2015-05-26
666
ГЛАВА VI
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОВОЗА
Электрическая схема электровоза позволяет получить три соединения тяговых двигателей: последовательное (С), последовательно-параллельное (СП) и параллельное (П). На каждом из этих соединений имеется возможность работать как на полном поле (ПП), так и на четырех ступенях ослабления поля двигателей (ОП). Рекуперативное торможение возможно также на трех соединениях. Работу по системе многих единиц схема электровоза не предусматривает. В моторном режиме допустима работа на всех трех соединениях с выключенными поврежденными двигателями.
Ниже приводится описание действия силовой схемы и схемы цепей управления электровозов с № 305 по № 699 и схем электровозов с № 700 с быстродействующими контакторами—силовой и цепей управления.
СХЕМА СИЛОВОЙ ЦЕПИ
Тяговый режим. Для подготовки электровоза к работе необходимо включением кнопок «Пантографы» и «Пантограф передний» или «Пантограф задний» поднять пантограф, включить контактор вспомогательных цепей (КВЦ), нажав кнопку «Возврат реле» и включив кнопку «КВЦ», а затем кнопками управления включить вспомогательные машины.
|
|
|
Для приведения электровоза в движение следует включить выключатель управления и быстродействующий выключатель, а затем установить реверсивно-селективную рукоятку контроллера в положение «Вперед» или «Назад». Главную рукоятку контроллера переводят на 1-ю позицию.
При этом реверсор поворачивается в положение, соответствующее выбранному направлению движения, и затем замыкаются линейные контакторы 3-1, 4-1, 3-2, 17-2 и 2-2. После замыкания линейных контакторов образуется электрическая цепь при последовательном (С) соединении тяговых двигателей:
- пантограф 45-1;
- крышевой разъединитель 47-1;
- дроссель 83-1;
- быстродействующий выключатель 51;
- дифференциальное реле 52;
- линейные контакторы 3-1,4-1;
- первая группа пусковых сопротивлений Р1-Р4;
- контакторный элемент группового переключателя 22-1;
- вторая группа пусковых сопротивлений Р5-Р8;
- реле перегрузки РП 1-2, 65-1;
- нож отключателя двигателей 0Д1-2;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя І;
- якорь тягового двигателя ІІ;
- контакты тормозного переключателя Т 2-1, Т 3-1;
- обмотка возбуждения двигателя I;
- контакты тормозного переключателя Т 17-1, Т 16-1;
- обмотка возбуждения двигателя II;
- контакты тормозного переключателя Т 8-1, Т 7-1;
- нож отключателя двигателей ОД 1-2;
- контакторный элемент группового переключателя 25-1;
- реле перегрузки РПЗ-4, 66-1;
- нож отключателя двигателей ОДЗ-4;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя ІІІ;
|
|
|
- якорь тягового двигателя ІV;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т 13-1;
- шунт амперметра 67-1;
- обмотка возбуждения тягового двигателя ІІІ;
- контакты тормозного переключателя Т 20-1, Т 21-1;
- обмотка возбуждения тягового двигателя IV;
- контакты тормозного переключателя Т 26-1, Т 25-1;
- нож отключателя двигателей ОД З-4;
- шунт амперметра 68-1;
- контакторный элемент группового переключателя 32-0;
- межкузовное соединение;
- линейный контактор 3-2;
- третья группа сопротивлений Р23—Р26;
- контакторный элемент группового переключателя 22-2;
- группа пусковых сопротивлений Р27—Р30;
- линейный контактор 2-2;
- реле перегрузки РП5-6, 65-2;
- нож отключателя двигателей ОД 5-6;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя V;
- якорь тягового двигателя VI;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т2-2, Т3-2;
- обмотка возбуждения тягового двигателя V;
- контакты тормозного переключателя Т 17-2, Т16-2;
- обмотка возбуждения тягового двигателя VI;
- контакты тормозного переключателя Т8-2, Т 7-2;
- нож отключателя двигателей ОД5-6;
- контакторный элемент группового переключателя 25-2;
- линейный контактор 17-2;
- реле перегрузки РП7-8, 66-2;
- нож отключателя двигателей ОД5-6;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя VII;
- якорь тягового двигателя VIII;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т14-2, Т 13-2;
- шунт амперметра 69-2;
- обмотка возбуждения двигателя VII;
- контакты тормозного переключателя Т20-2, Т21-2;
- обмотка возбуждения двигателя VIII;
- контакты тормозного переключателя Т26-2, Т25-2;
- нож отключателя двигателей ОД 7 -8;
- шунт амперметра 68-2;
- контакты тормозного переключателя Т10-2, Т11-2;
- дифференциальное реле 52;
- счетчик 106;
- земля.
