Электрического оборудования вагонов метрополитена

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

«Т Е Х Н И Ч Е С К А Я Ш К О Л А»

ПОСОБИЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ВАГОНОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

Санкт – Петербург

Год

Основные понятия электротехники

Природа электричества

Все вещества в природе состоят из мельчайших частиц, называемых молекулами. Молекулы состоят из атомов. Атом состоит из ядра, окруженного оболочкой, которая образуется из постоянно движущихся с большой скоростью мельчайших частиц - электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов. В разных атомах содержится различное количество протонов, электронов и нейтронов.

Электроны, вращающиеся на внешней орбите, обладают максимальной энергией, называются валентными, и вступают в химические связи с другими атомами.

Основной причиной удержания электронов вокруг ядра является то, что ядра и электроны имеют электрический заряд - положительный "+" и отрицательный "-". При взаимодействии электрических зарядов между ними возникают силы притяжения или силы отталкивания. Одноименные заряды - отталкиваются, разноименные - притягиваются.

Рис. 1.1. Силы притяжения и отталкивания

Атом в целом электрически нейтрален. Если в результате каких-либо действий (нагревание) атом теряет или приобретает электрон, то такой атом становится электрически заряженным, т.е. приобретает электрические свойства.

Вещество, приобретая электроны, приобретает отрицательный заряд; при потере электронов вещество приобретает положительный заряд.

Движение электронов, или положительных, или отрицательных ионов, от одного вещества к другому, называется электрическим током.

В системе СИ количество электричества измеряется в кулонах (Кл).

I Кл=6,29.10¹⁹ электронов.

I Кл также называютI А·сек, т.е. при токе в I A в сек проходит количество электричества I Кл.

Вокруг каждой заряженной частицы существует электрическое поле. Электрическое поле обладает энергией, которая проявляет себя в виде сил, действующих на заряженные тела, находящиеся в поле.

Электрическое поле изображается в виде силовых линий:

Рис. 1.2. Электрическое поле зарядов различного знака

Электрический потенциал (φ)

Если в электрическом поле положительного заряда Q в точке (.) М находится другой заряд "q", то на заряд "q" действует сила F

F=E·q, гдеE- напряженность электрического поля.

Рис. 1.3. Сила, действующая на заряд в электрическом поле

Под действием этой силы заряд "q" перемещается за пределы поля, то есть совершается работа за счет энергии совместного поля зарядов (W), которая убывает.

Отношение энергии поля W_м к величине заряда "q" в данной точке называется электрическим потенциалом данной точки электрического поля.

φ_м=W_м/q

Рис. 1.4. Свободное и упорядоченное движение электронов

Диэлектрические вещества имеют на внешней орбите большое количество электронов, но они жестко связаны со своими ядрами.

Поэтому диэлектрики не являются проводниками тока.

К проводникам 2 класса относятся водные растворы кислот, солей и щелочей.

Электрическая цепь. Э.Д.С.

Рис. 1.5. Электрическая цепь

Если два разноименно заряженных тела соединить проводником, то свободные электроны проводника и этих тел придут в движение и возникнет электрический ток.

Ток по проводнику будет протекать до тех пор, пока напряжение между ними не станет равным нулю.

Для обеспечения непрерывного движения электронов по проводнику необходимо постоянно поддерживать заряды этих тел, то есть обеспечивать разность потенциалов на концах проводника. Для этого применяются источники электрической энергии.

Причину, вызывающую упорядоченное движение электрических зарядов по цепи, называют Э.Д.С. Э.Д.С. обозначается буквой "Е" и измеряется в вольтах.

К источникам Э.Д.С. относятся генераторы, аккумуляторы, гальванические элементы.

Источник электрической энергии, потребитель и провода образуют замкнутую электрическую цепь.

За направление тока принято направление от "+" к "-".

Сила тока (I)

Силой тока служит величина тока, измеряемая количеством электричества, которое проходит через поперечное сечение проводника за 1 сек.

I = Q / t, A

Q - заряд, Кл

t - время, сек

Ток измеряется в амперах (А). Направление тока указывается стрелкой.

