Общие сведения о системе автоматического управления рекуперативным торможением и принцип ее работы.
Система автоматического управления рекуперативным торможением (САУРТ) предназначена для автоматического регулирования параметров тяговых электродвигателей в режиме рекуперативного торможения. Она обеспечивает:
• автоматический перевод электровоза из режима выбега в режим рекуперативного торможения по команде машиниста;
• поддержание требуемого отношения тока якоря и тока возбуждения
• стабилизацию тока рекуперации и скорости движения при колебаниях напряжения контактной сети;
• защиту от юза;
• прекращение режима рекуперации при помощи реле моторного тока РТ37;
• работу электровозов по системе многих единиц в режиме рекуперативного торможения.
Технические данные САУРТ
Диапазон регулирования по току рекуперации Iр, А..........................80—500
Точность поддержания заданного Iр, А............................................................25
Максимальный ток возбуждения, А.............................................................550
Ограничение по Uкс max, В...........................................................................4000
Точность поддержания ∆U = Uтэд - Uкс max, В..............................................100
Время прекращения юза, с, не более.................................................................4
Уменьшение Iр при срабатывании УПБЗ, %................................................50
Время перехода из режима выбега в режим
рекуперации, с, не менее................................................................................10
Основными элементами САУРТ являются (рис. 14):
- БП (БП-035) — блок питания;
- ЗТС - задатчик тока и скорости, представляющий собой сельсин, установленный на контроллере машиниста КтМ и соединенный зубчатой передачей с тормозной рукояткой. От угла поворота рукоятки зависит величина входного сигнала на блоке сравнения БС;
- БС (ВС-037) — блок сравнения, включающий в себя элемент сравнения по току ЭСТ (регулирует Iв), элемент сравнения по отношению Iя/Iв ЭСОТ (поддерживает это отношение около 2,3), элемент сравнения по напряжению ЭСН (поддерживает UKC не более 4000 В), элемент сравнения по скорости ЭСС задатчик напряжения ЗН, генератор вынужденных колебаний ГВК, элементы задатчика юза ЭЗЮ1, ЭЗЮ2, логический элемент ИЛИ;
- БТП (БТП-036) — блок транзисторного прерывателя с тиристорным прерывателем ТП;
- ДкТ1 (ДТ-033) — датчик тока Iя (установлен в ВВК);
- ДкТ2 (ДТ-033) – датчик тока Iв (установлен в ВВК);
- ДкН (ДН-006) — датчик напряжения (установлен в ВВК);
- ТГ — тахогенератор (датчик скорости);
- УС — скоростемер;
- РР — реле рекуперации;
- УПБЗ — усовершенствованная противобоксовочная защита.
Блоки БП, БС и БТП кассетного исполнения установлены в шкафу (в схеме блок У14), расположенном в машинном отделении и соединенном с электрическими цепями штепсельными разъемами ХЗ, Х4, Х5 и Х6 на панели П38.
Принцип работы САУРТ:
- для регулирования электрических параметров тяговых электродвигателей использован бесконтактный регулятор возбуждения - блок транзисторного прерывателя БТП с тиристорным прерывателем ТП. БТП управляется блоком сравнения БС. Если с логического элемента ИЛИ блока БС на вход блока БТП поступает положительный сигнал, то его прерыватель ТП замыкает цепь питания независимой обмотки генератора AM-Г преобразователя, если отрицательный сигнал — разрывает ее. Этот процесс повторяется непрерывно.
Подключение тяговых электродвигателей к контактной сети. Реверсивно-селективной рукояткой контроллера машиниста КтМ выбирают соединение тяговых электродвигателей. Тормозную рукоятку устанавливают на подготовительную позицию П. Валы тормозных переключателей ПкТ занимают положение Т. Затем тормозную рукоятку устанавливают на подготовительную позицию ПТ. С ЗТС подается сигнал на блок сравнения БС, и с этого момента начинается автоматический перевод тяговых электродвигателей в режим рекуперативного торможения.
