с этим источник питания через контактор КМ105.1 и автоматический выключатель SF5 «Питание 380 В. Депо» может быть подключен к сети депо. Цепи управления контактора КМ105 запитаны от автоматического выключателя QF9 «Сеть», расположенного на шкафе источника питания А4.

Напряжение на цепи управления электровоза поступает по следующим цепям источника питания А4:

'/ выход «плюс» выпрямительно-зарядного устройства А5 источника сдатчик выходного тока U1 контакты 1.2-1.1 переключателя QS2 «Шкаф» -> автоматический выключатель QF7 «+110 В канал 1» -> рейки зажимов ХТб/10 источника питания А4, ХТ2/1-9 блока БАУ («+110 В»);

V выход «минус» выпрямительно-зарядного устройства А5 источника -> рейки зажимов ХТ7, ХТб/5 источника питания А4, ХТ21/1-4 блока БВА2;

'/ выход «плюс» выпрямительно-зарядного устройства А5 —> замыкающие контакты 2-1,7-8 контактора КМ4 -> контакты 2.2-2.1 переключателя QS2 «Шкаф» -> автоматический выключатель QF8 «+110 В канал 2» -> контакты 6/11 источника А4 -> рейка зажимов ХТ12/1-5 блока БВА1.

Напряжение цепей управления измеряется вольтметром PV4, расположенным на блоке БВА2, при включенном тумблере S30. Питание цепей управления от деповского источника постоянного тока напряжением 110 В может осуществляться через розетку X110. При этом переключатели QS1 и QS2 должны находиться в положении «Источник депо».

Аккумуляторная батарея подзаряжается по цепи: «плюс» выпрямительно-зарядного устройства А5 -> плата датчиков Аб -> контакты 2.2-2.1 переключателя QS1 -> шунт RS1 -> автоматический выключатель QF6 «+АКБ» -э- рейки зажимов ХТб/9 А4, ХТб/7 А4 -» автоматический выключатель QF5 «-АКБ» —> рейка зажимов ХТб/7 устройства А4. Подзаряд полностью или частично разряженной аккумуляторной батареи осуществляется током, не превышающим 40 А. По мере подзаряда напряжение на батареях возрастает. При достижении определенной величины, зависящей от температуры окружающего воздуха, оно стабилизируется. Ток батареи измеряется с помощью амперметра РА1, расположенного на источнике питания.

Заряд от деповского источника напряжения постоянного тока может осуществляться через розетку X110. При подготовке к заряду необходимо переключатель QS1 на источнике питания установить в положение «Источник депо».

При исчезновении переменного напряжения 380 В на входе источника питания (выключения быстродействующего выключателя, отключения преобразователя ПСЫ и т.д.) в нем отключается контактор КМ4. Цепи управления автоматически переключаются на аккумуляторную батарею GB1 по цепи: «плюс» батареи GB1 -> провод 779 -> рейка зажимов XT 6/9 источника питания -> выключатель QF6 -> контакты 2.1-2.2 переключателя QS1 -> размыкающие контакты КМ4 -> контакты 1.2-1.1 переключателя QS2 -> выключа

тель QF7 —> рейка зажимов ХТ6/10 источника питания —> провод 718 —> рейка зажимов ХТ2/1-9 блока БАУ. При этом «минус» цепей управления через рейку зажимов ХТ21/1-14, провод 4002, рейку зажимов ХТ6/5, ХТ7, автоматический выключатель QF5, рейку зажимов ХТб/7, провод 4000 соединяется с «минусом» аккумуляторной батареи GB1.

Цепи управления разделены на функциональные группы, которые через автоматические выключатели подключены к зажимам с напряжением 110 В постоянного тока. Для облегчения поиска цепей управления с пониженным сопротивлением изоляции «минус» цепей управления разбит на группы, которые соединены с «минусом» 110 В через разъединители SA9, SA10, установленные на блоке БВА2.

Цепи управления токоприемниками (рис. 4). Для подъема токоприемника необходимо подать сжатый воздух в цилиндры привода токоприемника. Системой подачи воздуха управляет пневмомодуль ХА1-А2 (ХА2-А2). Он обеспечивает поддержание стабильного давления воздуха в пневмобаллоне токоприемника в процессе движения электровоза независимо от высоты подъема полозов, а также заданное время подъема и опускания полозов.

При включении автоматического выключателя SF12 «Токоприемники» (см. рис. 3) на контакты 3, 4 пневмомодуля подается напряжение 110 В. Подъем токоприемника происходит при замыкании цепи между контактами 5 и б пневмомодуля. Подъем токоприемника возможен только при закрытых дверях и шторах высоковольтной камеры, закрытых дверях регулятора возбуждения импульсного U1 и при установке высоковольтного заземлителя QS3 в положение «Не заземлено».