В цепь двигателей полностью введено пусковое сопротивление. Дальнейшее перемещение главной рукоятки контроллера приводит к постепенному выключению секций пусковых сопротивлений вплоть до полного выведения их на ходовой, 16-й позиции.
Порядок замыкания контакторов можно проследить по таблице 1.
Для дальнейшего увеличения скорости на этой позиции возможно применение ослабления поля двигателей, что достигается установкой тормозной рукоятки контроллера в одно из выбранных положений.
При постановки рукоятки в положение ОП І происходит включение контакторов 13-1, 213-1, 13-2 и 213-2, замыкающих цепь сопротивлений и индуктивных шунтов параллельно обмоткам возбуждения двигателей. Если выбрана более высокая степень ослабления поля, включаются контакторы 14-1, 214-1, 14-2, 214-1 и т.д., при этом уменьшается величина шунтирующего сопротивления.
Переход на последовательно- параллельное соединение начинается при переводе главной рукоятки на 17-ю позицию; он осуществляется шунтированием двигателей V и VІІІ (рис 1). Переход начинается выключением ряда контакторов (номера их можно проследить по таблице замыкания), вследствие чего в цепь двигателей вводится часть пусковых сопротивлений. Это 1-я позиция перехода. На 2-й позиции группа двигателей V—VIII замыкается элементом 33-0 на часть пусковых сопротивлений. На 3-й позиции размыкается элемент 32-0, отключая замкнутую группу двигателей. На 4-й позиции перехода размыкается блокировка КСПО-С и выключаются контакторы 5-2, 10-2, вводя в цепь двигателей V—VIII сопротивления Р29-Р30, Р24-Р25, которые уменьшают бросок тока при переходе с С на СП соединение.
Подсоединение этой группы двигателей к питанию происходит включением элементов 30-0 и 31-0 на 5-й позиции перехода. По окончании перехода включается уравнительный контактор 20-2, что необходимо для выравнивания нагрузок и напряжений в обеих цепях двигателей, так как величина сопротивлений обеих групп различна.
Цепи, образующиеся на 17-й позиции (рис. 2), следующие:
- пантограф 45-1;
|
|
|
- крышевой разъединитель 47-1;
- дроссель 83-1;
- быстродействующий выключатель 51;
- дифференциальное реле 52;
Далее цепь разветвляется на две.
Первая цепь:
- линейные контакторы 3-1, 4-1;
- первая группа пусковых сопротивлений Р1-Р4;
- контакторный элемент группового переключателя 22-1;
- вторая группа пусковых сопротивлений Р5-Р8;
- реле перегрузки РП 1-2, 65-1;
- нож отключателя двигателей 0Д1-2;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя І;
- якорь тягового двигателя ІІ;
- контакты тормозного переключателя Т2-1, Т 3-1;
- обмотка возбуждения двигателя I;
- контакты тормозного переключателя Т17-1, Т 16-1;
- обмотка возбуждения двигателя II;
- контакты тормозного переключателя Т8-1, Т 7-1;
- нож отключателя двигателей ОД 1-2;
- контакторный элемент группового переключателя 25-1;
- реле перегрузки РПЗ-4, 66-1;
- нож отключателя двигателей ОД З-4;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя ІІІ;
- якорь тягового двигателя ІV;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т 13-1;
- шунт амперметра 67-1;
- обмотка возбуждения тягового двигателя ІІІ;
- контакты тормозного переключателя 20-1, Т 21-1;
- обмотка возбуждения тягового двигателя IV;
- контакты тормозного переключателя Т26-1, Т 25-1;
- нож отключателя двигателей ОД З-4;
- шунт амперметра 68-1;
- нож отключателя двигателей ОД 2;
- контакторный элемент группового переключателя 33-0;
- нож отключателя двигателей 0Д 2;
- контакторы тормозного переключателя Т11-1, Т10-1;
- дифференциальное реле 52,
- счетчик 106;
- земля.