В блоке БС начинает работать канал регулирования напряжения. К элементу сравнения по напряжению ЭСН подаются сигналы по напряжению от ЗН, ДкН и ГВК. На выходе блока БС формируется положительный сигнал. Прерыватель ТП блока БТП замыкает цепь питания независимой обмотки возбуждения генератора АМ-Г. Э.д.с. генератора АМ-Г, ток возбуждения, магнитный поток главных полюсов и э.д.с. тяговых электродвигателей возрастают. Когда э.д.с. тяговых электродвигателей становится больше напряжения контактной сети на 80-100 В, срабатывает реле рекуперации РН11, тяговые электродвигатели подключаются к контактной сети и появляется ток рекуперации 1, равный 80—100 А.
После этого канал регулирования напряжения блока БС отключается и подключается канал сравнения по току.
Установление тока рекуперации и его стабилизация при колебаниях UKC. В блоке БС к элементу ЭСТ подаются сигналы по напряжению от ЗТС, ГВК и ДкТ1 (Iя). При перемещении тормозной рукоятки в крайнее положение увеличивается выходной сигнал с ЗТС. До установления необходимого тока рекуперации 1р на выходе блока БС сохраняется положительный сигнал, и БТП сохраняет цепь питания независимой обмотки возбуждения генератора АМ-Г.
После установления необходимого тока рекуперации Iр на выходе блока БС формируется отрицательный сигнал, и цепь питания независимых обмоток возбуждения генератора АМ-Г блоком БТП разрывается.
При уменьшении Iр из-за увеличения UKC на выходе блока БС формируется положительный сигнал и прерыватель ТП блока БТП замыкает цепь питания независимой обмотки возбуждения генератора АМ-Г. I возрастает. При увеличении 1р из-за уменьшения UKC на выходе блока БС формируется отрицательный сигнал и ТП блока БТП разрывает цепь питания независимой обмотки возбуждения генератора АМ-Г. Iр уменьшается. Этот процесс непрерывно повторяется.
Сравнение отношения токов Iя /Iв- Работает элемент сравнения ЭСОТ. К нему подключаются датчики ДкТ1 (Iя) и ДкТ2 (Iв). Если отношение токов Iя/Iв начинает превышать 2,3, на выходе блока БС формируется отрицательный сигнал, ток якоря Iя уменьшается. Если отношение токов Iя/Iв становится меньше 2,3, формируется положительный сигнал и ток якоря Iя увеличивается.
Ограничение по напряжению контактной сети. Работает элемент сравнения ЭСН. К нему подаются сигналы по напряжению от ЗН и ДКН. Когда UKC становится более 4000 В, на выходе блока БС формируется отрицательный сигнал, а после его снижения до 3900 В — положительный сигнал. В первом случае Iя уменьшается, во втором — увеличивается.
Защита от юза. Работают элементы ЭЗЮ1 и ЭЗЮ2, ЭСТ, ДКТ1 и подается сигнал от УПБЗл. При получении этого сигнала на выходе блока БС формируется отрицательный сигнал. Ток якоря тяговых электродвигателей уменьшается на 50% от заданной величины. После ликвидации юза и прекращения подачи сигнала от ПБ З на выходе блока БС формируется положительный сигнал и ток якоря тяговых электродвигателей увеличивается вновь до заданного значения через 3—4 с.
Стабилизация скорости. Работают ЗТС, датчик скорости ТГ (тахогенератор), элементы ЭСС и ЭСТ. Если сигнал от ЗТС меньше сигнала от ТГ, на выходе блока формируется положительный сигнал, ток якоря тяговых электродвигателей и их тормозной момент плавно возрастают. Если сигнал от ТГ больше сигнала от ЗТС, ток якоря тяговых электродвигателей и их тормозной момент плавно уменьшаются.
