Построение электрической цепи вспомогательных машин зависит от значения напряжения и рода тока, выбранного для питания их привода, способов ограничения пусковых токов, способа обогрева кабин электровоза, характера защиты цепей от перегрузок и коротких замыканий. Электрические цепи привода вспомогательных машин на электровозах постоянного и переменного тока значительно различаются.
Электровозы постоянного тока
Рассмотрим схему вспомогательных цепей одной секции электровоза постоянного тока ВЛ11 показанную на рис. 79. Вспомогательные цепи каждой секции включают в себя электромашинный преобразователь АМ-Г, электродвигатель компрессора МК, электродвигатель вентилятора MB и восемь электрических печей Пч1—Пч8 мощностью 1 кВт каждая. Это оборудование объединено в общую цепь, для защиты которой от перегрузок и коротких замыканий применены различного рода реле (в частности, дифференциальное ДР), воздействующие на быстродействующий выключатель БВ.
Рис. 79. Принципиальная схема высоковольтных
вспомогательных цепей секции электровоза ВЛ11
Электромашинный преобразователь, состоящий из двигателя и генератора, смонтированных на одном валу, служит для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме рекуперации.
Электродвигатели вентиляторов могут работать в режимах высокой и низкой скорости. При работе в режиме высокой скорости к двигателям вентиляторов подводится полное напряжение контактной сети 3000 В. Когда вентиляторы работают в режиме низкой скорости на двухсекционном электровозе и двух двухсекционных электровозах, управляемых по системе многих единиц, соединяют последовательно два двигателя вентиляторов (напряжение 1500 В на каждом двигателе), а на трехсекционном — три (на каждом двигателе напряжение 1000 В). Переключение с одного режима на другой производится специальным дистанционным двухпозиционным переключателем вентиляторов ПкВ.
Переключатели вентиляторов ПкВ могут быть кулачкового или барабанного типа . Электровозы ВЛ8 и ВЛ10 имеют переключатели, подобные по устройству реверсору. Разница заключается только в ином расположении кулачков. На электровозе ВЛ11 установлен переключатель барабанного типа.
Так как генераторы управления приводятся во вращение двигателями вентиляторов, то при переходе с высокой частоты вращения на низкую соответственно уменьшается и напряжение генераторов. Если в режиме высокой частоты вращения напряжение каждого генератора равно 50 В, то при низкой оно будет примерно в 2 раза меньше, т. е. 25 В. Чтобы не нарушать нормальной работы цепи управления, генераторы управления тоже переключают с параллельного соединения на последовательное . Для этого используют переключатель вентиляторов, на котором предусмотрены дополнительные сегменты и пальцы.
Кабины машиниста отапливаются электрическими печами Пч1—Пч8; они включены в две параллельные группы по четыре последовательно в каждой. Для обогрева недействующей кабины машиниста соединяют последовательно восемь печей: для этого нож переключателя Рз2 нужно поставить в верхнее положение и включить соответствующую кнопку Электрические печи I группы (на рис. 79 контактор К52).
На электровозах ВЛ8 и ВЛ10 установлено по шесть электрических печей в кабине; они также разбиты на две параллельные группы. Локомотивная бригада может включить одну или две группы печей.
Кожуха печей надежно соединены с кузовом электровоза, т. е. заземлены. Это предохраняет обслуживающий персонал от случайного попадания под высокое напряжение при повреждении изоляции печи.
Напряжение в контактном проводе колеблется иногда в очень больших пределах. В соответствии с этим частота вращения двигателей вентиляторов изменяется; изменяется и напряжение генераторов управления. Чтобы автоматически поддерживать напряжение генераторов постоянным, используют специальные регуляторы напряжения. В зависимости от частоты вращения двигателей эти регуляторы изменяют значение тока возбуждения, вводя в цепь возбуждения или выводя из нее резисторы или подключая их параллельно обмоткам возбуждения.
Автоматическое включение и выключение компрессоров осуществляется специальным регулятором давления. Регулятор выключает компрессор, когда давление в главных резервуарах достигает 0,9 МПа (и вновь включает, когда оно понизится до 0,75 МПа). Разность в давлении 0,15 МПа не сказывается на работе аппаратов, приводимых в действие сжатым воздухом (тем более, что ко всем аппаратам, за исключением устройств пескоподачи и звуковых сигналов, сжатый воздух подводится через понижающие редукторы), зато оказывается возможным реже включать и выключать компрессоры. Это снижает расход электрической энергии и уменьшает износ оборудования.
Для облегчения условий пуска в цепях электродвигателя вентилятора MB и преобразователя АМ-Г установлены электромагнитные контакторы К56 и К57, автоматически шунтирующие пусковые резисторы после запуска машин. Каждая из вспомогательных цепей, содержащая двигатели, имеет постоянно включенные демпферные резисторы для ограничения токов в двигателях.
Вспомогательные машины и электрические цепи включаются электромагнитными контакторами К51—К55, управляемыми кнопочными выключателями из кабины машиниста. (На рис. 79 во включенном положении находятся цепи мотор-вентилятора и мотор-компрессора.)
Электровозы переменного тока
Рассмотрим схему вспомогательных цепей восьмиосного электровоза переменного тока на примере секции электровоза ВЛ80р (рис. 80).
Рис. 80. Принципиальная схема высоковольтных
вспомогательных цепей секции электровоза ВЛ80р
Расщепитель фаз ФР присоединен параллельно к шинам XI Х2, ХЗ. Шины XI и Х2 подключены к обмотке собственных нужд трансформатора, рассчитанной на 400 В.
Пуск расщепителя фаз, как уже было сказано, осуществляется с помощью пускового резистора R. Потребителями трехфазного тока являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором: МВ1, МВ2 — вентиляторов охлаждения тяговых двигателей; МВЗ, МВ4 — спаренных вентиляторов охлаждения выпрямительно-инверторных преобразователей, сглаживающих реакторов, радиаторов тягового трансформатора; МВ5 — вентилятора охлаждения блока стабилизирующих резисторов и выпрямительной установки возбуждения; МК — компрессора;
МН — масляного насоса системы охлаждения трансформатора.
Перечисленные асинхронные двигатели включаются соответствующими контакторами; при этом включаются конденсаторы между линейной и генераторной фазами двигателя (кроме электродвигателя МН), что облегчает запуск и условия работы двигателей, так как улучшается симметрия трехфазной системы.
Электродвигатель вентилятора МВ5 включается только в режиме рекуперативного торможения.
Отметим, что на электровозах ВЛ80 других модификаций установлено по четыре двигателя для вентиляции силового оборудования каждой секции. Охлаждение оборудования, используемого в режиме торможения, осуществляется спаренными вентиляторами.
Все двигатели защищены от перегрузок и коротких замыканий тепловыми реле. От обмотки собственных нужд получают питание печи для обогрева кабины машиниста, обогреватели санузла, нагреватели калорифера обдува лобовых стекол кабины.
В исключительных случаях допускается снижение напряжения в контактной сети до 19 000 В. Для того чтобы по-прежнему к вспомогательным машинам подводилось напряжение 400 В, с помощью переключателя Я их подключают к выводу 0 обмотки собственных нужд трансформатора. Вольтметры, включенные во вспомогательные цепи (см. рис. 79 и 80), отградуированы по напряжению контактной сети.
Вспомогательные цепи
На электровозе вспомогательное оборудование получает напряжение от обмотки собственных нужд тягового трансформатора (рис. 303, 304, 305). Напряжение х. х. обмотки собственных нужд равно 232 В на выводах х-а5, 406 В на выводах х-а4 и 638 В на выводах х-аЗ при напряжении контактной сети 25 кВ.
Все вспомогательное оборудование разделено на потребителей однофазного тока 380 и 220 В, питание которых осуществлено непосредственно от выводов обмоток х-а4, х-а5 и потребителей трехфазного тока. К потребителям однофазного тока с номинальным напряжением 380 В относят: нагревательные элементы печей обогрева кабины машиниста 173-177; калорифер обогрева лобовых стекол 196; обогреватели санузла 179, Ш; трансформаторы напряжения 77,412; вентиль защиты 104; трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунтов, ТРПШ; вольтметр 97, контролирующий напряжение контактной сети; катушка отключающего электромагнита ГВ, которая получает питание через размыкающие контакты реле 236, резистор Я41 и размыкающие контакты дифференциальных реле 21, 22; асинхронный расщепитель фаз ФР; реле контроля земли 123; трансформатор 192, предназначенный для снижения питающего напряжения с 380 В до 50 В для обогревателей картера главного компрессора, редуктора главного контроллера, спускных кранов главных резервуаров и электроплитки.
К потребителям однофазного тока с номинальным напряжением 220 В относят счетчик электроэнергии 103, обогреватель главного выключателя.
Потребителями трехфазного тока являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором МВ1, МВ2 — приводы вентиляторов охлаждения тяговых двигателей І—IV; МВЗ и МВ4 — приводы вентиляторов охлаждения выпрямительных установок, охлаждения радиаторов силового трансформатора и сглаживающих
Рис. 303. Схема вспомогательных цепей
Рис. 304. Схема резервирования вспомогательных цепейреакторов, а в режиме Торможение — охлаждения тормозных резисторов, привод масляного насоса МН системы охлаждения трансформатора и привод компрессора МК.
Питание выпрямительных установок возбуждения 60, блоков измерения БИ и блоков автоматики БА осуществляется напряжением 380 В через предохранители 118 и 199. и контакты блокировочного переключателя БП, замыкающиеся только в положении Торможение.
Для обеспечения необходимой фазировки питания трехфазным напряжением схема включения этих аппаратов различна в первой м второй секциях электровоза.
Обогреватели санузла 179, 180 (оборудование санузла на второй секции) включаются реле 136, печи обогрева кабины 173-177 и на-
греватедн калорифера обогрева лобовых стекол — контакторами 134,
Расщепитель фаз включается контактором 125. Запуск расщепителя фаз асинхронный н осуществляется при помощи резистора гЬ, включаемого на время пуска контактором 119. Обмотка собственных нужд трансформатора и генераторная фаза расщепителя фаз образуют трехфазную систему, от которой получают питание цепи вспомогательных машин. При выходе из строя расщепителя фаз в одной из секции распломбировывают и включают разъединители 126 в обеих секциях, обмотка собственных нужд тягового трансформатора отключается при помощи переключателя вспомогательных цепей 111 в той секции, где неисправен расщепитель фаз, установив его в среднее положение. В результате этих переключений будет выведен из работы неисправный расщепитель фаз на одной секции, и пуск всех вспомогательных машин возможен от расщепителя фаз и одной обмотки собственных нужд другой секции.
Вентиляторы МВ1-МВ4, насос МИ и компрессор МК включаются контакторами 127-130, 133, 124. При включении вентиляторов МВ1-МВ4 н компрессора МК их контакторами также включаются дополнительные конденсаторы 165-168, 171 между линейной н генераторной фазами, облегчающие запуск и условия работы двигателей в результате улучшения симметрии трехфазной системы.
Питание вспомогательным цепям при нахождении электровоза в депо можно подать через розетки 108, 109, ПО с помощью переключателя 111, который в этом случае переключают в нижнее положение. К розеткам подводится переменное напряжение 380 В от сети депо. Это напряжение подается только на вспомогательные машины этой секции.
Разъединители секций 126 в рабочем режиме должны находиться в отключенном положении и быть запломбированы. Недопустимо при включенных разъединителях секций 126 переключать питание вспомогательных цепей от напряжения депо через подкузовные розетки 108, 109, ПО. В этом случае в результате обратной трансформации силового трансформатора на его первичной обмотке появится напряжение 25 кВ.
В случае выхода из строя на длительное время одной из питающих тяговых подстанции напряжение контактной сети в зоне этой подстанции будет около 12 кВ при номинальном питающем напряжении соседних подстанций. Для обеспечения нормальной работы вспомогательных машин в этом случае у обмотки собственных нужд тягового трансформатора предусмотрен дополнительный вывод 3, используемый только при снижении напряжения и подключаемый переключателем обмоток трансформатора 105. Нормальное положение переключателя нижнее. В этом положении он подключает цепи вспомогательных машин к выводу 4, имеющему номинальное напряжение х. х. 406 В.
При подъезде к зоне с поврежденной подстанцией машинист по сетевому вольтметру следит за снижением напряжения в контактной сети. Если вольтметр показывает менее 19 кВ, машинист выключает вспомогательные машины, главный выключатель, опускает токоприем ник и, разблокировав шторы высоковольтной камеры (ВВК), переключает переключатель обмоток в верхнее положение. После этого, заблокировав ВВК ч собрав нормальные цепи, можно продолжать движение. На вспомогательные машины будет подано напряжение примерно 460 В, которое по мере движения будет снижаться и при напряжении в контактном проводе 12 кВ составит около 300 В, что будет достаточным по условиям работы вспомогательных машин.
Показания сетевого вольтметра во время движения с питанием вспомогательных машин от вывода аЗ будут завышенными в 1,6 раза по сравнению с действительными. Поэтому обратное переключение переключателя обмоток в нормальное положение следует выполнять при напряжении (по сетевому вольтметру), равном 30 кВ, что соответствует напряжению в контактной сети 19 кВ.
На электровозе устанавливают переключатели вспомогательных цепей 771 с тремя фиксированными положениями. Верхнее положе-нне ножей переключателя вспомогательных цепей является рабочим положением (см. рис. 304). Среднее (фиксированное) положение ножей переключателя 1/1 необходимо для осуществления режима резервирования расщепителей фаз. В этом случае розетки 108- 1/доказываются отключенными от остальных вспомогательных цепей и случайное прикосновение к ним не может вызвать поражение обслуживающего персонала электрическим током.
Нижнее положение ножей переключателя 1/1 предназначено для осуществления режима питания вспомогательных машин от сети депо (см. рис. 302).
Розетка 100 установлена для испытания АЛСН.