Вторая цепь:
- контакторные элементы 30-0, 31-0;
- линейный контактор 3-2;
- третья группа сопротивлений Р23—Р26;
- контакторный элемент группового переключателя 22-2;
- четвертая группа пусковых сопротивлений Р27—Р30;
- линейный контактор 2-2;
- реле перегрузки РП5-6, 65-2;
- нож отключателя двигателей ОД 5-6;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя V;
- якорь тягового двигателя VI;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т2-2, Т3-2;
- обмотка возбуждения тягового двигателя V;
- контакты тормозного переключателя Т17-2, Т16-2;
|
|
|
- обмотка возбуждения тягового двигателя VI;
- контакты тормозного переключателя Т8-2, Т 7-2;
- нож отключателя двигателей ОД5-6;
- контакторный элемент группового переключателя 25-2;
- линейный контактор 17-2;
- реле перегрузки РП7-8, 66-2;
- нож отключателя двигателей ОД5-6;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя VII;
- якорь тягового двигателя VIII;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т14-2, Т 13-2;
- шунт амперметра 69-2;
- обмотка возбуждения двигателя VII;
- контакты тормозного переключателя Т20-2, Т21-2;
- обмотка возбуждения двигателя VIII;
- контакты тормозного переключателя Т26-2, Т25-2;
- нож отключателя двигателей ОД 7 -8;
- шунт амперметра 68-2;
- контакты тормозного переключателя Т10-2, Т11-2;
- дифференциальное реле 52;
- счетчик 106;
- земля.
При дальнейшем перемещении главной рукоятки контроллера величина сопротивления уменьшается вплоть до 27-й ходовой позиции. На этой позиции включаются контакторы 8-1 и 8-2 (рис.2), подготавливая схему для перехода на параллельное соединение, и отключается контактор 20-2.
Переход на параллельное (П) соединение осуществляется двумя групповыми переключателями КСП І и КСП ІІ при установке главной рукоятки контроллера на 28-ю позицию.
На 1-й позиции перехода (рис.3) в цепь двигателей вводятся сопротивления для ограничения бросков тока. Затем включением контакторов 23-1 и 23-2 происходит шунтирование двигателей I, II и V, VI переходными сопротивлениями Р81-Р82 и Р83-Р84. Зашунтированные двигатели отключаются контакторными элементами 25-1 и 25-2. Контакторные элементы 24-1 и 24-2 закорачивают переходное сопротивление, а элементы 26 и 27 подсоединяют отключенные двигатели к земле.
Включением линейных контакторов 1-1, 2-1, 1-2 (рис. 4) переход на (П) параллельное соединение заканчивается. В силовой схеме образуются четыре параллельные ветви:
1 ветвь:
- линейные контакторы 2-1 и 1-1;
- вторая группа пусковых сопротивлений Р5-Р8;
- реле перегрузки РП 1-2, 65-1;
- нож отключателя двигателей 0Д1-2;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя І;
- якорь тягового двигателя ІІ;
- контакты тормозного переключателя Т2-1, Т 3-1;
- обмотка возбуждения двигателя I;
- контакты тормозного переключателя Т17-1, Т 16-1;
- обмотка возбуждения двигателя II;
- контакты тормозного переключателя Т8-1, Т 7-1;
- нож отключателя двигателей ОД 1-2;
- нож отключателя ОД1;
- контакторные элементы группового переключателя 26-1 и 27-1;
- контакты тормозного переключателя Т6-1, Т5-1;
- дифференциальное реле 52;
- счетчик 104;
- земля.
2 ветвь:
- линейные контакторы 3-1, 4-1;
- первая группа пусковых сопротивлений Р1-Р4;
- контакторные элементы группового переключателя 23-1 и 24-1;
- реле перегрузки РПЗ-4, 66-1;
- нож отключателя двигателей ОД З-4;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя ІІІ;
- якорь тягового двигателя ІV;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т 13-1;
- шунт амперметра 67-1;
- обмотка возбуждения тягового двигателя ІІІ;
- контакты тормозного переключателя 20-1, Т 21-1;
- обмотка возбуждения тягового двигателя IV;
- контакты тормозного переключателя Т26-1, Т 25-1;
- нож отключателя двигателей ОД З-4;
- шунт амперметра 68-1;
- нож отключателя двигателей ОД 2;
- контакторный элемент группового переключателя 33-0;
- нож отключателя двигателей 0Д 2;
- контакторы тормозного переключателя Т11-1, Т10-1;
- дифференциальное реле 52,
- счетчик 106;
- земля.