Проверка САУРТ на стоянке:
Для проверки необходимо включить мотор-компрессор, мотор-вентилятор (на высокую скорость) и преобразователи, после чего выполнить операции в такой последовательности:
• реверсивно-селективную рукоятку контроллера машиниста перевести в положение С;
• тормозную рукоятку установить в положение П;
• нажать кнопку «Проверка САУРТ» и не отпускать ее до окончания проверки;
• тормозную рукоятку перевести в положение ПТ, при этом ток возбуждения должен быть в пределах 80— 150 А;
• плавно перемещая тормозную рукоятку на 28-ю позицию, следить за показанием амперметра «Возбуждение». Ток возбуждения должен плавно возрастать от величины первоначальной уставки до максимального значения для САУРТ-006 - 400 А, для САУРТ-034 - 550 А);
• плавно вернуть тормозную рукоятку в положение ПТ. Ток возбуждения при этом должен также плавно снизиться до минимального значения;
• тормозную рукоятку перевести в положение П;
• отпустить кнопку «Проверка САУРТ»;
• реверсивно-селективную рукоятку перевести в положение СП и повторить операции, изложенные выше.
Примечание: проверка в положении П реверсивно-селективной рукоятки не производится!
Если в процессе проверки не наблюдалось ни бросков, ни заметных колебаний тока возбуждения, то можно заключить, что канал регулирования по току работает нормально. Если же наблюдались броски или значительные колебания тока относительно зафиксированного значения, то необходимо принять меры к устранению неисправностей.
Управление рекуперативным торможением. Управление при наличии САУРТ практически не отличается от ручного управления режимом рекуперации (только исключена необходимость перевода главной рукоятки контроллера на первую позицию). Машинист должен:
• включить мотор-вентиляторы на высокую скорость;
• включить преобразователи;
• установить реверсивно-селективную рукоятку контроллера машиниста на соответствующую позицию в зависимости от скорости;
• установить тормозную рукоятку контроллера в положение П (подготовительная позиция);
• перевести тормозную рукоятку в положение ПТ (предварительное торможение). С этого момента начинается автоматический перевод электровоза в режим рекуперации, при этом увеличивается ток возбуждения тяговых электродвигателей и их э.д.с.
Когда э.д.с. начинает превышать напряжение контактной сети на 80—100 В, включаются линейные контакторы и устанавливается ток рекуперации 80—100 А.
Для увеличения тока рекуперации до значения необходимого по условиям движения, тормозную рукоятку надо переместить на следующие позиции. На 28-й позиции тормозной рукоятки задается максимальное значение тока.
Включение преобразователей и реле моторного тока РТ37:
Включение преобразователей и реле моторного тока производится включением кнопки «Возбудитель» на кнопочном выключателе БлКн5. После ее включения от провода Э706 при включенной кнопке «Высокая скорость вентиляторов» подается напряжение на провод Э713, от которого образуются следующие цепи (рис.):
• провод Э713, блокировка контактора К53, провод Э818, сигнальная лампа «ПР», провод 800, корпус. Загорается сигнальная лампа преобразователей;
• провод Э713, блокировка реле РП22, провод 715, катушка контактора К69, провод 700, корпус. На электровозах с № 373 катушка К69 непосредственно подключена к проводу Э713. Включается низковольтный электромагнитный контактор К69.
Включение контактора К69 приводит к образованию следующих цепей:
• провод 688, находящийся под напряжением после включения автоматических выключателей В20 и ВЗО, диод Д77, провод 689, две блокировки контактора К23, провод 692, блокировка реле РТ37, провод 647, катушка контактора К66, провод 648, блокировка контактора К69, провод 400, корпус. Включается низковольтный электромагнитный контактор К66. Замыкаются его главные контакты между проводами 302 и 645, подготавливая цепь катушки реле РТ37; +Ш14, автоматический выключатель F9 «Возбудитель», провод 44, клемма Х14:1 на АПУ-009, провод 323, главные контакты контактора К69, провод 302, независимая обмотка двигателя АМ-М преобразователя (см. рис. 9.2), провод 300, корпус. У главных полюсов двигателя преобразователя появляется магнитный поток: провод 302 (см. рис.), контакты реле оборотов РО12, провод 717, катушка контактора К53, провод 700, корпус. Включается контактор К53 и подключает двигатель АМ-М преобразователя к контактной сети. Схема аналогична схеме на электровозах ВЛ11;
- провод 302, контакты контактора К66, провод 645, катушка реле РТ37, провод 600, корпус. К катушке реле РТ37 подается питание в обход резистора R38, и реле моторного тока РТ37 включается. Размыкается его блокировка между проводами 692 и 647, контактор К66 выключается и вводит в цепь катушки реле РТ37 резистор R38, необходимый для повышения чувствительности реле на отключение. Замыкаются контакты реле РТ37 между проводами 602 и 520 (см. рис. 1.15 на вкладке), подготавливая цепь катушек вентилей линейных контакторов.
