Admin

Устройство защиты от аварийных режимов тяговых двигателей электровоза 2ЭС6 «СИНАРА»

И.А. ОСИНЦЕВ, преподаватель Тайгинского подразделения Западно-Сибирского учебного центра профессиональных квалификаций

На грузовых электровозах постоянного тока 2ЭС6 «Синара», начиная с № 651, устанавливается устройство защиты от аварийных режимов тяговых двигателей (УЗАРД), разработанное «ОКБ Автоматика» (г. Екатеринбург) по техническому заданию ООО «Уральские локомотивы». Устройство УЗАРД применяется взамен быстродействующего контактора БК-78Т для защиты тяговых электродвигателей (одной параллельной ветви секции) от аварийных токов в генераторном режиме электровоза постоянного тока с рекуперативным торможением.


Общий вид УЗАРД представлен на рис. 1. Устройство обеспечивает срабатывание защиты при внешнем коротком замыкании в режиме рекуперативного торможения за период времени 400 — 500 мкс и снижение амплитуды тока якоря в 1,5 — 2 раза по сравнению с электромагнитными контакторами БК-78Т. Основные параметры и характеристики УЗАРД приведены в табл. 1.
Конструктивно УЗАРД состоит из радиатора с закрепленными на нем транзисторными модулями и драйвером IGBT (рис. 2), пластиной с модулем управления и блоком связи, пластинами с вентиляторами и снабберным конденсатором и другими элементами. Все пластины выполнены из стеклотекстолита. Крепление к месту установки осуществляется через отверстия в стальных кронштейнах, закрепленных на радиаторе через стеклотекстолитовые пластины.
На задней панели УЗАРД (рис. 3) расположена колодка зажимов ХТЗ для подключения входного напряжения, специальный разъем питания Х5, разъемы выходного интерфейса Х1 и Х2, колодки зажимов для питания вентиляторов ХТ5, для подключения шунта измерения тока якоря ХТ4, для контактов блокировки БВ и входного сигнала дифференциального реле ХТ6.


Конструкция УЗАРД выполнена с учетом следующих требований:

• > установка на место, предназначенное для быстродействующего контактора БК-78Т;
• > блочно-модульное исполнение;
• > ремонтопригодность;
• > доступ для осмотра и закрепления контактных соединений, сборочных единиц и деталей;
• > возможность замены блоков при ограниченном демонтаже шин.

Охлаждение УЗАРД — воздушное принудительное от встроенных в него вентиляторов 6318/2TDH (рис. 4). Начиная с сентября 2022 г.; на УЗАРД стали устанавливать панель вентиляторов FLS097/088A-2206C-2Z03 (рис. 5). Расход воздуха, размеры и расположение проемов забора и выброса, а также качество очистки охлаждающего воздуха обеспечивает требуемый тепловой режим УЗАРД. Прокладка силовых кабелей, шин, проводов высокого напряжения выполнена раздельно от проводов цепей управления и диагностики. Металлические части имеют антикоррозийное защитно-декоративное покрытие за исключением металлических частей, не подверженных коррозии. Крепление шин обеспечивает защиту от раскручивания и разрушения крепежа в процессе эксплуатации. Комплектация УЗАРД проводится элементами, соответствующими требованиям ТУ, без их подбора по параметрам при замене.



Устройство УЗАРД включает в себя транзисторный модуль, модуль управления и вентиляторы охлаждения. В состав транзисторного модуля входят силовые транзисторы, закрепленные на радиаторе, модули стабилитронов, драйвер силовых транзисторов, защитные RC-цепи силовых транзисторов. Модуль управления включает в себя плату модуля управления, измерительный датчик ИВИ, ключи УУБК и БС-СИ.
Для начала работы УЗАРД должно быть подано низковольтное напряжение питания микропроцессорной части УЗАРД и вентиляторов охлаждения. Подача напряжения питания 50 В УЗАРД осуществляется автоматически при включении автоматов шкафа МПСУиД (в том числе SF19, SF13 и SF14) и переводе тумблеров, установленных на источниках питания ИПЛЭ 110/50 (G4, G6), в положение «Вкл.». При этом запитывается модуль управления УЗАРД. Питание вентиляторов УЗАРД производится от пропадающей и непропадающей шин бортовой сети электровоза.

