VI. Силовая схема в режиме тяги.

Упрощенная схема в режиме тяги приведена на рис.4.7. Чтобы собрать замкнутую цепь через тяго­вые двигатели, надо заблаговременно восстановить быстродейству­ющий выключатель, развернуть реверсор в требуемое положение (обычно "Вперед"), развернуть тормозной переключатель в положение "Тяга" (замкнуть его чётные контакты ТП2, ТП6 и т.д.) и включить ли­нейные контакторы ЛК и ЛКТ. Перед сбором схемы кулачковый вал реостатного контроллера должен находиться в исходной первой пози­ции, а тормозная магистраль заряжена сжатым воздухом. Управляют работой силовой схемы с помощью контроллера маши­ниста, на котором имеются одно маневровое и четыре ходовых поло­жения. После установки главной рукоятки (штурвала) контроллера в маневровое положение реверсор занимает положение, соответствую­щее положению реверсивной рукоятки. Тормозной переключатель по­ворачивается в положение тяги, включаются линейные контакторы ЛК и ЛКТ. Кулачковый вал РК остаётся на первой позиции, все пусковые резисторы введены в цепь тяговых двигателей. Питание тяговых двигателей осуществляется по цепи - токоп­риёмник, индуктивно-ёмкостной фильтр ДрФ-С1, главный разъе­динитель ГР, быстродействующий выключатель БВ, катушка диф­ференциального реле ДР1, обмотка трансформатора TрД, линей­ный контактор ЛК, контактор тормозного переключатся ТП2, пус­ковые резисторы R1, R4...R8, контактор ЛКТ, обмотки якорей тя­говых двигателей М1 ...М4, датчики тока якорей ДТЯ и ДТЯ 1, кон­тактор тормозного переключателя ТП6, контактор реверсора В1, обмотки возбуждения двигателей М1...М4, контактор реверсора В2, шунт амперметра А3, обмотка трансформатора ТрД, катушка диффе­ренциального реле ДР2, шунт амперметра А1, шунты счетчиков Wh2 и Wh1, заземляющее устройство ЗУ на осях колёсных пар. Моторный вагон (поезд) приходит в движение с минимальной скоростью. После перевода рукоятки контроллера в положения 1...4 кулачко­вый вал РК под контролем реле ускорения (блока БРУ) автоматически переключается на соответствующие позиции.

После перевода штурвала контроллера в положение 1, скорость элек­тропоезда начинает увеличиваться. При этом кулачковый вал РК, пере­мещаясь с позиции на позицию под контролем блока реле ускорения, выводит пусковые резисторы R1...R.9 из цепи тяговых двигателей. На позиции 14 реостатный контроллер автоматически фиксируется, пуско­вые резисторы выведены полностью.

Величины пусковых резисторов рассчитаны так, чтобы при выводе ступеней сопротивления броски тока были бы минимальными и обеспе­чивался плавный пуск. Кроме того, при этом применена так называемая верньерная схема (термин "верньер" означает "устройство, позволяю­щее плавно изменять параметры электрической цепи"). Такая схема вы­вода резисторов за счет их последовательно-параллельного пересоеди­нения позволяет получить большее число позиций при меньшем числе контакторов РК и элементов резисторов.

После установки штурвала контроллера машиниста в положе­ние 2 вал реостатного контроллера переходит на 15-ю, а затем на 16-ю позицию и останавливается. При этом включаются контактор Ш и контактор 10 реостатного контроллера. Создаётся шунтирующая цепь, подсоединенная параллельно обмоткам возбуждения: индук­тивный шунт ИШ, контактор Ш, резисторы R10...R15. Это приводит к увеличению якорного тока, тягового усилия и скорости электропоезда. На позиции 16 включается контактор 11 реостатного контроллера, умень­шая сопротивление шунтирующей цепи.

После перевода главной рукоятки контроллера в положение 3, а за­тем в положение 4 происходит ступенчатый вывод резисторов кулачковыми контакторами РК: R11, R12- в положении 3, R13, R14- в поло­жении 4. Снижение сопротивления шунтирующей цепи приводит к мак­симальному ослаблению возбуждения тяговых двигателей и переходу на соответствующую скоростную характеристику. Скорость электропоезда достигает наибольшего значения.

Отключение тяги в положениях 2...4 протекает в два приема: контак­тор Ш отключается сразу, вызывая усиление возбуждения двигателей и снижение якорного тока, затем с некоторой задержкой (примерно 1,2 с) отключаются линейные контакторы ЛК и ЛКТ. Такой алгоритм облегча­ет условия работы щёточно-коллекторного аппарата и дугогашение ли­нейных контакторов. Как указывалось выше, большую роль при этом играет контур "нулевых" диодов Д30...Д40.

VI.а. Силовая схема в режиме электрического торможения. Каж­дый раз при отключении тяги кулачковый вал тормозного переключателя автоматически устанавливается в тормозное положение. При этом за­мыкаются его нечётные контакторы, отсоединяются от якорей обмотки возбуждения тяговых двигателей. Одновременно подготавливаются тормозные контуры якорного тока и тока обмоток возбуждения. При установке контроллера машиниста в тормозное положение 3 или 2 схема обеспечивает рекуперативное торможение с максимальной скорости электропоезда до скорости 50...45 км/ч. От контроллера машиниста включаются следующие контакторы: линейный ЛК, линейно-тормозной ЛКТ, Ш, контактор трансформатора возбуждения КВ, контактор обмоток возбуждения ОВ. Ток возбуждения двигателей протекает по цепи: "плюсовой" вывод управляемого тиристорного моста Тт1 ...Тт6, контактор ОВ, контакт реверсора В1, обмотки возбуждения М1...М4 контакт реверсора В2, шунт амперметра А3, контактор защити КЗ, датчик тока возбуждения ДТВ, 'минусовой" вывод тиристорного моста Тт1...Тт6. Трёхфазное напряжение переменного тока подаётся на управляемый мост Тт1 ...Тт6 (тиристорный статический преобразователь) от синхрон­ного генератора через контактор КВ и трансформатор возбуждения ТрВ. Оно выпрямляется, и в результате обмотки возбуждения тяговых двига­телей запитываются постоянным током. В процессе торможения элект­ропоезда ток обмоток возбуждения автоматически изменяется от нуля до максимума (250 А).

Таким образом, тяговые двигатели стали работать как генера­торы с независимым возбуждением. Вырабатываемый ими ток за­мыкается по цепи: якоря тяговых двигателей М4...М1, контактор ЛКТ, контактор тормозного переключателя ТП1, диоды Д57...Д54, контактор ЛК, обмотка трансформатора ТрД, катушка дифферен­циального реле ДР1, главные контакты БВ, разъединитель ГР, ин­дуктивный фильтр, токоприёмник, контактная сеть, тяговая под­станция, рельсы, заземляющие устройства на осях колёсных пар моторного вагона, шунт амперметра А1, катушка дифференциаль­ного реле ДР2, обмотка трансформатора ТрД, контактор защиты КЗ, индуктивный шунт ИШ, датчики тока якорей ДТЯ1 и ДТЯ, якоря тяговых двигателей М4..М1.

Скорость поезда начинает снижаться, одновременно будут уменьшаться напряжение и ток якорей, тормозное усилие. Чтобы это не происходило, предусмотрено повышение тока возбуждения блоком автоматического управления торможением САУТ.

После того, как ток возбуждения достигнет максимального зна­чения (это соответствует скорости электропоезда приблизительно 50...45 км/ч), рекуперативное торможение становится неэффектив­ным, диоды Д57...Д54 закрываются, схема автоматически переклю­чается на реостатное торможение с самовозбуждением. По сигна­лу датчика тока возбуждения ДТВ, контролирующего максималь­ный ток возбуждения, блок САУТ включает реле самовозбужде­ния РСВ, которое подаёт питание на катушку контактора Т и зас­тавляет РК повернуться в позицию 2. В этом положении РК вклю­чает свой контактор 16 и обмотки возбуждения начинают полу­чать питание от собственных якорей. Контактор 17 закорачивает индук­тивный шунт, который в режиме самовозбуждения не нужен, так как в цепи якорей появилась своя индуктивность (обмотки возбуждения тяго­вых двигателей). Кроме того, реостатный контроллер отключ. линей­ный контактор ЛК.

В процессе перехода блок САУТ исключается из работы и перестаёт подавать управляющие импульсы на тиристоры моста Тт1 ...Тт6. Мост запирается, отключаются контакторы 0В и КВ. Теперь ток якорей проте­кает по двум параллельным цепям: - первая - якоря тяговых двигателей М4...М1, контактор ЛКТ, пускотормозные резисторы R8...R4, контактор Т, контакт тормоз­ного переключателя ТП3, контактор Ш, контактор реостатного контроллера 16, контакт тормозного переключателя ТП5, контакт реверсора В1, обмотки возбуждения М1...М4, контакты реверсора В2, контактор защиты КЗ, контакт тормозного переключателя ТП7, контактор реостатного контроллера 17, датчики тока якорей ДТЯ1 и ДТЯ, якоря двигателей М4...М1;

-вторая - контактор Т, резисторы R24, R11...R15, шунт ампер­метра А2, конт. КЗ.

При дальнейшем уменьшении скорости электропоезда тормоз­ной ток продолжает автоматически поддерживаться на заданном уровне за счет вывода пускотормозных резисторов. Вступает в ра­боту блок реле ускорения БРУ и, как в тяге, начинается переключе­ние реостатного контроллера до позиции 11. Резисторы R8...R4 вы­водятся из цепи якорей. На позиции 11 при скорости 15... 10 км/ч автоматически начинает действовать электропневматическое тор­можение. Для остановки поезда достаточно небольшое давления в тормозных цилиндрах 0,8...1 ат. Упрощ. схема режимов элект­рического торм. приведена на рис. 4.8. Отличие тормозных положений 1, 2 и 3 заключается в том, что в каждом из них блок САУТ настраивается на разные уставки. В по­ложении 3, например, система поддерживает ток якорей 350 А, тор­мозной эффект достаточно высок. В положении 2 - ток составляет 250 А, что снижает эффект торможения. В положении 1 - ток якорей равен 100 А, и тормозной эффект совсем мал. В положении 4 - вмес­те с электрическим торможением моторных вагонов действует элек­тропневматическое торможение на прицепных вагонах. В положе­нии 5 - совместно с электрическим торможением, ЭПТ включается на всех вагонах поезда. Пятым положением лучше не пользоваться совсем или пользоваться очень аккуратно, не допуская повышения давления в тор­мозных цилиндрах более 1... 1,2ат. Если при торможении ЭПТ оно ста­нет выше, то схема электрического торможения разберётся, потому что наложение эффективного торможения ЭПТ на торможение двигателями приведёт к юзу колёсных пар. Электрическое торможение целесообразно применять до полной ос­тановки поезда. Это создаёт более благоприятные условия для работы оборудования. Однако его можно отключать и на высоких скоростях (например, для снижения скорости по предупреждению), т.е. при неза­висимом возбуждении. В первый момент размыкается контактор Ш и по его сигналу блок САУТ перестаёт вырабатывать управляющие сигналы на тиристоры моста Тт1...Тт6. Прекращается возбуждение тяговых дви­гателей, снижается ток якорей. После этого с выдержкой времени сило­вые контакторы ЛК и ЛКТ отключаются и разбирают тормозную схему.

Отключение электрического торможения на низких скоростях (при самовозбуждении) также начинается с размыкания контактора Ш (в этой ситуации блок САУТ не участвует). В цепь якорей вводится рези­стор R23, равный 4 Ом, что значительно уменьшает тормозной ток. Затем с задержкой размыкаются силовые контакторы. Такая последовательность отключения облегчает дугогашение при срабатывании кон­такторов Т и ЛКТ.

Реостатное торможение с самовозбуждением начинается с пониженной скорости поезда, без предварительного самовозбуждения. Это позво­ляет использовать одни и те же пускотормозные резисторы как в тяге, так и торможении. Применить реостатное торможение до полной остановки поезда невозможно, поскольку при малой частоте вращения якорей тяговых двигателей резко уменьшаются их эдс, ток и тормозной момент. Поэтому для дотормаживания поезда применяют электропневматические тор­моза.

Необходимо отметить, что при реостатном торможении с независимым возбуждением, когда ток якорей не попадает в контактную сеть (контур его протекания замыкается внутри моторного вагона), тяговые двигатели работают более удовлетворительно. В режиме рекуперации при взаимодействии с контактной сетью тяговые двигатели оказываются в наиболее тяжёлых условиях, наблюдаются почернения коллекторов, срабатывания защиты и др, однако при рекуперации тормозной эф­фект оказывается несколько выше, чем при реостатном торможении, хотя и в том и в другом случаях ток якорей одинаков.

Таким образом, система торможения электропоезда предусмат­ривает автоматическое управление тормозными процессами и пере­ход с рекуперативного торможения на реостатное с самовозбуждением при минимально допустимой скорости движения электропоезда. Кроме того, возможно автоматическое замещение рекуперативного торможения реостатным (с независимым возбуждением) при недо­статочном потреблении энергии в контактной сети, а при отказе элек­трического тормоза - замещение его электропневматическим тор­можением.

Силовая схема, обеспечивающая работу в данных режимах, оказы­вается наиболее простой при постоянном последовательном соединении тяговых двигателей, подключённых к общим резисторам. Все двигатели одинаково нагружены, несмотря на различия их характеристик. Недо­статок последовательного соединения двигателей - склонность к юзу колёсных пар.