Построение силовой схемы на Ход-1 (маневровое положение)

При построении силовой цепи на Ход-1 сначала необходимо назвать предварительные условия:

• наличие установленного давления в НМ, ТМ и отсутствие давления в ТЦ
• наличие высокого и низкого напряжения
• главный разъединитель включён
• включены все ЛК и КШ (ЛК-5 включается вхолостую)
• реверсор головного вагона - в положении Вперёд, остальные реверсора - по направлению движения
• ПСП - в положении ПС, а ПМТ - в положении ПМ
• РК остаётся на 1й позиции.

Токопрохождение:

Токоприёмники--Силовая коробка--Главный предохранитель--Главный разъединитель--Быстродействующий выключатель--контакты ЛК1--Катушка реле перегрузки 1 группы двигателей--Дифференциальное реле--ЛК3--Якоря 1 группы двигателей--Общая точка Я3, далее две параллельные цепи:

1. Кулачок реверсора Вперёд--Обмотки возбуждения 1 группы двигателей-- Кулачок реверсора Вперёд--Л6
2. Контакты КШ1--Индуктивный шунт 1 группы двигателей--Резистор--Кулачок РК25--Общая точка

далее: Силовая катушка РУТ 1 группы двигателей--Диод--Кулачок ПМ3--Кулачок РК3--Полностью введённые пуско-тормозные резисторы 1 группы двигателей--Контакты ЛК2-- Полностью введённые пуско-тормозные резисторы 2 группы двигателей--Кулачок РК4--Датчик тока тормозного режима--Катушка реле перегрузки 2 группы двигателей-- Якорь 2 двигателя--Шунт амперметра с амперметром--Якорь 4 двигателя--Дифференциальное реле-Контакты ЛК4--Кулачок ПМ1--Силовая катушка РУТ 2 группы двигателей-- Общая точка Л16, далее две параллельные цепи:

1. Кулачок реверсора Вперёд--Обмотки возбуждения 2 группы двигателей-- Кулачок реверсора Вперёд--Л18
2. Контакты КШ2--Индуктивный шунт 2 группы двигателей--Резистор--Кулачок РК26--Общая точка Л18

далее: Диод--Кулачок ПМ2--Земляные коробки--ЗУМ--Земля.

• Группы двигателей соединены последовательно.
• Магнитное поле обмоток возбуждения ТЭД составляет 28%.
• Сила тяги - 440 кгс (килограмм-сила) на вагон.
• Общее сопротивление пуско-тормозных резисторов в силовой цепи - 4,176 Ом (вагоны 81-717.5м).

! Направление тока в обмотках возбуждения 2 и 4 двигателей изменено на противоположное (4 – 2), чтобы обеспечить вращение всех колёсных пар вагона в одном направлении.

Построение силовой схемы на Тормоз-1 (дополнительный материал).

При построении силовой цепи на Тормоз-1 сначала необходимо назвать предварительные условия:

• Наличие низкого напряжения, установленного давления в НМ, ТМ и отсутствие давления в ТЦ.

• Реверсор головного вагона строго в положении ВП, остальные реверсора - по направлению движения
• Включены КСБ1 и КСБ2, а также ЛК2, ЛК3, ЛК4 (ЛК1 и ЛК5 не включаются из-за блокировки ПМУ2)
• ПМТ в положении ПТ, а ПСП - в положении ПС (тем не менее, группы генераторов соединены параллельно!), РК остаётся на 1й позиции.
• При скорости более 64 км/ч работают тиристорные регуляторы поля - ТРП (тиристорные ключи).

Цепь состоит из двух контуров- генераторного и тормозного, имеющих между собой две общие точки - Я3 и Л12. В генераторный контур входят 4 генератора, а в тормозной контур включены две параллельные цепи: пуско-тормозные и невыводимые сопротивления (выделены зелёным цветом). Схема построена перекрёстно-мостовым методом, это значит, что ток от якорей 1 группы проходит по обмоткам возбуждения 2 группы и наоборот. Таким образом, если по какой-то причине повысится ток в якорях 1 группы, то это вызовет увеличение возбуждения генераторов 2 группы и, как следствие, увеличение тока в якорях 2 группы до той же величины. При такой схеме достигается хорошая устойчивость работы всех четырёх генераторов и исключает вероятность «опрокидывания», при котором в случае юза генераторы одной группы переходят в моторный режим с изменением направления вращения якорей, а значит, и колёсных пар.

