3. Схема силовых цепей электровоза

В соответствии с заданием проектируемый электровоз должен иметь плавное многозонное регулирование выпрямленного напряжения на тяговых двигателях. Это предусматривает наличие на электровозе как минимум одного трансформатора и управляемого выпрямителя.

Количество тяговых трансформаторов зависит от числа секций электровоза, которое в свою очередь определяется количеством тяговых двигателей. Может быть рекомендовано такое распределение двигателей по секциям электровоза, как показано в табл.3.1.

Таблица 3.1

Возможное распределение тяговых двигателей по секциям электровоза

Количество тяговых двигателей электровоза	Количество секций электровоза	Количество двигателей в одной секции
6	1	6
8	2	4
12	2	6
	3	4

В соответствии с заданием и табл.3.1 выбирается количество секций электровоза и количество двигателей, приходящихся на одну секцию

Количество тяговых трансформаторов, как правило, соответствует количеству секций, а выпрямительных установок может быть от двух до числа, соответствующего количеству тяговых двигателей.

Если количество выпрямительных установок меньше количества тяговых двигателей, го такая компоновка называется групповой. При этом электровоз менее склонен к разносному боксованию, чем при индивидуальной компоновке, в которой количество двигателей и выпрямительных установок одинаково. Поэтому для грузовых электровозов предпочтительна групповая компоновка, принципиальная схема которой показана на рис.3.1 /5/ (один из вариантов).

Схемы восьмиосных и двенадцатиосных электровозов строятся по аналогии с рис.3.1.

Плавное многозонное регулирование напряжения может быть выполнено на схемах, где имеется несколько вторичных обмоток трансформатора, или одна вторичная обмотка трансформатора секционирована /6/.

В обоих случаях отдельные вторичные обмотки трансформатора или секции одной вторичной обмотки могут быть выполнены с неодинаковым количеством витков, как сделано, например, на электровозе ВЛ80Р /6/.

К тому же плавное многозонное регулирование напряжения может осу­ществляться в тиристорно-контакторных схемах и в бесконтактных схемах /6/.

Схемы с тиристорно-контакторным регулированием реализуют межступенчатое плавное регулирование напряжения, в которых выпрямительная установка может быть выполнена в диодно-тиристорном варианте, однако такая схема не может быть использована в рекуперативном режиме.

Бесконтактные схемы на тиристорах обеспечивают плавное многозонное регулирование напряжения и могут быть использованы в режиме рекуперативного торможения. В этом случае преобразователь должен обеспечивать как выпрямительный, так и инверторный режимы, т.е. выполняется как выпрямительно-инверторный (ВИП) /6/.

В курсовом проекте предлагается для электровоза с резистивным торможением использовать схему с плавным межступенчатым регулированием и вентильным переходом, показанную на рис.3.2.

Для электровоза с рекуперативным торможением предлагается исполь­зовать бесконтактную схему с плавным многозонным регулированием нап­ряжения, показанную на рис.3.3.

В режиме электрического торможения обмотки возбуждения тяговых двигателей включаются по схеме с независимым возбуждением и питаются дополнительным управляемым выпрямителем, который может быть выполнен, например, по схеме с нулевым выводом. Такая схема для восьмиосного электровоза показана на рис.3.4.

Однако для электровоза с резистивным торможением использование схемы с дополнительным управляемым выпрямителем не является рациональным, так как в режиме резистивного тормоза тяговая выпрямительная установка по прямому назначению не используется и её можно применить для питания обмоток возбуждения. Это можно сделать с помощью контакторов, выполняющих переключения из тягового в тормозной режим. В проекте предлагается разработать такую схему. При этом количество дополнительных контакторов должно быть минимальным. Они не должны дублировать друг друга.

Схема должна предусматривать отделение цепи якорей двигателей от цепи обмоток возбуждения. Обмотки якорей двигателей могут включаться последовательно на общий резистор, что обеспечивает равенство нагрузок двигателей в тормозном режиме, однако при этом повышается склонность колесных пар к юзу /7/. Параллельное соединение якорей двигателей приводит к большой неравномерности токов в них, что неустранимо без применения специальных мер /7/.

На электровозе ВЛ80Т применена схема, где обмотка якоря каждого двигателя замкнута на отдельный тормозной резистор. Такая же схема рекомендуется для использования в проекте.

Рис.3.1. Принципиальная схема групповой компоновки выпрямительно-инверторных установок и тяговых двигателей шестиосного

электровоза

Рис.3.2. Принципиальная схема ЭПС с плавным межступенчатым регулированием напряжения и вентильным переходом

Рис.3.3. Принципиальная схема электровоза с бесконтактным плавным

регулированием напряжения

Р ис.3.4. Схема включения обмоток возбуждения в режиме электрического

торможения