Устройство и назначение ЭКГ-8Ж. Цепи управления при ручном и автоматическом наборе-сбросе позиций. Управление ВИП.

ГЛАВНЫЙ КОНТРОЛЛЕР ЭКГ-8Ж

Назначение.

Главный контроллер предназначен для переключения под нагрузкой ступеней вторичной обмотки тягового трансформатора с целью изменения напряжения на тяговых двигателях.

Конструкция. Главный контроллер имеет четыре кулачко­вых контактора с дугогашением , 30 кулачковых контакторов без дугогашения , кулачковые валы, привод , электромагнитные вен­тили и блокировочные устройства , рукоятку для ручного про­ворачивания. Все детали и узлы контроллера монтируются на карка­се состоящем из трех рам и четырех изолированных реек.

Контактор с дугогашением представляет собой отдельно собранный и отрегулированный аппарат. Все детали контактора рас­положены между двумя изоляционными боковинами. Контакто­держатель несет на себе дугогасительную катушку , дугогасительные контакты и накладку основного контакта.

Кинематическая схема контактора выбрана так, что в замкнутом положении основные и дугогасительные контакты включены парал­лельно. При этом почти весь ток проходит по основным контактам. Дугогасительные контакты имеют провал, который определяется раствором основных контактов в момент касания дугогасительных.

При отключении контактора сначала размыкаются основные кон­такты. До выбора провала весь ток кратковременно проходит через дугогасительные контакты и разрывается ими.

При включении контактора процесс происходит в обратном поряд­ке: сначала замыкаются дугогасительные контакты, а затем — основ­ные.

Таким образом, размыкание и замыкание основных контактов про­исходит без тока.

Контактор кулачковый без дугогашения имеет только ос­новные контакты с накладками и предназначен для раз­мыкания электрической цепи без тока.

От контактора с дугогашением он отличается тем, что не имеет дугогасительных контактов и дугогасительной системы

Контактное нажатие не регулируется. Включение контактора так­же производится пружиной, а отключение — профилем кулачковой шайбы.

Блокировочные устройства контроллера представляют собой груп­повые многопозиционные переключатели с малоамперными кулачковыми  контакторами цепей управления.

Кинематическая схема главного контроллера . Вращение от приводного двигателя через предохранительную муфту передается червяку. При этом двигатель, установленный на редукторе , вращает шестерню муфты через промежуточное зубчатое колесо, которое расположено на валу ручного привода. От вала червячного колеса вращение передается  по двум  направлениям:

• через механизм первого мальтийского креста и понижающую зубчатую передачу на вал контакторов с дугогашением:
• через понижающую зубчатую передачу, механизм второго креста понижающую зубчатую передачу на кулачковые валы   редуктора_._

На валу главной блокировки установлен указатель позиций  в виде диска с номерами позиций. Он предназначен для контроля положения аппарата при ручном проворачивании от рукоятки .

Второй такой же указатель позиций для наблюдения за положе­нием аппарата из коридора , расположен на конце вала контакторов переключения обмоток со стороны, противоположной приводу. На валу червячного колеса имеется диск указателя фиксации позиций .

Для повышения работоспособности в зимних условиях аппарат снабжен электрическим нагревателем смазки, установленным в рас­точку корпуса редуктора под червячным колесом.

Цепи управления при ручном и автоматическом наборе-сбросе позиций электровоза ВЛ80С

Цепи управления ТЭД получают питание (50В) от распределительного щита 210 по проводу Н0. Защита указанных цепей от токов к.з. осуществляется выключателями: ВА-2 «Цепи управления», ВА-3 «Цепи торможения», ВА-4 «Переключатели». Цепи питания серводвигателя СМ и сигнализации защищены предохранителями, расположенными на распределительном щите 210.

Перед сбором схемы цепей управления ТЭД необходимо включить указанные выключатели, включить кнопку «Цепи управления» на выключателе 223 и установить рукоятку устройства блокирования тормозов 213 в рабочее положение.

НУЛЕВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ГЛАВНОЙ РУКОЯТКИ КМЭ.

Нормально валы главных контроллеров ГП на не работающем электровозе должны находиться на «0» поз. Реверсивная и главная рукоятки контроллера машиниста КМЭ также должны быть установлены в «0» положение. Если главные контроллеры по какой-то причине находятся не в «0» позиции, то при включении выключателя ВА-4 происходит включение контактора 208, а следовательно, включение серводвигателя СМ, обеспечивающего сброс позиций главного контроллера до нулевой.

Питание катушки контактора 208 осуществляется по проводу Н04 по двум параллельным цепям: 1) ПР - Н28 – 51- Н32 – 53 - Н38 – 194 - Н4 1- ГПП1-33 - Н42; 2) только в промежутках между поз. ПР - Н28 - ГПП1-32 , ГП4 - Н30 – ГПпр. - Н42.

Контакт ГПП1-33 контролирует сброс до «0» позиции главного контроллера. Контактами ГПпр, замкнутыми в промежутке между позициями, вал главного контроллера доводится точно до «0» позиции. Два последовательно включённых контакта ГПпр. повышают надёжность разрыва цепи питания катушки контактора 208 при нахождении вала главного контроллера на фиксированной позиции. Контакт ГПП1-32 обеспечивает подачу напряжения на катушки контактора 208 через контакты ГПпр в интервале позиций П1-32. При подходе валов главного контроллера к «0» или 33-й поз. контакт ГП4 удлиняет время подпитки катушки 208 через блок контакты ГПпр. Размыкают цепь питания катушки контактора 208 контакты ГПпр.

  Питание серводвигателя осуществляется от распределительного щита 210 по проводу Н49 для каждой секции самостоятельно.

РУЧНОЙ НАБОР ПОЗИЦИЙ.

  Для набора одной позиции необходимо главную рукоятку контроллера машиниста кратковременно установить в начале в положение ФП, а затем перевести в положение РП. В положении ФП происходит следующее:

1)   получает питание катушка «Тяга» блокировочного переключателя БП, которая также получает питание во всех остальных рабочих положениях главной рукоятки: АВ, РВ, ФВ, РП, АП. Этим обеспечивается установка и фиксация блокировочного переключателя в тяговом положении, а следовательно, возможность сброса схемы цепей управления для тягового режима работы электровоза;

2)   собирается схема цепей управления ЛК 51-54 (контакты 63-64 и 69-70 главного вала контроллера машиниста);

3)   получает питание катушка реле 437 по проводу Н04 через контакты 51-52 главного вала КМЭ. Реле 437 включается и через его замыкающий контакт в проводах Н04 - Н20 подаётся напряжение на катушки контакторов 194, 206. С включением контакторов 194, 206 происходит подготовка цепи питания катушки контактора 208 и серводвигателя СМ для набора позиций вала главного контроллера. Поворота вала главного контроллера не происходит;

4)   получает питание катушка реле 266 по цепи: Н04 - контакты 57-58 главного вала КМЭ-Э11-187-Н33-202-Н25. Реле 266 включает своим контактом с проводами Н26-Н33 самоблокируется, а контактом в проводах Н31-Н34 подготавливает цепь питания катушки контактора 208.

  На позиции РП главной рукоятки происходит следующее:

1)   продолжают получать питание катушки реле 437 и контакторов 194, 206;

2)   продолжает получать питание катушка реле 266 по цепи: Н04- контакты 59-60 главного вала КМЭ-Э12-ГП поз. 2-Н26-266-Н33-202-Н25;

3)   получает питание катушка реле 265 по проводу Н04 через контакты 55-56 главного вала КМЭ. Реле 265 включается и контактом в проводах Н34-Н36 включает контактор 208. С включением контактора 208 происходит включение серводвигателя СМ, который начинает вращаться в сторону набора позиций.

