Раздел 1

СХЕМА СИЛОВОЙ ЦЕПИ И ТЯГОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Шаг 1. Схема силовой цепи электровоза переменного тока и таблица замыкания контакторов

На электроподвижном составе переменного тока устанавливают трансформатор, понижающий напряжение контактной сети 25000 В до величины, необходимой для работы тяговых двигателей, и выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный. Схемы силовых цепей электровозов приведены в [2, гл. 5, § 3 и 7]. Однако они сложны для студентов IV курса. Поэтому здесь целесообразно рассмотреть упрощенную схему силовой цепи электровоза, приведенную на рис. 2.

Первичная обмотка трансформатора Тр через главный выключатель ГВ подключена к токоприемнику П, скользящему по контактному проводу. Для регулирования скорости движения в схеме предусмотрено ступенчатое изменение напряжения и регулирование возбуждения тяговых двигателей. Для ступенчатого изменения напряжения вторичная обмотка трансформатора секционирована. На нашей схеме она состоит из шести одинаковых секция 0 - 1...5 - 6. Вторичная обмотка через переходной реактор ПР подключена к выпрямителю.

После выпрямления напряжение, подводимое к тяговым двигателям, имеет пульсирующий характер. Соответственно напряжению будет пульсировать и ток, что вредно отражается на работе тягового двигателя. Для уменьшения пульсаций в цепь выпрямленного тока включен сглаживающий реактор СР.

Все тяговые двигатели включены параллельно.

Обмотка возбуждения каждого тягового двигателя шунтирована постоянно включенным резистором R_ш для уменьшения пульсаций магнитного штока, а следовательно, улучшения работы двигателя.

Регулирование возбуждения выполняется с использованием шунтирующих резисторов, так же как и на электроподвижном составе постоянного тока.

Порядок работы контакторов при регулировании напряжения и возбуждения показывают в таблице замыкания контакторов (табл. 4), которая облегчает рассмотрение схемы.

Как видно из схемы рис. 2, ступенчатое регулирование напряжения осуществляют контакторами 1-12, порядок включения и отключения которых показан в табл. 4.

Пуск и разгон электровоза начинается с позиции 1, когда включена одна секция 0-1 вторичной обмотки трансформатора. При отсутствии нагрузки напряжение на каждой такой секции, в том числе и на секции 0-1, примем равным II = 200 В.

В процессе пуска и разгона машинист включает с помощью контроллера следующие позиции, на которых напряжение на тяговых двигателях ступенями увеличивается до наибольшего, равного в нашей схеме 200 • 6 = 1200 В.

В процессе регулирования важно, чтобы напряжение увеличивалось без разрыва электрической цепи. Для этого используют переходный реактор ПР.

Рассмотрим порядок переключения контакторов с вывода 1 на вывод 2 вторичной обмотки трансформатора. На первой позиции, как видно из схемы рис. 2 и табл. 4, замкнуты контакторы 1 и 2 . Концы обмотки реактора а и б соединены с выводом 1. Ток идет от концов а и b реактора к средней точке с и далее к выпрямителю. С обмотки трансформатора снимается напряжение U_0-1 = 200 В.

На второй позиции размыкается контактор 1 и замыкается контактор 3. Переходный реактор включен через контакторы 2 и 3 параллельно секции 1-2 и в точке с делит напряжение этой секции пополам. Напряжение, подводимое к выпрямителю, будет равно U_0-1+0,5U_1-2 = 200+100=300 В.

На третьей позиции размыкается контактор 2 и замыкается контактор 4. Оба конца обмотки ПР соединяются с выводом 2 вторичной обмотки и напряжение, подведенное к выпрямителю, U_0-2 = U_0-1+U_1-2 ⁼ 200+200=400 В.

Последующие переключения совершаются аналогично. Таким образом, переходной реактор позволяет не только переключать секции трансформатора без разрыва цепи тяговых двигателей, но одновременно удвоить число ступеней регулирования напряжения без увеличения числа выводов вторичной обмотки трансформатора.

На позиции 11, как видно из табл. 4, напряжение вторичной обмотки трансформатора наибольшее и составляет 200 • 6 = 1200 В.

Среднее значение выпрямленного напряжения на тяговых двигателях U_в не равно действующему напряжению переменного тока U, а между ними существует определенное соотношение (при холостом ходе):

U_в = 0,9U (1)

Таблица 4

Таблица замыкания контакторов электровоза переменного тока

Позиция	Контакторы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Ш1	Ш2	Ш3	Ш4	Ш5	Ш6	Ш7	Ш8
1	1	2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2	-	2	3	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3	-	-	3	4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
4	-	-	-	4	5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
5	-	-	-	-	5	6	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
6	-	-	-	-	-	6	7	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
7	-	-	-	-	-	-	7	8	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
8	-	-	-	-	-	-	-	8	9	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
9	-	-	-	-	-	-	-	-	9	10	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
10	-	-	-	-	-	-	-	-	-	10	11	-	-	-	-	-	-	-	-	-
11	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	11	12	-	-	-	-	-	-	-	-
12	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	11	12	Ш1	Ш2	Ш3	Ш4	-	-	-	-
13	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	11	12	Ш1	Ш2	Ш3	Ш4	Ш5	Ш6	Ш7	Ш8

Дальнейшее увеличение скорости получают за счет регулирования возбуждения (поз. 12 и 13).

Более подробно схему силовых цепей электровозов переменного тока студенты будут изучать на старших курсах.

Студент должен аккуратно вычертить карандашом на листе формата А4 (210 X 297 мм) схему силовых цепей с соблюдением размеров условных обозначений по ГОСТу и выделить на ней (более жирной или цветной линией) цепь тока по заданной в табл. 1 позиции и рассчитать для этой позиции напряжение на тяговых двигателях U_в по формуле (1).

Оформление шага. Схема силовых цепей одной секции восьмиосного электровоза с выделенными цепями на заданной позиции. Таблица замыкания контакторов к схеме с указанием напряжения Ш на заданной позиции.