Более мелкие единицы измерения тока

1 миллиампер - 10^-3 А

1 микроампер - 10^-6 А

Более крупная единица измерения тока

1 килоампер = 10³ А

Сопротивление (R)

При движении свободных электронов в проводнике, под действием сил электрического поля, они сталкиваются на своем пути с атомами вещества и отдают им часть своей энергии.

Эта энергия, в результате столкновений, рассеивается в виде тепла и нагревает проводник.

Электроны , сталкиваясь с частицами вещества, преодолевают сопротивление движению, то есть проводники обладают электрическим сопротивлением.

Если сопротивление проводника велико, то проводник может раскалиться (утюг) и наоборот.

Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в омах (Ом).

Более крупная единица измерения

1 килоом = 10³ Ом

1 мегаом = 10⁶ Ом

Всякий проводник обладает проводимостью, то есть способностью проводить электрический ток.

Проводимость есть величина обратная сопротивлению.

G = 1/R, (Сименс).

О способности отдельных веществ проводить электрический ток судят по его удельному сопротивлению ρ (ро)

ρ = Ом, мм²/м

Сопротивление проводника определяется по формуле

R = ρ · ℓ / S, Ом

ℓ - длина проводника , м

S - сечение проводника, мм²

Провода из металлов (меди, алюминия) с наименьшим сопротивлением широко применяются для соединения потребителей электрической энергии с генераторами.

Для изготовления обмоток нагревательных элементов и реостатов применяют сплавы с большим удельным сопротивлением (нихром, фехраль).

На подвижном составе применяются сопротивления с целью регулирования, уменьшения или ограничения тока цепи.

Емкость (С)

Электрические заряды в цепи могут не только перемещаться по её элементам, но также накапливаться в них, создавая запас энергии

W_э = C · U² / 2

где U - напряжение на элементе электрической цепи, В

С - емкость, Ф

Электрической ёмкостью (или просто ёмкостью) C называется коэффициент, определяющий запас накопленной энергии. Таким образом, ёмкость - характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд.

Величина ёмкости участка электрической цепи зависит от электрических свойств окружающей среды, а также от формы и геометрических размеров проводников, в которых накапливаются заряды.

Исторически первые накопители представляли собой плоские проводники, разделённые тонкой прослойкой изоляционного материала.

Совокупность проводников, предназначенных для накопления энергии электрического поля, называется конденсатором. Чем больше площадь проводников и чем меньше толщина изолирующей прослойки, тем больше, при прочих равных условиях, величина их ёмкости.

Ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда на конденсаторе к величине напряжения на нем

С = Q / U

и измеряется в фарадах (Ф).

Электрические цепи

Закон Ома для участка цепи

Рис. 2.1. Закон Ома для участка цепи

Закон Ома устанавливает зависимость между током, напряжением и сопротивлением.

I = U / R;

U = I · R;

R = U / I;

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз, а если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток уменьшится во столько же раз.

Закон Ома для всей цепи

Рис. 2.2. Закон Ома для всей цепи

Каждый источник Э.Д.С. обладает некоторым внутренним сопротивлением r₀. Ток внутри источника Э.Д.С. встречает в нем сопротивление, как и в любом проводнике.

Внешнее сопротивление R подключается к генератору и является потребителем энергии. Общее сопротивление цепи равно сумме внешнего м внутреннего сопротивления.

R_общ. = R = r₀

Именно это R_общ и определяет ток в цепи

I = E / (R + r₀)

При прохождении тока через генератор внутри него получается падение напряжения U₀=I · r₀, следовательно, часть Э.Д.С. расходуется на на преодоление внутреннего сопротивления самого источника.

Вследствие потери напряжения внутри генератора, напряжение на его зажимах всегда меньше Э.Д.С. источника.

E = I · R + I · r₀ = U + U₀

U = E - U₀

I-й закон Кирхгофа

Сумма токов, подходящих к узлу, равна сумме токов, отходящих от узла

Рис. 2.6. Первый закон Кирхгофа

I₁+I₂=I₃+I₄+I₅

I₁+I₂-I₃-I₄-I₅=0; ΣI=0

Й закон Кирхгофа

Рис. 2.7. Второй закон Кирхгофа

Во всякой замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма Э.Д.С. равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях, входящих в эту цепь.

