Изменение тока возбуждения осуществляется путём изменения угла открытия тиристоров ВУВ - U 3.
Тиристоры открываются с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых шкафом МСУД и подаваемых через выходные усилители импульсов ВУВ U3 на управляющие электроды тиристоров.
Чтобы перейти от выпрямления к инвертированию, тяговые двигатели необходимо перевести в генераторный режим при независимом возбуждении.
При этом одновременно изменяют полярность главных полюсов так, чтобы направление тока якоря соответствовало направлению проводимости тиристоров.
Открытие соответствующих тиристоров осуществляют в отрицательный полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора. При этом, ток будет протекать против ЭДС во вторичной обмотке трансформатора, вследствие чего трансформатор будет передавать в к/сеть энергию, вырабатываемую тяговыми двигателями.
Рассмотрим процесс инвертирования на примере мостовой схемы, применяемой на электровозе.
Напряжение тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме, подаётся на шины постоянного тока «Плюс» и «Минус».
Постоянный ток этих шин пропускают через трансформаторы (выводы Н2 – К2) поочерёдно, то в одном направлении (сплошная стрелка), то в другом (штриховые).
В первичной обмотке Н1 – К1 трансформатора трансформируется переменное напряжение.
Изменение направления тока в обмотке Н2 – К2 осуществляется поочерёдным открытием то одним, то другим тиристоров.
В один полупериод, когда ЭДС направлено во вторичной обмотке трансформатора, от Н2 к К2 , открываются тиристоры 1 и 4, и ток протекает справа налево.
|
|
|
В следующий полупериод, когда ЭДС вторичной обмотки направлено от К2 к Н2, открываются тиристоры 2 и 3, и ток протекает слева направо.
Для осуществления рекуперации энергии необходимо, чтобы напряжение на обмотке Н1 – К1 имело ту же частоту (50гц), что и напряжение контактной сети.
Это требование выполняется путём синхронного открытия тиристоров с частотой контактной сети.
Чтобы происходила передача энергии от трансформатора электровоза в контактную сеть (на тяговую подстанцию или другим электровозам), напряжение Uэ должно быть немного больше напряжения тяговой подстанции Uп. Только тогда ток рекуперации Iр потечёт в направлении соответствующем направлению напряжения Uэ, против напряжения Uп.
Если напряжение U э ≤ U п, то ток рекуперации будет равен нулю, рекуперации не произойдёт. Если напряжение Uп по какой либо причине снято на подстанции, то трансформатор электровоза окажется включенным на короткозамкнутую цепь, т.е. окажется в аварийном режиме короткого замыкания.
Некоторые особенности инвертирования.
Открыть управляемый тиристор можно, подав на него управляющий импульс, закрыть же управляемый вентиль во время протекания через него тока нельзя.
|
|
|
Он закрывается и запирается только тогда, когда прекращается протекание через него тока.
Как же изменить направление тока в трансформаторе во время, например, первого полупериода, когда открыты тиристоры II – III (смотри рис. 3).
Закрыть тиристоры II и III нельзя, а если открыть тиристоры I и IV при работающих II и III, произойдёт короткое замыкание генератора М, т.к. образуется две цепи короткого замыкания - через вентили I и II и через вентили III и IV.
Если момент открытия очередных вентилей (в нашем примере I IV) выбирать правильно, то само напряжение трансформатора переключает работу инвертора с тиристоров на другие, и аварийного режима не произойдёт. Напряжение трансформатора Uт (смотри рис. 3а и 3б) изменяется по синусоиде, а напряжение генератора Uм постоянно.
А) направление токов и напряжения;
Б) график напряжения;
В) график тока I р во вторичной обмотке по величине и направлению.
В любой момент времени до момента «1» открыты вентили II и III, вентили I и IV закрыты.
Под действием напряжения генератора Uм ток через обмотку трансформатора течёт против ЭДС трансформатора Uт, т.к. величина Uм больше ЭДС Uт (его среднего значения за полупериод).
|
|
|
Вентили I и IV открываются в момент «1» в течение короткого промежутка времени 1-2 сек., открыты все 4- вентиля.