Рекуперативное торможение на параллельном соединении тяговых электродвигателей:
Реверсивно-селективную рукоятку устанавливают в положение «Вперед-П»:
Замыкаются КЭ 63-64, 65-66, 67-68, 71-72, 73-74, 75-76, 81—82 реверсивно-селективного вала, в результате чего образуются цепи (рис.):
Рисунок 26 Схема цепей управления рекуперативным торможением на электровозе ВЛ11м при П соединении тяговых электродвигателей
• провод Э801, КЭ 63—64, провод Э751, параллельно включенные блокировки контакторов К62 и К24, провод Э874, сигнальная лампа «ПСР» (подготовка схемы рекуперации), провод 800, корпус;
• провод 505, КЭ 65—66, провод Э934. Клемма Х3:1 штепсельного разъема на панели П38 блока У14 САУРТ оказывается под напряжением;
• провод Э620, КЭ 67—68, провод 600, корпус. Подготавливается цепь соединения с корпусом катушек вентилей линейных контакторов К1 и К10;
• провод 505, КЭ 71—72, провод Э561. От этого провода образуются цепи, аналогичные цепям в тяговом режиме;
• провод 501, КЭ 73—74, провод Э564. От этого провода образуется цепь на катушки вентилей группового переключателя ПкГ1, аналогичная цепи в тяговом режиме на СП соединении;
• провод 501, КЭ 75—76, провод Э565. От этого провода образуются цепи на катушки вентилей ПкГ2 и реле времени РВ6, аналогичные цепям в тяговом режиме на П соединении. Кроме этого, по проводу Э565, через клемму Х4:1 П38 подается напряжение к блоку питания БП в блоке У14 САУРТ.
После разворота валов групповых переключателей Пкг1 и ПкГ2 и включения реле времени РВ6 подводится напряжение к катушкам вентилей Т тормозных переключателей ПкТ1 и ПкТ2 по цепи: провод 502, КЭ 81-82, провод Э587, блокировка ПкД1 и ПкГ2, провод 590, блокировка БВ, провод 599, блокировка реле РВ6, провод 598, блокировка реле РП20, провод 601, блокировка реле РП28, провод 602, блокировка ПкД2, провод 558, катушки вентилей Т ПкТ1 и ПкТ2.
Таким образом, при установке реверсивно-селективной рукоятки в положение «Вперед-П». Загорается лампа «ПСР»; подается питание к блокам САУРТ; занимают соответствующее положение валы реверсов ПкР1 и ПкР2, вал группового переключателя ПкП поворачивается в положение СП-П, а вал группового переключателя ПкГ2 — в положение П, к катушкам вентилей тормозных переключателей ПкТ1 (ПкТ2) подается напряжение, переключатели электродвигателей ПкД1 и ПкД2 фиксируются в нормальном положении.
Тормозную рукоятку устанавливают в положение «П»:
Замыкаются КЭ 105—106, 109—110, 111-112 тормозного вала, в результате чего образуются цепи:
• провод 501, КЭ 109-110, провод Э532, блокировка реле РТ35, провод
548, блокировка реле РН10, провод 540, блокировка реле РТ36, провод
549, катушка реле РП18, провод 500, корпус. Включается реле буферной защиты РП18, подготавливая цепь включения контактора К62: провод 501, КЭ 105-106, провод Э533, контакты реле РП18, провод Э532 и далее на катушку реле РП18. Катушка реле РП18 получает питание от провода Э532 через свои контакты;
• катушки вентилей Т тормозных переключателей ПкТ1 и ПкТ2, провод 557, блокировка ПкД1, провод 544, диод Д109, провод Э536, КЭ 111-112, провод 500, корпус. Валы обоих тормозных переключателей занимают положение Т.