При этом положительными считают Э.Д.С., направления которых совпадают с направлением обхода по контуру.

Падение напряжения на сопротивлении положительно там, где направление тока совпадает с направлением обхода.

E₁ - E₂ = I · R₁ + I · r₂ + I · R₂ + I · r₁

ΣE=Σ(I · R)

Параллельное соединение

Рис. 2.9. Параллельное соединение

Смешанное соединение

Рис. 2.10. Смешанное соединение

Смешанное соединение представляет собой комбинацию последовательного и параллельного соединений.

Электрический ток

Тепловое действие тока (Q)

При прохождении тока по проводнику проводник нагревается. Количество электрической энергии, преобразованной в тепловую за время t, определяется выражением

Q = I² · R · t; Дж

Нагрев проводника может происходить не только вследствие прохождения по нему повышенного тока, но и вследствие повышения сопротивления проводника.

При неплотном контакте, в месте соединения проводников, переходное сопротивление их возрастает, происходит усиленное выделение тепла, что в конечном итоге может привести к пожару.

Допустимая плотность тока (δ)

Каждый проводник в зависимости от условий может пропустить через себя, не перегреваясь, ток, не превышающий некоторую допустимую величину

δ = I / S ; A/мм²

Допустимая плотность тока зависит от материала провода, вида изоляции, сечения, условий охлаждения.

Средством защиты электрических цепей от повышенного тока являются плавкие предохранители, тепловые реле и другие устройства.

Магнитное поле

В пространстве вокруг провода с током возникают магнитные силы, действующие на другие проводники с током и на различные тела.

Эти силы передаются с помощью материальной среды, называемой магнитным полем.

Магнитное поле всегда создается движущимися электрическими зарядами. Неподвижные заряды не могут создать магнитное поле.

Само магнитное поле действует только на движущиеся электрические заряды. Так как магнитное поле действует на различные тела и может приводить их в движение, то оно обладает энергией. Эта энергия проявляется в виде сил, действующих на отдельные движущиеся заряды. Под влиянием сил магнитного поля эти заряды отклоняются от своего первоначального пути в направлении перпендикулярно полю.

Рис. 4.1. Движение заряда в магнитном поле

Магнитное поле изображается с помощью магнитных силовых линий. У прямого проводника силовые линии магнитного поля имеют форму концентрических окружностей, охватывающих провод.

Рис. 4.2. Магнитное поле проводника

Направление магнитного поля находится в строгом соответствии с направлением тока в проводнике и определяется правилом буравчика ( это правило также называется правилом правой руки) :

Если буравчик ввинчивать по направлению тока, то направление вращения рукоятки укажет направление силовых линий поля.

Рис. 4.3. Правило буравчика

Чтобы получить более сильные магнитные поля, применяют катушки с обмоткой из проволоки. Если проводник согнуть в виде витка, то силовые линии магнитного поля внутри витка будут иметь одинаковое направление, интенсивность магнитного поля возрастает. При объединении ряда витков в катушку магнитные поля, созданные отдельными витками, складываются, образуя общее поле катушки. Чем больше в ней число витков и ток, тем сильнее ее магнитное поле.

Рис. 4.4. Магнитное поле изогнутого проводника

Также для усиления магнитного поля внутрь катушки вставляют стальной сердечник.

Магнитная индукция

Интенсивность магнитного поля в каждой его точке характеризуется магнитной индукцией. Магнитная индукция обозначается буквой B.

Чем сильнее магнитное поле, тем большую индукцию оно имеет.

Общее число магнитных силовых линий, проходящих через поверхность, называется магнитным потоком. Магнитный поток обозначается буквой Φ.

Между ними существует зависимость:

B = Φ / S, тесла (Тл)

Φ = B · S, вебер (Вб)

Рис. 4.5. Кривая намагничивания

При достаточно сильном магнитном поле тело намагничивается и наступает магнитное насыщение.

