РАБОТА АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ
Высоковольтный выключатель (ВВ) защищает цепь первичной обмотки главного трансформатора от токов короткого замыкания (к.з.) при пробоях изоляции на корпус, ток уставки (1600 ± 240) А. При протекании тока 360 А в течение 2 ч отключается тепловая защита, время остывания которой 5 мин.
После отключения ВВ снимается напряжение с первичной обмотки главного трансформатора, отключается блок управления фа-зорасщепителем. На пульте управления загораются сигнальные лампы «ВВ», «Напряжение сети». Реле РОВ отключает высоковольтный выключатель при протекании тока перегрузки свыше 100 А При включении РОВ снимает питание с удерживающей катушки воздушного выключателя.
Высоковольтные плавкие вставки Пр1 и Пр2 находятся в моторном вагоне. Они защищают цепи отопления моторного и прицепного вагонов, номинальный длительный ток — 80 А. Реле перегрузки отопления РПО защищает цепи отопления вагонов, срабатывает при токе (95 ± 5) А. В случае включения РПО размыкается его контакт 15СА—15СБ, который разрывает цепь питания контакторов К01 и К02.
Реле перегрузки тормоза РПТ1, РПТ2 защищают цепи тяговых двигателей от перегрузок при электродинамическом торможении (ЭДТ). Если ток якоря в одной из групп двигателей превышает 550 А, то срабатывает герконовое реле РПТ. Контакт РПТ дает питание на катушку реле РПЗ. Оно размыкает контакт 15В— 15ИА, обесточивая катушку реле РПЗ. РПЗ отключается и своим контактом 2ГБ—2ГВ разрывает цепь питания катушек вентилей контакторов ЛКЗ, ЛК4. Контакторы ЛК1 — ЛК4 отключаются, что приводит к разбору силовой схемы.
Реле боксования РБ1, РБ2 и реле разносного боксования РРБ1, РРБ2 прекращают процесс юза или боксования в начале его возникновения. Они смонтированы на одной панели и включены по схеме моста. Каждая группа тяговых двигателей (ТД) вагона имеет свое реле.
При возникновении разницы напряжений на коллекторах ТД одной группы через катушку реле РБ начинает протекать уравнительный ток. Реле замыкает низковольтный контакт 15В—15ВЮ и подает питание на катушку реле повторителя ПРБ. Последний включается. При этом происходит следующее:
* контакт 35—35А замыкается, подает питание на провод 35 (сигнальную лампу «Боксование» на пульте машиниста);
* контакт 1М—1МА размыкается, обесточивая блок БРУ в режиме тяги. Главный контроллер фиксируется на позиции, на которой находился в момент возникновения боксования;
* контакт 2В—2ВГ включается, подает питание на вход «Юз» блока управления тормозом БУТР. Уставка тока якоря снижается до 250 А.
Если включение реле РБ не приводит к прекращению боксования или юза, и процесс начинает приобретать разносный характер (разница напряжений на коллекторах одной группы ТД достигает 706 ± 50 В), срабатывает вторая ступень защиты — реле разносного боксования РРБ. В цепи ее катушки находятся стабилитроны, открывающиеся не сразу после начала боксования или юза, давая возможность сработать реле РБ. Небаланс напряжения, при котором включается РРБ, устанавливается на стенде в условиях депо или завода-изготовителя.
После включения РРБ его контакт 15В—15ВХ замыкается и подает питание на катушку реле повторителя ПРЗ. ПРЗ размыкает контакт 15В—15ИА, обесточивая катушку реле повторителя защиты РПЗ. РПЗ отключается-и своим контактом 2ГБ—2ГВ разрывает цепь питания катушек вентилей контакторов ЛКЗ, ЛК4. Происходит разбор силовой схемы, и аварийных режимов в ТД не возникает.
