Электрические схемы вспомогательных машин

Вспомогательные цепи и их электрические схемы

Построение электрической цепи вспомогательных машин зависит от величины 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 электровозов постоянного и переменного тока имеют значительные отличия.

Сначала рассмотрим схему вспомогательных цепей восьмиосного электровоза постоянного тока, показанную на рис. 87, а. На ней изображены два двигателя компрессоров К1 и К2, два двигателя вентиляторов В1 и В2 вместе с приводимыми ими во вращение генераторами управления Г1 и Г2, двенадцать электрических печей ПО для отопления кабин. Это оборудование объединено в общую цепь, которая защищена от перегрузок и коротких замыканий быстродействующим выключателем БВ1. На схеме изображена и еще одна цепь, в которую входят два двигателя П1 и П2, защищенных своим быстродействующим выключателем БВ2. Эти двигатели приводят во вращение генераторы преобразователей, которые питают обмотки возбуждения тяговых двигателей во время рекуперации (см. рис. 47).

Рис. 87. Принципиальная схема цепей вспомогательных машин и отопления восьмиосного электровоза постоянного (а) и переменного (б) тока

Напряжение от токоприемника при включенных разъединителе Р и быстродействующем выключателе БВ1 подводится к цепи двигателей компрессоров, вентиляторов и электрических печей. Для пуска компрессоров машинист соответствующими кнопками на пульте управления сначала включает их двигатели. При этом замыкаются контакторы 1 и 2. Значение пускового тока ограничивается общим демпферным резистором РД, а также индивидуальными демпферными резисторами Р1 и Р2.

Двигатели вентиляторов В1 и В2 могут быть соединены параллельно, при этом к каждому из них подводится полное напряжение сети 3000 В (высокая частота вращения) или последовательно — по 1500 В на каждый двигатель (низкая). Переключение двигателей вентиляторов с одного соединения на другое производится специальным аппаратом, называемым переключателем вентиляторов ПВ. Чтобы получить высокую частоту вращения, машинист переводит переключатель в положение, при котором замкнуты контакты ПВ-В и контакторы 3 и 4.

Иногда большого количества охлаждающего воздуха не нужно, например при следовании электровоза резервом (без состава), а также при небольшой массе состава или во время стоянки. Тогда с целью экономии энергии вентиляторы переключателем ПВ соединяют последовательно, замкнув контакты ПВ-Н, включив контактор 4 и выключив 3.

Устройство переключателей мотор-вентиляторов подобно устройству реверсора. Разница заключается только в числе сегментов и пальцев, а также в ином их расположении.

Так как оба генератора 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. Это переключение производят переключателем вентиляторов ПВ, для чего на нем установлены дополнительные сегменты и пальцы.

Пуск двигателей вентиляторов В1 и В2 в отличие от двигателей компрессоров производится с помощью пусковых панелей. Каждая пусковая панель состоит из проволочных резисторов Р3, Р4 и контакторов 5, 6. При пуске двигателей, например на высокой частоте вращения, контакторы 5 и 6 сначала разомкнуты и в цепь двигателей включены соответственно резисторы Р3 и Р4, ограничивающие пусковой ток. По мере увеличения частоты вращения пусковой ток уменьшается; когда он достигнет определенного значения, автоматически включаются контакторы 5 и 6, шунтируя резисторы Р3 и Р4. Ток двигателей вновь несколько возрастает, но затем опять снижается.

Пусковые панели устанавливают в цепях двигателей вспомогательных машин большой мощности и с постоянным режимом включения. Двигатели компрессоров в процессе работы электровоза автоматически то включаются, то выключаются в зависимости от расхода сжатого воздуха. Поэтому здесь применять пусковые панели нецелесообразно.

В каждой кабине управления электровозом установлено по шесть электрических печей, разбитых на две группы. С помощью контакторов 7, 8, 9 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 изменяется частота вращения двигателей вентиляторов; изменяется и напряжение генераторов управления. Чтобы автоматически поддерживать напряжение генераторов постоянным, используют специальные регуляторы напряжения. Эти регуляторы в зависимости от частоты вращения двигателей изменяют значение тока возбуждения, вводя в цепь возбуждения или выводя из нее резисторы или подключая их параллельно цепям возбуждения.

Автоматическое включение и выключение компрессоров осуществляется специальным регулятором давления. Регулятор выключает компрессор, когда давление в главных резервуарах достигает 9·10 5 Па (9 кгс/см 2 ) и вновь включает, когда оно понизится до 7,5·10 5 Па (7,5 кгс/см 2 ). Разность в давлении 1,5·10 5 Па (1,5 кгс/см 2 ) не сказывается на работе аппаратов, приводимых в действие сжатым воздухом (тем более, что ко всем аппаратам, за исключением песочниц и звуковых сигналов, сжатый воздух подводится через понижающие редукторы), но зато позволяет реже включать и выключать компрессоры. Это снижает расход электрической энергии и уменьшает износ оборудования.

Для ограничения тока короткого замыкания в цепь вспомогательных машин и электропечей, защищаемых быстродействующим выключателем БВ1, включен демпферный резистор РД. Чтобы перевести тяговые двигатели в режим рекуперативного торможения, машинист включает быстродействующий выключатель БВ2 и контакторы 10, 11, тем самым осуществляя пуск двигателей П1 и П2. Во вспомогательных цепях применяют электромагнитные контакторы (см. рис. 36). Это дает возможность включать электродвигатели вспомогательных машин, а также печи отопления, даже если нет запаса сжатого воздуха в резервуарах электровоза.

Рассмотрим схему вспомогательных цепей восьмиосного электровоза переменного тока (рис. 87, б.). Два расщепителя фаз РФ первой и второй секций присоединены параллельно к шинам С1, С2, С3. Шины С2 и С1 подключены к обмотке собственных нужд тягового трансформатора, рассчитанной на 380 В, т. е. на одно из стандартных напряжений трехфазного тока, применяемого для питания асинхронных трехфазных промышленных двигателей.

Пуск расщепителей фаз, как уже было сказано, осуществляется с помощью пускового резистора Р. К шинам присоединены четыре асинхронных трехфазных двигателя МВ1 — МВ4, которые приводят в действие два вентилятора, охлаждающих тяговые двигатели, и два спаренных вентилятора, охлаждающих выпрямительные установки. Кроме этого, один двигатель МК приводит в действие компрессор и один двигатель МН — насос тягового трансформатора. 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 возможен выход из строя тяговой подстанции. Тогда временно электрические локомотивы питаются от соседних подстанций. В таких ситуациях допускается снижение напряжения в контактной сети до 12000 В. Для того чтобы по-прежнему к вспомогательным машинам подводилось напряжение 380 В, с помощью переключателя П их подключают к выводу О обмотки собственных нужд трансформатора. Вольтметры, включенные во вспомогательные цепи (см. рис. 87, а и б), отградуированы по напряжению контактной сети.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ И ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

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.