Кривая намагничивания

Если тело вначале не было намагничено, то при возрастании напряженности H магнитный поток изменяется по кривой 0A. В точке A наступает магнитное насыщение. При уменьшении H магнитный поток уже будет изменяться по кривой АБ.

Рис. 4.6. Петля Гистерезиса

При H =0 сохраняется некоторый остаточный поток Φ₀ (отрезок 0Б). Чтобы полностью размагнитить тело (Φ=0), нужно изменить на противоположное направление напряженности магнитного поля. Тогда при некотором отрицательном значении "H_c" магнитный поток Φ=0. Величину "H_c" (отрезок 0B) называют коэрцитивной силой.

Если продолжить намагничивать тело, то в точке Г произойдет насыщение, а при уменьшение "H" опять наблюдается гистерезис. Гистерезис - это, когда изменение магнитного потока отстает от изменения напряженности.

При H=0 снова наблюдается остаточный магнетизм (отрезок 0Д) и для его ликвидации необходимо приложить "H", равную отрезку 0E.

Таким образом, перемагничивание ферромагнитного материала происходит по кривой, которую называют петлей Гистерезиса.

Магнитная цепь

Магнитной цепью называют устройство, через которое замыкается магнитный поток.

Для того, чтобы сосредоточить магнитный поток в определенной части прибора, широко применяются магнитопроводы из ферромагнитных материалов, через которые замыкается магнитный поток электромагнитов.

Рис. 4.7. Магнитопровод

Магнитный поток в электромагните тем сильнее, чем больше ток и число витков в нем, а также зависит от конструкции магнитопровода.

Для увеличения магнитного потока необходимо, чтобы по возможности он проходил не по воздуху, а по ферромагнитному веществу.

Величина магнитного потока Φ, создаваемого током, протекающим по катушке, равна:

Φ = I · W / R_маг; где

F =I · W - намагничивающая сила, H

R_маг - сопротивление магнитной цепи, Ом

Намагничивающая сила "F" является причиной возникновения магнитного потока "Φ".

Магнитное сопротивление играет в магнитной цепи роль, аналогичную электрическому сопротивлению цепи..

С увеличением R_маг. - магнитный поток уменьшается.

Постоянные магниты и электромагниты имеют широкое применение.

Работа электромагнитных реле основана на замыкании и размыкании электрических цепей при возникновении и исчезновении магнитного поля.

Рассмотрим на примере принцип устройства и схема включения электромагнитного реле:

Рис. 4.8. Принцип устройства электромагнитного реле

Управляемая цепь присоединена к якорю "Я" и к контакту "К", а обмотка электромагнита ЭМ включена в управляющую цепь, имеющую источник тока и выключатель.

Если включить выключатель, то созданная ампер-витками катушки намагничивающая сила притянет якорь реле к сердечнику и управляемая цепь замкнется.

При отключении выключателя магнитный поток уменьшается и якорь под воздействием отключающей пружины отходит от сердечника и контактом "К" размыкает управляемую цепь.

Электромагниты и постоянные магниты также широко применяются в электрических машинах, трансформаторах, электроизмерительных приборах и в других устройствах.

Рис. 4.9. Правило левой руки

Возникновение механической силы, действующей на проводник с током, находящийся в магнитном поле, поясняет следующий рисунок:

Рис. 4.10. Возникновение механической силы, действующей на проводник с током

Справа от проводника с током основное магнитное поле и поле тока совпадают по направлению и общее магнитное поле усиливается. Слева от проводника основное магнитное поле действует навстречу полю тока и общее магнитное поле ослабляется.

Учитывая боковой распор магнитных силовых линий и их стремление сократить свою длину, появляется механическая сила, выталкивающая проводник влево.

Электромагнитная индукция

В проводнике, который двигаясь в магнитном поле, пересекает магнитные линии, возникает Э.Д.С. Это явление называется магнитной индукцией.

Рис. 4.11. Возникновение ЭДС в движущемся проводнике с током

При движении проводника со скоростью "v" с той же скоростью перемещаются элементарные заряженные частицы.

Т.к. движение провода происходит в магнитном поле, то на каждую заряженную частицу действует электромагнитная сила "F₀".