В это время шины «плюс» и «минус» замкнуты накоротко двумя парами вентилей, но благодаря наличию напряжения Uт, ток вентилей не успевает возрасти до опасной величины. Напряжение Uт способствует резкому уменьшению тока вентилей II и III (т.к. направлено против него) и столь же резкому увеличению тока вентилей I и IV. Напряжение U т как бы коммутирует – перераспределяет токи между одновременно открытыми вентилями, поэтому этот процесс называется – коммутацией.
Когда ток вентилей II и IV уменьшится до нуля, они запираются (момент 2) и в работе остаются вентили I и IV. В промежутке времени 2-3 уменьшающееся напряжение Uт направлено в ту же сторону, что и напряжение Uм и ток от суммарного напряжения быстро возрастает.
В момент «3» напряжение Uт равно нулю, а затем, изменив направление, быстро возрастает.
Ток под действием напряжения Uм продолжает протекать против напряжения Uт, среднее значение которого меньше напряжения Uм.
К концу второго полупериода, в момент «4» открываются вентили II и III и происходит очередная коммутация тока с вентилей I и IV на вентили II и III.
|
|
|
Моменты открытия вентилей «1» (вентилей I и IV) и «4» вентили II и III отсчитываются от точки перехода напряжения Uт через нуль (точки 3 и 6 на рис. 3б).
Время от момента «1» до «3» и от момента «4» до момента «6» – называется – Углом опережения открытия вентилей и обозначаются β.
Другими словами – это время от момента отпирания очередных вентилей до момента перехода напряжения трансформатора Uт через нуль. Угол β=γ+δ; где γ- угол коммутации;
δ- угол запаса, необходимый для восстановления запирающих свойств тиристоров.
Процесс инвертирования сложнее процесса выпрямления, и вероятность возникновения аварийных режимов при инвертировании больше.
Так, если, например, в первый полупериод в момент «1» когда должны открыться вентили I и IV, а они, почему либо не откроются, то вентили II и III не закроются и в следующий полупериод, когда напряжение Uт направлено согласно с напряжением Uм, под действием суммы этих напряжений в цепи возникает большой аварийный ток. Такой аварийный режим называется – опрокидыванием инвертора.
Аварийный режим наступит и в том случае, если вентили I и IV откроются не в момент «1», а позже. Тогда быстро уменьшающееся напряжение Uт (см. рис. 3б) не успеет осуществить коммутацию вентилей II и III и они не закроются, и снова произойдёт опрокидывание инвертора.
Таким образом, для надёжности работы инвертора угол β желательно выбирать большим, но при увеличении угла β, ухудшается коэффициент мощности электровоза. При этом увеличивается пульсация тока рекуперации, ухудшается коммутация тяговых двигателей. Поэтому угол β выбирают минимальным, но достаточным для устойчивой работы инвертора.
10.7.Рекуперативный режим работы электровоза.
Все переключения в силовой цепи при переходе из тягового режима в режим торможения и наоборот, производятся тормозными переключателями QT1 (см. схему).
При сборе силовой цепи в режиме торможения, якорь каждого тягового двигателя отключается от своей обмотки возбуждения и подключается последовательно со стабилизирующими сопротивлениями R10 к ВИП.
Обмотки возбуждения всех тяговых двигателей соединяются последовательно. Сопротивление постоянной шунтировки Р3-Р1 в блоках R11 – R12 остаются включенными параллельно обмоткам возбуждения.
Обмотка силового трансформатора с выводами а3, 5, х3 для питания выпрямленным напряжением обмоток возбуждения тяговых двигателей. Напряжение холостого хода между выводами а3 – 5 – х3 составляет 172 V.
Включение и отключение обмоток возбуждения возбудителя, осуществляется электропневматическим контактором К1.
Величины тормозного усилия прямо пропорционально току якоря и току возбуждения. Ток якоря Iя определяется формулой (1).
I я = (Ем – Ет)
Рк
где: Ем – ЭДС ТЭД;
Ет – ЭДС трансформатора;
Рк – сумма сопротивлений контура, по которому протекает ток якоря Iя;
Из формулы (1) видно, что регулировать тормозную силу (ток якоря 1я) можно двумя способами: изменением ЭДС двигателями Ем и изменением ЭДС трансформатора Ет.