3 ветвь:
- линейный контактор 1-2;
- четвертая группа пусковых сопротивлений Р27—Р30;
- линейный контактор 2-2;
- реле перегрузки РП5-6, 65-2;
- нож отключателя двигателей ОД 5-6;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя V;
- якорь тягового двигателя VI;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т2-2, Т3-2;
- обмотка возбуждения тягового двигателя V;
- контакты тормозного переключателя Т17-2, Т16-2;
- обмотка возбуждения тягового двигателя VI;
- контакты тормозного переключателя Т8-2, Т 7-2;
- нож отключателя двигателей ОД5-6;
- контакторные элементы группового переключателя 26-2 и 27-2;
- контакты тормозного переключателя Т6-1, Т5-1;
- дифференциальное реле 52;
- счетчик 104;
- земля.
4 ветвь:
- контакторные элементы группового переключателя 30-0 и 31-0;
- линейный контактор 3-2;
- третья группа пусковых сопротивлений Р23- Р26;
- контакторные элементы 23-2 и 24-2;
- линейный контактор 17-2;
- реле перегрузки РП7-8, 66-2;
- нож отключателя двигателей ОД5-6;
- контакты реверсора;
- якорь тягового двигателя VII;
- якорь тягового двигателя VIII;
- контакты реверсора;
- контакты тормозного переключателя Т14-2, Т 13-2;
- шунт амперметра 69-2;
- обмотка возбуждения двигателя VII;
- контакты тормозного переключателя Т20-2, Т21-2;
- обмотка возбуждения двигателя VIII;
- контакты тормозного переключателя Т26-2, Т25-2;
- нож отключателя двигателей ОД 7 -8;
- шунт амперметра 68-2;
- контакты тормозного переключателя Т10-2, Т11-2;
- дифференциальное реле 52;
- счетчик 106;
- земля.
С 28-й по 36-ю позицию продолжается реостатный пуск электровоза.
На 37-й (ходовой) позиции контакторы 8-1, 8-2 и 20-2 размыкаются. Отключение контактора 20-2 на 27-й позиции, контакторов 8-1, 8-2 и 20-2 на 37-й позиции производится во избежание неравномерного распределения тока между контакторами, шунтирующими группы сопротивлений на ходовых позициях.
Так же, как и на 16-й позиции, на 27-й и 37-й позициях путем установки тормозной рукоятки в соответствующее положение могут быть получены позиции ослабленного поля.
На рис. 137 приведены пусковые, а на рис. 138 — тяговые характеристики электровоза.
Работа с отключенными неисправными двигателями. При выходе из строя одного из двигателей ножами отключателя двигателей отсоединяется группа из двух двигателей, например, при повреждении двигателя І отключаются двигатели I и II. Схемы переходов при неисправности двигателей первой половины и двигателей второй половины электровоза несколько различны. Для примера рассмотрим работу схемы при повреждении двигателя I и двигателя V.
В случае отключение двигателей I и II (рис. 139а и 1396) одновременно с ножами ОД1-2 переключаются сблокированные с ними ножи ОД1 и ОД2 (см. рис. 130). Переключение ножа ОД1 предотвращает подсоединение закороченной ветви двигателей к земле при параллельном соединении, подключая одновременно на том же соединении землю в цепь двигателей III, IV.
Ножами ОД 2 контактор 33-0 (рис 139а) включается параллельно контакторам 30-0, 31-0 и шунтирует на сопротивление цепь двигателей первой половины электровоза при переходе с последовательного на последовательно- параллельное соединение. Контактором 32-0 на 3-й позиции перехода отключаются двигатели первой половины электровоза. Переход на параллельное соединение происходит аналогично переходу при полном числе тяговых двигателей.
Если отключены двигатели V и VI (рис. 140а и 1406), то при переходе с последовательного на последовательно-параллельное соединение одновременно с контактором 32-0 размыкаются контакторы 2-2, 17-2, отключая цепь двигателей второй половины электровоза. На последовательно-параллельном соединении работают четыре двигателя первой половины электровоза. При переходе на параллельное соединение двигатели VII и VIII включаются на 5-й позиции перехода контакторным элементом 23-2 и контактором 17-2.
При повреждении двух или трех двигателей различных групп (например, І и IV или II, V, VII) работа возможна лишь на последовательном соединении.
На аварийных режимах возможно применение ослабления поля на всех ходовых позициях.
Рекуперация при отключенных двигателях невозможна; это обеспечивается включением блокировок отключателя двигателей в цепь соответствующих вентилей тормозного переключателя.
Режим рекуперативного торможения. Выбор соединения тяговых двигателей (в зависимости от скорости движения электровоза) осуществляется реверсивно-селективной рукояткой, которая имеет для обоих направлений движения четыре фиксированные позиции:
1. Моторный режим М.
2. Рекуперативный режим П — параллельное соединение якорей двигателей.
3. Рекуперативный режим СП — последовательно-параллельное соединение.