При включении тумблера «БВ» на пульте управления машиниста автоматически осуществляется подача сигнала на включение УЗАРД («Сброс защит»), после чего необходимо проконтролировать наличие кодовой связи и сигнала «Готовность УУБК» на мониторе МПСУиД. УЗАРД получает от автоматической системы управления электровозом сигнал 110 В на включение, после чего включает силовые транзисторы VT1, VT2.
В процессе работы УЗАРД обеспечивает измерение и контроль тока якорей тяговых электродвигателей. В случае превышения в генераторном режиме тока якоря 750 А (цикл измерения усредненного значения тока якоря 0,4 мс) или при получении от реле дифференциальной защиты дискретного сигнала о его срабатывании и превышении тока якоря в генераторном режиме 250 А (цикл измерения усредненного значения тока якоря ОД мс) УЗАРД отключает силовые транзисторы. При выключении (включении) силовых транзисторов УЗАРД размыкает (замыкает) цепь питания удерживающей катушки БВ. УЗАРД с помощью БС-СИ, входящего в состав модуля управления, обменивается информацией и диагностикой по кодовой линии связи (RS-485) с системой МПСУиД.


В систему МПСУиД передается следующая информация:
J защита по току (превышение — 750 А); защита по току силовой сборки 1;
J защита по току силовой сборки 2; срабатывание сигнала от дифреле; защита по температуре 1;
S защита по температуре 2;
готовность УЗАРД2 к отключению БК.
В УЗАРД реализованы защиты по току силовой сборки, от перегрева, от невключения транзистора, при этом снимается сигнал готовности УЗАРД.
Схема подключения УЗАРД для одной секции электровоза 2ЭС6 приведена на рис. 6, установка УЗАРД в высоковольтной камере локомотива (для тяговых двигателей 1 и 2) показана на рис. 7.
Для обеспечения схемы резервирования включения БВ электровоза при выходе из строя УЗАРД в схеме включения БВ электровоза 2ЭС6 параллельно блокировкам УЗАРД (цепи 329-330 и 330-331) подключаются блокировочные контакты контакторов К31 (для УЗАРД ТЭД 1 -2) и К32 (для УЗАРД ТЭД 3-4) соответственно.
Для проверки срабатывания устройства защиты от аварийных режимов тяговых двигателей постоянного тока ЮГИШ.421413. ООЗО (в дальнейшем — УЗАРД) в аварийных режимах работы тяговых двигателей электровоза 2ЭС6 разработана методика проверки срабатывания УЗАРД в аварийных режимах тяговых двигателей. Объектом проверки являются УЗАРД одной секции электровоза 2ЭС6, оборудованного УЗАРД, обмотки двигателей которого соединены по схеме смешанного и последовательного возбуждения.

Целями исследования являются:
[х> установление фактов срабатывания УЗАРД при наступлении условий для их срабатывания;
Е> установление величин якорных токов ТЭД при срабатывании УЗАРД при соединении обмоток двигателей по схеме смешанного и последовательного возбуждения;
Е> исследование переходных процессов в цепях ТЭД при срабатывании УЗАРД при соединении обмоток двигателей по схеме смешанного и последовательного возбуждения.
В ходе исследования в одну секцию электровоза устанавливается измерительный комплект УРАН в соответствии с «Методикой исследования рабочих и аварийных режимов тяговых двигателей электровоза 2ЭС6».

Для проведения испытаний необходимы:
'Ъ измерительный комплект УРАН;
выключатели и кабели для дистанционного включения/выклю-чения электропневматических контакторов КЗЗ и К28 независимо от МПСУиД;
ноутбук с COM-портом для считывания и настройки УРАН;
’Ъ документация (настоящая методика, «Методика исследования рабочих и аварийных режимов тяговых двигателей электровоза 2ЭС6», схемы ЭЗ силовых цепей и цепей управления на версии электровозов, на которых будут выполняться испытания).
Испытания должны осуществляться на двухсекционном электровозе 2ЭС6, оснащенном УЗАРД, в режиме тяги на С-соединении ТЭД (ТЭД двух секций последовательно) при последовательном и смешанном возбуждении ТЭД (рис. 8).


