[02-2026] Электрическая схема силовых цепей электровоза 2ЭС7

[Admin]

Электрическая схема силовых цепей электровоза 2ЭС7

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

Электрические цепи грузового электровоза переменного тока

2ЭС7

(проект 11201) обеспечивают синхронную работу оборудования всех секций, входящих в состав электровоза. Обеспечивается возможность автономной работы каждой секции из своей кабины управления. Резервирование цепей вспомогательного оборудования при неисправностях производится независимо от машиниста через блоки управления преобразователями. Отключение неисправного оборудования осуществляется непосредственно с пульта управления электровозом.

Питание высоковольтных цепей производится от контактной сети однофазного переменного тока номинальным напряжением 25 кВ, 50 Гц. Для подключения высоковольтных цепей электровоза к контактной сети используются токоприемники (один на секции). Технические параметры токоприемника обеспечивают работу силового оборудования двух секций при одном поднятом токоприемнике.
На одной секции электровоза устанавливаются два тяговых трансформатора и два тяговых преобразователя. Через тяговый трансформатор производится понижение напряжения контактной сети до величины 1 кВ, которое затем используется для питания цепи тяговых преобразователей.

В состав оборудования тягового преобразователя входят управляемый выпрямитель и инверторы. Через выпрямители происходит преобразование однофазного переменного тока в постоянный ток. Постоянный ток поступает на инверторы тяговых двигателей и вспомогательного оборудования, где преобразуется в переменный трехфазный ток с регулированием амплитуды и частоты. Переменный трехфазный ток используется для питания тяговых электродвигателей, двигателей вспомогательного оборудования, преобразователя питания цепей управления (ППЦУ) и системы обеспечения микроклимата кабины машиниста.
ППЦУ преобразует трехфазный переменный ток напряжением 380 В в постоянный ток для питания цепей управления электровозом и цепи заряда аккумуляторной батареи. Цепи управления выполнены по двухпроводной схеме и изолированы от корпуса электровоза. Резервирование цепи ППЦУ производится через межсекционное соединение от преобразователя питания цепей управления соседней секции по командам МПСУиД.

Функции управления всеми системами электровоза выполняет МПСУиД. Взаимодействие между оборудованием МПСУиД секций электровоза осуществляется по межсекционной линии связи.
Силовые цепи электровоза состоят из цепей: однофазного переменного тока напряжением 25 кВ, тяговых трансформаторов, тяговых преобразователей, тяговых электродвигателей и вспомогательного оборудования.
Цепи питания тяговых преобразователей. Подключение электровоза к контактной сети обеспечивается токоприемником ХА1 (рис. 1). Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений в цепи токоприемника установлен ограничитель напряжений FV1. После токоприемника в высоковольтную цепь включен дроссель защиты от радиопомех L1. Подключение токоприемника к общей шине на крыше электровоза обеспечивается разъединителем-заземлителем QS1 при его нахождении в положении «Соединено». Токоведущие шины электровоза объединены гибким шунтом (003), поэтому после подъема одного из токоприемников напряжение контактной сети подается на обе секции локомотива. К шине 003 подсоединяется измерительный трансформатор напряжения контактной сети Т3.

После включения главного выключателя А11 через его силовые контакты, через измерительный трансформатор тока ТА1, заземлитель-разъединитель QS2, ограничитель перенапряжений FV2, индуктивно-емкостной фильтр L2-C1, провод 005 переменный ток подводится к силовым контактам заземлителей-разъединителей QS3 и QS4. Трансформатор тока ТА1 служит высоковольтным вводом цепи переменного тока напряжением 25 кВ в кузов электровоза.
После индуктивно-емкостного фильтра L2-C1 создаются две параллельные цепи первичных обмоток тяговых трансформаторов: через заземлитель-разъединители QS3, провод 007, вывод U первичной обмотки тягового трансформатора Т1 и через за-землитель-разъединители QS4, провод 014, вывод U первичной обмотки тягового трансформатора Т2. Второй вывод Е первичной обмотки тягового трансформатора Т1 через измерительный трансформатор тока ТА2, провод 006 соединяется с токоотво-дами ХА2 и ХА3. Второй вывод Е первичной обмотки тягового трансформатора Т2 через измерительный трансформатор тока ТА3 соединяется с токоотводами ХА4 и ХА5. Заземлители-разъединители QS3 и QS4 используются для подключения, а также отключения и заземления цепи первичной обмотки соответствующего тягового трансформатора при его неисправности.
Выводы вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока и напряжения подсоединяются к блоку учета электроэнергии (БУЭ), данные от которого передаются в МПСУиД.