Чтобы предотвратить звонковую работу РРБ и ПРРБ, в схеме предусмотрена блокировка промежуточного реле защиты ПРЗ 15ВР—15ВХ, которая ставит реле ПРЗ на самоподхват. Для снятия схемы с самоподхвата необходимо нажать кнопку Кн2 на пульте машиниста «Восстановление защиты». При этом по поездному проводу 7 получит питание реле РВЗ, которое своим контактом РВЗ 15В—15ВР разомкнет цепь самоподхвата реле ПРЗ.
жомотив» N9 8, 9, 2007 г.)
Блок токовой защиты БТЗ предназначен для защиты цепи вторичной силовой обмотки главного трансформатора, а также тягового выпрямителя от токов перегрузки и короткого замыкания, которые могут возникнуть в режиме тяги. Для контроля тока в цепь вторичной обмотки введены трансформаторы тока Т2 и Т4. Сигнал от них поступает на вход блока БТЗ. При токе во вторичной обмотке главного трансформатора свыше 1200 А БТЗ подает питание на отключающую катушку воздушного выключателя. Происходит отключение главного трансформатора от контактной сети.
Дроссель защиты трансформатора ДЗТ установлен параллельно заземляющим устройствам вагона. При обрыве всех заземляющих устройств он предотвращает пробой изоляции в цепи первичной обмотки главного трансформатора высоким напряжением. Сопротивление дросселя подобрано так, чтобы ток в первичной обмотке главного трансформатора не превышал 3 А, так как работа вспомогательных машин, и, тем более, силового оборудования, отопления невозможна. В аварийной ситуации остановится фазорасщепитель и на пульте загорится сигнальная лампа «Напряжение сети».
Реле тока РТ1, РТ2 соединены последовательно с датчиками тока якоря. Они включаются при токе в цепи якоря не ниже 48 А. Низковольтные контакты реле введены в цепь питания катушки реле РКТ, которое управляет работой замещения при электродинамическом торможении (ЭДТ), сигнализацией о сборе силовой схемы в режиме тяги и торможения. При токе якоря меньше 48 А реле отключается.
Реле заземления РЗ подключено через резистор К1 к средней точке вторичной обмотки главного трансформатора и корпусу вагона. При возникновении в силовой цепи тока утечки (50 ± 5) А на корпус реле РЗ срабатывает и отключает контактом 15ВБ—ЗОАВ цепь питания удерживающей катушки ВВ.
ЦЕПИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Высоковольтные цепи получают питание напряжением 25 кВ переменного тока, частотой 50 Гц от контактного провода. После подъема токоприемника и включения ВВ первичная обмотка трансформатора подключается к контактной сети. Цепь протекания тока: контактный провод, токоприемник, дроссель радиопомех ДП, главный контакт ВВ, трансформатор тока, реле РОВ, первичная обмотка главного трансформатора А1 — X, трансформатор тока электросчетчика Т1, заземляющие устройства вагона ЗУ, рельс.
Вторичная обмотка главного трансформатора состоит из нескольких частей:
* силовая обмотка трансформатора разделена на восемь равных секций с шагом напряжения 276 В (общее напряжение 2208 В). Через выпрямительную установку она питает тяговые двигатели постоянным током напряжением от 125 до 2000 В.
* обмотка вспомогательных машин питает цепи отопления переменным током напряжением 620 В;
* обмотка цепей управления питает стабилизатор переменного напряжения 220 В, электромашинный фазорасщепитель и зарядный агрегат.
ОБМОТКА ПИТАНИЯ НИЗКОВОЛЬТНЫХ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ
Между выводами 01 и Х1 возникает напряжение 220 В, частотой 50 Гц, которое по проводам 61 и 62Я подается на фазорасщепитель Последний запускается своим блоком управления сразу после появления напряжения. Фазорасщепитель разделяет двухфазную цепь питания на три фазы цепи генерации. Эта система напряжением 220/ 127 В, частотой 50 Гц питает двигатели компрессора, вентилятора салона, вентилятора кабины, маслонасоса главного трансформатора.
