Функциональная схема САУТС

При реостатном торможении тяговые электродвигатели работают в режиме генераторов с независимым возбуждением от управляемого выпрямителя. Энергия торможения гасится в тормозных резисторах, преобразуясь в тепловую. Якорь каждого ТЭД подключён к отдельному резистору. Все восемь обмоток возбуждения соединены последовательно. Этим достигается одинаковое нагружение тяговых электродвигателей в режиме торможения.

Основные элементы САУТС можно подразделить на три группы (рис.1):

электрооборудование силовой цепи;

контроллер машиниста электровоза (КМ);

блок управления реостатным торможением БУРТ-16.

Электрооборудование силовой цепи содержит следующие устройства и аппараты [1]:

тяговые электродвигатели с обмотками якорей Я1–Я4 одной секции электровоза и обмотками возбуждения ОВ1–ОВ8;

выпрямительную установку возбуждения (ВУВ), состоящую из двух тиристорных групп VS1 и VS2, находящихся в разных секциях электровоза. ВУВ питается от части секционированной тяговой обмотки трансформатора Тр (выводы 7-8-02) первой секции электровоза;

тормозные резисторы R_т и электропневматические контакторы 31–34 переключения секций тормозных резисторов;

датчики тока якорей ДТЯ1–ДТЯ4 одной секции электровоза, ДТЯ5–ДТЯ8 второй секции (не показаны на схеме), а также датчик тока возбуждения ДТВ, работающие по принципу трансформатора постоянного тока;

тормозной переключатель ПКД-142, контактные группы 50 которого переключают обмотки якорей и возбуждения тяговых двигателей в режим электрического реостатного торможения;

электропневматические контакторы 46, подключающие ВУВ в режиме торможения к части секционированной обмотки тягового трансформатора;

линейные контакторы 51–54, замыкающие цепь якорей в режимах тяги и электрического реостатного торможения.

Контроллер машиниста электровоза КМ3 – электроаппарат, посредством которого машинист задаёт тяговые и тормозные режимы электровоза. Контроллер машиниста,кроме главной и реверсивной рукояток, имеет тормозную рукоятку (ТР), посредством которой производится управление режимами торможения. Тормозная рукоятка контроллера машиниста имеет 5 фиксированных положений (0, П, ПТ, Т, ФС). Лабораторная установка оборудована модернизированным контроллером машиниста КМ-84, имеющим восьмипозиционный переключатель тормозной силы (ПТС).

Переключение силовой цепи электровоза в режим торможения производится постановкой машинистом главной рукоятки контролера в нулевое положение, а тормозной рукоятки – в положение П (подготовка). При этом подаётся питание в цепь управления тормозного переключателя и электропневматических контакторов для перевода силовой цепи в режим торможения. Одновременно подаётся питание в БУРТ.

Предварительное торможение осуществляется при переводе тормозной рукоятки из положения П в положение ПТ. Ток возбуждения ТЭД и тормозная сила в этом режиме нарастают плавно в течение 3–5 с до 8...12 тс.

остановочное торможениеосуществляется при переводе тормозной рукоятки из положения ПТ в положение Т. Величина тормозной силы предварительно задаётся машинистом постановкой восьмипозиционного переключателя тормозной силы ПТС на выбранную позицию. После перевода тормозной рукоятки из положения ПТ в положение Т тормозная сила плавно нарастает в течение 3–5 с от 8...12 тс до заданной переключателем ПТС величины.

Фиксация скорости торможения на спусках задаётся машинистом переводом тормозной рукоятки из положения Т в положение ФС. В этом режиме производится торможение с заданной тормозной силой при скорости движения электровоза, установившейся в момент перевода тормозной рукоятки в положение ФС.

Управляемый выпрямитель возбуждения ВУВ обеспечивает непосредственное регулирование тока возбуждения тяговых электродвигателей и, следовательно, тормозной силы электровоза. Регулирование тока возбуждения ТЭД осуществляется изменением углов отпирания a_р тиристорных групп VS1 и VS2. Требуемую по заданному режиму торможения величину углов отпирания a_р формирует блок автоматического управления реостатным торможением БУРТ-16.

Блок автоматического управления реостатным торможением БУРТ-16 обеспечивает автоматическое управление тормозными режимами. Представляет собой металлический шкаф с выдвижными кассетами, имеющими следующие обозначения:

БУТ-175 – блок управления торможением;

БРУ-173 – блок решающих устройств;

БРФ-176 – блок регулирования фазы;

БФИ-95 – блок формирования импульсов;

БВС-174 – блок вычисления скорости;

БПР-184 – блок переключения резисторов;

БРП-172 – блок реле переключений;

БИ-438 – блок измерений.

Кроме того, в комплект БУРТ-16 входят БСП-98 (блок стабилизированного питания) и БПА-101 (блок питания автоматики), которые на рис.1 не показаны. Блок автоматического управления БУРТ-16 устанавливается на электровозах ВЛ80Т и ВЛ80С взамен блоков БУРТ-125 и БУРТ-001 [2].

Блок управления торможением БУТ-175 формирует в положениях тормозной рукоятки Т и ФС сигнал заданной тормозной силы U_т в соответствии с позицией ПТС.

В положении тормозной рукоятки ФС в блоке формируется сигнал рассогласования скорости движения DU_с, воздействующий на уменьшение сигнала U_т при снижении скорости движения.

БУТ задаёт сигнал предварительного торможения U_пт в положении тормозной рукоятки ПТ. В положениях Т и ФС сигнал U_пт не отключается.

Помимо этого, БУТ формирует сигнал U₆ разрешения переключения ступени тормозных резисторов при снижении скорости движения до 35 км/ч.

Блок решающих устройств БРУ-173 вычисляет сигнал фактической тормозной силы по сглаженным сигналам датчиков тока якоря U_я1 и тока возбуждения U_в1, формирует ПИ-регулятором сигнал управления U_у, кроме того, формирует инверсный сигнал разрешения вычисления скорости и запрета включения пневматического торможения при токах якорей ТЭД, превышающих величину 100 А.

Блок регулирования фазы БРФ-176 производит преобразование сигнала управления U_у в сигнал фазового регулирования a_р управляемого выпрямителя возбуждения ВУВ. Кроме того, блок регулирования фазы производит сглаживание помех сигналов датчиков тока U_ям и U_в1, формируя сигналы U_я1, U_в1 и сигналы ограничений тока якорей DU_оя, тока возбуждения DU_ов (на рис.1 сигнал DU_ов не показан).

Блок формирования импульсов БФИ-95 формирует импульсы управления тиристорными группами VS1 и VS2 управляемого выпрямителя возбуждения с фазовыми углами регулирования a_р. В положении тормозной рукоятки П в блоке создаётся запрет на формирование импульсов отпирания тиристорных групп ВУВ, который отменяется при постановке тормозной рукоятки в положение ПТ.

Блок вычисления скорости БВС-174 производит вычисление сигнала скорости движения электровоза U_с по сигналам U_я1 и U_в1 при наличии разрешающего инверсного сигнала низкого уровня.

Блок переключения резисторов БПР-184 контролирует процесс возникновения группового юза, воздействуя сигналом юза низкого уровня на уменьшение сигнала U_т в БУТ, формирует сигнал управления U_кр для переключения ступени тормозных резисторов при скорости движения 35–40 км/ч и сигнал U_пн для включения пневматического торможения при прекращении электрического торможения.

Блок реле переключений БРП-172 обеспечивает переключение ступеней тормозных резисторов при низкой скорости торможения (35–40 км/ч) и включение пневматического торможения при прекращении электрического торможения.

Блок измерений БИ-438 выделяет сигнал обратной связи по току якоря U_ям наиболее нагруженного тягового электродвигателя.