Состояние первичной обмотки тяговых трансформаторов определяется по величине тока холостого хода (при отсутствии нагрузки во вторичной обмотке тягового трансформатора).
Выводы вторичных обмоток тяговых трансформаторов подключаются к тяговым преобразователям. Блок управления тяговым преобразователем включает контактор предварительного заряда, а после зарядки звена постоянного тока — размыкатель линии питания Q4.
После подключения тягового трансформатора к преобразователю подключается дроссель поглощающего контура, который обеспечивает сглаживание колебаний тока и напряжения, возникающих при его работе.
Дифференциальная защита цепи тяговых трансформаторов производится МПСУиД сравнением величин тока тяговых преобразователей (1тп1 и 1тп2) с величиной тока секции электровоза (IKS). 1тп1 - величина тока трансформатора ТА2, 1тп2 - величина тока трансформатора ТА3, IKS - величина тока трансформатора ТА1.
Цепи режима тяги. Преобразование однофазного переменного тока с вторичных обмоток тяговых трансформаторов в выпрямленный ток для питания фазовых модулей инверторов происходит с помощью выпрямительных установок, входящих в состав тяговых преобразователей.

После включения контактора предварительного заряда, через два управляемых четырехквадрантных преобразователя (выпрямительные установки) и ограничительный резистор происходит зарядка звена постоянного тока. Как только напряже
ние звена постоянного тока превысит 95 % конечной величины, включается размыкатель линии питания, который выводит из схемы ограничительный резистор. Фазовые модули инверторов подключены к выпрямленному току.
В дальнейшем по командам, поступающим от МПСУиД, инверторы тяговых преобразователей (APRWA, APRWB) начинают работать в режиме, который обеспечивает необходимую частоту и напряжение для создания заданного момента на валах тяговых электродвигателей.

При неисправностях в цепи инверторов тяговых двигателей блок управления тяговым преобразователем может отключить размыкатель линии питания, отключив неисправный преобразователь. Перед отключением размыкателя линии питания МПСУиД производит отключение главного выключателя.
Цепи режима электрического торможения. На электровозе 2ЭС7 применяется рекуперативное торможение. В режиме рекуперативного торможения тяговые электродвигатели переходят в генераторный режим.
В режиме электрического торможения инверторы тяговых двигателей выполняют функцию управляемых выпрямителей, а выпрямители выполняют функцию инвертора. Происходит преобразование трехфазного переменного тока, поступающего от тяговых двигателей, в постоянный ток, а затем в однофазный переменный ток, который поступает на вторичные обмотки тяговых трансформаторов. С тяговых трансформаторов преобразованный ток возвращается в контактную сеть.
Работа силовых цепей в аварийных режимах. Отключение соответствующего главного выключателя и токоприемника секции производится переключениями в цепях управления. При выходе из строя ГВ используется тумблер SA37, отключение соответствующего токоприемника при выходе его из строя производится тумблером SA41. Тумблеры расположены в шкафу низковольтной аппаратуры ШНА.

Ручное управление отключением тяговых электродвигателей осуществляется соответствующими переключателями на пульте машиниста SA1, SA2, SA3 или через монитор МПСУиД. При отключении тяговых электродвигателей М1 — М4 автоматически выводится из работы соответствующий инвертор.
Цепи вспомогательных машин и аппаратов. От инверторов вспомогательного оборудования трехфазный переменный ток поступает в блок вспомогательных трансформаторов А3 (HTG). Два трехфазных трансформатора (TVA и TVB) подключены раздельно к соответствующим инверторам тяговых преобразователей.

