Переход из режима тяги в рекуперацию по силовой схеме

Все переключения в силовой цепи из режима «Тяги» в «Рекуперацию» и наоборот производят тормозные переключатели QT.

При переходе в режим «Рекуперации» якорь каждого ТЭД отключается от своих обмоток возбуждения и подключаются последовательно с блоком резисторов R10 (ББР-162, 0,143 Ом) к ВИПу.

Резисторы R10 предназначены для электрической устойчивости «Рекуперации» и лучшего распределения тока между двумя ТЭД.

Обмотки тягового трансформатора (Т5) с выводами а7-х7-а8 и ВУВ U14, U15 одной из секции электровоза образуют схему двух полупериодного выпрямления с нулевым выводом для питания обмоток возбуждения ТЭД в режиме «Рекуперации».

Переключатель Q1, включающий в работу одну из ВУВ U14, U15 на одной из секции включен (положение «Вниз») на другой отключен (положение «Вверх»).

Обмотка возбуждения ТЭД на обеих секциях электровоза переключателями QT соединяются последовательно и подключаются к ВУВ U14, U15 контактором К11. напряжение холостого хода между выводами а7-а8 и х7-а8 – 270 В.

Резисторы R1, R2 выводами 1, 2 остаются подключенными параллельно обмотки возбуждения ТЭД.

Ток возбуждения измеряется КА РА2 на пульте машиниста и КА РА3 в коридоре.

Трансформатора тока Т20 является датчиком тока возбуждения для обратной связи по току с системой автоматики в режиме рекуперации.

Для выявления юза между равнопотенциальными точками блока резисторов R10 включены панели защиты от юза А1. Катушка РЗЮ между якорями двух ТЭД замкнута контактами реле времени.

Защита от коммутационных и атмосферных перенапряжений осуществляется F3 (ОПН-1,28УХЛ2).

От токов перегрузки цепи возбуждения защищены реле КА11 с током уставки 1250±50 А.

При срабатывании отключает KV15 и схема «Рекуперации» разбирается.

От токов короткого замыкания защищает реле КА12 с током уставки 1500±50 А, при срабатывании отключает ГВ QF5.

Контроль замыкания цепей возбуждения на корпус осуществляет реле KV6, при срабатывании загорается лампа «РЗ» без отключения ГВ. В этом случае «Рекуперацию» необходимо разобрать.

Тормозное усилие регулируется автоматически, плавным изменением тока возбуждения ТЭД и плавным изменением напряжения на выходе ВИП.

Переход из тяги в рекуперацию по цепям управления

В режиме «Рекуперации» схема обеспечивает:

1. Предварительное торможение.

2. До заданной скорости произвести торможение.

3. Остановочное торможение.

4. При низких скоростях движения (менее 20 км/ч) торможение осуществляется противовключением ТЭД.

5. Плавное нарастание силы торможения до заданного значения.

6. Ограничение тока возбуждения ТЭД до 880±30 А.

7. Ограничение тока якоря ТЭД до 1000-50 А.

8. Защита от юза.

Сбор схемы рекуперации

1. Штурвал ставим в положение «0», реверсивная рукоятка переводиться в положение «Р».

2. Размыкаются контакты реверсивного вала SM 13-14, а замыкаются 15-16, 17-18, 19-20, 21-22.

3. Размыкаются контакты главного вала SM с 57-58 до 73-74.

4. От автомата SF26 проводом Н26 через 17-18 SM проводом Э10 50 В подается в блок А55.

5. Реле KV10, контакторы КМ41-КМ43 и КТ3 обеих секций отключаются, контакты КТ3 через 1-1,5 сек. замыкаются в цепи катушек «Тяга» и «Торможение» QT.

6. Контактами SM 13-14 отключается реле KV15 обеих секций и катушки «Тяга» QT обесточиваются.

7. От SF26 проводом Н026, через 17-18 SM проводом Э10 и контакты КТ3 50 В подается на катушки «Торможения» QT обеих секций.

8. QT переводятся в положение «Торможение», самоблокируются и готовят силовые цепи и цепи управления для работы в режиме «Рекуперации».

Блок контакты QT замыкаются в цепях KV15 (по схеме рекуперации) Y4 и НА, катушек «Торможения» QT и лампы «ВУВ», «В5», «ДБ».

Блок контакт QT размыкается в цепи КТ1, КМ41-КМ43, КТ3, KV15, катушек «Тяга» QT.

9. От SF26 через SM 17-18 и блок контакты КМ41-КМ43 включается реле времени КТ4 обеих секций, размыкая цепь на промежуточное реле KV25 обеих секций.