Сумма сопротивления контура величины постоянная, поэтому ею регулировать ток якоря невозможно.
ЭДС двигателя Ем прямо пропорционально току возбуждения и скорости вращения якоря (скорости движения электровоза) и определяется формулой (2).
Ем = С·Ф·П
Где: С- постоянный коэффициент машины;
Ф – магнитный поток;
П – скорость вращения якоря.
Из формулы (2) видно, что изменять ЭДС двигателя Ем можно путём изменения магнитного потока Ф, что машинист и делает, регулируя ток возбуждения вращением тормозной рукоятки КМЭ.
Вращая тормозную рукоятку по часовой стрелке, увеличивают ток возбуждения, а следовательно, увеличивается ЭДС двигателя Ем и ток якоря 1я, соответственно увеличивается и тормозное усилие электровоза и уменьшается скорость движения.
Уменьшение скорости приводит к уменьшению ЭДС двигателя (см. формулу 2) и к уменьшению тока якоря, т.е. тормозной силы (см. формулу 1).
Для увеличения тормозной силы нужно снова увеличить ток возбуждения вращением тормозной рукоятки по часовой стрелке.
Когда ток возбуждения станет максимальным по условиям нагрева обмоток возбуждения, ток якоря I увеличивают уменьшением ЭДС трансформатора Ет, передвигая рукоятку контроллера машиниста SМ1 в сторону уменьшения зоны регулирования.
Из формулы (1) видно, что с уменьшением ЭДС трансформатора Ет ток якоря 1я возрастёт. Таким образом, в рекуперативном режиме работы электровоза, тормозное усилие регулируется в зоне высоких скоростей плавным изменением тока возбуждения, а в зоне малых скоростей – плавным изменением ЭДС вторичной обмотки тягового трансформатора.
10.8. Изменения угла открытия тиристоров ВИП.
Открытие тиристоров производится с помощью управляющих импульсов, вырабатываемых системой управления шкафом МСУД А-55 и подаваемых через выходные усилители импульсов ВУВ U3 на управляющие электроды тиристоров.
Плавное регулирование противо – ЭДС инвертора производится с 4-й до 1-й зоны регулирования. Импульсы управления формируются системой авторегулирования инвертора, входящий в шкаф МСУД, обеспечивающий постоянство угла погасания б = в – γ.
На всех зонах регулирования, кроме I – й ток рекуперации (ток якоря Iя) протекает навстречу ЭДС вторичных обмоток трансформатора, через тиристоры соответствующих плеч, открывающихся в отрицательный полупериод напряжения Uт на их анодах.
В I - зоне предусматривается перевод тиристоров плеч 3, 4, 5, 6, из режима инвертирования в режим выпрямления с противовключением тяговых двигателей. При не зависимом питании обмоток возбуждения от тиристорного возбудителя достигается электрическое торможение до полной остановки. Это даёт возможность с большей точностью остановить поезд, а так же осадить состав назад.
Не допустимо при высоких скоростях движения собирать рекуперацию на низких зонах регулирования, т.к. при большой скорости возникает большая ЭДС двигателя Ем (см. формулу 2), а противодействовать ей будет малая ЭДС трансформатора, и возникает недопустимо большой ток якоря Iя (см. формулу 1).
Датчиками угла коммутации являются трансформаторы Т17 – Т20 с трансформаторами тока Т21, Т22.
10.10.Схема вспомогательных цепей.
Вспомогательные цепи электровоза питаются от обмотки собственных нужд тягового трансформатора Т5.
Напряжение холостого хода между выводами А4 – 6 обмотки = 235 V , между выводами а4 – х4 = 405 В .
Питание электродвигателей вентиляторов М11 – М12 и масло насоса М15 может, осуществляется напряжением частоты 50 Гц от выводов а4 – х4 обмотки собственных нужд тягового трансформатора через контакторы КМ11, КМ12, КМ15 либо напряжением частотой 16 ⅔ Гц от преобразователя частоты и числа фаз U5 через контакторы КМ7 – КМ9. Преобразователь получает питание от выводов а4 – 6 обмотки собственных нужд тягового трансформатора.
