Знакомьтесь: электровоз ЭП20
(Окончание. Начало см. «Локомотив» № 4, 5, 2013 г.)
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ
Источник питания цепей управления электровоза ЭП20 типа ИПЦУ-ЭП20 380/110 ЗУ МАУВ.436628.004 предназначен для питания нагрузок бортовой сети локомотива стабилизированным напряжением 110 В постоянного тока и подзаряда его аккумуляторной батареи (АБ) 92KL125P с автоматическим регулированием напряжения на ней в зависимости от температуры окружающего воздуха в отсеке АБ.
ИПЦУ выполнен с высоким качеством выходного напряжения. Важность этого показателя трудно переоценить: ведь большое количество примененных электронных устройств требуют, в первую очередь, высокого качества питания, характеризующегося низкими пульсациями питающего (выходного) напряжения и его стабильным действующим значением постоянного тока 110 В. Мощность источника питания выбрана исходя из большого числа примененных на электровозе электронных систем контроля, защиты и обеспечения безопасности движения.
Конструкция ИПЦУ выполнена в виде шкафа, который устанавливается внутри электровоза. Он имеет две двери, обеспечивающие доступ к силовым модулям и блоку управления ИПЦУ. Двери снабжены механическими замками, предотвращающими несанкционированный доступ в шкаф, и блокировочными устройствами. Эти устройства при открывании дверей обеспечивают отключение ИПЦУ и снятие напряжения 380 В с силовых модулей ИПЦУ путем размыкания входных контакторов.
С лицевой стороны в верхней части шкафа располагаются передняя панель и панель индикации ИПЦУ. Они предназначены для размещения органов управления и отображения информации о текущем состоянии аппаратуры ИПЦУ, подключения АБ и внешнего источника постоянного тока к источнику питания. Основные параметры ИПЦУ приведены в табл. 6.
ИПЦУ имеет следующие режимы работы:
- основной — в данном режиме ИПЦУ-ЭП20 формирует напряжение 110В для питания нагрузки и заряда АБ;
- технического обслуживания — в этом режиме осуществляются питание нагрузки и подзаряд АБ от внешнего источника, расположенного в депо, и ИПЦУ в данном режиме не функционирует; © питания нагрузок от АБ. ИПЦУ в этом режиме отключен. Структурная электрическая схема ИПЦУ представлена на рис. 9. ИПЦУ имеет высокую степень внутреннего резервирования цепей, при этом обеспечиваются следующие режимы внутреннего резервирования.
- Нормальный режим. Первый канал обеспечивает питание цепей 110 В (75 А), второй — заряд батареи (25 А). Напряжение в звене постоянного напряжения второго канала меняется в зависимости от температуры. Суммарное потребление по двум входам 380 В в штатном режиме составляет приблизительно 14 кВА.
- Режим проезда нейтральной вставки. При отсутствии напряжения 380 В выходной стабилизатор поддерживает напряжение на выходе, равное 110В, используя энергию АБ.
- Авария первого канала. Выходной стабилизатор поддерживает 110 В от второго канала. Ток заряда батареи ограничен мощностью второго канала (1 кВт идет на заряд АБ при максимальной нагрузке в цепях управления).
- Авария второго канала. На выходе первого канала 110 В. Выходной стабилизатор формирует напряжение подзаряда батареи в зависимости от температуры с учетом ограничения по мощности первого канала (1 кВт идет на заряд АБ при максимальной нагрузке в цепях управления).
- Авария выходного стабилизатора. Первый канал обеспечивает питание цепей 110 В (75 А), второй — заряд батареи (25 А). Напряжение в звене постоянного напряжения второго канала регулируется в зависимости от температуры.
- Авария первого канала и выходного стабилизатора. Включается контактор КМ7 (см. рис. 9), второй канал формирует напряжение 120 В для низковольтной цепи и подзаряда батареи.
- Авария второго канала и выходного стабилизатора. Включается контактор КМ7, первый канал формирует напряжение 120 В для низковольтной цепи и подзаряда батареи.
- Авария первого и второго каналов. Выходной стабилизатор формирует на выходе напряжение 110В, используя энергию АБ.
- Авария первого, второго каналов и выходного стабилизатора. Включается контактор КМ7, на выход подается напряжение батареи.
Во всех случаях при переключении между различными режимами резервирования, а также при проезде нейтральных вставок обеспечивается бесперебойность напряжения питания на выходе ИПЦУ — отсутствуют провалы напряжения ниже 85 В.
ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРОВОЗА ЭП20
Новый электровоз вобрал в себя множество инновационных решений из опыта отечественного и мирового машиностроения, что позволило отнести его к локомотивам пятого поколения. По сравнению с эксплуатирующимся сейчас парком электровоз обладает рядом преимуществ.
Высокие тяговые свойства. Электровоз обеспечивает вождение 24 пассажирских вагонов на прямом горизонтальном участке со скоростями до 160 км/ч и 17 пассажирских вагонов —до 200 км/ч.
Улучшение условий работы локомотивной бригады. При проектировании электровоза учтены современные требования в части эргономики и микроклимата на рабочем месте. Система обеспечения микроклимата в кабине машиниста выполняет обогрев, вентиляцию и кондиционирование воздуха в кабине с заданными параметрами.
Безопасность эксплуатации. Применена система блокирования высоковольтного оборудования при помощи индивидуального для каждого электровоза комплекта ключей. Все электрические устройства имеют надежную аппаратную и программную защиту.
Ремонтопригодность. Высокая ремонтопригодность достигается модульностью блоков, наличием двустороннего обслуживания оборудования, расположенного с обеих сторон центрального проходного коридора электровоза.
Микропроцессорная система управления с широкими функциями диагностики. Обеспечивает высокую степень автоматизации управления электровозом.
Современные технические решения:
- в качестве тяговых используются асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (АТД);
- питание АТД осуществляется от регулируемых статических преобразователей напряжения и частоты, входящих в состав тягового преобразователя поставки компании «Альстом»;
- вспомогательный привод реализован с возможностью регулирования производительности благодаря использованию статического преобразователя «Альстом»;
- электровоз оборудован рекуперативным, реостатным, пневматическим автоматическим, пневматическим прямодействующим и стояночным тормозами;
- конструкция электровоза предусматривает возможность его обслуживания в одно лицо;
- модульная кабина, модульный электрический и пневматический монтаж;
- цельнокатаные колеса с дисковыми тормозами;
- механический тяговый привод 3-го класса.
Поставщиками оборудования для электровоза ЭП20 являются сотни известных российских и зарубежных компаний. В проектировании узлов и техническом сопровождении нового локомотива принимали участие как российские, так и зарубежные специалисты, что послужило наглядным примером плодотворного и четко организованного международного технического сотрудничества.
Стоит также отметить, что степень успеха любого проекта электровоза во многом определяется не только инновационностью его технических решений — немаловажную роль играют состояние железнодорожной инфраструктуры, условия эксплуатации, качество технического обслуживания и прочие внешние факторы. Совершенствование технологий путевой структуры, контактной сети, качества внешнего электроснабжения и устойчивости наземной сигнализации дополнительно положительно скажется на эффективности эксплуатируемых электровозов.
В ближайшее время профильные специалисты-разработчики электровоза подробно познакомят читателей с примененным на ЭП20 оборудованием, новыми системами, их техническими особенностями и принципами работы.
К.П. СОЛТУС, ведущий конструктор ООО «ТРТранс», г. Новочеркасск