После изменения положения блокировок ПкТ1 и ПкТ2 происходит следующее:
• изменяется цепь удерживающей катушки БВ (см. рис. 1.10 на вкладке). После переключения блокировок ПкТ2 питание на катушку начинает подаваться через блокировки БК КБ45 и КБ46;
• от провода 502 через КЭ 81-82, провод Э587, блокировку ПкГ2, провод 590, блокировку БВ, контакты реле РВ6, блокировки реле РП20 и РП28, провод 602, блокировку реле РТ37, провод 520, блокировку ПкГ2, провод 522, блокировку ПкТ1 напряжение подводится к проводу 604.
От провода 604 образуются цепи:
• провод 604, контакты пневматического выключателя управления ВУПЗ, провод 556, блокировка контактора К53, провод 555, блокировка реле РП18, катушка контактора К62, провод 690, диод Д90, провод Э536, КЭ 111-112, провод 500, корпус. Включается низковольтный электромагнитный контактор К62. Замыкается его блокировка между проводами 598 и 602, шунтируя блокировки реле РП20 и РП28, и размыкается блокировка между проводами Э751 и Э874, но лампа «ПСР» продолжает гореть, так как замкнута блокировка контактора К24. После замыкания главных контактов контактора К62 от провода Э301 через контакты этого контактора, по проводу 514 через клемму Х3:6 панели П38 подается напряжение на блок БТП устройства У14 САУРТ и через резистор R32 - на независимую обмотку генератора АМ-Г преобразователя. Минусовая цепь этой обмотки через клемму Х3:7 П38 соединена с блоком БТП. Так как БТП сработает только после получения сигнала от элемента ЭСН в блоке БС, то цепь обмотки пока прервана;
• провод 604, блокировка ПкГ2 и параллельно подключенные блокировка ПкД2 и диод Д55, провод 597, катушка вентиля контактора К18, провод 589, блокировка ПкТ1, провод 500, корпус;
• провод 604, блокировка ПкД2, провод 605, катушка вентиля контактора К19, провод 589, блокировка ПкТ1, провод 500, корпус.
Включаются линейные контакторы К18 и К19. После замыкания блокировок К18 образуется цепь: провод 501, КЭ 105-106, провод Э533, блокировка контактора К18, провод 576, катушка реле РП19 и параллельно подключенная катушка вентиля контактора К23 (К24), провод 575, блокировка ПкТ1, провод 500, корпус. Включаются реле РП19 и контакторы возбуждения К23 и К24 с одним пневматическим приводом. После их включения, из-за размыкания блокировки контактора К24 между проводами Э751 и Э874 гаснет лампа «ПСР», сигнализируя об исправности цепи возбуждения тяговых электродвигателей. Контакты реле РП19 соединяют цепи катушек вентилей угловых реостатных контакторов К7, К9, K15 и К20 с корпусом по проводу 500. Поскольку замкнулась блокировка контактора К18 между проводами 592 и 641, от провода Э565 подается напряжение к катушкам всех реостатных контакторов, но так как с корпусом соединены катушки вентилей только угловых реостатных контакторов, то включаются только они. Их включение до отпадания якоря реле рекуперации РН11 выводит из цепи тяговых электродвигателей группы R2 и R1 пусковых резисторов. Контакторы К23 и К24 своими силовыми контактами подключают обмотки возбуждения тяговых электродвигателей к якорю генератора АМ-Г преобразователя.