Токопрохождение. Генераторный контур:

1. Точка Я3—якоря 3 и 1 генераторов—ЛК3—ДР—РП1-3—ПТ1—РУТ—Общая точка, далее 2 цепи:

• Кулачок реверсора Вперёд—Обмотки возбуждения 2 гр. генераторов—Кулачок реверсора Вперёд—Л18
• Контакты КСБ2—ДРП—Общая точка Л18, далее: Диод—ПТ2—ПТ4—Общая точка Л12.

2. Точка Я3 далее 2 параллельные цепи:

• Кулачок реверсора Вперёд—Обмотки возбуждения 1 гр. генераторов—Кулачок реверсора Вперёд—Л6
• Контакты КСБ1—ДРП—Общая точка Л6, далее: Силовая катушка РУТ—Диод—Л9—ПТ3—ЛК4—ДР—якорь 4 генератора—Шунт амперметра с амперметром—Якорь 2 генератора—РП2-4—ДТ—Л12.

Тормозной контур состоит из двух параллельных цепей:

1. Точка Л12—РК4—Все пуско-тормозные резисторы 2 группы—ЛК2— Все пуско-тормозные резисторы 1 группы—РК3—Невыводимое сопротивление Л8-Л13—ПТ5—Общая точка Р42.

2. Точка Л12—ПТ4—Точка Р10—Невыводимые сопротивления с датчиком напряжения—Точка Р42, далее: РТ2—РКТТ—Общая точка Я3. Затем ток распределяется на обе части генераторного контура.

Способы изменения скорости вращения якорей ТЭД (расчёты даны для 81-717.5м).

ХОД-1.

Если подключить 4 последовательно соединённых двигателя непосредственно к контактному рельсу, то,

учитывая суммарное сопротивление всех обмоток двигателей, в момент их пуска по СЦ прошёл бы ток:

I= 825В: 0,28 Ом 2950 А

Это привело бы к выходу из строя электрического и механического оборудования (редуктор, карданная муфта). Чтобы избежать аварийного режима при пуске, в СЦ дополнительно вводят ПТР (пуско-тормозные резисторы) 4,176 Ом, поэтому сила тока в СЦ при полностью введённых сопротивлениях будет равна:

I= 825В: (0,28 Ом + 4,176 Ом) 190 А

Итак, все 4 двигателя соединены последовательно, РК находится на 1 позиции, замкнуты его кулачки РК3 и РК4. Это означает, что в СЦ введены все пуско-тормозные сопротивления. Включены КШ1 и КШ2 (замкнуты РК25 и РК26), поле тяговых электродвигателей ослаблено до 28%, а сила тяги составляет 440 кгс на вагон.

• Ослабление поля обмоток возбуждения на Ход-1 обеспечивает более плавный пуск!

• Для предотвращения перегрева пуско-тормозных резисторов (ПТР) запрещается следовать в режиме Ход-1 (маневровый режим) более 5 минут непрерывно!

Для дальнейшего увеличения скорости машинист переводит главную рукоятку КВ в положение Ход-2.

ХОД-2.

При постановке главной рукоятки КВ в положение Ход-2 начинает вращаться СДРК. После ухода РК с первой позиции отключаются КШ1 и КШ2. Магнитное поле тяговых электродвигателей возрастает до 100% и сила тяги также увеличивается почти в 4 раза (до 1600 кгс на вагон), а это, в свою очередь, приводит к увеличению силы тяги и скорости. Когда якоря двигателей начинают вращаться, то в них наводится электродвижущая сила, - ЭДС. Она направлена всегда противоположно приложенному к якорю напряжению, поэтому её называют противо-ЭДС, её направление определяется по Правилу правой руки (см. материалы по электротехнике).

• Запомните: чем больше скорость вращения якоря, тем больше величина противо-ЭДС!

Следовательно, сила тока (при вращении якоря) с учётом противо-ЭДС будет определяться по формуле:

где:

I - сила тока

U - напряжение

- Е - противо-ЭДС

R - сопротивление пуско-тормозных резисторов

4r -внутреннее сопротивление 4х двигателей.

