Тема 1.6 Релейно-контакторные системы управления

Основные операции управления тяговыми электродвигателями. Назначение основных узлов электрической принципиальной схемы управления подвижным составом с косвенной системой управления.

Практическая работа №1 (2 часа)

Изучение работы электрической схемы троллейбуса модели АКСМ-101.

Литература: [1] с. 4-9, с.67-73, [2] с.3-10.

Методические указания

Изменение режима работы тягового электропривода на подвижном составе обеспечивается системой управления, которая осуществляет:

1) Подключение тягового двигателя к контактной сети при пуске.

2) Плавное или ступенчатое регулирование напряжения подводимого к тяговому двигателю.

3) Плавное или ступенчатое возбуждение тягового двигателя.

4) Переключение двигателя на режим электрического торможения.

5) Переключение с одного вида торможения на другой (например, с рекуперативного на реостатное, с реостатного на механическое).

6) Выключение тягового двигателя – переход на выбег с режима тяги или торможения.

7) Реверсирование направления вращения двигателей для изменения направления подвижного состава.

8) Отключение двигателей или их части при аварийных режимах.

Ступенчатое регулирование напряжения на тяговом двигателе осуществляется как изменением ступеней реостатов в цепи двигателей, так и перегруппировкой их с последовательного на параллельное соединение. Последнее может выполняться на подвижных составах с несколькими двигателями. На подвижных составах троллейбусов и трамваев перегруппировка двигателей осуществляется редко, т.к. эта операция существенно усложняет систему управления и не является обязательной для выполнения основных режимов работы подвижного состава.

Система управления двигателей в зависимости от способа регулирования напряжения разделяется на

- реостатные

- безреостатные

в зависимости от вида регулирования устройств на

- ступенчатые

- плавные

в зависимости от способа управления электрическими аппаратами на

- систему непосредственного управления

- систему косвенного или дистанционного управления

по принципу управления на

- автоматические

- неавтоматические

Реостатные системы управления в режиме пуска обеспечивают регулирование напряжения двигателя, изменением сопротивления пускового реостата, включенного последовательно с двигателем.

Безреостатные системы управления (тиристорно-импульсные) обеспечивают регулирование напряжения двигателя подачей на него импульсов напряжения постоянной амплитуды, ширина и частота которой может изменяться по требуемому закону.

В ступенчатых системах управления изменение среднего напряжения на двигателях происходит ступенями, причем так, чтобы ток на тяговом двигателе менялся в заданных пределах, от некоторого наименьшего значения до большего.

В плавных или бесступенчатых системах изменение среднего напряжения на двигателях происходит плавно. В таких системах ток и сила тяги в пределах регулируемого напряжения поддерживается практически постоянными.

Система в процессе которой все операции тягового двигателя выполняются одним аппаратом – контроллером, приводимое в действие непосредственно водителем называется системой непосредственного управления, а контроллер – силовым контроллером. Контроллер непосредственного управления обычно имеет 2 вала и управляется двумя рукоятками: главной и реверсивной. С помощью главной рукоятки выполняются все основные операции управления: включение/выключение тягового двигателя; постепенное выведение пуска тормозных реостатов; перегруппировка ТЭД; ослабление возбуждения двигателя; переключение электрической схемы с тягового режима на тормозной т обратно. С помощью реверсивной рукоятки изменяют направление движения вагонов; отключают повреждённую группу ТЭД и собирают схемы аварийного режима, также запирают контроллер.

Система управления, при которой все необходимые переключения осуществляются специальными аппаратами, индивидуальными или групповыми контакторами, управляемые с помощью контроллеров управления называется системой косвенного управления. При косвенном управлении водитель управляет аппаратами силовой цепи на расстоянии, с помощью контроллеров управления. В этом случае процесс управления значительно облегчается, т.к. для приведения в действие контроллера управления требуется значительно меньшее усилие по сравнению с силовым контроллером непосредственного управления. Косвенные системы управления позволяют создавать электрические схемы с более сложной функциональной взаимосвязью электрических аппаратов, осуществлять автоматическую защиту электрооборудования, а также заменять сложные механические блокировочные устройства, более простыми – электрическими. Эти системы проще поддаются автоматизации.

Системы косвенного управления с индивидуальными контакторами получили широкое распространение на троллейбусах. К косвенным групповым системам управления относятся такие системы, в которых выведение ступеней пуска тормозных реостатов, регулирование возбуждения, а иногда и перегруппировка двигателей выполняется групповым аппаратом – реостатным контроллером.

В случае использования групповых и индивидуальных аппаратов косвенная система называется смешанной. На ЭПС ГЭТ групповые системы применяются преимущественно при автоматическом управлении.

Реостатно-контакторное управление в настоящее время применяют весьма широко для регулирования частоты вращения двигателей малой и средней мощностей, а иногда и для регулирования мощных двигателей (на железнодорожном транспорте).

Обычно при реостатно-контакторном управлении используют два метода регулирования: 1) при частотах вращения, меньших номинальной, в цепь якоря включают реостат; 2) при повышенных частотах вращения регулируют ток возбуждения; Машины малой мощности при отсутствии автоматизированного управления имеют два регулировочных реостата с ручным приводом, один из которых включен в цепь якоря, а другой — в цепь возбуждения. При больших мощностях, а также при необходимости автоматизации процесса, значения их сопротивлений изменяют ступенчато с помощью контакторов. Если требуется точное регулирование, то число контакторов должно быть очень большим, при этом вся установка становится громоздкой, дорогой и сравнительно малонадежной.