Тормозную рукоятку устанавливают в положение «ПТ»:
Замыкаются КЭ 91-92, 93-94, 107—108, размыкается КЭ 109-110 тормозного вала. После замыкания КЭ 91-92 образуется цепь: клемма Х3:5 панели П38 блока У14 САУРТ, провод 508, КЭ 91-92, провод 507, задатчик тока и скорости ЗТС, провод 511, клемма Х5:4 П38. Замыкается цепь питания обмотки возбуждения ЗТС. От ЗТС по проводам 509 и 510, через клеммы Х5:1 и Х5:2 П38 подается сигнал на блок сравнения БС в блоке У14 САУРТ. В блоке БС начинает работать канал регулирования напряжения. На выходе блока БС (элемент ИЛИ) формируется положительный сигнал, и прерыватель ТП блока БТП замыкает цепь независимой обмотки генератора АМ-Г преобразователя. Поскольку появился магнитный поток главных полюсов генератора, созданный этой обмоткой, на зажимах генератора возникает э.д.с. Через обмотки возбуждения тяговых электродвигателей по цепи, аналогичной цепи электровозов ВЛ11 без САУРТ, начинает протекать ток возбуждения. Отличие заключается в том, что в цепь обмоток возбуждения тяговых электродвигателей М1 и М4 включен датчик тока возбуждения ДкТ2 САУРТ (см. рис. 2.8 на вкладке). С этого момента начинается автоматический перевод тяговых электродвигателей в режим рекуперативного торможения: возрастают э.д.с. генератора АМ-Г, ток возбуждения и э.д.с. тяговых электродвигателей.
Когда суммарная э.д.с. тяговых электродвигателей становится больше напряжения в контактной сети на 80—100 В отпадает якорь реле рекуперации РН11 и замыкаются его контакты между проводами 606 и 554. Образуется цепь: катушка вентиля линейного контактора К10, провод 615, блокировка переключателя тяговых электродвигателей ПкД1, провод 610, блокировка группового переключателя ПкГ2, провод 606, контакты реле РН11, провод 554, блокировка контактора К23, провод Э620, КЭ 67—68 реверсивно-селективного вала, провод 600, корпус. Аналогичным образом соединяется с корпусом и подключенная к проводу 606 катушка вентиля линейного контактора К1. Поскольку катушки К1 и К10 уже находились под напряжением, то после их соединения с корпусом контакторы включаются и подключают тяговые электродвигатели к контактной сети, что определяется по появлению тока рекуперации 80—100 А. Как и на электровозах ВЛ11, после включения линейного контактора К1 одна его блокировка между проводами 606 и 554 шунтирует контакты реле РН 11, а другая между проводами 589 и 500 создает параллельную цепь, соединяющую катушки вентилей всех линейных контакторов с корпусом.
В силовой цепи ток рекуперации течет тем же путем, что и на электровозах ВЛ11. Отличие заключается в том, что в цепь обмоток якорей тяговых электродвигателей МЗ и М4 включен датчик тока якоря ДкТ1 САУ1. Кроме того, чтобы не допустить возрастания напряжения в контактной сети свыше 4000 В, к проводу 008 подключен датчик напряжения ДкН САУРТ.
После замыкания КЭ 107-108 образуется цепь: провод 501, КЭ 107-108, провод Э534, блокировка ПкТ2, провод 55 блокировка контактора К19, провод 551, контакты пневматического выключателя управления ВУП2 (назначение такое же, как и на электровозе ВЛ11), провод 552, катушка вентиля клапана КЭБ, корпус. Электроблокировочный клапан КЭБ отсоединяет тормозные цилиндр электровоза от воздухораспределителя и соединяет их с атмосферой, исключая одновременное применение двух видов торможения.
После размыкания КЭ 109-110 катушка реле РП18 имеет только одну цепь питания от провода Э533 через свои контакты.
Тормозную рукоятку перемещают на последующие позиции. При дальнейшем перемещении рукоятки возрастает выходной сигнал ЗТС что приводит к росту тока рекуперации. При установившемся его значении начинают работать элементы САУРТ по стабилизации тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети, сравнения Iя/Iв oграничения по напряжению в контактной сети и защиты от юза.
Цепи в режиме рекуперации на СП и С соединениях тяговых электродвигателей легко прослеживаются по рис. 9.4 и 9.5. Они аналогичны цепям на П соединении. Пути тока возбуждения и тока рекуперации на эти соединениях аналогичны их путям на электровозах ВЛ11.
Рисунок 28 Схема цепей управления рекуперативным торможением на электровозе ВЛ11м при СП соединении тяговых электродвигателей
Рисунок 29 Схема цепей управления рекуперативным торможением на электровозе ВЛ11м при С соединении тяговых электродвигателей