  При начале схода вала главного контроллера с позиций питание катушки контактора 208 осуществляется по цепи: Н04-ПР-Н28-202-Н31-266-Н34-265-Н36-206-Н37-194-Н40-ГП0-32-Н42.

  Питание катушки контактора 208 в промежутке между позициями и его отключение при установке вала главного контроллера на позиции осуществляется в следующем порядке:

1)   в промежутке между позициями замыкаются контакты ГПпр, обеспечивающие подпитку катушку контактора 208 по цепи: Н04-ПР-Н28-ГПП1-32-Н30-ГПпр-Н42;

2)   при замыкании контактов ГПпр размыкается контакт ГПпоз2 и отключается реле 266;

3)   при отключении реле 266 катушка контактора 208 получает питание только через контакты ГПП1-32 и ГПпр;

4)   при установке главного контроллера на очередную позицию контакт ГПпр. отключается, и катушка контактора 208 теряет питание.

  Контактор 208 отключается и контактом в пр. Н49-Н51 разрывает цепи питания серводвигателя СМ, и чем обеспечивается его электродинамическое торможение.

  Переход через промежуточные позиции П1-П5 без остановки вала СМ осуществляется благодаря контактам ГПП, включённым в цепь питания катушки контактора 208 последовательно с контактом реле 202. Контакты ГПП замкнуты на позициях П1-П5. Для набора ещё одной позиции необходимо главную рукоятку контроллера машиниста кратковременно установить в положение ФП и вернуть в положение РП. Таким образом, набор позиций осуществляется поочерёдной перестановкой главной рукоятки контроллера машиниста в положение ФП и РП.

  При включении контактора 208 одновременно с включением СМ по проводу Н49 получает питание катушки электропневматических вентилей 221, 222, создающих воздушное дутьё в контакторах с дугогашением главного контроллера.

  Пуск электровоза заканчивается 33-й поз. вала главного контроллера, на которой контактом ГП0-32 отключается цепь питания катушки контактора 208. Параллельно катушке контактора 208 включён конденсатор Е6, необходимый для уменьшения перенапряжений, а следовательно и подгара контактов ГПпр. при их частой коммутации.

  Панель диодов 187 в цепи питания катушки реле 266 предназначена для ликвидации подпитки катушки реле 266 по проводу Э12 другой секции.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ НАБОР ПОЗИЦИЙ.

  Для автоматического набора позиций вала главного контроллера необходимо главную рукоятку контроллера машиниста установить в положение АП. В этом случае получают постоянное питание по проводу Н04 катушки реле 265, 266 и контактора 208. При этом происходит безостановочное вращение серводвигателя СМ в сторону, соответствующую набору позиций (до 33-й позиции).

РУЧНОЙ СБРОС ПОЗИЦИЙ.

  Для сброса одной позиции необходимо главную рукоятку контроллера машиниста после кратковременной установки в положение ФВ перевести в положение РВ. В положении ФВ происходят те же процессы, что и в положении ФП, за исключением следующего: отключаются реле 437 и контакторы 194, 206. При отключении контакторов 194, 206 цепь питания СМ подготавливается для сброса позиций вала главного контроллера , и катушка контактора 208 переключается на питание через контакт ГПП1-33 (контролирует включенное положение контактора 208 при сбросе до «0» позиции).

На позиции РВ включается реле 256 и продолжает получать питание катушка реле 266 через контакт ГПпоз 2. Реле 265 контактом включает контактор 208. Контактор 208 в свою очередь включает СМ, который начинает вращать в сторону сброса позиций. Питание катушки контактора 208 в промежутке между позициями и его отключение при установке вала главного контроллера на позиции происходит так же, как и при наборе позиций. Для сброса ещё одной позиции необходимо кратковременно установить главную рукоятку контроллера машиниста в положение ФВ и вернуть её в положение РВ. При этом произойдёт повторное включение и самоблокирование через блокировку ГП поз 2 реле 266 и включаются реле 265 и контактор 208. Таким образом, сброс позиций осуществляется поочерёдной перестановкой главной рукоятки контроллера машиниста в положения ФВ и РВ.

При передвижении вала главного контроллера с 1-й позиции на нулевую контакт ГПП1-33 размыкается, и катушка контактора 208 получает питание только через контакты ГП4 и ГПпр, которые обеспечивают установку вала контроллера на нулевой позиции.

 АВТОМАТИЧЕСКИЙ СБРОС ПОЗИЦИЙ.

Для автоматического сброса позиций вала главного контроллера необходимо главную рукоятку установить в положение АВ. В этом случае получают постоянное питание катушки реле 265, 266 и катушка контактора 208. Происходит безостановочное вращение СМ в сторону, соответствующую сброса позиций до нулевой.

Регулирование напряжения на тяговых электродвигателях в режиме тяги электровоза ЭП1М

Для удобства рассмотрения принципов регулирования на рисунке 6 приведена упрощённая силовая схема электровоза, где цифрами 1-8 обозначены плечи ВИП, цифрами I-III секции обмоток трансформатора. При этом секция I соответствует секциям al-1, а2-3 обмоток тягового трансформатора Т1, секция II - секциям 1-2, 3-4, секция III - секциям 2-х1, 4-х2. Тиристоры ВИП открываются с помощью управляющих импульсов, вырабаты­ваемых шкафом А55. Алгоритм управления тиристорами приведён в таблице 1. - На первой зоне регулирования тяговые электродвигатели питаются от выпря­мительных мостов, образуемых плечами 3-6, подключенными на выводы секции II обмотки трансформатора.

Тиристоры плеч 3, 5 открываются импульсами с постоянной фазой аь, соответ­ствующей минимальному углу открытия, а тиристоры плеч 4, 6 - импульсами с ре­гулируемой фазой Сф. Если в один из полупериодов наг-рузку взяли тиристоры плеч 4, 5, то в следующий полупериод при открытии тиристоров плеча 3 в момент Oq происходит коммутация тока с тиристоров плеча 5 на тиристоры плеча 3, а энергия цепи выпрямленного тока разряжается по нулевому контуру: тиристоры плеч 4, 3, сглаживающий реактор, тяговый электродвигатель. При угле открытии а? тиристо­ров плеча 6 происходит коммутация тока с тиристоров плеча 4 на тиристоры плеча 6 и далее ток нагрузки проходит через тиристоры плеч 3 и 6.

Это объясняется тем, что тиристоры плеч 3 и 5, на которые подаются импульсы управления в начале полупериода (щ), не удерживаются в открытом состоянии до прихода импульсов с фазой сф на тиристоры плеч 4, 5. Поэтому подачей дополни­тельных импульсов на тиристоры плеча 5 будет создана цепь тока через тиристоры плеч 4, 5, что позволит запасти электромагнитную энергию в реакторе. В дальней­шем тиристоры плеча 5, по-лучая импульсы управления с фазой оь, будут удержи­ваться в открытом состоянии за счёт разряда электромагнитной энергии реактора, и импульсы с фазой Сф с тиристоров плеча 5 могут быть сняты.

Во второй зоне плавным изменением фазы открытия тиристоров плеч 1, 2 осу­ществляется регулирование выпрямленного напряжения от 1/4UH0M до 1/2UH0M.

Протекание тока в течение полупериода будет происходить следующим обра­зом:

Вначале полупериода ток будет проходить от секции II обмотки, трансформа­тора через тиристоры плеча 3, це-пи тяговых электродвигателей, плечо 6. В момент открытия тиристоров плеча I происходит коммутация тока с тиристоров плеча 3 на тиристоры плеча 1. С этого момента тяговые электродвигатели питаются от секции I, II обмотки трансформатора.

Аналогично ток будет проходить и во второй полупериод, но в работе будут участвовать тиристоры плеч 2, 4 и 5.