Под действием этих сил свободные электроны перемещаются на один край провода, создавая избыточный отрицательный заряд.

На другом крае провода возникает избыточный положительный заряд. По мере накопления зарядов усиливается напряженность электрического поля этих зарядов и на каждую заряженную частицу кроме силы "F₀" , будет действовать сила "F" электрического поля, направленная противоположно силе "F₀".

По достижении равновесия этих сил движение зарядов прекратится. Разность потенциалов по краям проводника и есть индуктированная в проводе Э.Д.С.

Если соединить концы этого проводника через нагрузку, то по цепи потечет ток.

Величина индуктированной Э.Д.С., возникающей в проводе, пропорциональна магнитной индукции "B", длине провода "ℓ" и скорости его движения "v".

E=B·ℓ·v, B

Индуктированная Э.Д.С. возникает только в том случае, если проводник пересекает магнитное поле. Если проводник двигается вдоль силовых линий, то E=0.

Направление индуктированной Э.Д.С. определяется правилом правой руки: ладонь правой руки располагают так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, отставленный большой палец указывал направление движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной Э.Д.С.

Явление самоиндукции

Если в проводнике протекает изменяющийся по значению ток, то магнитное поле вокруг него также изменяется

и в проводнике индуктируется Э.Д.С.

Индуктированная Э.Д.С. возникает в том самом проводнике, в котором происходит изменение тока. Это явление называется самоиндукцией.

Эта Э.Д.С. возникает при всяком изменении тока, при замыкании и размыкании цепей, при изменении нагрузки двигателей.

Согласно закону Ленца, Э.Д.С. самоиндукции всегда имеет такое направление, при котором она препятствует изменению вызвавшего ее тока и стремится поддержать его величину на одном и том же уровне.

При замыкании цепи появляется ток и возникает магнитное поле, которое индуктирует в проводе Э.Д.С. самоиндукции, направленную навстречу току и препятствующую его возрастанию.

Рис. 4.12. Возникновение ЭДС самоиндукции

При размыкании цепи, исчезновении магнитного поля, его силовые линии пересекают проводник и возникает Э.Д.С. самоиндукции, которая совпадает по направлению с током, препятствуя его убыванию.

Благодаря тормозному действию Э.Д.С. самоиндукции, ток в электрических цепях при включении нарастает не мгновенно, а достигает своего установившегося значения в течение определенного времени.

При отключении цепи ток не уменьшается мгновенно, а спадает постепенно.

Явление самоиндукции в проводниках характеризуется индуктивностью "L". Индуктивность характеризует именно Э.Д.С. самоиндукции в зависимости от изменения тока.

Единица измерения - Генри.

1 Генри - это индуктивность проводника, в котором возникает Э.Д.С. самоиндукции в 1 В при изменении тока в 1 А в 1 сек.

1 Гн = 1 В · с / А

Особенно проявляет себя Э.Д.С. самоиндукции при размыкании цепей, содержащих катушки с большим числом витков и со стальными сердечниками. При этом может возникнуть Э.Д.С. самоиндукции больше Э.Д.С. источника тока. Поэтому для гашения электрической дуги при размыкании цепей, применяют контакторы с дугогасительным устройством.

Электрические машины

Диоды

Диод представляет собой пассивный нелинейный элемент с двумя выводами. Используется p-n переход, который обладает односторонней проводимостью.

Благодаря полупроводниковым свойствам диодов, они включены в схемы вагона для разделения цепей питания. Например, диоды включены в цепь 11, 12, 16, 18, 24 проводов.

Электрические схемы вагонов

Рис. 6.2. Силовая схема электрических цепей тягового электропривода вагонов моделей 81-540.2 и 81-541.2

Силовая схема обеспечивает работу тяговых двигателей в режимах тяги и торможения. Четыре тяговых двигателя соединены в группы по два последовательно в каждой, причём двигатели размещены на разных тележках.

В силовую цепь входят тяговые двигатели (М1.1) – (М4.1) и все аппараты, по которым проходит ток двигателей.