Горят лампы «ВИП», «ВУВ», «В5», «С1», «С2».

10. Штурвал SM переводиться в положение «П».

11. Включается KV10 обеих секций от SF24 и 59-60 SM. KV10 замыкают свои контакты в цепях К11, КМ15 и промежуточного реле KV55

12. Контактор КМ15 и реле KV55 включается по цепи:

SF31 → H031 → 19-20 SM → Э45 → KV10 → KV55 → «-»

Н263 → KK15 → KM15 → «-»

13. KV55 включает реле времени в панели защиты от юза А1, всех силовых блоков А11, А12, А13 и замыкает свои контакты в цепи клапанов песочниц Y11-Y16, подготавливая их к работе. Цепь на реле времени:

SF35 → H035 → 5-6 SM → H321 → S30 →Э53 → KV55 → б/к К1 → А1 – РВ всех блоков → «-»

Замыкаются KV55 в цепи проводов Э53-H330, Э53-Н334, Э53-Н338 клапанов песочниц Y11-Y16.

14. Контактор КМ15 включает в силовой цепи двигатель пятого вентилятора охлаждения ББР R10, а блок контакт включает KV15 обеих секций и гасит лампу «В5». Цепь на KV15:

SF26 → H026 → 17-18 SM → Э10 → б/к QF1, QF2, QT (A11) → KA11 → б/к QF1, QF2, QT (A12) → б/к QF1, QF2, QT (A13) → б/к KM15 → SP3 (1,3-1,5 атм.) → KV21 → б/к KM17 → б/к KM14 → KV15 → «-»

15. KV15 включается, самоблокируется, в проводах Н64-Н65, вторым контактом включает контактор К11 в одной из секций, в которой включен переключатель Q1.

Цепь на K11:

SF27 → H027 → 63-64 SM → 21-22 SM → Э21 → МСС → Э21 → б/к Q1 (C2) → H130 → KV10 → KV15 → Э22 → МСС → Э22 → KV15 → KV10 → H130 → б/к Q1 (С1) → H133 → K11 → «-»

16. Контактор К11 в силовой цепи подключает обмотку возбуждения ТЭД обеих секций к ВУВ U14-U15, а в блок контакт К11 включает реле времени КТ5 обеих секций. КТ5 контактами в проводах Н017-Н156 включает контакторы КМ41-КМ43 и реле времени КТ3 обеих секций.

17. Контакторы КМ41-КМ43 своими силовыми контактами подают напряжение 380 В от обмотки собственных нужд тягового трансформатора к блокам питания ВИП (А61, А62, А63), а блок контакт в обеих секциях отключает реле времени КТ4 и гасит лампу «ВИП».

18. Реле времени КТ4 обесточившись через 1-1,5 сек. и замыкает свои контакты в цепи промежуточного реле KV25 и KV25 включается на той секции, на которой включен Q1.

19. KV25 включившись на одной из секций включает реле KV18 обеих секций, а вторым контактом в проводах Н017-Н695 подает 50 В и усилителем импульсов ВУВ. Задержка подачи напряжения к усилителям необходима для исключения сбоев в работе ВИП.

20. KV18 включается и замыкает свой блок контакт в цепи KV15 (шунтирует KV21) в цепи электроблокировочного клапана Y3 (Н91-Н92) и размыкают в цепи клапана замещения Y4 и звукового сигнала НА (Н93-Н94), и размыкает контакт в цепи сигнальной лампы «ВУВ».

21. После сбора схемы «Рекуперации» – погасание ламп «В5», «ВИП», «ВУВ», «С1», «С2» штурвал устанавливается в «НР», при этом контактами 53-54 SM отключают реле KV21-KV23.

22. Контакты KV21 размыкаются в цепи KV15, но KV15 остается включенным, через свои контакты и контакты KV18.

Другим контактом KV21 (Э10-Н91) включает электроблокировочный клапан Y3 в обеих секциях. Контакты KV15 и KV18 в цепи KV15 исключают автоматический повторный сбор схемы «Рекуперации», при положениях штурвала «НР»-«1-4 зона», если при этих положениях схема «Рекуперации» разберется.

Управление схемой преобразователей в режиме рекуперации

Положение «Авторегулирование».

1. Тормозное усилие задается сельсином В1, поворотом штурвала SM в диапазоне «НР»-«1-4 зона» (увеличение тормозного усилия от «НР» к «4 зоне»).

2. Скорость задается сельсином В2, путем поворота рукоятки скорости.

3. В режиме «Рекуперации» постоянное напряжение от 0 до 40 В сельсином В1 и от 0 до 30 В сельсином В2 с SM поступают в качестве заданных значений тока якоря и скорости блок А55 (БАУ-002).

Эти напряжения пропорциональны соответственно току якоря от 0 до 1000-50 А и скорости движения от 0 до 110 км/ч.

4. Блок А55 обеспечивает плавное нарастание силы торможения во всех режимах «Рекуперации»:

а) Предварительного торможения.

б) Остановочного торможения.

в) При работе регулятора скорости.

5. Режим «Рекуперации» всегда начинается с предворительного торможения и САУ поддерживает эту силу на уровне 8-12 тонн.

При этом после сбора схемы «Рекуперации» рукоятка скорости остается на «0» (остановочное торможение) или ею задается какая-то скорость, а штурвал после положения «П» переводиться в положение между «НР»-«1 зона» (на ⅓ , но не более ½), и после сжатия состава (20-25 сек.) штурвалом задается необходимое тормозное усилие.

6. Регулирование тормозной силы осуществляется по двум каналам:

а) регулированием противо-э.д.с. инвертора по каналу ВИП.

б) регулированием э.д.с. ТЭД по каналу ВУВ.

7. Напряжение задающее импульсы управления поступают в блок А56 (БУ ВИП-133) от блока А55 (БАУ-022) по проводам А142, А143, зажимы 20 и 3.

8. Импульсы управления к выходным усилителям ВУВ U14, U15 подключается от блока А56 по проводам А111-А113, а импульсы управления БСФИ подаются от блока А56 по проводам А101-А109.

9. Информация о токе возбуждения ТЭД подается в блок А55 от БИ А58.

Ток возбуждения измеряется РА2 (на пульте).

10. Информация о частоте вращения колесной пары поступает от тахогенераторов В1, В2, В3 по проводам А71-А73 и А81-А83 от блока А60.

Информация о токе ТЭД в А55 поступает по проводам А151-А156 и А161-А166 от блока А57.

Положение «Ручное регулирование»

1. После сбора схемы «Рекуперации» (погасание ламп «В5», «ВИП», «ВУВ», «С1», «С2») штурвал SM из «П» переводиться в положение «1 зона».

2. Рукояткой скорости сельсином В2 регулируется ток возбуждения ТЭД.

Регулируемое напряжение от сельсина В2 подается в блок А56, которым задается угол открытия тиристоров ВУВ и тормозная сила.

3. Когда ток возбуждения достигнет максимального значения тормозная сила увеличивается поворотом штурвала SM в сторону «4 зоны».

4. Штурвалом SM регулируемое напряжение от сельсина В1 подается в блок А56 которым задаются зоны регулирования и угол открытия тиристоров ВИП, при этом не допускать увеличение тока якоря ТЭД над током возбуждения более чем в два раза.

5. Тормозная сила регулируется увеличением тока возбуждения до 880±30 А и уменьшением напряжения инвертора, т. е. увеличение тока якоря.

Уменьшение напряжения инвертора происходит двумя способами:

а) изменением угла открытия тиристоров ВИП (уменьшая угол – увеличивается ток якоря).

б) уменьшением числа секций тягового трансформатора (при этом не допускать увеличение тока якоря свыше 1000 А).

Защита цепей рекуперации от токов короткого замыкания, перегрузки и замыкания на корпус

I. В режиме «Рекуперации» цепи возбуждения ТЭД защищены от перегрузки по току реле КА11 с током уставки 1200±50 А, а якорная цепь ТЭД защищена от перегрузки и токов короткого замыкания с помощью БВ QF1, QF2, с током уставки 2000 А, при скорости нарастания тока 150 А и выше.

В этих случаях отключается реле KV15 и разбирается схема «Рекуперации»:

1. KV15 размыкает цепь на контакты К11 и в цепи собственной катушки.

2. Контактор K11 разбирает силовую цепь независимого возбуждения ТЭД, а блок контакт K11 размыкает цепь на KV25 и KT5 обеих секций.

3. KV25 снимает питание с блока выходных усилителей ВУВ и размыкает цепь на KV18.

4. Реле KV18 обеих секций отключаются, при этом:

а) Загораются лампы «ВУВ», «С1», «С2».

б) Размыкается цепь на Y3.

в) Замыкается цепь на клапан замещения Y4 и звуковой сигнал НА и в тормозных цилиндрах создается давление 1,5-1,8 атм.

г) Размыкается контакт в цепи KV15.

5. Реле времени KT5 обесточившись через 2-3 сек. отключаются и размыкают цепь на контакторы КМ41-КМ43 и реле времени КТ3.

6. Контакторы КМ41-КМ43 отключаются, при этом:

а) Снимают напряжение 380 В с блоков питания ВИП А61, А62, А63.

б) Загораются лампы «ВИП», «С1», «С2».

в) Размыкаются блок контакты КМ41-КМ43 в цепи собственных катушек и в цепи QF1уд и QF2уд БВ. БВ отключаются и загораются лампы «ТД 1-2», «ТД 3-4», «ТД 5-6», «С1», «С2».

г) Замыкаются блок контакты КМ41-КМ43 в цепи реле времени КТ4. Которые включаются и размыкают цепь на KV25.

II. От токов короткого замыкания цепи возбуждения ТЭД в режиме «Рекуперации» защищены КА12, с током уставки 1500±50 А.

1. При его срабатывании отключается ГВ QF5.

2. С отключением ГВ QF5 отключается KV40, а значит и БВ QF1, QF2.

3. При отключении БВ размыкаются их блок контакты QF1, QF2 в цепи KV15.

4. Реле KV15 отключается и схема «Рекуперации» разбирается с замещением электрического тормоза пневматическим тормозам, через клапан замещения Y4 с давлением в тормозных цилиндрах 1,5-1,8 атм.

5. Защита ВИП от токов короткого замыкания при сквозном пробои плеч в режиме «Рекуперации» осуществляется токовыми реле перегрузки КА1-КА9 как и в режиме «Тяги», с током уставки 4000±200 А, который при срабатывании отключает ГВ и схема «Рекуперации» разбирается с помощью реле KV15.

III. При замыкании силовых цепей возбуждение ТЭД на корпус в режиме «Рекуперации» срабатывает реле контроля земли KV6, при это загорается лампа «РЗ» без отключения ГВ. В этом случае схему «Рекуперации» необходимо разобрать.

Цепь на KV6 в этом случае собирается в любой из полупериодов питающего напряжения от обмотки с выводами а7-а8 и х7-а8 270 В.

Вывод а7 → Q1 → 1-3 U26 → R56 → KV6 → корпус электровоза → место замыкания на корпус → В108 → К11 → В154 → КА11 → В152 → вывод а8

Схема защиты от юза в режиме рекуперации

Ручное регулирование

1. Тумблер S30 «Песок автоматический» включен

2. Контактами KV55 (Э53-Н360) во все блока включается реле времени А1-РВ.

3. Реле времени замыкает своими контактами силовую цепь между двумя соседними ТЭД через катушки реле защиты от юза.

4. При юзе, когда разница напряжений между ТЭД достигнет 50±1 В включается реле защиты от юза, которая включает электропневматический контактор К2 и связанный с ним пневматический контактор К1.

5. Контакторы К2 и К1 в силовой цепи включают первую ступень ослабление возбуждения ТЭД «ОП 1» и уменьшают тормозной момент обоих ТЭД тележки с юзующей колесной парой.

6. Замыкающие блок контакты К1 включают соответствующий клапан песочницы Y11-Y16.

Размыкающий блок контакт К1 размыкает цепь на катушку реле времени юзующей тележки.

Замыкающий блок контакт К2 замыкает цепь на сигнальную лампу «ДБ».

7. Через 1,5-20 сек обесточенное реле времени отключается и размыкает цепь на катушку реле защиты от юза этой пары ТЭД и реле защиты от юза отключившись отключает контакторы К1, К2.

К2 и К1 отключают первую ступень ослабления возбуждения ТЭД «ОП 1», а блок контакты отключают соответствующий клапан песочницы Y11-Y16, гасят сигнальную лампу «ДБ» и замыкают цепь на катушку реле времени.

8. Реле времени включается и восстанавливает силовую цепь между соседними ТЭД. Если к этому моменту времени юз не прекратился, то защита повторяется.

Автоматическое регулирование

1. При автоматическом регулировании, в случае юза срабатывают устройство защиты от юза в блоке А55, которая включает сигнальную лампу «ДБ» и обеспечивает:

а) В случае юза четырех колесных пар и менее – импульсная подача песка под все нечетные по ходу движения колесные пары электровоза.

б) В случае юза пяти и более колесных пар – импульсная подача песка под все нечетные по ходу движения колесные пары электровоза, с одновременным снижением на 10-15% тока всех ТЭД, до восстановления сцепления колесной пары, после чего плавное повышение его до заданного значения.