Токоприемники поднимаются после включения выключателей «Токоприемник передний» (при подъеме первого по отношению к кабине № 1 токоприемника) или «Токоприемник задний» (при подъеме второго по отношению к кабине № 1 токоприемника) блока выключателей S1. При этом на катушки промежуточных реле КЗ и К12 или КЗ и К21 подается напряжение. Так, на катушку реле КЗ напряжение подается через диоды Д1 или Д2, контакты промежуточного реле К2, датчика-реле давления SP6, автоматического выключателя SF5, переключателей QS5, QS6, высоковольтного заземлителя QS3, блока управления системой автоматического пожаротушения А25-А2.

Диоды Д1 и Д2 предназначены для исключения подачи напряжения на аппараты управления пульта машиниста, не задействованного в управлении электровозом. Контакты реле К2 замыкаются при закрытых панелях шкафа с блоком измерения БИВМ-32-2 (блокировка SQ9), быстродействующего выключателя (SQ10) и двери импульсного регулятора возбуждения U1 (SQ1).

Контакты выключателя SF5, переключателей QS5 и QS6 замкнуты, когда соответствующий аппарат находится в положении «Выключено». Контакты заземлителя QS3 замкнуты, когда заземлитель находится в положении «Не заземлено». Контакты реле давления SP6 замыкаются при повышении давления воздуха в магистрали токоприемника до 0,47 002 МПа и размыкаются при снижении давления до 0,3 3 0 02 МПа. Контакты реле К12 включены в цепь управления пневмомодулем ХА1-А2, а реле К21 — в цепь управления пневмомодулем ХА2-А2.

При включении реле КЗ происходит следующее:

♦ замыкающие контакты реле КЗ в цепи проводов М17 и М18, М21 и М22 замыкают цепь управления пневмомодулем ХА1-А2, ХА2-А2, в результате чего поднимается соответствующий токоприемник;

♦ замыкающими контактами между проводами М25 и М26 реле КЗ подготавливает цепь питания катушки реле К31, а контактами между проводами М23 и М24 — цепь катушки контактора КМ131;

♦ размыкающими контактами между проводами М19 и М20 реле КЗ подает на блок АЗ сигнал о включении реле КЗ;

♦ замыкающими контактами между проводами М27 и М34 реле КЗ подает питание на катушку вентиля защиты У21.

После полного прижатия (дожима) полозов токоприемника к контактному проводу контроллер пневмомодуля отслеживает давление в пневмобаллоне. Если оно поддерживается на уровне заданного значения в течение одной секунды, то контроллер, замыкая цепь между контактами 1 и 2 пневмомодуля, формирует выходной сигнал, который подается на вход блока АЗ МПСУ (лист 9 заводской схемы). Воздух к токоприемникам подается через пневматические блокировки, которые обеспечивают его прохождение только при закрытых дверях высоковольтной камеры.

Цепи микропроцессорной системы управления (см. рис. 3, 4, листы 7,14, 16 заводской схемы). Для включения и управления электрооборудованием электровоза необходимо включить блоки управления А2, АЗ, дисплейные модули А9( 1) или А9(2), подсистему автоведения.

Для включения аппаратуры МПСУ необходимо:

♦ включить автоматические выключатели SF14 и SF15 «МПСУ», SF17 «Контроллер (МПК1)», SF18 «Контроллер (МПК2)», SF20 «Дисплейный модуль», SF21 «Цепи диагностики» (см. рис. 3);

♦ установить тумблер S11 в положение «МПК1» или «МПК2» (см. лист 7 заводской схемы);

♦ включить выключатель «МПСУ» блока выключателей S1.

Напряжение на выключатель «МПСУ» подается от автоматического выключателя SF14 «МПСУ». В результате включается реле К10, которое контактами между проводами М64 и М65, М64 и М67 (лист 16 заводской схемы) подает питание «плюс» 50 В на контакты «АЗ» дисплейных модулей А9( 1), А9(2).

На контакты «А1» дисплейных модулей напряжение «плюс» 50 В подается при включении автоматического выключателя SF20 «Дисплейный модуль» непосредственно от источника питания А7 (лист 14 заводской схемы). При отключении выключателя «МПСУ» на блоке выключателей S1 на контакте «А1» сохраняется питание, что предотвращает потерю данных регистратора МПСУ (переформатирование флэш-накопителя).

Питание аппаратуры МПСУ стабилизированным напряжением «плюс» 50 В осуществляется от источника питания А7, который через автоматический выключатель SF15 по проводу 3115 подключен к источнику питания А4 (см. рис. 3). Схема источника питания А4 обеспечивает переключение питания нагрузок с аккумуляторной батареи на источник и обратно с длительностью времени, достаточной для непрерывности питания цепей управления и автоматики.

От источника питания А7 через панель диодов U16 напряжение постоянного тока 50 В подается на следующую аппаратуру МПСУ:

- через автоматический выключатель SF17 «Контроллер (МПК1)», контакты промежуточного реле КЗб — на микроконтроллер МПК1;

- через автоматический выключатель SF18 «Контроллер (МПК2)», контакты промежуточного реле К38 — на микроконтроллер МПК2;

- через автоматический выключатель SF20 «Дисплейный модуль» — на контакты «А1» дисплейных модулей А9( 1), А9(2).