Из формулы видно, что чем больше скорость вращения якорей (т.е. противо-ЭДС), тем меньше будет сила тока в силовой цепи, следовательно, будут падать сила тяги и ускорение. Следовательно, в какой-то момент увеличение скорости прекратится, поэтому для обеспечения постоянства силы тяги (а значит и силы тока) необходимо ступенчато уменьшать сопротивление в силовой цепи.

Для этого РК последовательно замыкает свои кулачки и тем самым, начиная с 3 по 15 позиции, ступенчато уменьшает сопротивление пуско-тормозных резисторов в силовой цепи (1 и 2 позиции сдвоены). Это приводит к увеличению силы тока и, следовательно, к увеличению силы тяги и скорости движения. На 15 позиции все пуско-тормозные сопротивления выведены. Позиции 16, 17 и 18 являются строенными, т.е. никаких изменений в силовой цепи на этих позициях не происходит (на вагонах 81-717.5м РК останавливается на 17 позиции!). На 17 позиции замкнуты кулачки РК13 и РК19 в первой группе, и РК14 во второй группе двигателей. Сопротивление пуско-тормозных резисторов равно 0, скорость поезда 10-12 км/ч.

Для дальнейшего увеличения скорости группы двигателей переключаются с последовательного соединения на параллельное. При этом сразу в 2 раза увеличивается напряжение на каждом двигателе. Чтобы предотвратить сильный толчок после перехода на параллельное соединение групп двигателей, в СЦ вновь вводится сопротивление по 0,909 Ом в каждую группу двигателей. Так как РК в момент перехода с ПС на ПП не работал, то очевидно, что сопротивление ввелось в результате действия переключателя положений (сначала замкнулись ПП2 и ПП3, затем разомкнулся ЛК2. Так как после перехода на параллельное соединение все параметры силовой цепи изменились, то 17-я позиция РК последовательного соединения теперь соответствует 20 позиции РК параллельного соединения групп двигателей.

Далее опять начинает вращаться СДРК, но уже в обратном направлении. При этом последовательное замыкание кулачков РК снова приводит к уменьшению сопротивления в силовой цепи и увеличению силы тяги. На 32 позиции РК останавливается. Замкнуты его кулачки РК3 и РК4, то есть, сопротивление пуско-тормозных резисторов будет равно 0. Скорость поезда к моменту выхода на 32 позицию РК составляет примерно 25 км/ч.

Для дальнейшего увеличения скорости машинист переводит главную рукоятку КВ в положение Ход-3.

ХОД-3.

При переводе ГРКВ в Ход-3 сразу включаются контакторы шунтировки КШ1 и КШ2 и параллельно обмоткам возбуждения двигателей (ОВ ТЭД) подключается цепь, состоящая из индуктивного шунта (ИШ) и реостата ослабления поля (ОП). Так как на 32 позиции РК в силовой цепи разомкнуты кулачки РК21-23-25 и РК22-24-26 в 1 и 2 группах двигателей соответственно, то в эту цепь полностью вводятся резисторы ослабления поля. С точки зрения электротехники это означает, что общее сопротивление в силовой цепи каждой группы двигателей уменьшается, так как общее сопротивление для двух параллельных цепей определяется по формуле:

Таким образом, введя сопротивление параллельно ОВ ТЭД, можно уменьшить общее сопротивление, а значит, повысить силу тока в якорях, то есть, увеличить силу тяги, а это, в свою очередь, приведёт к увеличению скорости движения поезда. Так как при постановке главной рукоятки КВ в Ход-3 вновь начинает вращаться СДРК, то на каждой следующей позиции последовательно замыкаются кулачки РК21-РК23-РК25 в первой группе двигателей и одновременно РК22-РК24-РК26 во второй группе двигателей. Иными словами, РК опять выводит (уменьшает) сопротивление в каждой группе двигателей, что приводит к дальнейшему увеличению скорости. На практике режим «ослабления поля» занимает около 75% всего времени разгона двигателей от 0 до 80 км/ч. Магнитное поле обмоток возбуждения тяговых электродвигателей по отношению к магнитному полю якоря изменяется следующим образом:

32 позиция - 70%, 33 позиция - 50%, 34 позиция - 37%, 35 и 36 позиции (сдвоены) - 28%

Таким образом, увеличение скорости вращения якорей ТЭД происходит за счёт увеличения силы тока в якорях, при этом магнитный поток обмоток возбуждения остаётся практически неизменным (он незначительно увеличивается за счёт того, что часть противо-ЭДС, наводимой в обмотках возбуждения (в главных полюсах), гасится в резисторах ослабления магнитного поля.

