Электрическая схема электровоза 2эс6

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ

Общие сведения

Принципиальная электрическая схема силовых цепей электровоза 2ЭС6 изображена на рис.1 (см. приложение А).

Схема силовых цепей обеспечивает работу электровоза в составе двух, трех и четырех секций в режимах тяги, рекуперативного и электродинамического торможения, а также в режиме выбега. При этом рабочим режимом является независимое возбуждение тяговых двигателей. При необходимости есть возможность перехода на последовательное возбуждение в тяговом режиме.

Регулирование скорости электровоза производится:

· изменением соединения групп тяговых двигателей;

· ступенчатым изменением сопротивления пускового резистора;

· изменением магнитного потока тяговых двигателей путем регулирования тока в обмотках возбуждения за счет регулирования напряжения на выходах статических преобразователей А7 и А8 (СТПР-1000).

Переключение тяговых двигателей при переходе с одного соединения на другое производится без разрыва силовой цепи с помощью электропневматических контакторов и разделительных диодов (вентильный переход).

Все переключения в силовых цепях секций пусковых резисторов, тяговых электродвигателей, блоках управления возбуждением и двигателях вентиляторов охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов (ПТР) производятся электропневматическими контакторами К1…К40. Для изменения группировки в цепи тяговых электродвигателей применены разделительные диоды VD7 и VD8.

Управление пневматическими контакторами реостатными К1…К4 и К9…К24 (переключение секций пусковых резисторов) и линейными К27…К40 (переключение тяговых электродвигателей с одного соединения на другое) производится блоками управления контакторами (БУК-3) под управлением микропроцессорной системы МПСУ и Д. Контакторы К30 и К36 используются для шунтирования переходных вентилей VD8 и VD7.

Для включения электродвигателей М11 и М12 вентиляторов охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов (ПТР) используются контакторы К5…К8. Последовательность включения реостатных контакторов по позициям приведена в таблице 1.1. Последовательность включения линейных контакторов приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.1 – Последовательность включения реостатных контакторов по позициям силовой схемы цепи тяговых двигателей электровоза