Срабатывание УЗАРД должно провоцироваться с помощью короткого замыкания групп ТЭД 3-4 и 1-2 ведомой секции. В указанном режиме направление тока короткого замыкания (КЗ) через контакт УЗАРД и обмотки тяговых двигателей совпадает с направлением тока при коротком замыкании контактной сети в режиме рекуперации. УРАН должен проводить запись при каждом опыте короткого замыкания.
Короткое замыкание группы ТЭД 3-4 ведомой секции должно обеспечиваться принудительным включением линейного контактора КЗЗ (рис. 9). Для принудительного включения контактора КЗЗ должен быть установлен тумблер «КЗ 3-4» и параллельно «ключу» БУК М28 (между цепями 412 и 600), который управляет подачей питания на катушку КЗЗ.
Короткое замыкание группы ТЭД 1-2 ведомой секции должно обеспечиваться принудительным включением линейного контактора К28 (рис. 10). Для принудительного включения контактора К28 должен быть использован двухконтактный тумблер «КЗ 1-2». Один замыкающий контакт тумблера должен быть подключен параллельно вспомогательному контакту контактора КЗО (между цепями 466 и 414), а второй замыкающий контакт тумблера — параллельно «ключу» БУК № 214 (между цепями 415 и 600А), который управляет подачей питания на катушку К28. Указанные тумблеры должны быть вынесены из высоковольтной камеры в кабину машиниста и подключены к указанным цепям при помощи кабелей (проводов).
Кабели, идущие из высоковольтной камеры от катушек контакторов КЗЗ и К28 в кабину машиниста, необходимо проложить и закрепить на достаточном расстоянии от высоковольтных цепей во избежание пробоя высокого напряжения на цепи управления контакторов. Продолжительность замкнутого состояния тумблеров при испытаниях на короткое замыкание должна составлять до 2 с, что обеспечит гарантированное срабатывание контакторов КЗЗ и К28
(время срабатывания контакторов по записям регистратора МПСУиД составляет не более 550 мс).
При проведении короткого замыкания следует установить измерительный комплект УРАН на ведомую секцию электровоза и выполнить его настройку, подключить тумблер «КЗ 3-4» к указанным выше цепям и автономно проверить срабатывание контактора КЗЗ при включении тумблера.

Для исключения выхода из строя группы ТЭД 3-4 ведомой секции в режиме короткого замыкания в случае отсутствия срабатывания УЗАРД необходим следующий порядок проведения испытаний. Первое испытание короткого замыкания должно выполняться на малых скоростях движения электровоза (например, с 5 км/ч) на смешанном возбуждении ТЭД. Для снижения бросков токов на остальных группах ТЭД необходимо проводить опыты КЗ на реостатных позициях.
После проведения испытания необходимо обязательно отключать тумблер управления контактором. После короткого замыкания должны быть проанализированы записи УРАН для определения величины тока КЗ. При величине тока КЗ менее 750 А испытание следует повторить, при этом скорость движения электровоза должна быть увеличена на 2 км/ч. После этого снова должны быть проанализированы записи УРАН.



Далее следует продолжать испытания до достижения тока КЗ величиной более 750 А продолжительностью не менее 500 мкс. При величине тока КЗ более 750 А продолжительностью не менее 500 мкс необходимо убедиться, что УЗАРД сработал. После этого допускается продолжение испытаний при более высоких скоростях движения.
При величине тока КЗ более 750 А продолжительностью не менее 500 мкс и отсутствии срабатывания УЗАРД проводить дальнейшие испытания запрещено до установления и устранения причин неисправности. Далее следует выполнить несколько испытаний на более высоких скоростях движения (например, 8, 10, 12 км/ч). Затем необходимо остановить электровоз, отключить БВ, опустить токоприемник, подключить тумблер «КЗ 1-2» к указанным выше цепям, автономно проверить срабатывание контактора К28 при включении тумблера, после чего повторить испытания для группы ТЭД 1-2. Затем необходимо повторить испытания при соединении обмоток ТЭД по схеме последовательного возбуждения, а далее повторить испытания для второй секции электровоза по той же схеме.

При обнаружении механических повреждений УЗАРД забракованные изделия подлежат восстановлению или замене. Порядок технического обслуживания УЗАРД приведен в табл. 2.
При нарушении нормальной работы УЗАРД, зарегистрированной в журнале технического состояния электровоза или книге замечаний машинистов, следует выполнить работы по получению информации автоматической системы управления и диагностики электровоза. Возможные неисправности УЗАРД и методы их устранения по диагностической информации кодового обмена с автоматической системой управления приведены в табл. 3.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК