Методы управления электровозом 2ЭЛ4

1. Технические данные

 

 

Номинальное напряжение, В      3000

Формула ходовой части                2(20-20)

Колея, мм         1520

Номинальная нагрузка от оси на рельсы, кН(тс)                       235 (24,0)

Разность поколесной (для одной оси) нагрузки, кН (тс),

не более         4,9(0,5)

Мощность часового режима на валах тяговых двигателей,

кВт, не менее         6200

Сила тяги часового режима, кН (тс), не менее             434 (44,3)

Скорость часового режима, км/ч , не менее    50

Мощность продолжительного режима      

на валах тяговых двигателей, кВт, не менее    5735

Сила тяги продолжительного режима, кН (тс), не менее           391 (39,9)

Скорость продолжительного режима, км/ч, не менее   51,6

Конструкционная скорость, км/ч               120

КПД в продолжительном режиме с учётом

вспомогательных нужд, не менее      0,88

Масса электровоза с 0,67 запаса песка, т               192

Электрическое торможение       рекуперативное,

реостатное

Мощность электрического тормоза на валах

тяговых двигателей, кВт, не менее:

рекуперативного        4500

реостатного                   3500

Тормозное усилие, развиваемое электровозом в режиме

рекуперативного торможения, при скорости, не менее, кН:

- 120 км/ч         150

- 70 км/ч         325

- 50 км/ч         350

Номинальная длина электровоза по осям автосцепок, мм           35004

Высота от головки рельса до рабочей поверхности полоза

токоприемника, мм

- в опущенном положении, не более     5050

- в рабочем положении                 5500-7000

Высота от головки рельса до оси автосцепки, мм   1060

Передаточное отношение зубчатой передачи              88/27

 

 

Примечания:

1. Параметры электровоза указаны  при номинальном напряжении на  токоприемнике 3кВ и среднеизношенных бандажах колесных пар (диаметр по кругу катания 1205мм).

2. При уменьшении напряжения  ниже 2,9 кВ мощность и скорость  электровоза пропорционально уменьшаются.

3. Максимальная скорость в эксплуатации  должна обеспечиваться при полностью изношенных бандажах колесных пар (диаметр по кругу катания 1160 мм)

4. Значения мощности, силы тяги, силы торможения, скорости и КПД уточняются по результатам испытаний опытного электровоза.

 

 

Размеры электровоза

 

 

 

Система вентиляции электровоза

 

 

 

Тяговая характеристика

 

 

Реостатные характеристики

 

 

2. Силовые и вспомогательные  цепи.

 

2.1. Схема силовых цепей

 

Схема силовых цепей в соответствии с рисунками 6 и 7.

Подключение электровоза к контактной сети осуществляется токоприемником ХА1, через дроссель помехоподавления L1 и быстродействующий выключатель QF1.

 

Фото 1.

 

Дроссель L1 и конденсаторы С1, С2 предназначены для защиты от помех радиовещательного диапазона, конденсатор С3 исключает проникновение радиопомех от внутреннего электрооборудования в контактную сеть. Разъединители QS1 и QS2

 

Фото 2.                                    Фото 3.

 

–для отключения неисправного токоприемника. Рукоятка разъединителя выведена внутрь высоковольтной камеры электровоза. Быстродействующий выключатель QF1 предназначен для разрыва силовой цепи и ее защиты от токов короткого замыкания.

Для защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений в контактной сети предусмотрен ограничитель перенапряжений F1.

Напряжение в контактной сети измеряется вольтметром PV1, установленным в кабине и подключенным через добавочное сопротивление R1 и предохранитель F2.

Датчик напряжения TV1, подключенный к цепи токоприемника ХА1, выполняет функции измерителя напряжения в контактной сети. Информация используется для сообщения машинисту о понижении напряжения в контактной сети ниже 2200 В, либо о повышении напряжения в контактной сети выше 4000 В, а также для управления электровозом в режиме тяги и электрического торможения.

Электрической схемой в цепи токоприемников предусмотрена панель реле напряжения А2,

 обеспечивающая контроль  за наличием напряжения в контактной  сети в случае неисправности  датчика напряжения TV1 или неисправности микропроцессорной системы управления электровозом (далее МПСУ), а также используемая в качестве балластного резистора в цепи высоковольтной катушки вентиля защиты Y1.

Заземлитель QS3 предназначен для заземления цепей токоприемников при открытии дверей высоковольтной камеры для обеспечения безопасности при входе в высоковольтную камеру.

Отвод тока от электровоза осуществляется через буксовые токосъёмные устройства ХТ1-ХТ4.