Фаза С2 является общей для обеих систем питания. Переключение с одной системы на другую автоматическое в соответствии с токовой нагрузкой тяговых электродвигателей.
Питание вентилятора М13 и компрессора М14, происходит только напряжением частотой 50 Гц через контакторы КМ13, КМ14.
При установившихся режимах системы с частотой 50 Гц, преобразование числа фаз осуществляется, при помощи симметрирующих конденсаторов, которые распределены таким образом, что при любом произвольном порядке включения, величина симметрирующей ёмкости близка к оптимальной.
При пусковых режимах конденсаторы С101 – С106 посредством контакторов КМ1 – КМ3 подключаются к сборным шинам фаз С2, С3. Этим обеспечивается увеличение пускового момента электродвигателя, включаемого первым на номинальную частоту вращения. Коэффициент возврата реле = 0,8. При пусках последующих машин реле остаётся включенным.
Необходимый пусковой момент вновь включаемых электродвигателей обеспечивается благодаря ранее включенным машинам, выполняющих функции «Фазорасщепителя’’.
Преобразования числа фаз при работе М11 – М12, М15 на низкой частоте, осуществляется без использования симметрирующих конденсаторов посредством преобразователя U5. В депо напряжение к вспомогательным машинам может подано через розетки Х1, Х2.
Примечания:
1). Для снятия статистического заряда с конденсаторов С101 – С106 после их отключения, предусмотрены резисторы R 31 – R 33.
2). В качестве датчика окончания процесса пуска и появления трёхфазной системы напряжения на сборных шинах С1 – С3 - служит реле контроля напряжения К V 01 панели А1, настроенное на напряжение включения 300 ± 50 В.
3). От токовых перегрузок вспомогательных машины защищены тепловыми реле КК11 – КК15, которые воздействуют на отключение соответствующего контактора. На низкой частоте в цепи М11, М12 применены реле КК1 – КК4, в цепи масло насоса М15, реле КК5, КК6.
4). Для снижения от токов «Короткого замыкания» реле КА9, который воздействует на отключение главного выключателя QF1, ток срабатывания 3500А±175А.
5). Контроль замыкания на корпус - осуществляется реле (РКЗ) К V 4, при включении которого загорается индикатор «КЗ» на пульте машиниста.
6). Конденсаторы С17, С18 – для защиты цепей от радиопомех.
7). Розетки Х1 и Х2 – для испытания вспомогательных машин от источника депо.
8). Включение питания электродвигателя компрессора на отключенной секции двухсекционного электровоза осуществляется разъединителем QS 28, который должен быть включены на исправной и неисправной секции. Включение питания электродвигателя компрессора на отключенной бустерной секции трёхсекционного электровоза осуществляется разъединителем QS 27 или QS 28 на этой секции и разъединителя QS 28 на соответствующей головной (хвостовой) секции электровоза.
10.11.Цепи обогревателей, холодильника и кондиционера.
Каждый калорифер обеспечивает две ступени обогрева.
Первые ступени включаются промежуточными реле КV52, КV55, вторые – промежуточные реле КV53, КV56.
Питающее напряжение нагревателей калориферов – 405 В переменного тока, подаётся от обмотки собственных нужд тягового трансформатора Т5.
Питающее напряжение электродвигателей вентиляторов 220 В переменного тока подаётся от обмотки трансформатора Т10.
Для обеспечения автоматического управления калориферами с целью поддержания температуры воздуха в кабинах в холодное время года, применены датчик – реле температуры SK 1 с термопреобразователем, сопротивления R50, тумблера S15 ”Обогрев кабины’’.
Питающее напряжение 225 В переменного тока подаётся к датчикам от обмотки собственных нужд тягового трансформатора Т5 с помощью тумблера S19 ’’Датчика температуры’’.
От тока «КЗ» цепи датчика-реле SК1 защищены предохранителем F12.
Работа калориферов в режиме вентиляции осуществляется установкой тумблера S15 в положение ’’Авторегулирование’’ и отключением тумблера S19 ’’Датчик температуры’’.
Калорифер Е3
бустерной секции - предназначен для обогрева помещения санузла.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!