ЭЛЕКТРОВОЗ МАГИСТРАЛЬНЫЙ Э5К
Руководство по эксплуатации
Описание и работа
Электрические схемы
1.Назначение
1.1 Электровоз магистральный четырехосный переменного тока типа Э5К предназначен для вождения грузовых поездов и для хозяйственных работ.
Электровоз рассчитан на работу при напряжении в контактной сети от 19 до 29 кВ, температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 45 °С (предельное значение) и высоте над уровнем моря до 1200 м.
Электрооборудование, установленное в кузове электровоза, рассчитано на работу при температуре внешней среды от минус 50 до плюс 60 °С.
2.Технические характеристики
Напряжение номинальное, кВ……………………………………25
Частота, Гц.................................................................................................................50
Формула ходовой части..........................................................(2о-2о)
Колея, мм......................................................................................1520
Нагрузка от оси на рельсы, кН (тс)................250,1 ± 4,9 (25,5±0,5)
Разность нагрузок по колесам колесной пары, кН (тс), не более......................................................................................................5(0,5)
Мощность в часовом режиме на валах тяговых двигателей, кВт, не менее..................................................................................................3280
Сила тяги в часовом режиме, кН (тс), не менее.............232 (23,65)
Скорость в часовом режиме, км/ч, не менее..............................49,9
Мощность в продолжительном режиме на валах тяговых двигателей, кВт, не менее.....................................................................3060
Сила тяги в продолжительном режиме, кН (тс), не менее………………………………………………………….211,5 (21,55)
Скорость в продолжительном режиме, км/ч, не менее................51
Конструкционная скорость, км/ч ................................................110
Коэффициент мощности в продолжительном режиме.............0,84
КПД в продолжительном режиме, не менее..............................0,85
Масса сцепная электровоза с 0,67 запаса песка, т..............................................................................................................102±2
Вид электрического торможения…………………рекуперативное
Тормозные усилия, развиваемые электровозом при скорости:
- до 50 км/ч, кН (тс)...................................................225 (22,95)
- до 80 км/ч, кН (тс)…………………………………..150(15,3)
- до 90 км/ч, кН (тс)……..………………………………125 (12,75)
Номинальная длина электровоза по осям автосцепок, мм ................................................................................................................19300
Номинальная высота от уровня верха головки рельса до рабочей поверхности полоза токоприемника в опущенном положении, мм………………………………………………………………………5050
Высота от уровня верха головки рельса до оси автосцепки, мм…………………………..............................................................1060±20
Передаточное отношение зубчатой передачи.........................88/21
3.Общие пояснения к электрической схеме
3.1.Электрическая схема электровоза условно разделена на следующие части:
- схема силовых цепей, состоящая из цепи первичной обмотки тягового трансформатора Т5 и цепи питания тяговых двигателей, в соответствии с рисунком 5 (5а). ВНИМАНИЕ! Здесь (и далее по тексту) рисунки с нумерацией без буквы «а» относятся к электровозу с металлической кабиной, рисунки, у которых к номеру добавлена буква «а», относятся к электровозу с кабиной со стеклопластиковой оболочкой производства ООО «ПКПП «МДС»;
- схема вспомогательных цепей, состоящая из цепей питания вспомогательных машин, обогревателей и других устройств, питающихся от обмотки собственных нужд тягового трансформатора, в соответствии с рисунком 9 (9а);
- схема цепей управления в соответствии с рисунками 10-14 (10а-14а).
3.2.Контакты показаны для следующих положений привода аппаратов:
-переключателя Q6 во включенном положении;
-реверсивного переключателя QP1 в блоках силовых аппаратов A11, А12-движение вперед кабиной 1;
-разъединитель QS3, QS4 во включенном положении;
-разъединитель QS5 в блоках силовых аппаратов А11, А12 в отключенном положении;
-разъединителей QS7 в блоках силовых аппаратов А11, А12 во включенном положении;
-тормозных переключателей QT1 в блоках силовых аппаратов A11, А12 в положении тяга;
-тумблера S5, S6 во включенном положении;
-тумблеров S11-S17 в отключенном положении;
-тумблера S21 и S22 в положении «РУЧНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ»;
-тумблеров S23-S24 в положении «МПК2»;
-контроллера машиниста SM1 и SM2 в нулевом положении реверсивной и главной рукояток;
-пневматических выключателей SP2, SP4, SP5, SP8 в положении «БЕЗ ВОЗДУХА»;
-датчик реле давления SP7, SP9 в положении «БЕЗ ВОЗДУХА»;
-датчик-реле давления SP15 компрессора в положении, соответствующем отсутствию давления масла;
-сигнализаторы давления SP3, SP11, SP12, SP16, SP17, SP23, SP24; SP25, SP26 в положении «БЕЗ ВОЗДУХА».
3.3.Для снижения уровня коммутационных перенапряжений в цепях управления катушки электромагнитных и электропневматических аппаратов шунтированы шунтирующими устройствами ШУ-131, 1ПУ-144, ШУ-205, ШУ-225 в записи мости от расстояния между выводами катушек.
Все шунтирующие устройства подключаются в соответствии с рисунком 4.
Рисунок 4 - Схема подключения шунтирующих устройств
3.4.Перечень электрических машин и аппаратов и их месторасположение на электровозе приведен в приложении А.
В приложениях Б, В, Г, Д приведены перечни элементов и аппаратов соответственно блока силовых аппаратов А11, А12, шкафа питания A35, радиостанции А60, кондиционера A3, А4.
В приложении Е приведены уставки срабатывания реле времени, аппаратов защиты и контроля.
Величины сопротивлений нагревательных элементов и резисторов приведены в приложении Ж, катушек аппаратов - в приложении И.
В приложениях А, В, Ж, И позиционные обозначения, указанные * относятся только к электровозу с металлической кабиной, а (позиционные обозначения, указанные ** относятся только к электровозу с кабиной со стеклопластиковой оболочкой.
4.Схема силовых цепей
4.1. Цепи первичной обмотки тягового трансформатора
Схема силовых цепей - в соответствии с рисунками 5, 9.
Подключение электровоза к контактной сети осуществляется токоприемниками ХА1, ХА2 установленными на крыше электровоза. Понижение напряжения с 25000В до величины, необходимой для питания тяговых двигателей, вспомогательных машин и устройств, осуществляется тяговым трансформатором Т5, первичная обмотка которого подключена к токоприемникам через дроссель помехоподавления L1, L2, высоковольтный разъединитель QS1 и QS2, главный выключатель QF1, фильтр Z1 и трансформатор тока Т6. Первичная обмотка тягового трансформатора соединена через трансформатор Т7 с кузовом.
Дроссели L1, L2 и фильтр Z1 предназначены для снижения уровня радиопомех, создаваемых при работе электровоза, разъединители QS1 и QS2 - для отключения соответственно неисправного токоприемника. Рукоятки разъединителей выведены внутрь высоковольтной камеры.
Главный выключатель QF1 предназначен для оперативных и аварийных отключений тягового трансформатора Т5. После отключения первичная обмотка трансформатора автоматически закорачивается на корпус разъединителем главного выключателя с целью обеспечения безопасности при входе в высоковольтную камеру.
Трансформатор тока Т6 служит источником тока для реле К2, являющегося составной частью главного выключателя QF1. При коротких замыканиях и токовых перегрузках ток в цепи катушки реле достигает величины, равной уставке реле, последнее включается и размыкает цепь катушки удерживающего электромагнита главного выключателя. Трансформатор тока Т7 выполняет функции датчика тока для счетчика электроэнергии PJ1.
Счетчик PJ1 предназначен для учета потребляемой и рекуперируемой электроэнергии.
Для защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений в контактной сети предусмотрен ограничитель перенапряжений F1.
Напряжение контактной сети измеряется вольтметрами PV3 и PV4, установленными в кабинах машиниста и подключенными к вторичной обмотке трансформатора Т8. К вторичной обмотке трансформатора Т8 через панель питания U21 подключены также вентиль защиты Y1 и счетчик электроэнергии PJ1. Назначение вентиля защиты описано в разделе 6. Для снижения уровня перенапряжений параллельно вторичной обмотке трансформатора Т8 подключены конденсаторы C1, C2 и последовательно соединенные с ними резисторы R1, R2, установленные на панели питания U21.
4.2.Цепи вторичных обмоток тягового трансформатора и тяговых двигателей в режиме тяги
Напряжение на тяговые двигатели подается от вторичных тяговых обмоток трансформатора Т5 через выпрямительно-инверторные преобразователи U1, U2 (ВИЛ). Напряжение a1-1, 1-2, а2-3, 3-4 вторичных тяговых обмоток при холостом ходе трансформатора составляет 315В, напряжение секций 2-х1, 4-х2 - 630 В.
Для снижения уровня атмосферных и коммутационных перенапряжений в цепях тяговых обмоток предусмотрены ограничители перенапряжений F2, F3.
Для снижения потенциала относительно корпуса при атмосферных перенапряжениях и снижения уровня радиопомех тяговые обмотки соединены с корпусом электровоза соответственно через конденсаторы С1, С2 и С11 - С14.
Зашита тяговых обмоток и U1, U2 от токов короткого замыкания осуществляется с помощью реле КА1 - КА6, при срабатывании которых от обмотки собственных нужд трансформатора подается напряжение на катушку отключающего электромагнита УАЗ главного выключателя QF1.
U1, U2 при повреждении отключаются разъединителями QS3, QS4 с ручным приводом.
Назначение трансформаторов Т17 -Т20 и датчиков угла коммутации Т21-Т24 см. в ИДМБ.661142.012РЭ5 (3ТС.001.015РЭ5).
Защита тяговых двигателей от токов короткого замыкания осуществляется быстродействующими выключателями QF11, QF12 в блоках силовых аппаратов A11, A12.
Переключателями QP1 обеспечивается изменение направления тока в обмотках возбуждения тяговых двигателей для изменения направления движения электровоза.
Переключатели QT1 предназначены для переключения электрической схемы электровоза из тягового режима в рекуперативный и наоборот.
Для снижения пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей включены сглаживающие реакторы L3, L4, L5, L6.
Для уменьшения пульсаций тока возбуждения и, следовательно, магнитного потока возбуждения, обмотки возбуждения тяговых двигателей шунтированы резисторами R1, R2 (выводы Р0, РЗ). Регулирование напряжения тяговых двигателей осуществляется путем изменения угла открытия тиристоров U1, U2.
Схемой предусмотрено четырехзонное плавное регулирование выпрямленного напряжения.
После полного открытия тиристоров плеч 1, 2, 7, 8 (конец 4 зоны) дальнейшее увеличение скорости электровоза достигается ослаблением возбуждения тяговых двигателей путем шунтирования обмоток возбуждения резисторами R1, R2 (выводы Р1-РЗ) и соединенными с ними последовательно индуктивными шунтами L11-L14.
Предусмотрено три ступени ослабления возбуждения:
-первая ступень - 70 % (включены контакторы К11, К12);
-вторая ступень - 52 % (включены контакторы К11, К 12, К21, К22);
-третья ступень - 43 % (включены контакторы К11, К 12, К21, К22, К31, К32).
Это значит, что 70 %, 50 % и 43 % тока якоря проходит по обмотке возбуждения.
Индуктивные шунты L11 - L14 предназначены для снижения бросков тока и облегчения условий коммутации тяговых двигателей при колебаниях напряжения в контактной сети или его восстановлении после кратковременного снятия.
В случае необходимости, любой из тяговых двигателей может быть отключен соответствующим из разъединителей QS11, QS12. При этом блокируется включение соответствующего быстродействующего выключателя QF11, QF12.
Питание тяговых двигателей от источника низкого напряжения (есть депо) осуществляется через розетки ХЗ, Х4 и разъединители QS5.
Напряжение тяговых двигателей измеряется вольтметрами PV1 и PV2, от коммутационных перенапряжений вольтметры защищены конденсаторами С21 и С22.
Для измерения тока якоря первого по ходу движения тягового двигателя и для обеспечения возможности визуального контроля функционирования питающего двигатель преобразователя (U1 или U2) в каждой кабине па пульте машиниста установлен амперметр РА1 (РА2). Амперметры РА1 и РА2 подключены соответственно к измерительным шунтам RS1 и RS2 - при применении на электровозе металлической кабины или к датчикам тока Т13 и Т14 - при применении па электровозе кабины со стеклопластиковой оболочкой.
В цепи якорей тяговых двигателей включены датчики тока T1, T2, обеспечивающие совместно с блоком управления А96 (МСУД-Н) контроль тока тяговых двигателей и обратную связь по току.
Параллельно якорям тяговых двигателей М2 и М4 включены датчики напряжения ТЗ, обеспечивающие контроль напряжения на тяговых двигателях системой МСУД - Н в режиме рекуперативного торможения.
Контроль замыкания на корпус цепей питания тяговых двигателей осуществляет реле заземления KV1. Реле имеет включающую и удерживающую катушки. К контролируемым цепям включающая катушка реле подключена через резисторы R5, R6 и разъединитель QS7.
Напряжение 50В на удерживающую катушку подается от контроллера машиниста проводом H111 через резистор R94 в соответствии с рисунком 11 (11а). На включающую катушку напряжение подается (при замыкании на корпус) от обмотки собственных нужд тягового трансформатора Т5 через понижающий трансформатор Т9. Разъединитель QS7 предназначен для обеспечения возможности отключения реле от замкнутой на корпус цепи (например, сглаживающего реактора L1, L2 или U1, U2) с целью сохранения работоспособности электровоза. В этом случае должен быть отключен соответствующий из разъединителей QS3, QS4.
При замыканиях на корпус реле KV1 включается, размыкает цепь питания катушки удерживающего электромагнита главного выключателя в соответствии с рисунком 12 (12а), включает индикаторы «РЗ» и «ГВ» на блоках сигнализации А57, А58 пульта машиниста в соответствии с рисунком 13 (13а) и подает сигнал в блок управления А96 (МСУД-Н).
4.3 Регулирование напряжения на тяговых двигателях в режиме тяги
Для удобства рассмотрения принципов регулирования на рисунке 6 приведена упрощенная силовая схема электровоза, где цифрами 1 - 8 обозначены плечи ВИП, цифрами I - III секции обмоток трансформатора. При этом секция I соответствует секциям a1 - 1, а2 - 3 обмоток тягового трансформатора Т5, секция II - секциям 1 - 2, 3-4, секция III – секциям 2-x1, 4-x2.
Тиристоры ВИП открываются с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых блоком управления А96 (МСУД - Н).
Алгоритм управления тиристорами - в соответствии с таблицей 1.
На первой зоне регулирования тяговые двигатели питаются от выпрямительных мостов, образуемых плечами 3-6, подключенными на выводы секции II обмотки трансформатора.
4.4 Цепи тяговых двигателей в режиме рекуперативного торможения
Тяговые двигатели в режиме рекуперативного торможения работают как генераторы постоянного тока с независимым возбуждением. Рекуперативное торможение осуществляется путем инвертирования постоянного тока тяговых двигателей, работающих генераторами, в переменный ток промышленной частоты.
Все переключения в силовой цепи при переходе из режима тяги в режим рекуперативного торможения и наоборот производятся переключателями А11 - QT1, А12 - QT1. При переходе в режим рекуперативного торможения якорь каждого тягового двигателя отключается от своей обмотки возбуждения и подключается к ВИП последовательно с диодами блока U11 и блоком резисторов R10.
Блок резисторов R10 предназначен для обеспечения большей электрической устойчивости рекуперативного торможения, а также для улучшения распределения тока между параллельно включенными якорями тяговых двигателей.
Блок диодов U11 предназначен для предотвращения появления контурных токов при переходе в режим рекуперативного торможения на высоких скоростях.
Для защиты резисторов от токовых перегрузок предусмотрена панель реле напряжения А6. При срабатывании реле контроля напряжения KV01, KV02 панели А6 разбирается схема электрического торможения.
В блоках силовых аппаратов A11, A12 установлены панели А27 для защиты от юза при рекуперации - (при срабатывании реле контроля напряжения KV01 панели отключается контактор К1, обесточивая обмотки возбуждения двигателей).
Обмотки тягового трансформатора с выводами а3 – х3 и выпрямительная установка возбуждения U3 образуют схему двухполупериодного выпрямления со средней нулевой точкой для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей. Напряжение холостого хода между выводами а3 – х3 составляет 172В.
Тормозными переключателями А11 - QT1, А12 - QT1 обмотки возбуждения тяговых двигателей M1 - М4 соединяются между собой последовательно. Резисторы R1, R2 выводами Р0, РЗ остаются подключенными параллельно обмоткам возбуждения как и в режиме тяги.
Сбор силовой схемы питания обмоток возбуждения завершается включением контактора К1.
Ток возбуждения измеряется амперметрами РАЗ, РА4 установленными в кабинах машиниста.
Обратная связь по току с системой регулирования обеспечивается с помощью датчика тока Т15.
От тока перегрузки цепи возбуждения защищены с помощью реле КА8, от токов короткого замыкания при пробое плеч U3 - с помощью реле КА7. При срабатывании реле КА7 отключается контактор К1, при срабатывании реле КА8 отключается главный выключатель QF1.
Контроль замыкания цепей возбуждения на корпус осуществляет реле контроля «земли» KV5, при включении которого загораются индикаторы «ВУВ» на блоках сигнализации А57 или А58 над пультом машиниста в соответствии с рисунком 13.
Для снижения уровня радиопомех и коммутационных перенапряжений обмотка а3 – х3 тягового трансформатора соединена с корпусом электровоза через конденсаторы С15, С16.
4.5.Регулирование тормозной силы в режиме рекуперативного торможжения
При работе электровоза в режиме рекуперативного торможения в зоне высоких скоростей тормозная сила регулируется плавным изменением тока возбуждения тяговых электродвигателей, а в зоне средних и малых скоростей - плавным изменением напряжения U1, U2(BИП), работающих в инверторном режиме. Алгоритм управления тиристорами ВИП - в соответствии с таблицей 1.
Изменение тока возбуждения осуществляется за счет изменения угла открытия тиристоров выпрямительной установки возбуждения U3.
Тиристоры открываются с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых блоком управления А96 (МСУД - Н) и подаваемых через выходные усилители импульсов выпрямительной установки возбуждения на управляющие электроды тиристоров.
Примечание - Подробное описание работы выпрямительной установки возбуждения см. в ИДМБ.661142.012РЭ5 (ЗТС.001.015РЭ5).
Тормозная сила в четвертой зоне регулируется плавным изменением тока возбуждения, который по мере снижения скорости движения электровоза должен увеличиваться для поддержания заданной тормозной силы. При достижении наибольшего тока возбуждения дальнейшее поддержание заданной тормозной силы осуществляется плавным уменьшением напряжения U1, U2 (ВИП).
5.Схема вспомогательных цепей
Схема вспомогательных цепей - в соответствии с рисунком 9.
Вспомогательные цепи питаются от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Напряжение холостого хода между выводами а4 - 6 обмотки 229В, между выводами а4 - х4 - 401В.
Для снижения уровня атмосферных и коммутационных перенапряжений предусмотрен ограничитель перенапряжений F4, для снижения уровня радиопомех - конденсаторы С17, С18, для защиты от токов короткого замыкания - реле КА9, при включении которого отключается главный выключатель QF1.
Контроль замыкания на корпус осуществляет реле контроля «земли» KV4, при включении которого загораются индикаторы «РКЗ» на блоке сигнализации А57 или А58. Схема подключения блока сигнализации - в соответствии с рисунком 13.
5.1.Цепи вспомогательных машин
Особенностью схемы питания является обеспечение режимов - работы двух групп вспомогательных машин при различных частотах питающего напряжения, различных системах преобразования числа фаз и различных способах формирования пусковых процессов.
Питание двигателей вентиляторов M11, M12 и маслонасоса M15 может осуществляться либо напряжением частотой 50Гц непосредственно от выводов а4 - х4 обмотки собственных нужд тягового трансформатора через соответствующие контакторы КМ11, КМ12 и КМ15, либо напряжением частотой 162/3 Гц, от преобразователя частоты и числа фаз U5 через соответствующие контакторы КМ7 - КМ9. Преобразователь получает питание от выводов а4 - 6 обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Фаза С7 является общей для обеих систем питания, переключение с одной системы на другую автоматическое в соответствии с токовой нагрузкой тяговых двигателей.
Питание двигателей вентилятора M13 и компрессора М14 осуществляется только напряжением частотой 50Гц через соответствующие контакторы КМ13, КМ 14.
При установившихся режимах с частотой 50Гц преобразование числа фаз осуществляется при помощи симметрирующих конденсаторов, которые распределены таким образом, что при любом произвольном порядке включения величина симметрирующей емкости близка к оптимальной. При пусковых режимах конденсаторы С101 - С103 посредством контакторов КМ1, КМ2 подключаются к сборным шинам фаз С2, СЗ. Этим обеспечивается увеличение пускового момента двигателя, включаемого первым на номинальную частоту вращения.
В качестве датчика окончания процесса пуска и появления трехфазной системы напряжения на сборных шинах C1, C2, СЗ служит реле контроля напряжения KV01 панели А1, настроенное на напряжение включения (300 ± 50)В. Коэффициент возврата реле принят равным 0,8. При пусках последующих машин реле остается включенным. Необходимый пусковой момент вновь включаемых двигателей обеспечивается благодаря ранее включенным машинам, выполняющим функции «расщепителя фаз».
Для снятия статического заряда с конденсаторов С101 - С105 после их отключения предусмотрены резисторы R31, R32.
Преобразование числа фаз при работе двигателей M11, М12, М15 на низкой частоте осуществляется без использования симметрирующих конденсаторов, посредством преобразователя U5. Защита вспомогательных машин от перегрузок осуществляется тепловыми реле, при срабатывании которых двигатель отключается соответствующим контактором. Двигатели М13 и М14 защищаются реле КК7, КК8, КК14. Двигатели M11, M12, M15 на высокой частоте вращения защищены реле КК11, КК12, КК15, а на низкой - реле КК1-КК6.
В депо напряжение к вспомогательным машинам может быть подано через розетки X1, Х2.
5.2.Цени обогрева гелей, холодильника и кондиционеров
Схема цепей обогревателей, холодильника и кондиционеров - в соответствии с рисунками 9 (9а), 10 (10а), 13 (13а), 14 (14а).
5.2.1 Калориферы Е3, Е4 и Е5, Е6 предназначены для обогрева кабин. Предусмотрено автоматическое поддерживание заданной температуры в кабине машиниста установкой тумблера S3 или S4 в положение «АВТО РЕГУЛИРОВАНИЕ». Установка температуры в кабине машиниста осуществляется с помощью датчика-реле SK1 или SK.2.
При применении па электровозе металлической кабины каждый калорифер обеспечивает две ступени обогрева. Первые ступени включаются тумблерами S81, S82 «КАЛОРИФЕР 1 СТУПЕНЬ 1», и S85, S86 «КАЛОРИФЕР 2 СТУПЕНЬ 1» и вторые - тумблерами S83, S84 «КАЛОРИФЕР 1 СТУПЕНЬ 2» и S87, S88 «КАЛОРИФЕР 2 СТУПЕНЬ 2».
Питающее напряжение нагревателей калориферов 380В переменного тока подается от обмотки собственных нужд тягового трансформатора; питающее напряжение двигателей вентиляторов калориферов 220 В переменного тока подается от трансформатора Т10. Цепи нагревателей от короткого замыкания защищены автоматическими выключателями SF7, SF8 «КАЛОРИФЕР 1» и SF9, SF10 «КАЛОРИФЕР 2», а цепи двигателей вентиляторов - предохранителем F24.
От перегрева калориферы ЕЗ-Е6 защищены с помощью встроенных реле, контакты которых включены в цепь питания промежуточных реле KV49 - KV60.
Работа калориферов в режиме вентиляции осуществляется установкой тумблера S3 и S4 в положение «АВТОРЕТУЛИРОВАНИЕ» и отключение тумблера S2 «ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ».
При применении на электровозе кабины со стеклоплacтиковой оболочкой калориферы ЕЗ, Е4 и Е5, Е6 включаются тумблерами S81, S82 «КАЛОРИФЕРЫ» посредством реле KV51 (KV52) и KV57 (KV58).
Питающее напряжение нагревателей калориферов 220В переменного тока подается от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Цепи питания калориферов от короткого замыкания защищены автоматическими выключателями SF7, SF8 «КАЛОРИФЕР 1» и SF9, SF10 «КАЛОРИФЕР 2».
5.2.2.Нагреватели Е31 - Е70 и Е81 - Е84 при применении на электровозе металлической кабины или Е21-Е64 при применении на электровозе кабины со стеклопластиковой оболочкой, установленные на полу и стенах кабин, предназначены для обогрева кабины. Питание нагревателей осуществляется напряжением пульсирующего тока 90В от трансформаторов Т11 и Т12. Защита цепей нагревателей от токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями SF3, SF4 «ПАНЕЛИ ГРУППА 1» и SF5, SF6 «ПАНЕЛИ ГРУППА 2». Защита от перегрева осуществляется датчиками, встроенными в каждый нагреватель. Включаются нагреватели тумблерами S141-S150 посредством электромагнитных контакторов КМ21 - КМ24.
5.2.3.Нагреватели Е8 и Е9 предназначены для подогрева воды санузла. Включаются датчиками температуры SK5, SK6 посредством промежуточных реле KV35, KV36. Питающее напряжение 220В подается от обмотки трансформатора Т10. От тока короткого замыкания цепь нагревателей защищена предохранителями F22, F23.
5.2.4.Нагреватель, встроенный в главный выключатель, предназначен для обогрева данного выключателя с целью повышения надежности работы привода при низких температурах. Нагреватель включается выключателем S1 «ОБОГРЕВ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ». Питающее напряжение 220В подается от обмотки трансформатора Т10. От тока короткого замыкания цепь нагревателя защищена предохранителем F21.
5.2.5.Клапаны продувки У20 - У24 оборудованы нагревателями. Нагреватели включаются автоматическим выключателем SF51 «ОБОГРЕВ КРАНОВ», который служит защитой цепи нагревателей от токов короткого замыкания. Питающее напряжение 50В переменного тока подается от выводов a1, x1 трансформатора Т11.
5.2.6.Нагреватель Е7 предназначен для подогрева масла компрессора. Включается автоматическим выключателем SF2 «ОБОГРЕВ КОМПРЕССОРА», который служит защитой цепи нагревателя от токов короткого замыкания. Питающее напряжение 220В переменного тока подается от обмотки трансформатора Т10.
5.2.7.Обогрев лобовых А21, А22 и боковых А23-А26 стекол кабин машиниста осуществляется нагревательными элементами, встроенными в стекла. Питание обогревателей стекол пульсирующим напряжением 90В осуществляется от обмоток трансформаторов T11, T12 через выпрямители U23 - U26. Нагревательные элементы лобового и боковых стекол включаются контакторами КМ45, КМ46.
Защита нагревательных элементов стекол от токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями SF43, SF44 «ОБОГРЕВ СТЕКОЛ».
Регулирование режима нагрева стекол осуществляют блоком управления нагревателем стекла А19, А20.
5.2.8.Обогрев зеркал заднего вида А37-А40 кабин машиниста осуществляется нагревательными элементами, являющимися составной частью устройства зеркал. Питание нагревательных элементов напряжением 24В постоянного тока осуществляется от блоков питания А55, А56 в соответствии с рисунком 13 (13а).
5.2.9.Электроплитки Е71, Е72 предназначены для подогрева пищи. Включается переключателем SA1, SA2. Электроплитка получает питание от вторичной обмотки трансформатора Т1 шкафа питания А35 по схеме двухступенчатого включения. Первая ступень включается контактами переключателя SA1 или SA2 на напряжение 75В переменного тока, а вторая ступень - контактами переключателя SA1 или SA2 на напряжение 100В переменного тока. От тока короткого замыкания цепи электроплиток защищены предохранителями F31, F32 и F33.
5.2.10.Холодильник Е2 предназначен для хранения пищевых продуктов. Питающее напряжение 12 В постоянного тока подается от блока питания А2.
Цепи блока питания и холодильника защищены от тока короткого замыкания предохранителями в блоке питания.
При включении холодильника необходимо соблюдать полярность, указанную на розетке Х25 или Х26.
5.2.11.Кондиционеры A3, А4 предназначены для охлаждения кабин. Питающее напряжение 220В переменного тока подается контактами контактора КМ39, КМ40 при включении тумблера S89 (S90) «КОНДИЦИОНЕР». Цепи питания кондиционера от токов короткого замыкания защищены предохранителем F5.
5.3.Цепи трансформаторов системы контроля замыканий на корпус, отключающего электромагнита главного выключателя, шкафа питания цепей управления, аппаратуры управления U1, U2 (ВИП)
5.3.1. К трансформатору Т9 системы контроля замыканий на корпус цепей питания тяговых двигателей напряжение подается проводами С6, С15 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Для защиты от тока короткого замыкания в цепь первичной обмотки трансформатора включен предохранитель F9.
5.3.2. К трансформатору Т8 цепей питания счетчика электроэнергии PJ1, вольтметров PV3 и PV4 контроля напряжения (25кВ) контактной сети и вентиля защиты Y1 подается проводами С5, С7 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора в соответствии с рисунком 9.
5.3.3.К катушке отключающего электромагнита главного выключателя QF1 напряжение подается проводами С6, С9 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора при срабатывании реле КА1 - КА6 цепей питания тяговых двигателей. Для ограничения тока в цепь катушки включена панель резисторов R16.
5.3.4.К шкафу питания А35 напряжение подается проводами C1, C230 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора или от сети депо через розетки X1, Х2. Для защиты от тока короткого замыкания в цепь питания включен предохранитель F16.
5.3.5.К аппаратуре управления преобразователями U1, U2 (ВИП) напряжение подается проводами C1, C240 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора или от сети депо через розетки X1, Х2. Для защиты от тока короткого замыкания в цепь питания включен предохранитель F17.
Для питания осциллографа при наладочных работах предусмотрены розетки Х5 и Х6 которые подключены к обмотке собственных нужд тягового трансформатора на напряжение 229В. От токов короткого замыкания цепь розеток защищена предохранителем F8.
6.Схема цепей управления
Управление электровозом осуществляется с помощью контроллера машиниста, выключателей и тумблеров. Контроллером задается направление движения и режим работы, осуществляется пуск, электрическое торможение и регулирование скорости электровоза. Выключатели и тумблеры предназначены для управления токоприемниками, аппаратами защиты, вспомогательными машинами и другим электрооборудованием.
Для исключения ошибок при управлении, которые могли бы иметь место при одновременном включении в обеих кабинах выключателей блоков выключателей S19 и S20 или контроллеров машиниста SM1 и SM2, предусмотрено запирание выключателей в отключенном положении специальным ключом, а контроллера машиниста - механическими блокировками, исключающими вращение реверсивного и главного валов при снятой реверсивной рукоятке (снимается только в нулевом положении).
Для управления выключателями, не запирающимися ключом, на блоке S19 и S20 с кабины, из которой управляется электровоз, можно включить только выключатель «ПРОЖЕКТОР» «ТУСКЛО» или «ЯРКО» в соответствии с рисунком 12.
Цепи управления от тумблеров S31, S32 «СИГНАЛИЗАЦИЯ», S33, S34 «ПЧФ», S35, S36 «ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ» подключаются, с помощью блокировочного переключателя SA3, SA4.
Для исключения возможности приведения электровоза в движение, если тормоза не переключены на управление из рабочей кабины, установлены устройства блокировки тормозов SQ1 и SQ2, имеющие съемную рукоятку.
Для управления электровозом машинисту должен выдаваться:
-один ключ к блоку выключателей;
-одна реверсивная рукоятка контроллера машиниста;
-одна рукоятка блокировочного устройства тормозов.
6.1 Питание цепей управления
Система питания цепей управления - однопроводная с заземленным минусом. Обратным проводом (минусовым) являются металлические конструкции электровоза. Источником питания является шкаф питания А35 и щелочные никель-кадмиевые аккумуляторные батареи GB1, GB2. Шкаф питания представляет собой статический преобразователь напряжения переменного тока в напряжение пульсирующего тока и служит для питания цепей управления стабилизированным напряжением 50В, а также для подзаряда аккумуляторных батарей.
Упрощенная схема шкафа питания в соответствии с рисунком 10.
Питание шкафа осуществляется от обмотки собственных нужд тягового трансформатора (380В) или от сети депо по проводам C1, C230 при включенном контакторе КМ5. Контактор включается тумблером «ВКЛЮЧЕНИЕ ШП» шкафа питания.
Питание цепей управления осуществляется по следующей цепи: диод V5 или тиристор V1 (в первый полупериод), V2 (во второй полупериод), рубильник SA1, SA2, провод Н09 и дроссель L1, рубильники SA1, SA2, провод Н010; цепи управления, корпус, диоды V4 (в первый полупериод), V3 (во второй полупериод).
Для снижения величины пульсации выпрямленного напряжения предусмотрен дроссель L1.
Величина напряжения цепей управления устанавливается с помощью резистора R8. Напряжение измеряется вольтметром PV при установке тумблера S4 в положение «НАПРЯЖЕНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЯ» и тумблера S3 в положение «НОРМАЛЬНО». Для измерения напряжения аккумуляторных батарей необходимо тумблер S4 переключить в положение «НАПРЯЖЕНИЕ БАТАРЕИ».
Питание цепей управления от деповского источника постоянного или пульсирующего тока напряжение 45-55В может осуществляться через розетку Х28. При этом рубильник SA2 должен находиться в положении «ИСТОЧНИК ДЕПО», а рубильник SA3 «БАТАРЕЯ» - в положении «НОРМАЛЬНО» или в среднем положении.
Подзаряд аккумуляторных батарей осуществляется по цепи: плюс выпрямителя, сглаживающий реактор L2, трансформатор тока Т2, тиристор V7, рубильник SA3, предохранитель F1, провод Н01, аккумуляторные батареи GB1 и GB2, провод Н02, предохранитель F2, рубильник SA3, шунт амперметра RS, минус выпрямителя. Подзаряд разряженных (полностью или частично) аккумуляторных батарей осуществляется током, не превышающим 31А. По мере подзаряда напряжение на батареях растет и при достижении определенной величины, зависящей от температуры внешней среды, стабилизируется.
Уровень ограничения тока подзаряда устанавливается с помощью резистора R9, напряжение подзаряда с помощью резистора R14. Ток батарей измеряется с помощью амперметра РА.
Заряд от деповского источника напряжения постоянного или пульсирующего тока может осуществляться через розетку Х28. При подготовке к заряду необходимо в шкафу питания установить рубильник SA3 в положение «ИСТОЧНИК ДЕПО», а рубильник SA2 - в положение «НОРМАЛЬНО» или в среднее положение.
При исчезновении напряжения на обмотке трансформатора Т1 шкафа питания (выключение главного выключателя, проезд нейтральной вставки и т.д.) цепи управления автоматически переключаются на питание от аккумуляторных батарей GB1 и GB2 по цепи: плюс батареи GB2, провод Н01, предохранитель F1, рубильник SA3, тиристор V8; рубильники SA1, SA2, провод Н09, дроссель L1, провод Н010, цепи управления, корпус, шунт амперметра RS, рубильник SA3, предохранитель F2, провод Н02, минус батареи GB1. После отключения контактора КМ, тиристор V8 шунтируется контактами КМ и реактором L2, тем самым исключается возможность продолжительной токовой перегрузки тиристора.
Примечание - подробное описание шкафа питания см. в ИДМБ.661142.012РЭ5(ЗТС.001.015РЭ5).
Цепи управления от токов короткого замыкания защищены выключателями SF11-SF38, SF52-SF61, SF75, SF76, SF86, SF87, SF89, SF90 - SF93, SF95, SF96 и предохранителями: F35 - F38, F41, F42.
6.2.Цепи управления токоприемниками
Схема цепей управления токоприемниками в соответствии с рисунком 12.
Для подъема токоприемника необходимо подать сжатый воздух в цилиндр привода токоприемника включением вентиля защиту Y1. Подъем токоприемника ХА1 или ХА2 осуществляется включением клапанов токоприемника Y9 или Y10. Подвод сжатого воздуха к вентилю Y9 или Y10 выполнен через вентиль защиты Y1, пневматические блокировки штор и дверей высоковольтной камеры и разобщительные краны. Подъем токоприемников возможен только при закрытых дверях и шторах высоковольтной
Рисунок 4 - Схема подключения шунтирующих устройств
3.4.Перечень электрических машин и аппаратов и их месторасположение на электровозе приведен в приложении А.
В приложениях Б, В, Г, Д приведены перечни элементов и аппаратов соответственно блока силовых аппаратов А11, А12, шкафа питания A35, радиостанции А60, кондиционера A3, А4.
В приложении Е приведены уставки срабатывания реле времени, аппаратов защиты и контроля.
Величины сопротивлений нагревательных элементов и резисторов приведены в приложении Ж, катушек аппаратов - в приложении И.
В приложениях А, В, Ж, И позиционные обозначения, указанные * относятся только к электровозу с металлической кабиной, а (позиционные обозначения, указанные ** относятся только к электровозу с кабиной со стеклопластиковой оболочкой.
4.Схема силовых цепей
4.1. Цепи первичной обмотки тягового трансформатора
Схема силовых цепей - в соответствии с рисунками 5, 9.
Подключение электровоза к контактной сети осуществляется токоприемниками ХА1, ХА2 установленными на крыше электровоза. Понижение напряжения с 25000В до величины, необходимой для питания тяговых двигателей, вспомогательных машин и устройств, осуществляется тяговым трансформатором Т5, первичная обмотка которого подключена к токоприемникам через дроссель помехоподавления L1, L2, высоковольтный разъединитель QS1 и QS2, главный выключатель QF1, фильтр Z1 и трансформатор тока Т6. Первичная обмотка тягового трансформатора соединена через трансформатор Т7 с кузовом.
Дроссели L1, L2 и фильтр Z1 предназначены для снижения уровня радиопомех, создаваемых при работе электровоза, разъединители QS1 и QS2 - для отключения соответственно неисправного токоприемника. Рукоятки разъединителей выведены внутрь высоковольтной камеры.
Главный выключатель QF1 предназначен для оперативных и аварийных отключений тягового трансформатора Т5. После отключения первичная обмотка трансформатора автоматически закорачивается на корпус разъединителем главного выключателя с целью обеспечения безопасности при входе в высоковольтную камеру.
Трансформатор тока Т6 служит источником тока для реле К2, являющегося составной частью главного выключателя QF1. При коротких замыканиях и токовых перегрузках ток в цепи катушки реле достигает величины, равной уставке реле, последнее включается и размыкает цепь катушки удерживающего электромагнита главного выключателя. Трансформатор тока Т7 выполняет функции датчика тока для счетчика электроэнергии PJ1.
Счетчик PJ1 предназначен для учета потребляемой и рекуперируемой электроэнергии.
Для защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений в контактной сети предусмотрен ограничитель перенапряжений F1.
Напряжение контактной сети измеряется вольтметрами PV3 и PV4, установленными в кабинах машиниста и подключенными к вторичной обмотке трансформатора Т8. К вторичной обмотке трансформатора Т8 через панель питания U21 подключены также вентиль защиты Y1 и счетчик электроэнергии PJ1. Назначение вентиля защиты описано в разделе 6. Для снижения уровня перенапряжений параллельно вторичной обмотке трансформатора Т8 подключены конденсаторы C1, C2 и последовательно соединенные с ними резисторы R1, R2, установленные на панели питания U21.
4.2.Цепи вторичных обмоток тягового трансформатора и тяговых двигателей в режиме тяги
Напряжение на тяговые двигатели подается от вторичных тяговых обмоток трансформатора Т5 через выпрямительно-инверторные преобразователи U1, U2 (ВИЛ). Напряжение a1-1, 1-2, а2-3, 3-4 вторичных тяговых обмоток при холостом ходе трансформатора составляет 315В, напряжение секций 2-х1, 4-х2 - 630 В.
Для снижения уровня атмосферных и коммутационных перенапряжений в цепях тяговых обмоток предусмотрены ограничители перенапряжений F2, F3.
Для снижения потенциала относительно корпуса при атмосферных перенапряжениях и снижения уровня радиопомех тяговые обмотки соединены с корпусом электровоза соответственно через конденсаторы С1, С2 и С11 - С14.
Зашита тяговых обмоток и U1, U2 от токов короткого замыкания осуществляется с помощью реле КА1 - КА6, при срабатывании которых от обмотки собственных нужд трансформатора подается напряжение на катушку отключающего электромагнита УАЗ главного выключателя QF1.
U1, U2 при повреждении отключаются разъединителями QS3, QS4 с ручным приводом.
Назначение трансформаторов Т17 -Т20 и датчиков угла коммутации Т21-Т24 см. в ИДМБ.661142.012РЭ5 (3ТС.001.015РЭ5).
Защита тяговых двигателей от токов короткого замыкания осуществляется быстродействующими выключателями QF11, QF12 в блоках силовых аппаратов A11, A12.
Переключателями QP1 обеспечивается изменение направления тока в обмотках возбуждения тяговых двигателей для изменения направления движения электровоза.
Переключатели QT1 предназначены для переключения электрической схемы электровоза из тягового режима в рекуперативный и наоборот.
Для снижения пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей включены сглаживающие реакторы L3, L4, L5, L6.
Для уменьшения пульсаций тока возбуждения и, следовательно, магнитного потока возбуждения, обмотки возбуждения тяговых двигателей шунтированы резисторами R1, R2 (выводы Р0, РЗ). Регулирование напряжения тяговых двигателей осуществляется путем изменения угла открытия тиристоров U1, U2.
Схемой предусмотрено четырехзонное плавное регулирование выпрямленного напряжения.
После полного открытия тиристоров плеч 1, 2, 7, 8 (конец 4 зоны) дальнейшее увеличение скорости электровоза достигается ослаблением возбуждения тяговых двигателей путем шунтирования обмоток возбуждения резисторами R1, R2 (выводы Р1-РЗ) и соединенными с ними последовательно индуктивными шунтами L11-L14.
Предусмотрено три ступени ослабления возбуждения:
-первая ступень - 70 % (включены контакторы К11, К12);
-вторая ступень - 52 % (включены контакторы К11, К 12, К21, К22);
-третья ступень - 43 % (включены контакторы К11, К 12, К21, К22, К31, К32).
Это значит, что 70 %, 50 % и 43 % тока якоря проходит по обмотке возбуждения.
Индуктивные шунты L11 - L14 предназначены для снижения бросков тока и облегчения условий коммутации тяговых двигателей при колебаниях напряжения в контактной сети или его восстановлении после кратковременного снятия.
В случае необходимости, любой из тяговых двигателей может быть отключен соответствующим из разъединителей QS11, QS12. При этом блокируется включение соответствующего быстродействующего выключателя QF11, QF12.
Питание тяговых двигателей от источника низкого напряжения (есть депо) осуществляется через розетки ХЗ, Х4 и разъединители QS5.
Напряжение тяговых двигателей измеряется вольтметрами PV1 и PV2, от коммутационных перенапряжений вольтметры защищены конденсаторами С21 и С22.
Для измерения тока якоря первого по ходу движения тягового двигателя и для обеспечения возможности визуального контроля функционирования питающего двигатель преобразователя (U1 или U2) в каждой кабине па пульте машиниста установлен амперметр РА1 (РА2). Амперметры РА1 и РА2 подключены соответственно к измерительным шунтам RS1 и RS2 - при применении на электровозе металлической кабины или к датчикам тока Т13 и Т14 - при применении па электровозе кабины со стеклопластиковой оболочкой.
В цепи якорей тяговых двигателей включены датчики тока T1, T2, обеспечивающие совместно с блоком управления А96 (МСУД-Н) контроль тока тяговых двигателей и обратную связь по току.
Параллельно якорям тяговых двигателей М2 и М4 включены датчики напряжения ТЗ, обеспечивающие контроль напряжения на тяговых двигателях системой МСУД - Н в режиме рекуперативного торможения.
Контроль замыкания на корпус цепей питания тяговых двигателей осуществляет реле заземления KV1. Реле имеет включающую и удерживающую катушки. К контролируемым цепям включающая катушка реле подключена через резисторы R5, R6 и разъединитель QS7.
Напряжение 50В на удерживающую катушку подается от контроллера машиниста проводом H111 через резистор R94 в соответствии с рисунком 11 (11а). На включающую катушку напряжение подается (при замыкании на корпус) от обмотки собственных нужд тягового трансформатора Т5 через понижающий трансформатор Т9. Разъединитель QS7 предназначен для обеспечения возможности отключения реле от замкнутой на корпус цепи (например, сглаживающего реактора L1, L2 или U1, U2) с целью сохранения работоспособности электровоза. В этом случае должен быть отключен соответствующий из разъединителей QS3, QS4.
При замыканиях на корпус реле KV1 включается, размыкает цепь питания катушки удерживающего электромагнита главного выключателя в соответствии с рисунком 12 (12а), включает индикаторы «РЗ» и «ГВ» на блоках сигнализации А57, А58 пульта машиниста в соответствии с рисунком 13 (13а) и подает сигнал в блок управления А96 (МСУД-Н).
4.3 Регулирование напряжения на тяговых двигателях в режиме тяги
Для удобства рассмотрения принципов регулирования на рисунке 6 приведена упрощенная силовая схема электровоза, где цифрами 1 - 8 обозначены плечи ВИП, цифрами I - III секции обмоток трансформатора. При этом секция I соответствует секциям a1 - 1, а2 - 3 обмоток тягового трансформатора Т5, секция II - секциям 1 - 2, 3-4, секция III – секциям 2-x1, 4-x2.
Тиристоры ВИП открываются с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых блоком управления А96 (МСУД - Н).
Алгоритм управления тиристорами - в соответствии с таблицей 1.
На первой зоне регулирования тяговые двигатели питаются от выпрямительных мостов, образуемых плечами 3-6, подключенными на выводы секции II обмотки трансформатора.
4.4 Цепи тяговых двигателей в режиме рекуперативного торможения
Тяговые двигатели в режиме рекуперативного торможения работают как генераторы постоянного тока с независимым возбуждением. Рекуперативное торможение осуществляется путем инвертирования постоянного тока тяговых двигателей, работающих генераторами, в переменный ток промышленной частоты.
Все переключения в силовой цепи при переходе из режима тяги в режим рекуперативного торможения и наоборот производятся переключателями А11 - QT1, А12 - QT1. При переходе в режим рекуперативного торможения якорь каждого тягового двигателя отключается от своей обмотки возбуждения и подключается к ВИП последовательно с диодами блока U11 и блоком резисторов R10.
Блок резисторов R10 предназначен для обеспечения большей электрической устойчивости рекуперативного торможения, а также для улучшения распределения тока между параллельно включенными якорями тяговых двигателей.
Блок диодов U11 предназначен для предотвращения появления контурных токов при переходе в режим рекуперативного торможения на высоких скоростях.
Для защиты резисторов от токовых перегрузок предусмотрена панель реле напряжения А6. При срабатывании реле контроля напряжения KV01, KV02 панели А6 разбирается схема электрического торможения.
В блоках силовых аппаратов A11, A12 установлены панели А27 для защиты от юза при рекуперации - (при срабатывании реле контроля напряжения KV01 панели отключается контактор К1, обесточивая обмотки возбуждения двигателей).
Обмотки тягового трансформатора с выводами а3 – х3 и выпрямительная установка возбуждения U3 образуют схему двухполупериодного выпрямления со средней нулевой точкой для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей. Напряжение холостого хода между выводами а3 – х3 составляет 172В.
Тормозными переключателями А11 - QT1, А12 - QT1 обмотки возбуждения тяговых двигателей M1 - М4 соединяются между собой последовательно. Резисторы R1, R2 выводами Р0, РЗ остаются подключенными параллельно обмоткам возбуждения как и в режиме тяги.
Сбор силовой схемы питания обмоток возбуждения завершается включением контактора К1.
Ток возбуждения измеряется амперметрами РАЗ, РА4 установленными в кабинах машиниста.
Обратная связь по току с системой регулирования обеспечивается с помощью датчика тока Т15.
От тока перегрузки цепи возбуждения защищены с помощью реле КА8, от токов короткого замыкания при пробое плеч U3 - с помощью реле КА7. При срабатывании реле КА7 отключается контактор К1, при срабатывании реле КА8 отключается главный выключатель QF1.
Контроль замыкания цепей возбуждения на корпус осуществляет реле контроля «земли» KV5, при включении которого загораются индикаторы «ВУВ» на блоках сигнализации А57 или А58 над пультом машиниста в соответствии с рисунком 13.
Для снижения уровня радиопомех и коммутационных перенапряжений обмотка а3 – х3 тягового трансформатора соединена с корпусом электровоза через конденсаторы С15, С16.
4.5.Регулирование тормозной силы в режиме рекуперативного торможжения
При работе электровоза в режиме рекуперативного торможения в зоне высоких скоростей тормозная сила регулируется плавным изменением тока возбуждения тяговых электродвигателей, а в зоне средних и малых скоростей - плавным изменением напряжения U1, U2(BИП), работающих в инверторном режиме. Алгоритм управления тиристорами ВИП - в соответствии с таблицей 1.
Изменение тока возбуждения осуществляется за счет изменения угла открытия тиристоров выпрямительной установки возбуждения U3.
Тиристоры открываются с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых блоком управления А96 (МСУД - Н) и подаваемых через выходные усилители импульсов выпрямительной установки возбуждения на управляющие электроды тиристоров.
Примечание - Подробное описание работы выпрямительной установки возбуждения см. в ИДМБ.661142.012РЭ5 (ЗТС.001.015РЭ5).
Тормозная сила в четвертой зоне регулируется плавным изменением тока возбуждения, который по мере снижения скорости движения электровоза должен увеличиваться для поддержания заданной тормозной силы. При достижении наибольшего тока возбуждения дальнейшее поддержание заданной тормозной силы осуществляется плавным уменьшением напряжения U1, U2 (ВИП).
5.Схема вспомогательных цепей
Схема вспомогательных цепей - в соответствии с рисунком 9.
Вспомогательные цепи питаются от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Напряжение холостого хода между выводами а4 - 6 обмотки 229В, между выводами а4 - х4 - 401В.
Для снижения уровня атмосферных и коммутационных перенапряжений предусмотрен ограничитель перенапряжений F4, для снижения уровня радиопомех - конденсаторы С17, С18, для защиты от токов короткого замыкания - реле КА9, при включении которого отключается главный выключатель QF1.
Контроль замыкания на корпус осуществляет реле контроля «земли» KV4, при включении которого загораются индикаторы «РКЗ» на блоке сигнализации А57 или А58. Схема подключения блока сигнализации - в соответствии с рисунком 13.
5.1.Цепи вспомогательных машин
Особенностью схемы питания является обеспечение режимов - работы двух групп вспомогательных машин при различных частотах питающего напряжения, различных системах преобразования числа фаз и различных способах формирования пусковых процессов.
Питание двигателей вентиляторов M11, M12 и маслонасоса M15 может осуществляться либо напряжением частотой 50Гц непосредственно от выводов а4 - х4 обмотки собственных нужд тягового трансформатора через соответствующие контакторы КМ11, КМ12 и КМ15, либо напряжением частотой 162/3 Гц, от преобразователя частоты и числа фаз U5 через соответствующие контакторы КМ7 - КМ9. Преобразователь получает питание от выводов а4 - 6 обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Фаза С7 является общей для обеих систем питания, переключение с одной системы на другую автоматическое в соответствии с токовой нагрузкой тяговых двигателей.
Питание двигателей вентилятора M13 и компрессора М14 осуществляется только напряжением частотой 50Гц через соответствующие контакторы КМ13, КМ 14.
При установившихся режимах с частотой 50Гц преобразование числа фаз осуществляется при помощи симметрирующих конденсаторов, которые распределены таким образом, что при любом произвольном порядке включения величина симметрирующей емкости близка к оптимальной. При пусковых режимах конденсаторы С101 - С103 посредством контакторов КМ1, КМ2 подключаются к сборным шинам фаз С2, СЗ. Этим обеспечивается увеличение пускового момента двигателя, включаемого первым на номинальную частоту вращения.
В качестве датчика окончания процесса пуска и появления трехфазной системы напряжения на сборных шинах C1, C2, СЗ служит реле контроля напряжения KV01 панели А1, настроенное на напряжение включения (300 ± 50)В. Коэффициент возврата реле принят равным 0,8. При пусках последующих машин реле остается включенным. Необходимый пусковой момент вновь включаемых двигателей обеспечивается благодаря ранее включенным машинам, выполняющим функции «расщепителя фаз».
Для снятия статического заряда с конденсаторов С101 - С105 после их отключения предусмотрены резисторы R31, R32.
Преобразование числа фаз при работе двигателей M11, М12, М15 на низкой частоте осуществляется без использования симметрирующих конденсаторов, посредством преобразователя U5. Защита вспомогательных машин от перегрузок осуществляется тепловыми реле, при срабатывании которых двигатель отключается соответствующим контактором. Двигатели М13 и М14 защищаются реле КК7, КК8, КК14. Двигатели M11, M12, M15 на высокой частоте вращения защищены реле КК11, КК12, КК15, а на низкой - реле КК1-КК6.
В депо напряжение к вспомогательным машинам может быть подано через розетки X1, Х2.
5.2.Цени обогрева гелей, холодильника и кондиционеров
Схема цепей обогревателей, холодильника и кондиционеров - в соответствии с рисунками 9 (9а), 10 (10а), 13 (13а), 14 (14а).
5.2.1 Калориферы Е3, Е4 и Е5, Е6 предназначены для обогрева кабин. Предусмотрено автоматическое поддерживание заданной температуры в кабине машиниста установкой тумблера S3 или S4 в положение «АВТО РЕГУЛИРОВАНИЕ». Установка температуры в кабине машиниста осуществляется с помощью датчика-реле SK1 или SK.2.
При применении па электровозе металлической кабины каждый калорифер обеспечивает две ступени обогрева. Первые ступени включаются тумблерами S81, S82 «КАЛОРИФЕР 1 СТУПЕНЬ 1», и S85, S86 «КАЛОРИФЕР 2 СТУПЕНЬ 1» и вторые - тумблерами S83, S84 «КАЛОРИФЕР 1 СТУПЕНЬ 2» и S87, S88 «КАЛОРИФЕР 2 СТУПЕНЬ 2».
Питающее напряжение нагревателей калориферов 380В переменного тока подается от обмотки собственных нужд тягового трансформатора; питающее напряжение двигателей вентиляторов калориферов 220 В переменного тока подается от трансформатора Т10. Цепи нагревателей от короткого замыкания защищены автоматическими выключателями SF7, SF8 «КАЛОРИФЕР 1» и SF9, SF10 «КАЛОРИФЕР 2», а цепи двигателей вентиляторов - предохранителем F24.
От перегрева калориферы ЕЗ-Е6 защищены с помощью встроенных реле, контакты которых включены в цепь питания промежуточных реле KV49 - KV60.
Работа калориферов в режиме вентиляции осуществляется установкой тумблера S3 и S4 в положение «АВТОРЕТУЛИРОВАНИЕ» и отключение тумблера S2 «ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ».
При применении на электровозе кабины со стеклоплacтиковой оболочкой калориферы ЕЗ, Е4 и Е5, Е6 включаются тумблерами S81, S82 «КАЛОРИФЕРЫ» посредством реле KV51 (KV52) и KV57 (KV58).
Питающее напряжение нагревателей калориферов 220В переменного тока подается от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Цепи питания калориферов от короткого замыкания защищены автоматическими выключателями SF7, SF8 «КАЛОРИФЕР 1» и SF9, SF10 «КАЛОРИФЕР 2».
5.2.2.Нагреватели Е31 - Е70 и Е81 - Е84 при применении на электровозе металлической кабины или Е21-Е64 при применении на электровозе кабины со стеклопластиковой оболочкой, установленные на полу и стенах кабин, предназначены для обогрева кабины. Питание нагревателей осуществляется напряжением пульсирующего тока 90В от трансформаторов Т11 и Т12. Защита цепей нагревателей от токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями SF3, SF4 «ПАНЕЛИ ГРУППА 1» и SF5, SF6 «ПАНЕЛИ ГРУППА 2». Защита от перегрева осуществляется датчиками, встроенными в каждый нагреватель. Включаются нагреватели тумблерами S141-S150 посредством электромагнитных контакторов КМ21 - КМ24.
5.2.3.Нагреватели Е8 и Е9 предназначены для подогрева воды санузла. Включаются датчиками температуры SK5, SK6 посредством промежуточных реле KV35, KV36. Питающее напряжение 220В подается от обмотки трансформатора Т10. От тока короткого замыкания цепь нагревателей защищена предохранителями F22, F23.
5.2.4.Нагреватель, встроенный в главный выключатель, предназначен для обогрева данного выключателя с целью повышения надежности работы привода при низких температурах. Нагреватель включается выключателем S1 «ОБОГРЕВ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ». Питающее напряжение 220В подается от обмотки трансформатора Т10. От тока короткого замыкания цепь нагревателя защищена предохранителем F21.
5.2.5.Клапаны продувки У20 - У24 оборудованы нагревателями. Нагреватели включаются автоматическим выключателем SF51 «ОБОГРЕВ КРАНОВ», который служит защитой цепи нагревателей от токов короткого замыкания. Питающее напряжение 50В переменного тока подается от выводов a1, x1 трансформатора Т11.
5.2.6.Нагреватель Е7 предназначен для подогрева масла компрессора. Включается автоматическим выключателем SF2 «ОБОГРЕВ КОМПРЕССОРА», который служит защитой цепи нагревателя от токов короткого замыкания. Питающее напряжение 220В переменного тока подается от обмотки трансформатора Т10.
5.2.7.Обогрев лобовых А21, А22 и боковых А23-А26 стекол кабин машиниста осуществляется нагревательными элементами, встроенными в стекла. Питание обогревателей стекол пульсирующим напряжением 90В осуществляется от обмоток трансформаторов T11, T12 через выпрямители U23 - U26. Нагревательные элементы лобового и боковых стекол включаются контакторами КМ45, КМ46.
Защита нагревательных элементов стекол от токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями SF43, SF44 «ОБОГРЕВ СТЕКОЛ».
Регулирование режима нагрева стекол осуществляют блоком управления нагревателем стекла А19, А20.
5.2.8.Обогрев зеркал заднего вида А37-А40 кабин машиниста осуществляется нагревательными элементами, являющимися составной частью устройства зеркал. Питание нагревательных элементов напряжением 24В постоянного тока осуществляется от блоков питания А55, А56 в соответствии с рисунком 13 (13а).
5.2.9.Электроплитки Е71, Е72 предназначены для подогрева пищи. Включается переключателем SA1, SA2. Электроплитка получает питание от вторичной обмотки трансформатора Т1 шкафа питания А35 по схеме двухступенчатого включения. Первая ступень включается контактами переключателя SA1 или SA2 на напряжение 75В переменного тока, а вторая ступень - контактами переключателя SA1 или SA2 на напряжение 100В переменного тока. От тока короткого замыкания цепи электроплиток защищены предохранителями F31, F32 и F33.
5.2.10.Холодильник Е2 предназначен для хранения пищевых продуктов. Питающее напряжение 12 В постоянного тока подается от блока питания А2.
Цепи блока питания и холодильника защищены от тока короткого замыкания предохранителями в блоке питания.
При включении холодильника необходимо соблюдать полярность, указанную на розетке Х25 или Х26.
5.2.11.Кондиционеры A3, А4 предназначены для охлаждения кабин. Питающее напряжение 220В переменного тока подается контактами контактора КМ39, КМ40 при включении тумблера S89 (S90) «КОНДИЦИОНЕР». Цепи питания кондиционера от токов короткого замыкания защищены предохранителем F5.
5.3.Цепи трансформаторов системы контроля замыканий на корпус, отключающего электромагнита главного выключателя, шкафа питания цепей управления, аппаратуры управления U1, U2 (ВИП)
5.3.1. К трансформатору Т9 системы контроля замыканий на корпус цепей питания тяговых двигателей напряжение подается проводами С6, С15 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора. Для защиты от тока короткого замыкания в цепь первичной обмотки трансформатора включен предохранитель F9.
5.3.2. К трансформатору Т8 цепей питания счетчика электроэнергии PJ1, вольтметров PV3 и PV4 контроля напряжения (25кВ) контактной сети и вентиля защиты Y1 подается проводами С5, С7 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора в соответствии с рисунком 9.
5.3.3.К катушке отключающего электромагнита главного выключателя QF1 напряжение подается проводами С6, С9 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора при срабатывании реле КА1 - КА6 цепей питания тяговых двигателей. Для ограничения тока в цепь катушки включена панель резисторов R16.
5.3.4.К шкафу питания А35 напряжение подается проводами C1, C230 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора или от сети депо через розетки X1, Х2. Для защиты от тока короткого замыкания в цепь питания включен предохранитель F16.
5.3.5.К аппаратуре управления преобразователями U1, U2 (ВИП) напряжение подается проводами C1, C240 от обмотки собственных нужд тягового трансформатора или от сети депо через розетки X1, Х2. Для защиты от тока короткого замыкания в цепь питания включен предохранитель F17.
Для питания осциллографа при наладочных работах предусмотрены розетки Х5 и Х6 которые подключены к обмотке собственных нужд тягового трансформатора на напряжение 229В. От токов короткого замыкания цепь розеток защищена предохранителем F8.
6.Схема цепей управления
Управление электровозом осуществляется с помощью контроллера машиниста, выключателей и тумблеров. Контроллером задается направление движения и режим работы, осуществляется пуск, электрическое торможение и регулирование скорости электровоза. Выключатели и тумблеры предназначены для управления токоприемниками, аппаратами защиты, вспомогательными машинами и другим электрооборудованием.
Для исключения ошибок при управлении, которые могли бы иметь место при одновременном включении в обеих кабинах выключателей блоков выключателей S19 и S20 или контроллеров машиниста SM1 и SM2, предусмотрено запирание выключателей в отключенном положении специальным ключом, а контроллера машиниста - механическими блокировками, исключающими вращение реверсивного и главного валов при снятой реверсивной рукоятке (снимается только в нулевом положении).
Для управления выключателями, не запирающимися ключом, на блоке S19 и S20 с кабины, из которой управляется электровоз, можно включить только выключатель «ПРОЖЕКТОР» «ТУСКЛО» или «ЯРКО» в соответствии с рисунком 12.
Цепи управления от тумблеров S31, S32 «СИГНАЛИЗАЦИЯ», S33, S34 «ПЧФ», S35, S36 «ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ» подключаются, с помощью блокировочного переключателя SA3, SA4.
Для исключения возможности приведения электровоза в движение, если тормоза не переключены на управление из рабочей кабины, установлены устройства блокировки тормозов SQ1 и SQ2, имеющие съемную рукоятку.
Для управления электровозом машинисту должен выдаваться:
-один ключ к блоку выключателей;
-одна реверсивная рукоятка контроллера машиниста;
-одна рукоятка блокировочного устройства тормозов.
6.1 Питание цепей управления
Система питания цепей управления - однопроводная с заземленным минусом. Обратным проводом (минусовым) являются металлические конструкции электровоза. Источником питания является шкаф питания А35 и щелочные никель-кадмиевые аккумуляторные батареи GB1, GB2. Шкаф питания представляет собой статический преобразователь напряжения переменного тока в напряжение пульсирующего тока и служит для питания цепей управления стабилизированным напряжением 50В, а также для подзаряда аккумуляторных батарей.
Упрощенная схема шкафа питания в соответствии с рисунком 10.
Питание шкафа осуществляется от обмотки собственных нужд тягового трансформатора (380В) или от сети депо по проводам C1, C230 при включенном контакторе КМ5. Контактор включается тумблером «ВКЛЮЧЕНИЕ ШП» шкафа питания.
Питание цепей управления осуществляется по следующей цепи: диод V5 или тиристор V1 (в первый полупериод), V2 (во второй полупериод), рубильник SA1, SA2, провод Н09 и дроссель L1, рубильники SA1, SA2, провод Н010; цепи управления, корпус, диоды V4 (в первый полупериод), V3 (во второй полупериод).
Для снижения величины пульсации выпрямленного напряжения предусмотрен дроссель L1.
Величина напряжения цепей управления устанавливается с помощью резистора R8. Напряжение измеряется вольтметром PV при установке тумблера S4 в положение «НАПРЯЖЕНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЯ» и тумблера S3 в положение «НОРМАЛЬНО». Для измерения напряжения аккумуляторных батарей необходимо тумблер S4 переключить в положение «НАПРЯЖЕНИЕ БАТАРЕИ».
Питание цепей управления от деповского источника постоянного или пульсирующего тока напряжение 45-55В может осуществляться через розетку Х28. При этом рубильник SA2 должен находиться в положении «ИСТОЧНИК ДЕПО», а рубильник SA3 «БАТАРЕЯ» - в положении «НОРМАЛЬНО» или в среднем положении.
Подзаряд аккумуляторных батарей осуществляется по цепи: плюс выпрямителя, сглаживающий реактор L2, трансформатор тока Т2, тиристор V7, рубильник SA3, предохранитель F1, провод Н01, аккумуляторные батареи GB1 и GB2, провод Н02, предохранитель F2, рубильник SA3, шунт амперметра RS, минус выпрямителя. Подзаряд разряженных (полностью или частично) аккумуляторных батарей осуществляется током, не превышающим 31А. По мере подзаряда напряжение на батареях растет и при достижении определенной величины, зависящей от температуры внешней среды, стабилизируется.
Уровень ограничения тока подзаряда устанавливается с помощью резистора R9, напряжение подзаряда с помощью резистора R14. Ток батарей измеряется с помощью амперметра РА.
Заряд от деповского источника напряжения постоянного или пульсирующего тока может осуществляться через розетку Х28. При подготовке к заряду необходимо в шкафу питания установить рубильник SA3 в положение «ИСТОЧНИК ДЕПО», а рубильник SA2 - в положение «НОРМАЛЬНО» или в среднее положение.
При исчезновении напряжения на обмотке трансформатора Т1 шкафа питания (выключение главного выключателя, проезд нейтральной вставки и т.д.) цепи управления автоматически переключаются на питание от аккумуляторных батарей GB1 и GB2 по цепи: плюс батареи GB2, провод Н01, предохранитель F1, рубильник SA3, тиристор V8; рубильники SA1, SA2, провод Н09, дроссель L1, провод Н010, цепи управления, корпус, шунт амперметра RS, рубильник SA3, предохранитель F2, провод Н02, минус батареи GB1. После отключения контактора КМ, тиристор V8 шунтируется контактами КМ и реактором L2, тем самым исключается возможность продолжительной токовой перегрузки тиристора.
Примечание - подробное описание шкафа питания см. в ИДМБ.661142.012РЭ5(ЗТС.001.015РЭ5).
Цепи управления от токов короткого замыкания защищены выключателями SF11-SF38, SF52-SF61, SF75, SF76, SF86, SF87, SF89, SF90 - SF93, SF95, SF96 и предохранителями: F35 - F38, F41, F42.
6.2.Цепи управления токоприемниками
Схема цепей управления токоприемниками в соответствии с рисунком 12.
Для подъема токоприемника необходимо подать сжатый воздух в цилиндр привода токоприемника включением вентиля защиту Y1. Подъем токоприемника ХА1 или ХА2 осуществляется включением клапанов токоприемника Y9 или Y10. Подвод сжатого воздуха к вентилю Y9 или Y10 выполнен через вентиль защиты Y1, пневматические блокировки штор и дверей высоковольтной камеры и разобщительные краны. Подъем токоприемников возможен только при закрытых дверях и шторах высоковольтной