Цепь на лампу «ДБ»:

Э80 → SA5 → H410 → A55 → блок защиты от юза → H457 → SA6 → Э111 → лампа «ДБ» → KV58 → «-»

Связь рекуперации с пневматикой

1. Совместная работа электрического рекуперативного тормоза и автоматического пневматического тормоза электровоза особенностью работы схемы не допускается, т. к. это может привести к заклиниванию колесной пары из-за большого тормозного усилия.

В режиме «Рекуперации» с положения «НР» штурвала, получает питание катушка Y3 обеих секций электровоза и при торможении краном машиниста усл.№394 хотя воздухораспределитель усл.№483 и срабатывает по Y3 находясь под напряжением исключает пропуск воздуха от запасного резервуара (РС8) в импульсную магистраль а значит и направляющие полости регулятора давления тормозных цилиндров и они не срабатывают

2. возможность применять автоматические тормоза состава в режиме «Рекуперации» сохраняется.

В этом случае при ступени торможения краном машиниста усл.№394 тормоза в составе срабатывают на торможение в виду понижения давления в тормозной магистрали (от 0,1 до 0,4 атм/сек), а импульсная магистраль электровоза отключена электроблокировочным клапаном Y3.

3. Допускается совместная работа «Рекуперации» со вспомогательным тормозом локомотива до давления в тормозных цилиндра 1,3-1,5 атм.

При превышении этого давления контактами ПВУ SP3 отключается реле KV15, реле отключает контактор K11, и схема «Рекуперации» разбирается с включением клапана замещения Y4 и повышением давления в тормозных цилиндрах до 1,5- 1,8 атм.

4. Совместная работа «Рекуперации» с экстренным или автостопным торможением не допускается.

В этом случае отключается KV13 или включается KV12 и замыкает цепь на Y4.

В начальный момент осуществления этих видов торможения происходит их совместная работа с «Рекуперацией» до тех пор пока давление в тормозных цилиндров до 1,5-1,8 атм. и с автоматической подачей песка до скорости 10 км/ч.

Т. к. при разборе схемы «Рекуперации» Y3 обесточивается и работа воздухораспределителя усл.№483 восстанавливается, то воздух через Y3 от воздухораспределителя усл.№483 поступает к переключательному клапаны КПР1 и если воздухораспределитель усл.№483 был на «Порожнем» режиме, то давление в тормозных цилиндрах не изменяется и остается 1,5-1,8 атм, после срабатывания Y4, а если бы воздухораспределитель усл.№483 стоял на «Среднем» режиме, то через КПР1 давление в тормозных цилиндрах повысится до величины 3,0-3,2 атм, если на «Груженном», то до 3,8-4,2 атм.

Регулирование скорости вращения ТЭД

Полный вращающий момент двигателя постоянного тока складывается из вращающих моментов созданных проводниками обмотки якоря.

где

С_дв – постоянный коэффициент, учитывает число проводников и другие параметры,

I_я – ток якоря,

Ф – магнитный поток главных полюсов.

Тяговые усилия создаваемые колесной парой прямопропорциональны вращающему моменту, передаточному отношению μ и обратнопропорциональна радиусу колеса.

Ток в цепи двигателя прямопропорционален подведенному напряжению, за вычетом противоэ.д.с. и обратнопропорционален сопротивлению якоря двигателя.

Как только якорь ТЭД приходит во вращение в его обмотке появляется противоэ.д.с. направленное в обратную сторону приложенного напряжения.

С ростом скорости ток уменьшается, т. к. увеличивается противоэ.д.с.

где

n – частота вращения якоря.

Скорость вращения якоря двигателя прямопропорциональна приложенному напряжению и обратнопропорциональна магнитному потоку главных полюсов.

Скорость вращения якорей ТЭД на электровозах переменного тока можно изменять изменяя напряжение на ТЭД или изменяя магнитный поток главных полюсов.

Практически используют оба метода:

1. Напряжение увеличивают поворотом штурвала SM «НР»-«4 зона».

2. Магнитный поток изменяют путем параллельного подключения обмотки главных полюсов активного сопротивления, величину которого изменяют ступенями.

На ВЛ85 и ВЛ80 имеются три ступени ослабления магнитного потока главных полюсов.

После включения контактора К падение напряжения на участке АБ снизится из-за уменьшения общего сопротивления этого участка.

Т. к. ток в обмотке главных полюсов определяется подвединием к нему напряжения, то он уменьшается, а это вызовет снижение магнитного потока Ф и противоэ.д.с. двигателя.

В результате произойдет значительное увеличение тока якоря.

Таким образом в следствии увеличения тока в обмотке якоря при незначительном снижении тока и магнитного потока главных полюсов, возрастает вращающий момент двигателя (М_д), сила тяги (F_кд) и скорость движения.