4 Рекуперативный режим С — последовательное соединение.
Перед сбором схемы рекуперативного режима включением кнопки «Возбудитель» (см. рис. 131*) должны быть включены мотор-генераторные агрегаты ПГ-1 и ПГ-2. Установка реверсивно-селективной рукоятки в положение Я, тормозной на позицию 02 при положении. главной на позиции 0 приводит к включению контакторов 8-1 и 8-2, а затем и к повороту групповых переключателей КСП 0, КСП І и КСП ІІ.
Далее происходит поворот тормозных переключателей 11\1 и ТКИ которые осуществляют переключения в цепях обмоток возбуждения тяговых двигателей. После этого главная рукоятка устанавливается на позицию 1, что приводит к включению контакторов 18-1,18-2, 19-1 и 19-2, подключающих цепи обмоток возбуждения к зажимам возбудителей ПГ-1 и ПГ-2.
На позиции 02 тормозной рукоятки по проводу 27 получает питание цепь последовательно включенных обмоток независимого возбуждения генераторов возбудителей. При дальнейшем перемещении тормозной рукоятки выводятся секции сопротивления в этой цепи, тем самым увеличивая ток возбуждения возбудителей ПГ-1 и ПГ-2 и тяговых двигателей.
Однако рекуперация начнется лишь в момент, когда э.д.с. генерирующих тяговых двигателей станет равна или несколько больше напряжения в контактном проводе. Это обеспечивается тем, что включение линейных контакторов 3-1, 4-1, 3-2, 1-1, 1-2, 2-1 поставлено в зависимость от срабатывания реле рекуперации 62.
При правильной регулировке реле рекуперации срабатывает только в том случае, если разность между э. д. с. тяговых двигателей и напряжением в контактной сети не превышает 100 в.
Включение линейного контактора 4-1 приводит также к автоматическому включению реостатных контакторов, выключающих все секции пусковых сопротивлений, что допустимо благодаря практическому равенству э. д. с. двигателей и напряжения сети в момент включения линейных контакторов.
Подобная схема упрощает работу машиниста при переходе на рекуперативное торможение, так как позволяет все подготовительные операции проделать в режиме выбега, а торможение начать одной тормозной рукояткой.
Электрические цепи при рекуперативном торможении на всех соединениях двигателей показаны для электровозов до № 699 на 142*, 143* и для электровозов, начиная с № 700 на, 142а*, 143а*.
Как видно из рисунков, обе половины схемы совершенно одинаковы, следовательно, их можно рассматривать как схемы двух параллельно работающих электровозов с четырьмя генерирующими двигателями.
Возбудители ПГ-1 и ПГ-2 представляют собой противокомпаундные генераторы и питают обмотки возбуждения двигателей по циклической схеме. С целью увеличения тормозных усилий противокомпаундные обмотки возбудителей рекуперации на параллельном соединении переключаются тормозным переключателем в две параллельне ветви. Таким образом, размагничивающие ампер-витки указанной обмотки на всех соединениях тяговых двигателей сохраняютсяся постоянными.
Кроме того, начиная с 6-й позиции торможения, повышается вращения двигателей преобразователей путем ослабления поля возбуждения, что соответственно увеличивает мощность возбудительного агрегата.
На параллельном соединении двигателей (см. рис. 143) средние точки двух последовательно включенных обмоток подключаются соответствующим точкам силовой цепи (точки А, Б, В, Г). Цикличность обмоток возбуждения и подключение средних точек к точкам цепи А, Б, В, Г обеспечивает необходимое равенство распределений нагрузок в параллельных ветвях каждой половины.
Для обеспечения стабилизирующего эффекта при изменении направления движения уравнительные соединения между обмотками и точками А, Б, В, Г схемы переключаются элементами реверсоров.
Приведенная на рис. 142 схема рекуперации с последовательно- параллельным соединением тяговых двигателей образуется при установке реверсивно-селективной рукоятки на положение СП, главной рукоятки на 1-ю позицию и тормозной рукоятки на позицию, на которой происходит срабатывание реле рекуперации.
Выравнивание нагрузок между параллельными цепями на параллельном и последовательно-параллельном соединениях происходит за счет влияния противокомпаундных обмоток возбудителей.
Для предотвращения возникновения незатухающих колебаний тока в цепи тяговых двигателей цепи обмоток возбуждения генераторов рекуперации соединены последовательно.
На рис. 144а приведены токовые характеристики, а на рис. 1446 характеристики тормозных усилий при режиме рекуперативного торможения.