Аппараты защиты силовой цепи (уставки приведены для вагонов 81-717.5м).

Главный предохранитель. (см. стр. 13)

Панель с РП. Находится в ящике под вагоном и состоит из шести реле перегрузки и реле РПвозврат. Все реле

кинематически связаны между собой: при срабатывании любого реле перегрузки отключается РПвозврат!

РПЛ. Реле перегрузки линейное. При срабатывании ДР или ВА замыкаются конт. ДР1 или ДР2 или контакты ВА в цепи управления (пр. 20М), в результате получает землю катушка РПЛ (20М провод в ЦУ). Получив питание, катушка РПЛ намагничивается и притягивает якорь. Якорь своим хвостовиком ударяет по упору на общем для всех реле валике, в результате валик поворачивается и снимает с механической защёлки якорь реле РПвозврат. Это реле отключается, размыкая свои контакты «РП» в цепи 1, 20М и Б7 вагонных проводов ЦУ, что приводит к разбору схемы как с ходового, так и с тормозного режимов. Одновременно замыкаются контакты «РП» в цепи 18 вагонного провода. Загораются зелёные бортовые лампы на этом вагоне, а также на пульте головного вагона загораются красные светодиоды РП и ЛСН одновременно):

• ЦУ: 10пр--А54--ВУ--кэУ2. Далее 2 параллельные цепи:

1. резистор—стабилитрон—красный светодиод РП

2. резистор—красный светодиод ЛСН—18 поездной провод—СК1--18ваг.пр.--А38--диод—блокировка РП--КС-2--земля.

• ВЦнн: 10пр--А27-- лРПзел. (2 шт)--пр10АН далее в схему ЦУ: пр.10АН--бл.РП--КС-2--земля.

При срабатывании РП на головном или хвостовом вагоне, на пульте неисправного вагона дополнительно

загорится зелёная лампа РП. Аналогичные процессы происходят при срабатывании всех остальных реле

перегрузки, вызывая отключение реле «РПвозврат»!

РП 1-3 и 2-4. Защищают группы двигателей от токов перегрузки и короткого замыкания, срабатывают при токах 620-660А, причём:

• при последовательном соединении групп двигателей (с 1 по 18 позиции РК) оба реле контролируют силу тока во всей силовой цепи
• при параллельном соединении (и в тормозном режиме) каждое реле контролирует ток только в своей группе двигателей (генераторов). Катушки РП1-3 и РП2-4 находятся в силовой цепи.

РЗ-1. Реле заземления. В тормозном режиме замкнута блокировка ПТУ3 в цепи катушки РЗ-1 (силовая цепь) и катушка оказывается заземлённой на корпус, но ток через неё не проходит, так как силовая цепь в тормозном режиме отсоединена от земли блокировками ПП2 и ПМ2 (см. силовую схему). Если при торможении произойдёт, например, пробой обмотки якоря ТЭД на корпус, то образуется замкнутая электрическая цепь и через катушку РЗ-1 начнёт проходить ток. Если его величина достигнет 0,6-0,8А, то реле притянет якорь и отключится реле РПвозврат, что приведёт к разбору схемы с тормозного режима (отключатся ЛК3 и ЛК4).

РЗ-2. Это реле необходимо для определения вагона, на котором не собралась схема на ход или тормоз. Это значит, что на вагоне не включился контактор ЛК-4 и его блокировка в 24 вагонном проводе данного вагона осталась замкнутой. Поэтому при постановке главной рукоятки КВ в «Ход» или «Тормоз» на пульте машиниста загорится красный светодиод ЛСН:

• 10Ппр--А54--ВУ--кэУ2—резистор--ЛСН--18Ппр—СК1--18пр--А38--рез.--диод--бл.ЛК4--КС-2--земля.