В двигателях с параллельным возбуждением реостатно-контакторное управление позволяет в зоне высоких частот вращения осуществлять рекуперативное торможение путем увеличения тока возбуждения; в зоне низких частот вращения применяют динамическое торможение, причем регулирований тормозного усилия осуществляют с помощью того же реостатно-контакторного устройства, которое используют для регулирования двигательного режима (после соответствующего переключения схемы).

В связи со сложностью автоматизации и большими расходами, идущими на ремонт и эксплуатацию, реостатно-контакторное управление постепенно заменяют более совершенными методами.

Вопросы для самоконтроля:

1 Расскажите о реостатных и безреостатных системах управления.

2 Расскажите о ступенчатых и плавных системах управления.

3 Расскажите о системе непосредственного управления.

4 Расскажите о системе косвенного или дистанционного управления.

Тема 1.7 Принципиальная электрическая схема силовой цепи, цепей управления и таблица включения контакторов трамвая модели РВЗ-6

Технические характеристики и структура электрической принципиальной схемы силовой цепи трамвайного вагона РВЗ-6, особенности электрической принципиальной схемы.

Основные структурные элементы принципиальной схемы. Контроллер управления. Реверс тяговых двигателей. Дополнительные элементы принципиальной схемы.

Практическая работа №2 (2 часа)

Изучение работы электрической схемы трамвайного вагона КТМ-5 при пуске.

Практическая работа №3 (2 часа)

Изучение работы электрической схемы трамвайного вагона КТМ-5 при торможении.

Литература: [1] с. 163-171, [2] с.11-17.

Методические указания

Вагон типа РВЗ-6 получает электрическую энергию от контактной сети напряжением 600 В посредством токоприёмника бугельного типа. Вторым проводником в цепи «тяговая подстанция - трамвайный вагон» является рельсовый путь. Для подавления искрения, создающего помехи радиоприёму, РВЗ-6 оснащался радиореактором (катушкой индуктивности), который устанавливался на крыше вагона над первой тележкой.

Электрическая часть вагона РВЗ-6 включала в себя тяговые двигатели, пускотормозные сопротивления, автоматический групповой реостатный контроллер для коммутации силовых электрических цепей вагона. При трогании с места пускотормозные сопротивления включались последовательно с двигателями, а по мере набора скорости они начинали ступенчато выводиться реостатным контроллером; после выхода двигателей на автоматическую характеристику при полном возбуждении, с целью дальнейшего увеличения скорости вагона, реостатный контроллер уменьшал степень возбуждения тяговых двигателей, посредством ввода сопротивлений в цепь их шунтовых обмоток. При необходимости снижения скорости индивидуальные силовые контакторы формировали отключённую от контактной сети замкнутую цепь из тяговых двигателей (работающих в режиме генератора электроэнергии) и включённых в качестве нагрузки тормозных сопротивлений. Возникающий в этой цепи ток создаёт внутри обмоток индуктора и якоря тяговых двигателей противонаправленные магнитные потоки, приводящие к возникновению механического момента силы, стремящегося остановить вращение якоря. Таким образом, реализуется электродинамическое торможение вагона.

Вспомогательное электрооборудование включает в себя следующие узлы и цепи:

- аккумуляторную батарею для автономного питания ряда устройств;

- цепи управления групповым реостатным контроллером;

- цепи наружного и внутреннего освещения;

- цепи обогрева пассажирского салона и кабины водителя;

- цепи принудительной вентиляции пускотормозных сопротивлений;

- цепи электромотора компрессора и регулятора давления в системе;

- цепи световой и звонковой сигнализации;

- систему оповещения с микрофоном и усилителем, находящимися в кабине и громкоговорителями, установленным в пассажирском салоне.

Хотя многие потребители в этом списке являются низковольтными, РВЗ-6 не имел отдельной гальванически развязанной с контактной сетью электрической подсистемы. Вместо этого ряд высоковольтных потребителей электроэнергии и аккумуляторная батарея подсоединялись между собой таким образом, чтобы между определёнными двумя точками этого комплекса узлов и агрегатов формировалась разность потенциалов в 48 В. Низковольтные потребители, рассчитанные на это напряжение, получали электроэнергию путём параллельного подключения к этим двум точкам.

Модификация РВЗ-6М2 оснащалась также оборудованием, позволяющим отключить местное управление групповым контроллером второго вагона в составе поезда по системе многих единиц и перевести его на ведущий вагон. Также РВЗ-6М2 оснащался дополнительной чисто электрической (в отличие от магистральных железных дорог и трамваев раннего периода) схемой для автоматического экстренного торможения вагонов поезда в случае его разрыва.

Вопросы для самоконтроля:

1 Расскажите о технических характеристиках схемы вагона РВЗ-6.

2 Расскажите структуру электрической принципиальной схемы силовой цепи вагона РВЗ-6.

3 Назовите особенности схемы вагона.

4 Назовите назначение контроллера управления на вагоне РВЗ-6.

5 Объясните реверс тяговых двигателей на вагоне РВЗ-6.

6 Назовите дополнительные элементы принципиальной схемы вагона.