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.
Цепи управления вспомогательными машинами
Управление вспомогательными машинами осуществляется при помощи кнопочных выключателей 224 на пульте машиниста и кнопочных выключателей в блоках 227 и 226 установленных в проходном коридоре кузова электровоза. Кнопочные выключатели 226, 227 служат для отключения вспомогательных машин в случае их неисправности, и в нормальном состоянии должны быть включены на обеих секциях электровоза.
Рис. 92. Схема ЦУ вспомогательными машинами.
Кнопками выключателя 224 осуществляется оперативный запуск и отключение вспомогательными машинами. Питание на кнопки вспомогательных машин в блоке 224 подается: автомат ВА3 «Вспомогательные цепи» »» пр. Н47 »» главный контакт контактора 209 »» пр. Н98 только после запуска фазорасщепителей.
Запуск фазорасщепителя ФР на каждой секции электровоза ВЛ80р происходит путем подключения его двигательной фазы С1 – С2 контактором 125 к обмотке 380 В собственных нужд тягового трансформатора и контактором 119, подключающим генераторную фазу С3 фазорасщепителя ФР, через пусковое сопротивление R6 к фазе С2 (С201) обмотки собственных нужд, только на период его запуска.
Управление фазорасщепителями осуществляется кнопкой «Фазорасщепитель» на блоке кнопочного выключателя 224 на пульте машиниста, получающей питание от автомата ВА3 по проводу Н47.
При включении кнопки «Включение ГВ и возврат реле» получит питание реле 239: от пр. Э14 »» диод 238 »» бл. тепловых реле ТРТ-151 139, 137 »» пр. Н136 – Н138 »» катушки реле 239 обеих секций »» ― цепи. Реле 239 включившись, становятся на самоподхват от провода Э15 через собственный бл. 239 в пр. Э15 – Н136 и подготавливают цепи питания контакторов 119 и 125 своим бл. 239 Э18 – Н107.
Рис. 93. Схема ЦУ вспомогательными машинами.
При включении кнопки «Фазорасщепитель» создаётся цепь питания катушки пускового контактора 119: автомат ВА3 »» пр. Н47 »» контакт кн. «Фазорасщепитель» »» пр. Э18 »» бл. реле 239 »» пр. Н107 »» бл. переключателя вспомогательных цепей 111»» пр. Н101 »» бл. реле панели ППРФ-300 249 »» Н105 »» катушка пускового контактора 119 »» ― цепи.
Рис. 94. Схема ЦУ вспомогательными машинами.
Контактор 119 включается, и главным контактом подготавливает цепь питания генераторной фазы С3 фазорасщепителя ФР от провода С201, а своим блок-контактом Н101 – Н103 подает питание 50 В на катушку контактора 125. Включившись, контактор 125 своими главными контактами подает напряжение 380В на двигательную фазу ФР, а через 119 контактор и пусковое сопротивление R6 подает напряжение на генераторную фазу С3. Блок-контактом Н101 – Н103 контактор 125 становится на самоподхват.
Происходит запуск фазорасщепителей на обеих секциях. При достижении фазорасщепителем частоты вращения 1380 об/мин реле 249 ППРФ-300 включается, тем самым размыкает свой контакт в цепи контактора 119 и отключает его и пусковое сопротивление R6. Дальнейший разгон фазорасщепителя ФР происходит без пускового сопротивления, только за счет
напряжения 380 В от обмотки собственных нужд, подаваемого контактором 125, катушка которого получает питание теперь через собственный блок-контакт Н101 – Н103.
Включившись, реле 249 панели ППРФ-300 на секции 2 подает питание на межсекционный провод Э19, а через блок-контакт 249 секции 1 по проводу Э34 на катушки контакторов 209 обеих секций. Контактор 209, включившись, подает питание через собственный силовой контакт Н47 – Н98 на кнопки управления вспомогательными машинами на пульте машиниста, разрешая их запуск только после создания 3-х фазной системы питания на каждой секции электровоза.
Блок-контакт Э55 – Н194 контактора 209 через замкнувшийся ранее блок- контакт Н194 – Н191 контактора 125 зажигает зеленую лампу ФР на панели сигнализации пульта машиниста, указывая на окончание процесса запуска фазорасщепителей.
Контакты Э18 – Н107 промежуточного реле 239 отключают контактор 125 (фазорасщепитель) в случае срабатывания теплового реле 137 или 139.
Блок-контактом Н107 – Н101 переключателя 111 производится отключение из схемы неисправного фазорасщепителя ФР.
После включения кнопки «Компрессор» на пульте машиниста, питание по проводу Н102, через контакт регулятора давления воздуха 230, по межсекционному проводу Э20 подходит к кнопкам «Компрессор» щитка параллельной работы 226 обеих секций. Со щитка 226 напряжение подается на провод Н104 и, проходя через блокировочные контакты тепловых токовых реле 154, 156, подходит к разгрузочному клапану 246 и электромагнитному контактору 124.
Разгрузочный клапан КР-50-01 (246) предназначен для облегчения запуска мотор-компрессора. В обесточенном состоянии он сообщает участок напорной магистрали между компрессором и обратным клапаном с атмосферой. При подаче питания на клапан 246 он перекрывает выброс воздуха в атмосферу, обеспечивая его подачу в главные резервуары электровоза.
Контактор 124 включает двигатель мотор-компрессора. Происходит наполнение главных резервуаров до давления 9,0 ± 0,2 кгс/см 2 – верхней уставки регулятора давления. После чего контакт регулятора давления размыкается, компрессор автоматически отключается, а клапан 246 открывается и сбрасывает воздух на участке напорной магистрали компрессор – обратный клапан в атмосферу.
Регулятора давления АК-11Б предназначен для автоматического поддержания давления воздуха в главных резервуарах электровоза в пределах 7,5 – 9,0 кгс/ см 2 .
При снижении давления в главных резервуарах до уровня 7,5 ± 0,2 кгс/см 2 , контакт реле давления 230 замкнется и компрессор вновь включиться.
Рис. 95. Схема ЦУ вспомогательными машинами.
Запуск вентиляторов осуществляется кнопками «Вентилятор 1» – «Вентилятор 4» в блоке 224.
При включении кнопки «Вентилятор 1» получает питание межсекционный провод Э21, от которого напряжение 50 В подается в щиток параллельной работы 227 на кнопки «Вентилятор 1» и «Мотор-насос трансформатора». Со щитка параллельной работы по проводу Н127 через блок-контакты тепловых реле 143, 141, по проводу Н129 напряжение подходит к контактору 127 и включается мотор-вентилятор МВ1.
Одновременно по проводу Н121 через блокировки ТРТ 155, 153 напряжение 50 В подходит к контактору 133. Включаясь, контактор 133 производит запуск маслонасоса МН тягового трансформатора.
Кнопка «Мотор-насос трансформатора» в щитке параллельной работы имеет механическую блокировку с кнопкой «Низкая температура масла», что исключает их одновременное включение. Кнопка «Низкая температура масла» используется после длительной стоянки электровоза в зимний период, когда вязкость трансформаторного масла велика и затруднен запуск маслонасоса. Своими контактами Н5 – Н6 кнопка шунтирует блокировку маслонасоса 133 в цепи контакторов 193, 194.
Нагрев трансформаторного масла происходит за счет выделения тепла обмотками внутри трансформатора. После нагрева масла до температуры -15 о С – + 20 о С, кнопка «Низкая температура масла» должна быть отключена, а кнопка «Мотор-насос трансформатор» включена.
При включении кнопок «Вентилятор 2» – «Вентилятор 4» аналогично включаются контакторы 128 – 130 и происходит запуск мотор-вентиляторов МВ2 – МВ4.
Отключение неисправного двигателя мотор-компрессора или мотор-вентилятора на одной секции электровоза, не отключая аналогичный двигатель на другой секции, производится соответствующей кнопкой на щитке параллельной работы.
Запуск вентилятора МВ5 происходит автоматически в режиме рекуперативного торможения, после установки тормозной рукоятки контроллера машиниста в положение «П» по цепи: пр. Н98 »» бл. 51-52 КМЭ »» пр. Э8 »» бл. ТРТ 149, 151 »» пр. Н394 »» катушка контактора 131 ― цепи.
Общая защита вспомогательных машин производится токовым реле 113, которое в случае срабатывания отключает ГВ.
Защита отдельных электродвигателей производится тепловыми токовыми реле, которые в случае срабатывания, снимают питание с катушек соответствующих контакторов.