При горящем светодиоде ЛСН, машинист может нажать на КСН (кнопку сигнализации неисправности), тем самым запитать катушку РЗ-2, что вызовет принудительное срабатывание РП только на неисправном вагоне:

• 10Ппр.--А54--ВУ--кэУ2--А73--КСН--24Ппр.--СК--24пр.—катушка РЗ-2—бл.ЛК4--КС-2--земля.

РЗ-3. Защищает ТРП (тиристорный регулятор поля) в тормозном режиме при скорости более 64 км/чот токов перегрузки и короткого замыкания. Срабатывает, если по катушке РЗ-3 проходит ток 40-60 А. Катушка реле находится в силовой цепи.

РПвозврат. Это реле необходимо для восстановления работы ЦУ вагона после срабатывания РП или ВА. Катушка находится в 17 вагонном проводе. В тех случаях, когда Инструкция позволяет восстанавливать РП, машинист должен сначала перевести главную рукоятку КВ в «0», затем нажать на КВРП (кнопка «возврат РП»). В результате получит питание катушка РПвозврат, притянет свой якорь и он встанет на защёлку, приваренную к валику. Якорь реле окажется заблокированным во включённом состоянии, при этом замкнутся контакты РП в 1, 20М и Б7 вагонных проводах и разомкнутся контакты РП в 18 пр. Зелёные бортовые лампы РП, потеряв землю, погаснут (красные светодиоды РП на пульте при «0» положении главной рукоятки КВ не горят, т.к. разомкнут кулачок У2).

НР. Нулевое реле. При падении высокого напряжения ниже 200 + 10В или при полном его отключении реле размыкает свои контакты в цепи катушек ЛК1-3-4-5 в 1 вагонном проводе, что приводит к разбору схемы данного вагона только с ходового режима. На самом деле для силовой цепи опасно не падение, а повторная подача напряжения, так как при этом возможна ситуация, когда все пуско – тормозные резисторы уже выведены и сопротивление в силовой цепи близко к нулю. Если за время отсутствия (или падения) напряжения поезд потерял скорость, значит уменьшится и противо-ЭДС двигателей (ведь она прямо пропорциональна скорости). В результате при повторной подаче напряжения в силовой цепи пойдёт недопустимо большой ток, что приведёт к выходу из строя механического и электрического оборудования.

Для проверки работы схемы на «Ход» без подачи высокого напряжения контакты НР в 1 вагонном проводе шунтируются контактами РПУ (реле пониженной уставки, его катушка находится в 37 вагонном проводе). РПУ включается нажатием на КЗП (кнопку защиты преобразователя на пульте машиниста).

ДР. Дифференциальное реле. Срабатывает при разности токов в группах двигателей 120 + 20А толькопри параллельном соединении групп двигателей в случае пробоя обмотки якоря, либо в случае образованиякругового огня по коллектору (этот режим называется неполное короткое замыкание). В ходовом режиме ДР может сработать только с 19 по 36 позиции РК, а в тормозном режиме - на любой позиции РК. Также ДР может сработать в случае юза или боксования колёсных пар одной из групп двигателей, а также при переходе с ПС на ПП. Устройство и работа ДР более подробно рассматриваются на стр. 37.

ВА 41-39 или ВБ-630. Быстродействующий выключатель. Защищает силовую цепь в моторном режиме от токов перегрузки и короткого замыкания. Срабатывает при токе 800А на одну группу или 1500А - на всю цепь

При этом мгновенно отключается силовая цепь, затем срабатывает РПЛ (для включения сигнализации). ВА можно восстановить нажатием на КВРП после выдержки не менее 90 с. и только 1 раз!

Дифференциальное реле. (лат. - differentia - разница). Дополнительный материал.

Это реле предназначено для защиты двигателей от кругового огня по коллектору тягового электродвигателя и дисбаланса (разницы) токов между группами двигателей при параллельном соединении групп двигателей.

Реле срабатывает при разнице токов между группами двигателей (генераторов) 120 + 20 А.

Обозначение в схемах:

1. Силовые шины:

2. Герсиконы ДР1 и ДР2

(в схеме указаны их контакты):

3. Подмагничивающие катушки

ДР1, ДР2 и

4. Регулировочные резисторы: