Высоковольтная схема и управление преобразователем

От жокса "+" ток высокого напряжения через предохранитель ПР2 (ток срабатывания 31,5 А), катушку реле перегрузки РПП (ток уставки 100 А), контактор КП, диод Д4, реле обратного тока РОТ, первичную обмотку стабилизирующего трансформатора ТрС, пусковое сопротивление R 5, демпферное сопротивление R4 подается на обмотку якоря двигателя преобразователя Я1 и далее, через последовательную обмотку возбуждения двигателя преобразователя на жокс "-".

При включении автомата ВУ ток напряжением +110 В с провода 15 поступает на провод 22. Через автомат Q 52 получают питание сигнальные диоды "Преобразователь", "БВ", "Вспомогательные цепи".

На моторном вагоне с провода 22 через автомат Q 19 подается питание на провод 22П, от которого через замкнутые контакты РББ-1 22П-17А и РББ-2 17А-17 получает питание провод 17.

На прицепном (головном) вагоне с провода 17 получает питание ПРУ, которое замыкает контакты 15-20А, 20Г-20В. С провода 15 через автомат Q 23 и контакт ПРУ 15-20А подается питание на провод 20, а через автомат Q 26 и провод 15Ж - на блок БУП. Через выключатель В 1.1 ("выключение преобразователя"), контакт ПРУ 20Г-20В и контакты (нормально замкнутые) блокировки ПКП подается питание на катушку контактора КП. Контактор КП включится при условии что не сработала защита преобразователя РЗП-3, тепловая защита независимой обмотки преобразователя Тр7, штепсельный разъем ТрУ Ш17 соединен с Ш19, включен автомат Q 1. БУП, получив сигнал "Контроль" соединит провод 30АЯ-30. После замыкания контактора КП собирается высоковольтная схема пуска двигателя преобразователя. Двигатель преобразователя, начиная работать, приводит во вращение якорь синхронного генератора. РОТ своей блокировкой через резистор R 26, контакт РОТ 15И-20Е подает сигнал "Реле тока" с провода 15Ж в блок БУП и блок начинает отсчет времени (3,5 с) перед включением ПКП. По окончании выдержки времени ПКП включается и высоковольтным контактом шунтирует пусковой реостат R 5.

Блок БУП получает питание +110 В от провода 15 через автомат Q 26 и провод 15Ж, а -110 В - от провода 30.

По мере разгона двигателя преобразователя генератор возбуждается и от него через автомат Q1, выпрямитель Д8-Д12, провод 30Ц, контакт КП30Ц-30ЦБ, автомат Q 3, провод 84А (нейтраль генератора) получает питание катушка контактора КГ. Контактор КГ включается и автоматы Q 41-43 через предохранители Пр4 и Пр5 подают питание на провода 66-68.

Если к моменту включения ПКП контактор КГ не включится, то блокировка ПКП 20В-20С размыкает цепь питания катушки КП и преобразователь отключается.

При достижении генератором напряжения, близкого к номинальному, сигнал Uвx, подаваемый на вход БУП, достигает значения, соответствующего установке БУП, и на выходе блока появляется сигнал "Заряд", включающий контакт БК по проводу 15АД, катушка БК питается током отрицательной полярности от провода 30.

После включения БК размыкаются контакты 30-63А, отключая электропитание провода 63, при этом гаснет светодиод Л17 "Преобразователь" на пульте управления. При наличии напряжения на проводах 81-83, а также если не сработали Тр5 и Тр7 (в проводах 81-81Ш) получит электропитание катушка РНК, которая своими контактами размыкает цепь проводов 30-64В, при этом на пульте управления гаснет светодиод Л10 "Вспомогательные цепи". При выключенном тумблере В1 сигналы "Преобразователь" и "Вспомогательные цепи" отключаются (блокировки 63А -63Б, 64В - 64Б).

Реле РПП защищает преобразователь от перегрузок. Блокировкой РПП 15Ж-20Д оно подает электропитание на катушку реле РЗП-3, которое своей блокировкой 30АЭ-30ДЮ разрывает минусовую цепь питания катушки КП, а блокировкой РЗП-3 20В-20Д ставит реле на самоподхват (питание катушки реле остается включенным при любых условиях).

Блок БУП формирует сигнал "Защита" и по проводу 20Д включает реле РЗП-3, обеспечивая отключение преобразователя в следующих аварийных режимах:

· при длительном (более 5 с) повышении фазного напряжения до 135 В и более;

· при повышении напряжения генератора более 250 В;

· при уменьшении частоты генератора до величины менее 47 Гц, или повышении более 52 Гц;

· при повышении или понижении относительно номинального выпрямительного напряжения.

При длительном (более 1 с) понижении напряжения Uвx до величины менее 85 В блок БУП отключает батарейный контактор БК.

Нажатием кнопки "Контроль" на блоке БУП можно проверить работу РЗП-3. Восстановить схему защиты можно, переключив тумблер В1 "Выключение преобразователя" или выключатель управления ВУ.

На режиме электрического торможения от провода 46 включается реле РЗП-1 и сигнал на вход БУП "Нейтраль" подается через резистор R 16, что уменьшает чувствительность защиты БУП, благодаря чему предотвращаются ее ложные срабатывания.

Постоянное напряжение генератора при изменении его нагрузки поддерживается регулированием тока возбуждения генератора (обмотка И1-И2), а постоянная частота вращения двигателя (частота генератора) - регулированием тока возбуждения двигателя (независимая обмотка Н1-Н2).

Обмотки возбуждения преобразователя при наличии напряжения генератора питаются через автомат Q 1, диоды Д8-Д12, тиристоры Тт1 и Тт2.

Ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц от генератора через разъем Ш17-Ш19 по проводам 81, 82 и 83 подается на первичную обмотку трансформатора ТрУ. Напряжение между нулевой точкой вторичных обмоток ТрУ и минусовой точкой выпрямителя составляет 50-55 В и используется для питания провода 44.

Из вторичной обмотки ТрУ через выпрямитель Д32-Д37 и аварийную перемычку ХТ1 (перемычка служит для отключения выпрямителя Д32-Д37 в случае короткого замыкания) подается питание на секционный провод 15. С отрицательной шины выпрямительного моста подается питание на провод 30.

Блок БУП обеспечивает регулирование выходного напряжения генератора импульсным регулированием силы тока в обмотке возбуждения И1-И2. Сигнал "Управление" по проводу 80В подается на управляющий тиристор Тт1 и открывает его. Запирается тиристор за счет неполнофазности моста Д8-Д11, вследствие чего импульсы напряжения, подаваемые на обмотку возбуждения, имеют нулевые площадки, т.е. в момент отсутствия напряжения тиристор запирается.

В начале пуска двигателя преобразователя его возбуждение обеспечивается сериесной обмоткой. При достижении частоты вращения, близкой к номинальной, вступает в работу блок БРЧ. Блок начинает подавать сигналы на управляющий вход тиристора Тт2, вследствие чего появляется ток в независимой обмотке возбуждения Н1-Н2. С фазы С2 через диоды Д9, Д12 подается питание на нагрузку - обмотку возбуждения генератора И1-И2. С этой же фазы через диоды Д61- Д64, нормально замкнутый контакт РЗП-3 73Е-73М, открытый тиристор Тт1, диоды Д8 (в первый полупериод), Д10 (во второй полупериод) - на фазу С1. Питание с фазы СЗ через диоды Д11-Д12, диод Д8 поступает на фазу С2. Фаза С1 не работает на нагрузку, так как она заперта диодом Д10. Поэтому выпрямленное напряжение подается на обмотки И1-И2, Н1-Н2 в виде импульсов. В интервалах между импульсами тиристоры Тт1 и Тт2 запираются. В эти моменты токи в обмотках не исчезают, а под действием ЭДС самоиндукции замыкаются через обратные диоды Д5, Д7. Блоки БУП и БРЧ, определяя моменты открытия тиристоров, изменяют время их открытого состояния, т.е. ширину импульсов, и, следовательно, среднее напряжение и ток в обмотках возбуждения. Таким образом, в заданных пределах поддерживаются напряжение и частота тока на выходе генератора, которые контролируют по вольтметру и частотомеру. По мере разгона преобразователя после включения контакторов БК и КГ отключается цепь первоначального возбуждения И1-И2, Н1-Н2 от АБ. Тиристор Тт1 открывается и включает питание обмотки возбуждения И1-И2 от собственных статорных обмоток генератора по цепи: фазы СЗ, Q 1 83А-83Х, диоды Д11, Д12, начало обмоток И1 и HI, конец обмоток И2, выпрямительный мост Д61-Д64, нормально замкнутый контакт РЗПЗ 72Б- 73М, открытый тиристор Тт1 73М-30Ц, диод Д8, Q 1 82Х-82А; конец обмоток Н2, Тр7, открытый тиристор Тт2, диод Д8, Q 1 82Х-82А.

Для защиты независимой обмотки Н1-Н2 от перенапряжений, возможных, например, при пуске машин из-за трансформаторной связи обеих обмоток (или при других переходных процессах), имеется защитная цепь: тиристор ТтЗ, резистор R21, стабилитроны ПП2-ПП4. Если напряжение на обмотке Н1-Н2 станет более 500 В, открываются стабилитроны ПП2-ПП4 и тиристор ТтЗ. Это приводит к шунтированию независимой обмотки и ограничению напряжения. Защитная цепь, состоящая из резисторов R 15-C4 и R 12-C10, снимает коммутационные перенапряжения с тиристоров Тт1 и Тт2, а также с выпрямительного моста Д8-Д12.

При снятии напряжения в контактной сети в цепи двигателя преобразователя возникает генераторный ток, протекающий через якорь двигателя, резистор R 4, ПКП, R 3-1, ТрС, диод Д50, КП, РПП, Пр2 и через моторный вагон возвращающийся на якорь двигателя. При этом диод Д4 запирается, катушка РОТ обесточивается, блок БУП перестает выдавать сигнал "Реле тока" и отключается контакт ПКП, что подготавливает схему к повторному пуску при восстановлении напряжения в контактной сети. Диоды ДЗ-Д1 запираются, вводя тем самым в цепь якоря двигателя резисторы R3-R1 для уменьшения генераторного тока, пока ПКП не отключился.

При неисправности схемы преобразователя необходимо выключить В1 и отключить автомат Q 1, а разъем Ш19 ТрУ подключить к схеме резервирования (Ш18-Ш19). В этом случае от резервной магистрали 66-68 через ТрУ будут питаться все потребители тока напряжением+110 и +50 В, а также будет заряжаться АБ.

Батарея переводится в режим заряда, а нагрузка переключается на выпрямитель управления включением БК. Для нормального заряда аккумуляторной батареи требуется повышенное напряжение. Для его получения у трансформатора ТрУ предусмотрена дополнительная вторичная обмотка, которая через диод Д38 образует вольтдобавку в зависимости от положения Пр19, что изменяет напряжение заряда АБ от 125 до 160 В. Ток заряда АБ будет протекать по следующей схеме: конец обмотки вольтдобавки, предохранитель Пр19, замкнувшийся контракт БК 15Д-15Ф, контакт выключателя В10.3, автомат Q 30, АБ, автомат Q 29, контакт В 10.1, шунт амперметра Шн, провод 30, далее через какую-либо открытую пару диодов выпрямительного моста Д32-Д37, диод Д38 и начало обмотки вольтдобавки.

Вольтдобавку (Пр19) на прицепных (головных) вагонах необходимо изменять в зависимости от температуры воздуха в следующих пределах:

· при температуре воздуха выше +15 °С необходимо Пр19 установить в положение 4, что соответствует напряжению125-135 В;

· при температуре от +15 до +5 °С – в положение 1 (135-145 В);

· при температуре от +5 до -5 °С – в положение 2 (145-152 В);

· при температуре менее -5 °С - в положение 3 (152-157 В).

Особенности пуска преобразователя второго прицепного вагона при схеме формирования двух прицепных вагонов подряд с одним моторным

Схема соединений обеспечивает последовательное включение преобразователей, т.е. пуск преобразователя на втором прицепном вагоне (относительно моторного вагона, к которому подключены два прицепных вагона) произойдет не ранее включения преобразователя на первом прицепном вагоне.

Провод 151 соединен с проводом 15 через межвагонный жокс резервного питания Ш22-Ш20, провод 171 соединен с проводом 17 и провод 311 - с проводом 31 через межвагонный жокс Ш24-Ш27 между средним и крайним прицепными вагонами.

С провода 15 крайнего прицепного вагона через низковольтный жокс Ш22-Ш20 подается ток напряжением +110 В на провод 151 среднего прицепного вагона, от которого через автомат Q 70 и замкнутые блокировки безопасности Ш25, Ш26 получает питание катушка КДВ, которая своим контактом КДВ 30-311 обесточивает реле безопасности РББ1 моторного вагона. В этом случае РББ1 моторного вагона будет подключено к отрицательной ветви цепи от крайнего прицепного вагона по следующему пути: провод 30, нормально замкнутый контакт КДВ 30-311 крайнего прицепного вагона, блокировки безопасности Вбл1, 2 крайнего прицепного вагона, провод 31 межвагонного соединения Ш24-Ш27, провод 311 среднего прицепного вагона, блокировки безопасности Вбл1,2 среднего прицепного вагона, провод 31 моторного вагона, все включенные блокировки безопасности моторного вагона, катушка РББ1.

При пуске преобразователя среднего вагона включаются последовательно КП и ПКП (см. "Высоковольтная схема и управление преобразователем"). При этом отключается блокировка КП17-17АА и включается блокировка ПКП 17-17АА. В результате собирается следующая цепь: провод 17, блокировка ПКП 17-17АА, резистор R ПО, конденсатор С14-С16 (600 мкФ), провод 30. Эта цепь служит для создания выдержки времени включения РВП, так как реле включится только после того, как зарядится конденсатор С14-С16. РВП включившись, своим контактом РВП 17АА-171 через межвагонное соединение Ш24-Ш27 подаст питание на провод 17 крайнего прицепного вагона, где после этого произойдет пуск преобразователя (см. "Высоковольтная схема и управление преобразователем"). В случае отказа преобразователя среднего вагона одновременно отключатся контакторы ПКП и КП. При этом питание на проводе 17 крайнего вагона сохранится от включившейся блокировки КШ7-17АА, которая не позволит отключиться РВП, так как заряженный конденсатор С14-С16 будет поддерживать питание катушки РВП.

На головном вагоне, на котором отсутствует контактор КДВ, провод 31 (минус РББ1 моторного вагона) соединяется с проводом 30 через блокировки безопасности Вбл1-4.

Управление компрессорами

Главные компрессоры включаются после окончания пуска преобразователей. Двигатель компрессора получает питание от основной трехфазной магистрали переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц по проводам 81-83. Две фазы обмотки двигателя защищены тепловыми реле Тр5, Трб и автоматом Q 15. Между проводами 81-83 включено реле напряжения компрессора РНК, контролирующее наличие питания трехфазной цепи переменного тока - при отсутствии одной фазы или срабатывании тепловой защиты РНК отключается.

После включения автомата ВУ от провода 22 через автомат Q 17 получают питание провод 22К и регулятор давления АК, чем подается питание на РВК. Контакты РВК, замкнувшись, подают питание с провода 22К на поездной провод 27. С провода 27 через нормально замкнутый контакт РЗП-1 21-21А (исключает включение компрессоров во время электрического торможения), контакт ПКП 27А-27Б (позволяет включить компрессор только после окончательного запуска преобразователя), автомат Q 25 и замкнутый контакт РНК 27В-27Г получает питание катушка контактора К. Своими контактами К 83В-83Г, 82-82Г, 83В-83Г контактор подключает основную трехфазную магистраль к двигателю компрессора. После включения контактора К его катушка блокировкой К 27-27Б устанавливается на самоподхват. Поэтому, если компрессор включился до применения электрического торможения, он продолжает работать до тех пор, пока не отключится регулятор давления.

Из-за большого пускового тока двигателей компрессоров при их включении резко понижается напряжение на генераторе, вследствие чего снижается накал ламп освещения. Для компенсации этого падения к одной из фаз подключена обмотка компаундирующего трансформатора, в которой за счет броска пускового тока наводится ЭДС, увеличивающая ток в обмотке возбуждения генератора, проходящий через мост Д61-Д64. Благодаря быстрому росту тока возбуждения компенсируется провал напряжения и его влияние на лампы освещения и другие потребители.

Если на одном из вагонов из-за срабатывания реле напряжения компрессора РНК компрессор не включится, то через нормально замкнутые контакты РНК 30-64В получит питание и загорится сигнальный диод Л10 "Вспомогательные цепи" на пульте управления, а через нормально замкнутый контакт РНК 30У-30 на неисправном вагоне загорится диод (лампа) СНВ (Ж - желтого цвета).

Схема резервирования

Синхронный генератор каждой секции питает переменным током напряжением 220 В и частотой 50 Гц провода 81, 82 и 83 своей трехфазной магистрали, которую считают основной. Эта магистраль защищена предохранителями Пр4 и Пр5. Контактор КР подключает к проводам 81-83 резервную магистраль, состоящую из проводов 66-68. Работой КР управляют блокировки резервирования РБР.

Трансформатор управления ТрУ и его электрические цепи подсоединены к основной магистрали. Однако при отказе генератора или преобразователя можно подсоединить обмотки ТрУ к проводам резервной магистрали при помощи разъема Ш19. После этого переключения трансформатор питается от исправной соседней секции и выполняет свою обычную функцию. При этом на неисправной секции должен включиться контактор БК.

Если на вагоне 01 вышел из строя преобразователь, на вагонах 02 и 03 автоматически включатся контакторы КР. От исправного генератора вагона 03 начинают получать питание провода 66,67 и 68 головного вагона 01. При этом отключившийся контактор КГ вагона 01 отсоединит основную магистраль, состоящую из проводов 81-83, от обмоток генератора, благодаря чему будет исключено присоединение двух неисправных секций к одной исправной.

От поездного провода 32 получают питание катушки РБР, причем провода 32 и 39 в месте перехода из одной секции в другую перекрещиваются между собой на клеммных рейках (т.н. "крест"). На исправной секции от вагона 04 с провода 22П через нормально замкнутый контакт КР подается питание на провод 39. При переходе из вагона 03 в вагон 02 провод 39 соединяется с проводом 32, чем подается питание на контактор РБР. Своим контактом РБР 14-14А подготовит цепь питания КР. На неисправной секции с провода 22К через замкнувшиеся контакторы КП 22К-22Л и КГ получает питание провод 14. На вагонах 02 и 03 с провода 14 получает питание КР. КР своими замкнувшимися контактами подает резервное питание от проводов 66, 67 и 68 вагона 03 через автоматы Q66, Q67 и Q68 вагона 02 на неисправный вагон 01.

Провода 85 и 86 необходимы для того, чтобы включить РБР, если от "креста" до конца состава не более одной секции. Для этой цели провода 85 и 32 в головных вагонах соединены перемычками.