На рис. 2 представлена электрическая схема цепей вспомогательного оборудования одной секции электровоза.
С вторичной обмотки трансформатора TVA, после включения контактора КА, трехфазный переменный ток регулируемых частоты (от 10 до 50 Гц) и напряжения (от 78 до 380 В) поступает для питания оборудования по каналу I. С вторичной обмотки трансформатора TVB, после включения контактора КВ, трехфазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 380 В поступает для питания оборудования по каналу II. На выходе трансформаторов TVA и TVB включены фильтрующие конденсаторы СА и СВ.
После включения контакторов с К1 по К15 трехфазный переменный ток поступает к соответствующим потребителям. Все контакторы (за исключением К16) снабжены тепловыми реле для защиты цепей вспомогательного оборудования от перегрузки по току.
Контакторы К13 и К15 подключают своих потребителей при отключенных контакторах К12 и К14 к каналу II в режиме работы «Зима». Выбор режима выполняется МПСУиД в зависимости от температуры воздуха в кузове. На каждой секции автономно, при сигнале с датчика температуры ниже -10 °С в течение 10 мин выдается команда БУК «Зимний режим». При напряжении контактной сети более 750 В и наличии сигнала с датчика температуры выше 0 °С в течение 10 мин команда БУК «Зимний режим» снимается.
Для защиты цепей вспомогательного оборудования от перегрузки по току все контакторы (за исключением К16) снабжены тепловыми реле.

Через автоматический защитный выключатель SF20 трехфазный переменный ток поступает к преобразователю питания цепей управления (ППЦУ).
Через автоматический защитный выключатель SF26 трехфазный переменный ток поступает к оборудованию микроклимата кабины управления.
Трехфазный переменный ток поступает к трансформатору TV1, который обеспечивает работу тепловых панелей кабины управления, работу холодильника и микроволновой печи.

При неисправности линии питания блок управления переводит HTG в режим работы «Резервирование». Неисправная питающая линия отключается путем размыкания соответствующего контактора (КА и КВ). Замыкается контактор КЕ, питание потребителей, подключенных к неисправной питающей линии, обеспечивается от исправной линии. В режиме «Резервирование» питание потребителей производится переменным трехфазным током напряжением 380 В частотой 50 Гц.
Цепи при использовании внешнего источника питания. Для подключения внешнего источника питания каждая секция электровоза оборудована наружными розетками Х1 и Х2. Для обеспечения работы в режимах «Ввод в депо», «Обточка» и «Холодный отстой» через трансформатор собственных нужд производится подключение одной из розеток к внешнему источнику питания трехфазным переменным током напряжением 380 В частотой 50 Гц.
Выбор режима работы выполняется переключателем SA23 «Эксплуатация». После постановки переключателя в один из ре жимов блокируются подъем токоприемников и включение ГВ. Вторичные обмотки тяговых трансформаторов отключаются от тяговых преобразователей.

В режимах «Ввод в депо», «Обточка» соответствующими переключателями на пульте управления выбирается необходимый тяговый электродвигатель (ТЭД). При этом в трансформаторе собственных нужд замыкаются контакторы kF, KE, в зависимости от выбранного ТЭД КА и КСА или КВ и КСВ. Создается цепь зарядки звена постоянного тока тягового преобразователя, к которому подключен двигатель. По завершению зарядки замыкается контактор KG, импульсный инвертор двигателя готов к работе. Одновременно создается цепь включения насосов тяговых преобразователей, насосов дросселя сетевого фильтра, преобразователя питания цепей управления, системы микроклимата кабины управления и компрессорного агрегата. Сбор схемы тягового режима производится в соответствии с алгоритмом МПСУиД в режимах работы «Ввод в депо» или «Обточка».
После установки переключателя SA23 «Эксплуатация» в положение «Холодный отстой» включается контактор К16. Происходит подключение насосов тяговых преобразователей, понижающего трансформатора, преобразователя питания цепей управления, системы микроклимата кабины управления. Питание нагревательных элементов тяговых преобразователей происходит от бортовой цепи электровоза напряжением 110 В. Режим «Холодный отстой» включается на 40 мин, по истечении этого времени он автоматически выключится.

На электровозах с № 002 после установки переключателя SA23 «Эксплуатация» в положение «Холодный отстой» и подключения внешнего источника питания напряжением 380 В к наружным розеткам Х1 или Х2 включаются контакторы, соответственно, К18 или К19, после чего включается контактор К16.