Позиция	Сопротивление пускового резистора, Ом	Включение контакторов
К2	К4	К10	К12	К14	К16	К18	К20	К22	К24	К1	К3	К9	К11	К13	К15	К17	К19	К21	К23
	20,6320	+	-	-	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	-	-	-	+	+
	14,7190	+	-	-	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	+	-	-	+	+	+	+
	11,0860	+	-	-	+	-	-	-	-	+	-	-	-	+	+	+	-	+	+	-	+
	8,8962	+	-	-	+	-	-	+	-	+	-	-	-	-	+	+	-	+	+	-	+
	7,1008	+	-	+	+	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+	-	-	+	+	-	+
	6,0962	+	-	-	+	+	-	+	+	-	-	-	-	+	-	-	-	+	-	-	+
	5,2424	+	-	-	+	-	-	+	-	+	-	-	-	+	-	-	+	+	-	-	+
	4,5511	+	-	-	-	+	-	+	-	-	-	-	-	+	+	-	+	+	-	-	+
	4,0060	+	-	+	-	-	-	-	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+
	3,6406	+	-	+	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+
	3,0855	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+
	2,5253	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+
	2,1700	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	-	+	-	+	-	+
	1,7617	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	-	+	+	+	-	+
	1,5757	+	-	+	+	-	+	+	+	-	-	-	-	+	-	-	+	+	-	-	+
	1,2394	+	-	-	-	-	-	-	-	-	-	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	1,0984	+	-	-	-	+	-	-	-	-	+	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	0,7657	+	-	+	-	-	-	-	-	-	+	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	0,5778	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	0,3639	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-
	0,2609	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	+	-	+	+	+	-	-
	0,1228	+	-	+	+	-	+	+	+	-	+	+	-	+	+	+	+	+	+	-	-
	0,0000	+	+	+	-	-	-	+	+	+	-	+	+	+	+	-	+	+	+	-	+
	6,0060	+	-	-	-	-	-	+	-	+	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+
	5,2424	+	-	-	-	-	-	+	-	+	-	-	-	+	-	-	+	+	-	-	+
	4,5511	+	-	-	-	-	-	+	-	+	-	-	-	+	+	-	+	+	-	-	+
	4,0060	+	-	+	-	-	-	-	-	-	-	-	-	+	-	-	-	-	-	-	+
	3,6681	+	-	+	-	-	-	-	-	-	-	-	-	+	-	-	+	-	-	-	+
	3,2648	+	-	+	-	-	+	-	+	-	-	-	-	+	-	-	+	-	+	-	+
	2,8565	+	-	+	-	-	+	-	+	-	-	-	-	+	-	-	+	+	-	-	+
	2,3219	+	-	+	-	-	+	+	+	-	-	-	-	+	-	-	+	+	-	-	+
	2,0014	+	-	+	+	-	+	+	+	-	-	-	-	+	-	-	+	-	-	-	+
	1,6651	+	-	-	-	-	-	-	-	-	-	+	-	+	-	-	+	-	-	-	-
	1,4257	+	-	-	-	-	-	-	-	+	+	+	-	+	-	-	+	-	-	-	-
	1,2002	+	-	-	+	-	-	+	+	-	+	+	-	+	-	-	+	-	-	-	-
	1,0015	+	-	+	-	-	-	-	-	-	+	+	-	+	-	-	-	-	-	-	-
	0,8256	+	-	+	-	-	+	-	-	-	+	+	-	+	-	-	+	-	-	-	-
	0,7016	+	-	+	-	-	+	-	+	-	+	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	0,5778	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	0,4143	+	-	+	+	-	+	+	-	-	+	+	-	+	-	-	-	+	-	+	-
	0,3142	+	-	+	+	-	+	+	+	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	+	-
	0,2084	+	-	+	+	-	+	+	+	-	+	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-
	0,1234	+	-	+	+	+	+	+	+	-	+	+	-	+	+	-	+	+	+	-	-
	0,0000	+	+	+	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	+	-	-	-	+
	2,1833	+	-	-	-	-	-	+	-	+	+	+	-	-	-	-	-	+	-	+	-
	1,6411	+	-	-	+	-	-	-	-	-	+	+	-	+	-	-	-	-	-	-	-
	1,4212	+	-	+	-	-	-	-	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	+	-	-
	1,3350	+	-	-	-	-	-	+	-	+	+	+	-	+	-	-	-	-	-	-	-
	1,2098	+	-	+	-	-	+	-	+	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	+	-
	1,0015	+	-	+	-	-	-	-	-	-	+	+	-	+	-	-	-	-	+	-	-
	0,8947	+	-	+	-	-	+	-	+	-	+	+	-	+	-	-	-	-	+	-	-
	0,8161	+	-	+	-	-	+	-	+	-	+	+	-	+	-	-	+	-	+	-	-
	0,6560	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	-	-	+	-	-	-	-
	0,5778	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	0,4710	+	-	+	+	-	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	+	-
	0,4143	+	-	+	+	-	+	+	-	-	+	+	-	+	+	-	-	+	-	-	-
	0,3639	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-
	0,3146	+	-	+	+	-	+	+	+	-	+	+	-	-	+	+	-	+	+	-	-
	0,2645	+	-	+	+	-	+	+	+	-	+	+	-	+	-	-	+	+	-	-	-
	0,2084	+	-	+	+	-	+	+	+	-	+	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-
	0,1425	+	-	+	+	+	+	+	+	-	+	+	-	+	+	-	+	+	-	-	-
	0,0965	+	-	+	+	+	+	+	+	-	+	+	-	+	+	+	+	+	+	-	-
	0,0833	+	-	-	-	-	+	-	-	+	+	+	-	+	+	-	+	+	+	-	-
	0,0550	+	-	-	-	-	+	-	-	+	+	+	-	-	-	-	+	-	-	+	-
	0,0000	+	+	-	-	-	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	-	-	-	-

Таблица 1.2 – Последовательность включения линейных контакторов электровоза

Электровоз 2ЭС6 имеет 65 позиций включения реостатных контакторов, из которых 23, 44 и 65 являются ходовыми (таблица 4.1). На этих позициях пусковые резисторы R3 и R4 полностью шунтируются контакторами и отключаются вентиляторы охлаждения модулей ПТР.

Реверсирование направления движения электровоза осуществляется переключением обмоток якорей тяговых электродвигателей с помощью одного (на секцию) четырехкулачкового переключателя (реверсора) QP1. Обмотки возбуждения каждой пары тяговых двигате­лей получают питание от статических преобразователей А7 и А8 (СТПР-1000).

В контур каждой пары об­моток возбуждения введен быстродействующий контактор К41 (К42) и ре­актор L2 (L3). Реакторы, кроме того, включены и в цепь обмоток якоря.

Использование реактора в общей части цепей токов яко­ря и возбуждения двигателей – принципиальная особен­ность предлагаемой схемы. Это обеспечивает динамиче­скую обратную связь по току якоря для магнитного потока тяговых двигателей и существенно улучшает качество пе­реходных процессов и эффективность защиты тяговых дви­гателей при коротких замыканиях.

Переключение тяговых двигателей на последовательное возбуждение при отказе статических преобразователей А7 и А8 осуществляется режимным переключателем QP2.

Отключение поврежденных тяговых электродвигателей осуществляется изменением алгоритма включения линейных контакторов К27…К40.

Защита силовой цепи электровоза от токов короткого замыкания осуществляется быстродействующим выключателем QF1.

При коротких замыканиях силовых цепей, когда установившееся значение тока ниже тока уставки БВ, защита в цепи тяговых двигателей осуществляется дифреле КА1, а во вспомогательных цепях – КА2.

Перегрузка тяговых двигателей выявляется МПСУ и Д через преобразователи напряжений в код (ПНКВ) в якорной цепи UZ5 (UZ10) и UZ6 (UZ11), в цепи возбуждения – UZ7 и UZ8, перегрузка статического преобразователя А2 – UZ9, защита от повышенного или пониженного напряжения в контактной сети – UZ1. Напряжение на пуско-тормозных резисторах измеряется ПНКВ UZ2. Измерение величины сопротивления изоляции тяговых электродвигателей производится мегомметрами UZ3 и UZ4.

После токоприемника ХА1 в цепь включен входной LC-фильтр, предназначенный для снижения уровня радиопомех, создаваемых при токосъеме. Фильтр состоит из конденсаторов С1, С2 и дросселя помехоподавления L1. Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений в цепи установлен ограничитель перенапряжений FV1. Для отключения (в обесточенном состоянии) всех вышеперечисленных аппаратов, кроме дросселя помехоподавления L1, от высоковольтной цепи электровоза, в случае повреждения хотя бы одного из них, служит разъединитель QS1.

Заземлитель QS2 предназначен для заземления высоковольтной цепи при опущенном токоприемнике.

Для ввода (вывода) электровоза в депо путем питания тяговых электродвигателей от внешнего источника питания пониженного напряжения служит отключатель Q1.

Режим тяги

Рассмотрим работу электровоза в двухсекционном варианте (секция 1 + секция 2). Принимаем, что секция 1 – головная, а секция 2 – прицепная, реверсор QP1 находится в положении «Вперед», режимный переключатель возбуждения тяговых двигателей QP2 – в положении «Независимое».

После набора первой позиции собирается схема последовательного соединения тяговых электродвигателей включением реостатных контакторов К2, К21…К23 и линейных контакторов К27, К29…К32, К34, К36, К39 в головной секции и К27, К29…К32, К34, К36, К40 в прицепной секции.

Схема силовой цепи на 1-ой позиции тягового режима показана на рисунке 1.1.

Собирается цепь из восьми последовательно соединенных тяговых электродвигателей с полностью введенными пусковыми резисторами R3 и R4 в головной секции. Контакторы К30 и К36 шунтируют переходные диоды VD7 и VD8 на всех позициях последовательного соединения тяговых двигателей.

При поднятом токоприемнике на прицепной секции (секция 2) двухсекционного локомотива ток протекает по цепи: токоприемник ХА1, провод 001, разъединитель QS1, провод 002 и по высоковольтной шине в головную секцию (секция 1).

В секции 1 ток протекает по цепи: провод 002, дроссель L1, провод 003, силовой контакт быстродействующего выключателя QF1, вводной провод 006 через окно магнитопровода дифференциального реле КА1, контакт контактора К2, провод 010, пусковой резистор R4, провод 026, контакт контактора К22, провод 028, контакт контактора К23, провод 007, пусковой резистор R3, провод 025, контакт контактора К21, провод 027, контакт контактора К27, провод 029, контакты 1-2 реверсора QP1, провод 031, якорь тягового двигателя М1, провод 033, якорь тягового двигателя М2, провод 035, контакты 5-6 реверсора QP1, провод 037, шунт RS1 преобразователей ПНКВ UZ5 и UZ10, провод 039, реактор L2 шунтированный резистором R13, провод 049, контакт быстродействующего контактора К41, провод 051, контакты 1-2 режимного переключателя QP2, провод 055, контакт контактора К30, провод 032, контакт контактора К29, провод 030, контакты 10-11 реверсора QP1, провод 034, якорь тягового двигателя М3, провод 036, якорь тягового двигателя М4, провод 038, контакты 8-9 реверсора QP1, провод 040, шунт RS2 преобразователей ПНКВ UZ6 и UZ11, провод 042, реактор L3 шунтированный резистором R14, провод 052, контакт быстродействующего контактора К42, провод 054, контакты 8-10 режимного переключателя QP2, провод 058, контакт контактора К34, провод 060, контакт контактора К36, провод 061, розетка высоковольтная межсекционная Х4 секции 1 и далее по межсекционному проводу в секцию 2.

В секции 2 ток протекает по цепи: розетка высоковольтная межсекционная Х3, провод 064, пластина панели переключения секций (далее ППС) ХВ1 положение «Г», провод 059, контакт контактора К40, провод 027, далее аналогично цепи тока секции 1, провод 061, розетка высоковольтная межсекционная Х4 и далее по межсекционному проводу в секцию 1.

В секции 1 ток протекает по цепи: розетка высоковольтная межсекционная Х3, провод 064, пластина ППС ХВ1 положение «Г», провод 059, контакт контактора К39, выводной провод 062 через окно магнитопровода дифференциального реле КА1, шунт RS6 счетчика электроэнергии Р1, провод 063, токосъемные устройства колесных пар ХА2, ХА3, ХА4, ХА5, рельсовая цепь.

Питание обмоток возбуждения тяговых электродвигателей в режиме «Независимое возбуждение» осуществляется от преобразователей СТПР-1000 А7 и А8.

Для тяговых электродвигателей М1 и М2 ток возбуждения протекает по цепи (см. рисунок 4.1): плюсовой вывод преобразователя А7, провод 053, контакты 6-5 режимного переключателя QP2, провод 055, контакты 2-1 режимного переключателя QP2, провод 051, контакт быстродействующего контактора К41, провод 049, реактора L2 шунтированный резистором R13, провод 039, шунт RS3 преобразователя ПНКВ UZ7, провод 041, обмотка возбуждения тягового двигателя М1, провод 043, обмотка возбуждения тягового двигателя М2, провод 045, контакт контактора К31, провод 047, минусовой вывод преобразователя А7.

Для тяговых электродвигателей М3 и М4 ток возбуждения протекает по цепи (рис. 4.1): плюсовой вывод преобразователя А8, провод 056, контакты 9-11 режимного переключателя QP2, провод 058, контакты 8-10 режимного переключателя QP2, провод 054, контактор быстродействующего контактора К42, провод 052, реактора L3 шунтированный резистором R14, провод 042, шунт RS4 преобразователя ПНКВ UZ8, провод 044, обмотка возбуждения тягового двигателя М3, провод 046, обмотка возбуждения тягового двигателя М4, провод 048, контакт контактора К32, провод 050, минусовой вывод преобразователя А8.

На последующих позициях последовательного соединения, начиная со второй, за счет переключения секций пусковых резисторов происходит уменьшение их сопротивления до нулевого значения на 23-й позиции (таблица 1.1).

При наборе 24-й позиции происходит переход с последовательного на последовательно-параллельное соединение тяговых электродвигателей. Собирается цепь из четырех последовательно соединенных тяговых электродвигателей с частично введенными пусковыми резисторами R3 и R4 в каждой секции (см. рисунок 1.2). Секции между собой соединены параллельно. Переход происходит в следующей последовательности: переключается часть реостатных контакторов в обеих секциях, что приводит к вводу в цепь тяговых электродвигателей пусковых резисторов (таблица 1.1). Далее отключается контактор К36, что приводит к вводу в цепь тяговых электродвигателей переходных диодов VD7, включаются контакторы К37 и К38, отключаются контакторы К39 (ведущей секции) и К40 (ведомой секции).

На последующих позициях последовательно-параллельного соединения, начиная с двадцать пятой, за счет переключения секций пусковых резисторов происходит уменьшение их сопротивления до нулевого значения на 44-й позиции (таблица 1.1).

При наборе 45-й позиции происходит переход на параллельное соединение тяговых электродвигателей (см. рисунок 1.3). Собираются две цепи из двух последовательно соединенных тяговых электродвигателей соединенных параллельно в каждой секции с частично введенными пусковыми резисторами R3 и R4. Секции между собой соединены параллельно. Переход происходит в следующей последовательности: переключается часть реостатных контакторов, что приводит к вводу в цепь тяговых электродвигателей пусковых резисторов (таблица 1.1). Далее отключается контактор К30, что приводит к вводу в цепь тяговых электродвигателей переходных диодов VD8, включаются контакторы К28 и К33, отключается контактор К29. На последующих позициях параллельного соединения, начиная с сорок шестой, за счет переключения секций пусковых резисторов происходит уменьшение их сопротивления до нулевого значения на 65-й позиции (таблица 1.1).

Все переключения в схеме при обратных переходах происходят в последовательности обратной процессу набора.

Переключения в схеме питания тяговых электродвигателей электровоза из трех секций аналогичны переключениям при двухсекционном варианте.

На последовательном соединении в цепь последовательно включены двенадцать тяговых электродвигателей.

На последовательно-параллельном соединении тяговые двигатели каждой секции включены последовательно, при этом секции между собой включены параллельно (три параллельных ветви по четыре тяговых электродвигателя в каждой).

При параллельном соединении создается шесть параллельных ветвей по два последовательно включенных тяговых электродвигателя в каждой.

При составе электровоза из четырех секций, каждая пара секций работает как при двухсекционном исполнении.

Порядок установки пластин на ППС ХВ1 при объединении секций электровоза указан в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Порядок установки пластин при объединении секций

Режим работы электровоза	Положение пластин на ППС
Секция 1	Секция 2	Секция 3	Секция 4
2 секционный	Г	Г
3 секционный	Г	С	Г
4 секционный	Г	Г	Г	Г