Модернизация вспомогательной силовой цепи электровоза вл 80 с к т. н доцент Свиязев В. П. бакалавр Жуков П

Все вспомогательное оборудование разделено на потребителей однофазного тока 380В и 220В, питание которых осуществляется непосредственно от выводов обмоток х – а5, х – а4 и потребителей трехфазного тока. К потребителям однофазного тока с номинальным напряжением 380В относятся: нагревательные элементы печей обогрева кабины машиниста 173-177; калорифер обогрева лобовых стекол электровоза 196; обогреватели санузла 179, 180; Трансформаторы напряжения 77, 112; 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 R41 и размыкающие контакты дифференциального реле 21, 212; реле контроля земли 123, трансформатор 192, предназначенный для снижения питающего напряжения с 380В до 50В для обогрева картера главного компрессора, редуктора главного контроллера, спускных кранов главных резервуаров и электроплитки.

К потребителям однофазного тока с номинальным напряжением 220В относят счетчик электроэнергии 103, обогреватель главного выключателя.

Потребителями трехфазного тока являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором МВ1, МВ2 – приводы вентиляторов охлаждения тяговых двигателей I – IV; МВ3 и МВ4 – приводы вентиляторов охлаждения выпрямительных установок, охлаждения радиаторов силового трансформатора и сглаживающих реакторов, а в режиме «Торможение» - охлаждение тормозных резисторов; привод масляного насоса МН системы охлаждения трансформатора и привод компрессора МК.

Асинхронный расщепитель фаз НБ – 455А предназначен для преобразования однофазного напряжения обмотки собственных нужд тягового трансформатора в трехфазную систему напряжения 380В.

Расщепитель фаз допускает нахождение под током короткого замыкания или затяжной пуск в течении не более 20 с при напряжении на выводах С1 – С2 280В и 6 с при напряжении 460В. При выполнении хотя бы одного из этих условий фазорасщепитель выходит из строя. Также недостатками его являются большая масса (а именно 690 кг.), громоздкость, нестабильное линейное напряжение на выходе, относительно большие электромагнитные потери и отсутствие защиты от бросков тока в питающей сети однофазного напряжения.

Преобразователь числа фаз – это автономный инвертор, предназначенный для преобразования постоянного тока в трехфазный с возможностью изменения частоты в широких пределах для питания трехфазных асинхронных двигателей. На сегодняшний день известны различные схемы автономных преобразователей частоты и числа фаз. Предлагается одна из самых распространенных схем – схема преобразователя со звеном постоянного тока (рис. 2). Подобная схема питания асинхронных тяговых двигателей применена на электровозах серии «O`ZBEKISTON».

Преобразователь состоит из выпрямителя, фильтра L_фC_ф и автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Выпрямитель представляет собой полууправляемый или неуправляемый мост UZ 2. При отсутствии нагрузки на инверторе конденсатор С_ф заряжается до амплитуды напряжения ΔU_В0 в выпрямителе:

При работе инвертора напряжение на фильтровом конденсаторе поддерживается за счет фазового регулирования моста UZ 2.

К главным тиристорам можно прикладывать только прямое напряжение, так как в обратном направлении они шунтированы диодами. Коммутирующие тиристоры VS7 – VS12 могут находиться как под прямым, так и под обратным напряжением, равным 1,5 U_cф. Все тиристорные и диодные плечи по три последовательно соединенных вентиля с повторяющимся напряжением 1400В. Время выключения главных тиристоров 30 мкс, коммутирующих 40 мкс. Каждое плечо главных тиристоров и соответствующее ему диодное плечо имеют RC – цепочки. Реакторы коммутирующие L_к1 и L_к2 и коммутирующие конденсаторы С_к1 и С_к2 общие для всех трех фаз инвертора.

Рис.2 Схема преобразователя со звеном постоянного тока


При коммутации одна из групп конденсаторов соединяется последовательно с конденсатором С_ф. Период колебаний при индуктивности коммутирующих реакторов, равной, например, 4 мкГн,

(2)

Время включения будет составлять 152:2 = 76 мкс. Коммутирующие реакторы включены в цепь силового тока и, кроме своего основного назначения, ограничивают скорость нарастания тока.

Преобразователь включается контактором 125 (см. рис. 1). Разъединитель 125.1, включенный во вторичную цепь преобразователя, обеспечивает отключение преобразователя в момент питания вспомогательной цепи от сети депо напряжением 380В. В тот момент, когда разъединитель 125.1 находится во включенном состоянии, его блокировочные контакты разрывают цепь на розетки 108, 109 и 110 через которые и осуществляется питание вспомогательной цепи от сети депо напряжением 380В. Разъединитель 125.1 должен быть обязательно опломбирован. Пломбу разрешается снимать только в депо во время проверки вспомогательной цепи от сети депо. После проверки разъединитель 125.1 переводится в рабочее положение, шплинтуется проволокой и пломбируется.

При выходе из строя преобразователя в одной из секций распломбировывают и включают разъединитель 126 в обеих секциях. В этом случае на поврежденной секции разъединитель 125.1 также переводят в отключенное положение. В результате этих переключений будет выведен из работы неисправный преобразователь на одной секции, и пуск всех вспомогательных машин возможен от преобразователя числа фаз и одной обмотки собственных нужд другой секции.

Вентиляторы МВ1 – МВ4, насос МН и компрессор МК включаются контакторами 127 – 130, 133, 124. При включении вентиляторов МВ1 – МВ4 и компрессора МК их контакторами также включаются дополнительные конденсаторы 165 – 168, 171 между фазами С1 и С3, облегчающие запуск и условия работы двигателей в результате улучшения симметрии трехфазной системы.

Вспомогательные цепи защищены от токов короткого замыкания токовым реле 113., действующим на отключение главного выключателя. Для защиты двигателей вспомогательных машин от перегрузки применены тепловые реле 141 – 148, 153 – 156, а для защиты преобразователя от перегрузки и перегрева применены реле 137 и 139, которые отключают соответствующие контакторы. При замыкании вспомогательных цепей на землю срабатывает реле 123, действующее на сигнальную лампу.

В работе предлагается устанавливать во вспомогательной цепи вместо асинхронного расщепителя фаз преобразователь числа фаз на полупроводниковых тиристорных мостах со звеном постоянного тока. У этой конструкции есть ряд преимуществ перед расщипителем фаз. Основными из них являются: малые габариты и масса, легкость эксплуатации, наличие стабилизаторов питающего напряжения, равновесие линейных напряжений на выходе, простота ремонта, а также преобразователь не может быть источником вибрации, поскольку не имеет вращающихся частей.
ЛИТЕРАТУРА:

1. 
   В.К. Калинин Электровозы и электропоезда, Москва, Транспорт, 1991г.
   
2. 
   Электровоз ВЛ 80^с. Руководство по эксплуатации, Москва, Транспорт 1982г.
   
3. 
   В.Г. Южаков, Электрический привод и преобразователи подвижного состава, Москва, 2007г.