При температуре окружающей среды ниже минус 25 °C должен быть включен автоматический выключатель SF51 «Обогрев МПСУ» для подогрева блоков управления А2, АЗ. При температуре выше нуля градусов выключатель SF51 должен быть выключен. Панель диодов U16 служит для подачи напряжения от двух независимых выходов источника питания А7 в цепи автоматики.

Промежуточные реле К13, К35, КЗб и К14, К37, К38 не допускают одновременной работы МПК1, МПК2 и предназначены для подачи напряжения 110 В постоянного тока на катушки и вентили аппаратов, которыми управляют блоки А2, АЗ. Промежуточные реле К13, К35, КЗб включаются выключателем «МПСУ» блока выключателей 51 через вспомогательные контакты контактора КМ128 при работе МПК1 блоков управления А2, АЗ, а промежуточные реле К14, К37, К38 — выключателем «МПСУ» блока выключателей S3 через вспомогательные контакты контактора КМ129 при работе МПК2 блоков управления А2, АЗ.

Для возможности переключения элементов аппаратуры МПСУ-007 по команде от тумблера «МПК1/МПК2» без обнуления выходных сигналов, управляющих оборудованием электровоза (ПСН, вентиляторы ЦВС, компрессор), в блоке БАУ установлены реле К50 — К52. При установке тумблера S11 в положение «МПК1» (см. лист 7) включается реле К50. Через замыкающие контакты реле К50 и К15 (контроллер машиниста должен находиться на нулевой позиции) получает питание катушка контактора КМ128, который через размыкающий контакт реле К51 и вспомогательный контакт КМ128 становится на самоблокировку. Через силовые контакты КМ128 запитывается первый полукомплект МПСУ.

При переключении тумблера S11 в положение «МПК2» реле К50 отключается, через размыкающие контакты реле К50 и контакты реле К15 получает питание катушка контактора КМ129, который через размыкающий контакт реле К52 и вспомогательный контакт КМ129 встает на самоблокировку. Через силовые контакты контактора КМ 129 запитывается второй полукомплект МПСУ. По завершению обмена информацией между полукомплектами от блока АЗ получает питание катушка реле К51, которое размыкающими контактами разрывает цепь питания контактора К128.

Переход с МПК2 на МПК1 происходит аналогично, для отключения катушки контактора КМ 129 используется реле К52. Информация о положении рукоятки тумблера S11 поступает в АЗ через замыкающий контакт реле К50. Таким образом, из-за задержки включения реле К51 и К52 некоторое время запитаны оба полукомплекта МПСУ, и аппараты не отключаются.

Электрическая схема цепей подсистемы автоведения (лист 17 заводской схемы). Блок регистрации А41-А1 (БР-2-2) предназначен для регистрации параметров систем электровоза во время движения и снятия их на съемный носитель. Он установлен в пульте машиниста передней кабины. Высоковольтный модульный блок измерения А41-АЗ (БИВМ-32-2) служит для измерения и фиксирования значений потребляемой электрической энергии, а также передачи информации по интерфейсу CAN в блок регистрации. БИВМ установлен в блоке силовых аппаратов БСА1.

Питание «плюс» 50 В подается на БИВМ при включении автоматического выключателя SF16 «Автоведение». На вход блока поступают сигналы:

О напряжение сети;

О ток режима «Тяга» (с шунта RS2);

О ток цепей вспомогательных нагрузок (с шунта RS3);

О ток электроснабжения состава (с шунта RS1).

Блок БИВМ размещен в термоблоке А41-А4, который предназначен для обеспечения работоспособности блока БИВМ при температуре воздуха ниже минус 40 °C. Питание 110 В на термоблок подается автоматическим выключателем SF51 «Обогрев МПСУ». В блоке установлены электронагреватель ЕК и датчик-реле температуры SK1.

Сигнал о работе статического преобразователя электропневматического тормоза подается через контакт реле Кб на контакт Х6/12 блока А2, а о положениях I и II кранов машиниста кабин № 1 и 2 — на контакты Х6/13 и Хб/14 блока А2. Управление катушками приставок кранов машиниста осуществляется реле К25 и К2б, которые устанавливаются в блоке БВА5. Катушки реле включены на контакты Х13/29 и Х13/30 блока А2, а размыкающие контакты реле

— последовательно с размыкающими контактами реле К20 и К22 в цепях катушек приставок. Реле К25 включает режим «Торможение» пневматического тормоза, а реле К26 — режим «Перекрыша». Клапаны КЭО (А41 -А5(1), А41 -А5(2), катушки которых включены на контакты Х13/27, Х13/28 блока А2, осуществляют перезарядку тормозной магистрали, имитируя положение I крана машиниста.

По материалам ОАО «Коломенский завод»