К основным элементам тягового электропривода вагона относятся :

• тяговые двигатели 1-4
• пуско-тормозные резисторы
• резисторы, шунтирующие обмотки возбуждения
• коммутационные аппараты
• реостатный контроллер
• тиристорные регуляторы тока возбуждения
• аппараты защиты силовых цепей

Коммутационные аппараты предназначены для переключения силовых цепей и по назначению разделяются на:

• главный разъединитель ГВ
• линейные контакторы ЛК1-ЛК5
• реверсор
• переключатель схемы соединения тяговых двигателей с тягового режима на тормозной и с последовательного соединения на последовательно - параллельное
• контакторы для подключения шунтирующих цепей к обмоткам возбуждения

С помощью главного разъединителя (ГВ) все силовые цепи подключаются к контактной сети.

Этот аппарат выполнен без дугогашения и предназначен для коммутации обесточенных цепей при подготовке вагона к работе или после завершения работы, а также в аварийных ситуациях для отключения неисправной силовой схемы вагона.

Примечание.
В процессе нормальной работы вагона главный разъединитель находится во включённом состоянии.

Линейные контакторы (ЛК1 - ЛК5) используются для изменения структуры схемы для перехода тяговых двигателей из режима тяги в режим торможения и наоборот, а также защиты силовых цепей от повреждений в аварийных режимах.

Примечание.
В режиме тяги все линейные контакторы замкнуты, а в режиме торможения линейные контакторы ЛК2 – ЛК4 замкнуты, а ЛК1 и ЛК5 разомкнуты.

Реверсор предназначен для изменения направления вращения тяговых двигателей, а следовательно, и направления движения вагона. Его контакторные элементы Вп1, Вп2, Наз1, Наз2 включены в цепь якорей групп тяговых двигателей.

В результате их переключения (при размыкании одних, например Вп1 и Вп2, и замыкании других, например Наз1 и Наз2) изменяется направление тока в обмотках якорей групп тяговых двигателей, а следовательно, и направление вращающего момента.

Примечание.
Контакторные элементы реверсора выполнены без дугогашения, потому что реверсирование обмоток якорей осуществляется при отсутствии тока в силовых цепях.

С контроллера машиниста задаётся семь режимов работы вагона:

• режим выбега (электрическая силовая схема разобрана)
• три тяговых
• три тормозных

Каждому режиму соответствует определённое положение главного и реверсивного барабанов контроллера машиниста, которые поворачиваются машинистом с использованием главной и реверсивной рукояток.

В рабочем режиме реверсивная рукоятка устанавливается в положение, определяющее движение вагона «Вперёд» или «Назад».

Главная рукоятка фиксируется в семи положениях:

• 0 – при котором силовая схема разобрана
• Ход 1 – первое положение в режиме тяги, при котором реализуется последовательное соединение тяговых двигателей при полностью введённых пусковых сопротивлениях и минимальном ослаблении возбуждения обмоток тяговых двигателей на уровне уставки до момента выхода их на характеристику минимального ослабления возбуждения (v – 28%). Это положение является маневровой позицией
• Ход 2 –второе положение в режиме тяги, при котором автоматически поддерживается ток на уровне уставки в цепях тяговых двигателей, работающих с полным возбуждением.
• Ход 3 – третье положение в режиме тяги, в котором автоматически поддерживается ток в цепях обмоток тяговых двигателей на уровне уставки до момента выхода их на характеристику минимального ослабления возбуждения (28%)
• Тормоз 1 – первое положение в режиме торможения, при котором реализуется минимальное тормозное усилие, ток автоматически поддерживается в цепи обмоток якорей тяговых двигателей на уровне минимальной уставки в зоне регулирования ослабления возбуждения (режим подтормаживания)
• Тормоз 1А – второе положение в режиме тормоза, при котором автоматически поддерживается ток в цепи обмоток якорей тяговых двигателей на уровне уставки в зоне регулирования ослабления возбуждения и работа по скоростной характеристике (1,2) полного возбуждения без поддержания тормозного усилия
• Тормоз 2 – третье положение в режиме тормоза, при котором автоматически поддерживается ток в цепи якорей тяговых двигателей на уровне уставки как в зоне регулирования возбуждения, так и в зоне регулирования сопротивления тормозного резистора

Ток в обмотках якорей тяговых двигателей в режимах тяги и торможения в зоне регулирования сопротивления резистора поддерживается автоматически с помощью реле ускорения РУТ и реостатного контроллера.

Примечание.
Катушки РУТ включены в силовые цепи первой и второй групп тяговых двигателей, т.е. реле ускорения реагирует на суммарный ток в группах двигателей.

Уставка реле ускорения (отпадание якоря) в режиме тяги для порожнего вагона составляет 310-340 А, при полной загрузке вагона 395- 425 А. В тормозном режиме уставка реле ускорения на отпадание снижается на 30-40 А.

В качестве аппаратов защиты силовых цепей используются:

• главный предохранитель П
• быстродействующий выключатель БВ
• реле перегрузки РП1-3 и РП2-4
• дифференциальное реле ДР1, ДР2
• реле заземления РЗ-1

Примечание.
БВI и БВII включены в первую и вторую группы тяговых двигателей.
Отключение линейных контакторов ЛК3 и ЛК4 осуществляется по сигналам от дифференциальной защиты, которая выполнена на включённых в силовые цепи герсиконовых контакторах ДР1 и ДР2.

Рис. 6.3. Силовая схема электрических цепей при пуске двигателей

ТР à КС-1 à П à ГВ à ВА à ЛК1 à РП1-3 à ДР1à ДР2 à ЛК3à Якорь1 à Якорь3 à точка Я3 à

• à первая параллельная цепь – Вп, обмотки возбуждения 1 и 3 двигателей, Вп точка Л6 à
• à вторая параллельная цепь – КШ1, ИШ1-3, резистор Р28-Р29, РК25, точка Л6 à

à РУТ à ПМ3 à РК3 à резистор Р3-Р13 à ЛК2 à резистор Р23- Р17 à РК4 à РП2-4 à Я2 à шунт амперметра à Я4 à ДР2 à ДР1 à ЛК4 à ПМ1 à РУТ à точка Л16 à

• à первая – Вп, обмотки возбуждения 4 и 2 двигателей, Вп, точка Л18 à
• à вторая – КШ2, ИШ2-4, РК26, резистор Р35-Л18, точка Л18 à

à ПМ2 à КС2 à ЗУМ

Примечание.
В начале пуска величина тока в силовой цепи при напряжении 750 В составит 164 А. Благодаря ослаблению поля двигателей до 28 % и маленькому току по ним, трогание вагона (поезда) происходит очень плавно. Во избежание перегрева пусковых реостатов не рекомендуется следовать на маневровом соединении двигателей более 5 мин. По мере набора скорости увеличивается противо-Э.Д.С. двигателей, что приводит к уменьшению тока по ним и тягового усилия.

Режим "Ход - 2" - Последовательно – параллельное соединение групп тяговых двигателей

Переход в режим «ХОД-2» осуществляется переводом главной рукоятки КВ в соответствующее положение.

При постановке главной рукоятки контроллера машиниста в положение ХОД-2 вал реостатного контроллера РК начинает вращение с 1 до 17 позиции, начинается реостатный пуск при полном поле.

При переходе РК на 2-ю позицию отключаются контакторы КШ1и КШ2 – поле двигателей усиливается до 100%. С 3-й по 14-ю позиции происходит вывод пусковых реостатов из цепи двигателей. Ступени пускового реостата постепенно шунтируются контакторными элементами РК в последовательности, указанной в таблице замыкания контактов РК (см. Приложение к силовой схеме). Таким образом, при вращении РК происходит уменьшение величины сопротивления пуско-тормозных реостатов (Таблица значений сопротивления представлена в Приложении к силовой схеме), в результате чего возрастает ток в силовой цепи, сила тяги и напряжение, приложенное к двигателям. Соответственно, увеличивается скорость поезда.

В начальный момент вал РК вращается хронометрически, т.е. без задержки на позиции, а после достижения силы тока в силовой цепи больше уставки РУТ, дальнейшее вращение РК контролирует РУТ.

На 14-й позиции РК заканчивается вывод пусковых реостатов. На 15, 16, 17, 18 позициях все сопротивления из цепи двигателей выведены, замкнуты КЭ РК – РК13, РК14,РК18, РК19.

Цепь тока на 17-й позиции РК:

Рис. 6.4. Силовая схема электрических цепей при последовательном соединении двигателей

ТР à КС1 à П à ГВ à ВА à ЛК1 à РП1-3 à ДР1 à ДР2 à ЛК3 à Я1 à Я3 à Вп à обмотки возбуждения 1 и 3 двигателей à Вп à РУТ à ПМ3 à РК13 à РК19 à ЛК2 à РК14 à РП2-4 à Я2 à шунт амперметра à Я4 à ДР2 à ДР1 à ЛК4 à ПМ1 à РУТ à Вп à обмотки возбуждения 4 и 2 двигателей à Вп à ПМ2 à КС2 à ЗУМ à «земля».

После прихода РК на 16-18 позицию переключатель положений ППС переключается в положение ПП.

Переключение из параллельного соединения в последовательно-параллельное происходит по методу «моста»: сначала замыкаются контакты ПП2 и ПП3, а затем отключается контактор ЛК2 и группы двигателей оказываются включёнными в две параллельные цепи. При этом для ограничения тока в силовой цепи при переходе с ПС на ПП в 1-ю группу двигателей вводится резистор Р9 - Р33 , а во вторую группу двигателей резистор Р17 - Р23

Таким образом, 17 позиция РК без его вращения стала 20.

Цепь тока на 17(20) позиции РК

ТР à КС1 à П à ГВ à точка Л à

Таким образом, 17 позиция РК без его вращения стала 20. Таким образом, 17 позиция РК без его вращения стала 20.

• à Первая – ВА à ЛК1 à РП1-3 à ДР1 à ДР2 à ЛК3 à Я1 à Я3 à Вп à обм.возб. 1 и 3 двигателей à Вп à РУТ à ПМ3 à РК13 à резистор Р9-Р3 à ПП2 à КС2, ЗУМ, «земля»;
• à Вторая – ВА à ЛК5 à ПП3 à резистор Р17-Р23 à РК14 à РП2-4 à Я2 à шунт амперметра à Я4 à ДР2 à ДР1 à ЛК4 à ПМ1 à РУТ à Вп à обм.возб. 4 и 2 двигателей à Вп à ПМ2 à КС2 à ЗУМ à «земля».

После перехода на последовательно-параллельное включение двигателей РК начинает вращение в обратном направлении с 17(20) позиции по 5(32) позицию, что приводит к замыканию КЭ РК в обратной последовательности. Выведение секций пусковых реостатов происходит поочерёдно, что способствует смягчению толчков тягового усилия при переходе с позиции на позицию. Вращение РК контролирует РУТ.

Этой позицией целесообразно пользоваться при движении на затяжных подъёмах.

Из пусковой диаграммы: скорость выхода на параллельное соединение 17(20) позиции РК - 13 км/час

Скорость выхода на автоматическую характеристику полного поля 5(32) позиция РК - 28 км/час.

Цепь тока на 5(32) позиции РК :

Рис. 6.5. Силовая схема электрических цепей при параллельном соединении двигателей и полном поле

ТР à КС1 à П à ГВ à точка Л à

• Первая – ВА à ЛК1 à РП1-3 à ДР1 à ДР2 à ЛК3 à Я1 à Я3 à Вп à обм.возб. 1 и 3 двигателей à Вп à РУТ à ПМ3 à РК3 à ПП2 à КС2 à ЗУМ à «земля».
• Вторая – ВА à ЛК5 à ПП3 à РК4 à РП2-4 à Я2 à шунт амперметра à Я4 à ДР2 à ДР1 à ЛК4 à ПМ1 à РУТ à Вп à обм. возб. 4 и 2 двигателей à Вп à ПМ2 à КС2 à ЗУМ à «земля».

Таким образом, 17 позиция РК без его вращения стала 20.

Режим "Ход - 3" - Параллельное соединение групп тяговых двигателей с ослаблением поля

Соответствует по