 

Фото 4.

 

Электрической схемой предусмотрены розетки Х1, Х2 для питания тяговых электродвигателей от сети депо.

Электрической схемой предусмотрен раздельный учет расхода электроэнергии на тягу и на собственные нужды с помощью счетчика электроэнергии PJ1, подключенного через измерительный шунт RS5.

Электрическая схема электровоза предусматривает три соединения тяговых электродвигателей: последовательное (С), последовательно-параллельное (СП), и параллельное (П). На каждом из этих соединений имеется возможность работать как при полном возбуждении, так и на четырех ступенях ослабления возбуждения двигателей. Реостатное торможение возможно только на параллельном соединении тяговых электродвигателей М1-М4. Схемой предусмотрена работа электровоза по системе многих единиц в составе трех и четырех секций.

 

 

2.2. Цепи тяговых электродвигателей в режиме тяги

 

Питание на тяговые электродвигатели М1-М4 подается напряжением      3000 В постоянного тока непосредственно из контактной сети.

Защита цепей тяговых электродвигателей от токов короткого замыкания осуществляется с помощью быстродействующего выключателя QF1, от замыканий на корпус – с помощью реле дифференциальной защиты КА1.

 

Фото 5.

 

Кулачковые переключатели QP1, QP2 обеспечивают изменение направления тока в обмотках якорей тяговых электродвигателей для изменения направления движения электровоза.

 

Кулачковый переключатель QT1, предназначен для переключения схемы электровоза из режима тяги в режим электрического торможения и обратно.

 

Фото 6.

 

Кулачковый переключатель Q1 предназначен для отключения цепи независимого возбуждения тяговых электродвигателей.

 

Фото 7.

 

Кулачковые переключатели Q11, Q21 предназначены для отключения неисправной пары тяговых электродвигателей.

 

Фото 8.

 

Пускотормозные резисторы R10, R11, R20, R21 служат для ограничения и регулирования тока тяговых двигателей электровоза.

Электродвигатели М11, М12, М21, М22 предназначены для привода вентиляторов, обдувающих, соответственно, пускотормозные резисторы R10, R11, R20, R21.

Датчики тока ТА11, ТА12, ТА21, ТА22 и ТА13, ТА14, ТА23, ТА24, ТА15, ТА25 включены соответственно в цепи электродвигателей вентиляторов обдува пускотормозных резисторов, цепи якорей и цепи возбуждения тяговых электродвигателей и предназначены для контроля тока в указанных цепях.

 

Фото 9.

 

Датчики напряжения TV12, TV13, TV22, TV23 подключены к обмоткам якорей тяговых электродвигателей через сопротивления R12.1, R12.2, R22.1, R22.2 и обеспечивает контроль напряжения на якорях тяговых электродвигателей.

После полного выведения из цепи тяговых электродвигателей пускотормозных резисторов R10, R11, R20, R21 дальнейшее увеличение скорости электровоза достигается ослаблением возбуждения тяговых электродвигателей путем шунтирования обмоток возбуждения резисторами R14, R24 и последовательно соединенными с ними индуктивными шунтами L11, L21. Индуктивные шунты предназначены для снижения бросков тока и облегчения условий коммутации тяговых электродвигателей при колебаниях напряжения в контактной сети или его восстановления после кратковременного снятия.

 

Фото 10.

 

Предусмотрено четыре ступени ослабления возбуждения:

- первая ступень 79% (включены  К41, К51);

- вторая ступень 64% (включены  К41, К42, К51, К52);

- третья ступень 52% (включены  К41-К43, К51-К53);

- четвертая ступень 43% (включены  К41-К44, К51-К54).

Это значит, что 79%, 64%, 52%, 43% тока якоря проходит по обмотке возбуждения.

Ток якорей тяговых двигателей  измеряется амперметром РА1, а ток возбуждения амперметром РА2, подключенными соответственно к измерительным шунтам RS1 и RS2. Амперметры установлены в кабине.

 

Фото 11.

 

Реостатные контакторы К1-К7, К21-К27 служат для закорачивания секций блоков пуско-тормозных резисторов R10, R11, R20, R21.

Фото 12.

 

Линейные контакторы К8-К20, К28-К36 служат для обеспечения перевода электровоза из режима тяги в режим реостатного торможения, а так же для перевода тяговых двигателей с одного соединения на другое.

Панели диодов U12, U22 предназначены для переключения тяговых двигателей в тяговом режиме с одного соединения на другое без разбора силовой схемы.

Преобразователи U15, U25 предназначены для питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей М1, М2 и М3, М4, соответственно:

- последовательное возбуждение в тяге. В нормальном режиме (без боксования колесных пар) ток протекает по цепи: токоприемник электровоза, якоря и обмотки возбуждения тяговых электродвигателей М1, М2, диоды преобразователя U15; “земля” (при этом контактор К35 отключен, а напряжение управления преобразователем U15 равно нулю). При возникновении боксования обеспечивается усиление поля тяговых электродвигателей боксующих колесных пар. В этом случае напряжение управления не равно нулю и возникает ток подпитки обмоток возбуждения, который замыкается по цепи: “плюс” преобразователя U15, индуктивный шунт L11, диоды подпитки U14, обмотки возбуждения тяговых электродвигателей М1, М2, “минус” преобразователя U15.

 

Фото 13.

 

 

Режим ослабления поля обеспечивается включением контактора К35.

 

Фото 14.

 

 При этом ослабление  поля начинается с полного  поля и по мере снижения  напряжения управления преобразователем  уменьшается возбуждение тяговых  электродвигателей;

- независимое возбуждение  в тяге. При этом контактор  К35 включен. Путем управления возбудителем U15 устанавливается начальный ток возбуждения (100-200 А). По мере роста тока якорей тяговых электродвигателей растет ток возбуждения, который равен сумме токов якорей и возбудителя.

Ослабление поля осуществляется путем уменьшения напряжения управления возбудителем;

- независимое возбуждение  при электрическом торможении. В  этом случае контактор К35 замкнут, а переключатель QT1 переведен в положение электрического торможения. При этом ток якоря проходит по индуктивному шунту L11, контактору К35, силовым контактам быстродействующего контактора QF11, обмоткам якорей. Ток возбуждения проходит по цепи: “плюс” преобразователя U15, силовые контакты контактора QF11, обмотки возбуждения тяговых двигателей, “минус ” преобразователя U15. Путем плавного увеличения тока возбуждения обеспечивается плавный вход в генераторный режим.

 

 

2.3. Регулирование напряжения на тяговых двигателях в режиме тяги

 

Пуск и работа электровоза в составе двух секций начинается на последовательном соединении тяговых электродвигателей М1-М4 обеих секций, что обеспечивается с помощью контакторов, включаемых в соответствии с диаграммой рисунка 23.

Увеличение напряжения на тяговых электродвигателях с целью увеличения силы тяги и скорости электровоза осуществляется путем включения реостатных контакторов и закорачиванием, тем самым, соответствующих секций пускотормозных резисторов R10, R11, R20, R21, а также регулированием тока возбуждения при независимом возбуждении.

Длительная езда на реостатных позициях не рекомендуется, так как включенные в цепь тяговых двигателей пусковые сопротивления вызывают дополнительный расход электроэнергии на движение поезда и могут быть перегружены по току.

16 – ая позиция является  ходовой (безреостатной) позицией, так  как пусковые сопротивления полностью  выведены и вся потребляемая  из контактной сети электроэнергия идет на питание тяговых электродвигателей.

На 16-ой позиции для дальнейшего увеличения скорости электровоза возможно применение ослабления поля тяговых двигателей.

Первая ступень ослабления поля тяговых двигателей достигается включением контакторов ослабления поля К41, К51. При  этом параллельно обмотке возбуждения тяговых двигателей включаются сопротивления R14, R24 и включенные последовательно с ними индуктивные шунты L11, L21. Индуктивные шунты необходимы для улучшения работы тяговых двигателей при переходных процессах в режиме ослабления поля. Для получения более глубокого ослабления поля включаются контакторы К42-К44, К52-К54.

Переход с последовательного соединения на последовательно- параллельное осуществляется автоматически и начинается при выдаче команды МПСУ о переходе на 17-ю позицию.

На 17-ой позиции начинается работа тяговых электродвигателей на сериесно – параллельном соединении СП (4 двигателя каждой секции соединенные последовательно, подключены на полное напряжение контактной сети через резисторы).

           Дальнейший разгон поезда осуществляется как и на последовательном соединении ступенчатым уменьшением величины пуско-тормозных резисторов R10, R11, R20, R21 путем закорачивания секций сопротивлений реостатными контакторами.

31 позиция СП-соединения  тяговых электродвигателей является  ходовой (безреостатной) позицией. На этой позиции, так же как и на 16 позиции последовательного соединения, можно применить четыре ступени ослабления поля тяговых двигателей.

Переход с последовательно-параллельного соединения на параллельное начинается при выдаче команды МПСУ о переходе на 32-ю позицию.