Постоянного и однофазно-постоянного тока

 

 

На всех отечественных электровозах постоянного тока (ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15) тяговые двигатели групповыми переключателями соединяют сначала последовательно (С), затем последовательно – параллельно (СП) и параллельно (П). Такие пересоединения позволяют изменять напряжение, прикладываемое к каждому ТЭД 6-осного электровоза, из которых видно, что при выведенных пусковых резисторах R_п напряжение на ТЭД возрастает от 500 до 1500 В. Пусковые резисторы предназначены для постоянного увеличения напряжения от (40-60)В на 1-й позиции до 500 В СЕРИЕСНОГО (С) соединения ТЭД, затем до 750 В на «СП» и до 1500 В на «П». В таблице 2 представлены величины напряжений на каждом ТЭД 6-осного электровоза, согласно рисунку 1. Необходимо заполнить таблицу соответствующими значениями напряжений на ТЭД 8-осного электровоза.

 

 

 

Рисунок 1 – Схемы группировок тяговых электродвигателей

электровоза постоянного тока

 

 

Таблица 2 – Величина напряжений на тяговых двигателях электровозов

постоянного тока

 

Серия электровоза	ВЛ23	ВЛ11
Соединение тяговых двигателей	с	сп	п	с	сп	п
Число двигателей, соединенных последовательно,
Напряжение на тяговых двигателях при Rп = 0; Uд, В

 

 

Подведенное напряжение от контактной сети в системе электрической тяги на постоянном токе регулируется путем изменения числа последовательно соединенных ТЭД. Коэффициент преобразования напряжения сети (U_сн=3000 В) имеет вид К_u=1/ ( – см. таблицу 2).

Регулирование напряжения, подведенного к ТЭД в системе электрической тяги на переменном токе (U_сн=25000 В), осуществляется путем изменения коэффициента трансформации тягового трансформатора TV1 (рис. 2). Здесь QF1 – главный выключатель; TV1– тяговый трансформатор; QP1…QP11– контакторы ЭКГ-8 (электровозный контролер главный); LL1 – сглаживающий реактор; VD1 – выпрямительная установка, питающая выпрямленным и сглаженным реактором LL1 постоянным током тележку 6-осного электровоза с двигателями М1, М2 и М3. Обмотка трансформатора х1-а1 нерегулируемая – с напряжением ; обмотка а1-х2 – регулируемая с напряжением 4 U₂^р, причем U₂^н > U₂^р, однако обмотка 01 – x2 изображена большей с целью размещения контактов контакторов QP1…QP11.

 

 

Рисунок 2 – Принципиальная силовая электрическая схема соединения и

питания двигателей электровоза однофазно-постоянного тока

 

Для приближенных расчетов коэффициент регулирования напряжения К_U можно принять К_U=1/ К_ТР, где К_ТР – коэффициент трансформации трансформатора TV1, К_ТР=U₁/U₂, где U₂ – напряжение на каждой из тридцати трех позиций ЭКГ-8. В таблице 3 приведены величины напряжений на вторичной обмотке тягового трансформатора на холостом ходу для 6-осного электровоза, для8-осного следует заполнить столбцы таблицы 3 после изучения работы схемы (рис. 2).

 

Таблица 3 ─ Величины напряжений на вторичной обложке

тягового трансформатора на ходовых позициях ЭКГ-8

 

Ходовая позиция
Напряжение, В (6-осного электровоза)
Напряжение, В (6-осного электровоза)

 

При изучении электрической схемы и заполнении таблицы 3 необходимо помнить, что до 17-й позиции ЭКГ-8 включительно вторичная нерегулируемая х1-а1 и регулируемая а1-х2 части обмоток включены встречно, и контактор QP7 разомкнут, а QP1 и QP6, например, на 1-й позиции замкнуты. После 17-й позиции контактор QP7 замыкается и тогда к виткам нерегулируемой обмотки х1-а1 с напряжением посредством последовательного замыкания контакторов QP11, QP10 и т.д. прибавляются витки обмоток с напряжением , 2 , 3 , 4 на позициях 21-й, 25-й, 29-й и 33-й.

В пояснении к рисунку 2 следует представить в виде таблицы 4 порядок замыкания контактов QP1… QP11 на ходовых позициях контроллера ЭКГ-8.

 

Таблица 4 – Порядок замыкания контакторов ЭКГ-8

 

Поз. ЭГК-8	Номера контакторов ЭКГ-8
QP1	QP2								QP10	QP11
. . .

 

 

На рисунке 2 для 6-осного электровоза при заполнении таблицы 3 =1052 В, =252 В; для 8-осного – = 646 В, = 146 В соответственно.

Плавное (тиристорное) регулирование напряжения, подведенное к тяговым двигателям на электровозах, осуществляется выпрямительно-инвер-торными преобразователями (ВИП). В режиме тяги ВИПы работают как выпрямители, в режиме рекуперативного торможения – как инверторы (преобразуют постоянный ток ТЭД, работающих генераторами, в переменный). На этих электровозах применено зонно-фазное регулирование напряжения. При таком регулировании напряжения нагрузка переводится с одной ступени (часть вторичной обмотки тягового трансформатора) на другую, практически плавно, за счет соответствующего изменения углов отпирания тиристоров по зонам (4). Наиболее применимо четырехзонное регулирование, электрическая схема которого состоит из трех секций вторичной обмотки тягового трансформатора и восьми плеч выпрямительного моста, выполненного на тиристорах. Принципиальная силовая электрическая схема питания двух параллельно соединенных ТЭД М1 и М2 преобразователем (ВИП), состоящим из тиристоров VT1-VT8, представлена на рисунке 3. Обмотки трансформатора х1-а1 и а1-а2 в сумме по напряжению равны обмотке а2-х2. Обмотки TV1 по зонам включаются согласно данным таблицы 5.

 

 

Рисунок 3 – Силовая принципиальная электрическая схема зонно-фазного

регулирования

 

Таблица 5 – Последовательность включения обмоток трансформатора

по зонам

 

Ступени вторичной обмотки	Зоны регулирования
I	II	III	IV
х1-а1	х1-а2	(а1-а2)+(а2-х2)	(х1-а2)+(а2-х2)

 

В результате такого включения получим: первая зона регулирования напряжения от 0 до ¼ U_xx; вторая – от ¼ U_xx до ½ U_xx;третья – от ½ U_xx до ¾ U_xx и четвертая – от ¾ U_xx до U_xx, где U_xx – напряжение холостого хода всех трех обмоток (х1-а1)+(а1-а2)+(а2-х2) = U_xx, подключенных к одному ВИПу. Напряжение U_xx приближенно определяется по выражению |5| U_xx = _дн. Согласно исходным данным номинальное напряжение на ТЭД U_дн = 1000 В, тогда U_xx = =1280В. Следовательно, благодаря изменению угла отпирания тиристоров напряжение на ТЭД в первой зоне будет возрастать от 0 до 320 В, во второй от 320 до 640 В, в третьей – до 960 В и в четвертой – до 1280 В. При этом в первой зоне работают плечи VT3, VT6, VT5, VT4; во второй – VT1, VT6, VT5, VT2; в третьей – VT3, VT8, VT7, VT4 и в четвертой – VT1, VT8, VT7, VT2. По схеме рисунка 3 рассмотреть процесс питания током двигателей М1 и М2 в каждый полупериод по зонам.