ОБМОТКА ПИТАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЦЕПЕЙ ОТОПЛЕНИЯ
Между выводами трансформатора а — 01 возникает напряжение 620 В, 50 Гц, которым питаются электропечи салонов, нагревательные элементы калориферов салонов и кабин в холодное время года. Цепь протекания тока: вывод а вторичной обмотки, предохранитель Пр1, катушка реле РПО, контактор К01 (включение печей) или контактор К02 (включение электрокалориферов), вывод 01 трансформатора.
Через предохранитель Пр2 и контактор КРС1 напряжение подается на прицепной вагон. Цепь питания отопления салона прицепного вагона подобна цепи на моторном. На головном вагоне установлены дополнительные контакторы служебного отопления КОЗ и К04, которые подключают нагревательные элементы калориферов кабины к вторичной обмотке трансформатора.
При нормальном отоплении кабины работают элементы ОКЗ и ОК5. При усиленном отоплении кабины параллельно элементу ОКЗ включается элемент ОК4. Контакторы отопления включаются и отключаются системой автоматического поддержания температуры, основным элементом которой являются ртутные термоконтакты ТК52, установленные в салоне и кабине.
ОБМОТКА ПИТАНИЯ СИЛОВОЙ ЦЕПИ В РЕЖИМЕ ТЯГИ
Силовая цепь получает питание от вторичной силовой обмотки трансформатора через силовую выпрямительную установку. Напряжение, подводимое к ТД, зависит от позиции главного контроллера, который переключает секции вторичной обмотки трансформатора и плечи силовой выпрямительной установки, изменяя коэффициент выпрямления (0,45 или 0,9).
Кроме того, главный контроллер переключает ступени ослабления поля. Сглаживающий реактор СР уменьшает величину пульсации тока ТД. Реверсор изменяет направление протекания тока через обмотки возбуждения двигателей, т.е. направление движения поезда. С помощью тормозного контроллера собирается схема электродинамического тормоза, выводятся ступени тормозного резистора, изменяется уставка тока якоря. Индивидуальные контакторы ЛК1 — ЛК4 служат для подключения и отключения силовой схемы как в режиме тяги, так в режиме ЭДТ.
При маневровых передвижениях и трогании с места используют маневровое положение контроллера машиниста. При этом главный контроллер находится на первой позиции, замкнуты контакторы 1 и 12, ТД питаются от секции 7—8 силовой обмотки трансформатора. Силовой выпрямитель работает в режиме однополу-периодного выпрямления через вентили ВПЗ и ВГ2.
Когда электродвижущая сила (э.д.с.) вторичной обмотки направлена от вывода 7 к выводу 8, на ТД подается напряжение, равное э.д.с. этой секции (276 В). При направлении от вывода 8 к выводу 7 ток в тяговых двигателях не протекает, поскольку вентили ВПЗ и ВГ2 заперты обратным напряжением, равным э.д.с. секции вторичной обмотки, а контактор 11 разомкнут. Коэффициент выпрямления составляет 0,45. Напряжение, приложенное к ТД, равно 125 В. При увеличении скорости ток в ТД снижается. На этой позиции наблюдается повышенная пульсация тока, которая сглаживается реактором СР.
Создается следующая цепь протекания тока (э.д.с. направлена от вывода 7 к выводу 8): вывод 8, трансформатор тока Т2, полупроводниковый диод ВГ2, сглаживающий реактор СР, контакторы тормозного контроллера ТК17 и ТК18, включенные параллельно, контакторы ЛКЗ и ЛК4. Далее ток протекает по двум параллельным ветвям групп ТД: от контактора ЛКЗ через контакты реверсора В2 (Н2), обмотки возбуждения ТД1 и ТД2, контакторы реверсора В1 (Н1), контактор тормозного контроллера ТК10, якоря ТД1 и ТД2, датчик тока ДТ1, измерительный шунт амперметра Я81, контактор ЛК1.
После контактора ЛК4 ток протекает через контакторы реверсора В4 (Н4), обмотки возбуждения ТДЗ и ТД4, контакторы реверсора ВЗ (НЗ), контактор тормозного контроллера ТК12, якоря ТДЗ и ТД4, датчик тока ДТ2, измерительный шунт амперметра 8К2, контактор ЛК2, а от контакторов ЛК1, ЛК2 — через полупроводниковый диод ВПЗ, контактор 1, на вывод 7 вторичной обмотки.
При необходимости дальнейшего разгона контроллер машиниста переводят в положение 1. Главный контроллер переходит на позицию 2, замыкается контактор 11. Силовой выпрямитель работает в режиме двухполупериодного выпрямления с коэффициентом 0,9. При этом напряжение, приложенное к ТД, составляет 250 В. Ток в ТД под воздействием приложенного напряжения увеличивается и достигает значения, которое ограничивается только величиной э.д.с. вращения ТД и сопротивлением силовой цепи.
Цепь протекания тока изменится незначительно, в работу включается плечо выпрямительной установки ВП1 через контактор глав-
ного контроллера ГК11. По мере разгона ток в ТД снижается. Достигнув величины уставки БРУ, заданной переключателем В40, главный контроллер переключается на позицию 3. При этом размыкается контактор ГК12, не обтекаемый током, поскольку параллельно включен контактор ГК11. Замыкается контактор ГК2, подключая еще одну секцию вторичной обмотки трансформатора к выпрямительной установке.
Если на данной позиции э.д.с. обмотки трансформатора направлена от вывода 6 к выводу 8, то к ТД приложено выпрямленное напряжение от секции 7—8 и напряжение секции 6—7 (276 + 276 В). Когда э.д.с. направлена от вывода 8 к выводу 6, ТД оказываются под напряжением только секции 7—8, поскольку контактор ГК12 разомкнут, а вентили ВП4 и ВГ2 заперты напряжением, равным э.д.с. секции 6—7.
Таким образом, напряжение, приложенное к ТД, составляет 375 В. Ток в двигателях под воздействием приложенного напряжения увеличивается и достигает значения, которое ограничивается только величиной э.д.с. вращения ТД и сопротивлением силовой цепи. На этой позиции наблюдается повышенная пульсация тока. Она сглаживается реактором СР. Достигнув величины уставки БРУ, заданной переключателем В40, главный контроллер переходит на позицию 4.
Включается контактор ГК12, выпрямительная установка переключается в режим двухполупериодного выпрямления с напряжением, равным э.д.с. вторичной обмотки трансформатора между выводами 6 и 8 (276 + 276 В). Напряжение, приложенное к ТД, составляет 500 В. В работу включены плечи выпрямительной установки ВП2 и ВП4, а также ВП и ВГ2.
Ток в ТД под воздействием приложенного напряжения увеличивается до значения, которое ограничивается только величиной э.д.с. вращения ТД и сопротивлением силовой цепи. Достигнув величины уставки БРУ, заданной переключателем В40, главный контроллер переходит на позицию 5.
При переключениях на следующие позиции процесс повторяется. Контакторы ГК11, ГК12 будут поочередно переключаться, изменяя режим выпрямления. Остальные контакторы главного контроллера будут поочередно подключать секции вторичной силовой обмотки главного трансформатора до позиции 16. На ней контакторы ГК8 и ГК10 будут соединены параллельно, поскольку их длительное время будет обтекать большой ток. Напряжение, приложенное к выпрямительной установке, составит 2208 В, а к тяговым двигателям — 2000 В
Параллельно обмоткам возбуждения ТД подсоединены резисторы К2 (первая группа) и КЗ (вторая группа). Таким образом, при разгоне до позиции 16 ТД работают с ослабленным полем порядка 94,7 %. Эти резисторы предназначены для снижения пульсаций тока в обмотках возбуждения.
На позиции 17 включаются контакторы LU1 и LU4, подсоединяя первую ступень ослабления поля ТД до 56,6 %, на позиции 18 — контакторы LU2 и LU5, включая вторую ступень ослабления поля ТД до 37 %, на позиции 19 — контакторы ШЗ и LU6, подключая третью ступень ослабления поля до 27 %. Позиция 20 — холостая, на ней обеспечивается равномерный переход главного контроллера на позицию 1.
Все позиции, включая ослабление поля, могут считаться ходовыми, поскольку пусковые резисторы в схеме пуска не участвуют, и в них не теряется мощность. Необходимость езды на той или иной позиции определяется только интенсивностью разгона поезда.
Контакторы LU1 и LU4 выполнены с дугогашением, поскольку возможны режимы, при которых контакторы будут размыкаться под нагрузкой. Для фиксации главного контроллера на любой позиции необходимо во время автоматического пуска перевести ручку контроллера в положение М.
РЕЖИМ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ
Для регулирования скорости или полной остановки поезда применяют ЭДТ. При этом якоря ТД переводятся в режим генерации и подключаются к тормозному резистору. Обмотки возбуждения двигателей получают питание от силовой обмотки трансформатора 0 — 4 напряжением 276 В, 50 Гц через полууправляемый выпрямитель.
Тормозной контроллер переключает силовую схему в режим реостатного торможения с независимым возбуждением в такой последовательности:
* на подготовительной позиции 2 размыкается контактор ТК10 тормозного контроллера, разделяя цепи тормозного контура и цепи возбуждения, контакторы ТК17, ТК18 отключают цепи ТД от выпрямительной установки;
* на рабочих позициях 3—12 размыкается контактор ТК12, отключая цепи якорей второй группы от цепей возбуждения;
* размыкаются контакторы ТК15, ТК16, обесточивая цепи, шунтирующие обмотки возбуждения в режиме тяги;
* замыкаются контакторы ТК1, ТК19 в цепи тормозного контура якорей;
* замыкаются контакторы ТК11, ТК13, ТК14 в цепи возбуждения ТЭД;
* на позициях 4—14 замыкаются контакторы ТК4 — ТК9 тормозного контроллера, последовательно попарно выводятся ступени тормозного резистора.
Для каждой группы ТД создается свой контур протекания тока якоря:
1 -я группа — якорь М1, датчик тока якоря ДТ1, измерительный шунт амперметра К81, контакторы ЛК1 и ТК1, резисторы R30, R32, R34, R36 и R38, якорь М2;
2-я группа —якорь М4, контактор ТК 19, резисторы R39, R37, R35, R33 и R31, контакторы ТК1 и ЛК2, измерительный шунт амперметра RS2, датчик тока якоря ДТ2, якорь М3.
Параллельно резисторам R30, R31 установлены герконовые реле РПТ1 и РПТ2. При возникновении тока перегрузки в цепи якорей реле срабатывает и через промежуточное реле ПРЗ отключает питание контакторов ЛК1 — ЛК. Это приводит к разбору схемы ЭДТ.
Образуются следующие цепи возбуждения:
О в первый полупериод ток протекает от вывода 0 через контактор тормозного контроллера ТК11, провод 16Б, тиристор ТТ5, измерительный шунт амперметра R83, датчик тока возбуждения ДТВ, контактор тормозного контроллера ТК13, контактор реверсора В1 (Н1), обмотки возбуждения М1, М2, контактор реверсора В2 (Н2), линейные контакторы ЛКЗ, ЛК4, контактор реверсора В4 (Н4), обмотки возбуждения М4, М3, контактор реверсора ВЗ (НЗ), контактор тормозного контроллера ТК14, диод выпрямителя Д6, провод 16Д, предохранитель Пр24, вывод 4 вторичной обмотки;
- во второй полупериод цепь питания обмоток возбуждения постоянным током не изменяется, отличается лишь цепь питания выпрямителя возбуждения. Ток протекает от вывода 4 через предохранитель Пр24, провод 16Д, диод выпрямителя Д5, цепи возбуждения ТД, тиристор ТТ6, провод 16Б, контактор тормозного контроллера ТК11 к выводу 0 вторичной обмотки трансформатора. Ток в обмотках возбуждения регулируется тиристорами ТТ5 и ТТ6, на управляющие выводы которых приходят сигналы управления от блока БУТР через импульсные трансформаторы Т5, Тб.
Инж. А.В. КРЫЛОВ,
г. Нижний Новгород
