Описание схемы силовых цепей

5.1.1 Общие сведения

Схема силовых цепей обеспечивает работу электровоза в составе двух, трех и четырех секций в режимах тяги, рекуперативного и электродинамического торможения, а также в режиме выбега. При этом рабочим режимом является независимое возбуждение тяговых двигателей. При необходимости есть возможность перехода на последовательное возбуждение в тяговом режиме.

Регулирование скорости электровоза производится:

изменением соединения групп тяговых двигателей;

ступенчатым изменением сопротивления пускового резистора;

изменением магнитного потока тяговых двигателей путем регулирования тока в обмотках возбуждения за счет регулирования напряжения на выходах статических преобразователей А7 и А8 (СТПР-1000).

Переключение тяговых двигателей при переходе с одного соединения на другое производится без разрыва силовой цепи с помощью электропневматических контакторов и разделительных диодов (вентильный переход).

Все переключения в силовых цепях секций пусковых резисторов, тяговых электродвигателей, блоках управления возбуждением и двигателях вентиляторов охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов (ПТР) производятся электропневматическими контакторами К1…К40. Для изменения группировки в цепи тяговых электродвигателей применены разделительные диоды VD7 и VD8.

Управление пневматическими контакторами реостатными К1…К4 и К9…К24 (переключение секций пусковых резисторов) и линейными К27…К40 (переключение тяговых электродвигателей с одного соединения на другое) производится блоками управления контакторами (БУК-3) под управлением микропроцессорной системы МПСУ и Д. Контакторы К30 и К36 используются для шунтирования переходных вентилей VD8 и VD7.

Для включения электродвигателей М11 и М12 вентиляторов охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов (ПТР) используются контакторы К5…К8.

Электровоз 2ЭС6 имеет 65 позиций включения реостатных контакторов, из которых 23, 44 и 65 являются ходовыми. На этих позициях пусковые резисторы R3 и R4 полностью шунтируются контакторами и отключаются вентиляторы охлаждения модулей ПТР.

Реверсирование направления движения электровоза осуществляется переключением обмоток якорей тяговых электродвигателей с помощью одного (на секцию) четырехкулачкового переключателя (реверсора) QP1. Обмотки возбуждения каждой пары тяговых двигате­лей получают питание от статических преобразователей А7 и А8 (СТПР-1000).

В контур каждой пары об­моток возбуждения введен быстродействующий контактор К41 (К42) и ре­актор L2 (L3). Реакторы, кроме того, включены и в цепь обмоток якоря.

Использование реактора в общей части цепей токов яко­ря и возбуждения двигателей – принципиальная особен­ность предлагаемой схемы. Это обеспечивает динамиче­скую обратную связь по току якоря для магнитного потока тяговых двигателей и существенно улучшает качество пе­реходных процессов и эффективность защиты тяговых дви­гателей при коротких замыканиях.

Переключение тяговых двигателей на последовательное возбуждение при отказе статических преобразователей А7 и А8 осуществляется режимным переключателем QP2.

Отключение поврежденных тяговых электродвигателей осуществляется изменением алгоритма включения линейных контакторов К27…К40.

Защита силовой цепи электровоза от токов короткого замыкания осуществляется быстродействующим выключателем QF1.

При коротких замыканиях силовых цепей, когда установившееся значение тока ниже тока уставки БВ, защита в цепи тяговых двигателей осуществляется дифреле КА1, а во вспомогательных цепях – КА2.

Перегрузка тяговых двигателей выявляется МПСУ и Д через преобразователи напряжений в код (ПНКВ) в якорной цепи UZ5 (UZ10) и UZ6 (UZ11), в цепи возбуждения – UZ7 и UZ8, перегрузка статического преобразователя А2 – UZ9, защита от повышенного или пониженного напряжения в контактной сети – UZ1. Напряжение на пуско-тормозных резисторах измеряется ПНКВ UZ2. Измерение величины сопротивления изоляции тяговых электродвигателей производится мегомметрами UZ3 и UZ4.

После токоприемника ХА1 в цепь включен входной LC-фильтр, предназначенный для снижения уровня радиопомех, создаваемых при токосъеме. Фильтр состоит из конденсаторов С1, С2 и дросселя помехоподавления L1. Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений в цепи установлен ограничитель перенапряжений FV1. Для отключения (в обесточенном состоянии) всех вышеперечисленных аппаратов, кроме дросселя помехоподавления L1, от высоковольтной цепи электровоза, в случае повреждения хотя бы одного из них, служит разъединитель QS1.

Заземлитель QS2 предназначен для заземления высоковольтной цепи при опущенном токоприемнике.

Для ввода (вывода) электровоза в депо путем питания тяговых электродвигателей от внешнего источника питания пониженного напряжения служит отключатель Q1.                                                                             

5.1.2 Режимы электрического торможения

 Питание обмоток тяговых электродвигателей в режиме независимого возбуждения осуществляется от преобразователей СТПР-1000, что позволяет значительно облегчить условия перехода электровоза в режим электрического торможения. Микропроцессорная система управления, получая информацию от преобразователей А7 и А8, полностью управляет режимами электрического торможения в зависимости от скорости электровоза и текущих значений напряжения контактной сети.

На электровозе применяется рекуперативное и реостатное торможение (электродинамический тормоз), работа которого обеспечена в диапазоне скоростей от 120 до 3 км/ч.

Переход из режима рекуперативного торможения в режим электродинамического торможения (ЭДТ) производится системой МПСУ и Д без разбора силовой схемы. В цепь тяговых двигателей вводится часть пуско-тормозных резисторов R3 и R4. При этом происходит отключение цепи тяговых двигателей от контактной сети, так как напряжение в контактной сети больше напряжения на тяговых двигателях и диоды VD3, VD4 закрыты.

При последовательном возбуждении тяговых электродвигателей режим электрического торможения невозможен.

Цепи питания обмоток при независимом возбуждении тяговых электродвигателей в режиме электрического торможения аналогичны тяговому режиму.

5.1.3Работа силовых цепей в аварийных режимах

Помимо дифференциальной защиты и защиты по перегрузке тяговых электродвигателей, защитные функции возложены также на модуль преобразователя А7 и А8 (СТПР-1000), функциональной особенностью которого является контроль величины dI/dt (производная тока по времени). При выходе данной величины за допустимые пределы происходит запирание транзисторных IGBT-модулей преобразователя и отключение быстродействующих контакторов К41 и К42, которые вводят в цепи реакторов L2 и L3 резисторы R5, R6 соответственно.

Происходит размагничивание тяговых двигателей во избежание несанкционированного перехода их в генераторный режим.

Вывод из схемы поврежденного тягового электродвигателя осуществляется путем изменения алгоритма включения линейных контакторов.

При выходе из строя статических преобразователей А7 и А8, цепь питания обмоток возбуждения ТЭД отключается режимным переключателем QP2. Тяговые двигатели переключаются на последовательное возбуждение. Контакторы К31 и К32 при этом не включаются. Регулирование магнитного поля тяговых двигателей при последовательном возбуждении не работает.