Для дальнейшего увеличения выпрямленного напряжения, при полностью от­крытых тиристорах плеч 1 и 2, нагрузка переводится с секции I, II на секцию III об­мотки трансформатора.

Перевод осуществляется без потери тяги и бросков тока, и происходит сле­дующим образом:

Нагрузка с тиристоров плеч 1, 2, 5, 6 переводится на тиристоры плеч 5, 6, 7, 8 без изменения тока якоря. Это достигается подачей на блок логики аппаратуры управления синхроимпульсов в момент времени ш\=-к12. Если синхроимпульс по­ступает при полностью открытых тиристорах плеч 1, 6, то за время аЛ=7г/2+ o/q должны быть выполнены логические операции, запрещающие подачу импульсов управления в следующий полупериод на тиристоры плеч 2 и 5 и разрешающие от­крытие тиристоров плеч 6, 7. Тогда под действием ЭДС всей вторичной обмотки трансформатора происходит коммутация тока с тиристоров плеча 1 на тиристоры плеча 7. Ток нагрузки проходит по цепи: тиристоры плеч 6, 7, секция III обмотки трансформатора. Тиристоры плеча 6 при таком переходе нагружены током в течение периода. Это происходит один раз, и дальше тиристоры плеч 6, 7 чередуются с 5, 8, находясь под током половину периода. Если же синхроимпульс поступает при от­крытых тиристорах плеч 2, 5, тогда тиристоры плеча 5 остаются в открытом состоя­нии ещё на один полупериод, так как должны быть открыты тиристоры плеч 5 и 8 (смотри таблицу 1).

Дальнейшее повышение напряжения осуществляется путём подачи импульсов на открытие тиристоров плеч 5, 8 и 6, 7 с углом Oq и плавным изменением угла от­крытия тиристоров плеч 3 и 4 от максимального значения до Oq.

При этом выпрямленное напряжение будет плавно изменяться от 1/2UHOm до 3/41W

Ток по тиристорам указанных плеч в течение полупериода будет протекать следующим образом: если ток протекает в начале полу периода через тиристоры плеч 5, 8 (или 6, 7), то с момента подачи импульса на открытие тиристоров плеча 3 (или 4) происходит коммутация тока с тиристоров плеча 5 (или 6) на тиристоры плеча 3 (или 4).

На четвёртой зоне регулирования к работающим тиристорам плеч 3, 8 и 4, 7 дополнительно подключаются тиристоры плеч 1 и 2 с углом открытия сф. Таким об­разом, к секциям III, II обмотки трансформатора прибавляется секция I.

В момент открытия тиристоров плеч 1 и 2 с углом открытия Oq выпрямленное напряжение будет иметь наибольшее значение.

Для уменьшения напряжения последовательность переходов обратная.

Выше рассматривался упрощенный алгоритм работы тиристоров преобразова­теля для режима тяги. Этот алгоритм позволяет рассмотреть основной принцип ре­гулирования выпрямленного напряжения.

Теперь остановимся на некоторых особенностях работы преобразователя с па­раллельным соединением мостов. Так, например, на третьей зоне в режиме тяги ти­ристоры плеч 6, 8, и 6, 7 открываются в начале полупериода управляющим им пуль­сом с фазой Oq, а тиристоры плеч 3 и 4 - импульсом с фазой dp. Если в один из полупериодов ток тёк по контуру: плечо 8, секции III и II, плечо 3, тяговые электродвига­тели, то в начале следующего полупериода управляющие импульсы с фазой do по­даются на тиристоры плеч 6 и 7. При этом образуются два контура коммутации то­ка:

1) плечи 3,7- секции II, III;

2) плечи 6, 8 - секция III.

Первой начинается коммутация в контуре, где напряжение выше, то есть в кон­туре 1). Во время этой коммутации тиристоры плеча 7 открываются, а тиристоры плеча 3 закрываются. После завершения коммутации тока в контуре 1) (угол комму­тации j'0) начинается коммутация в контуре 2) (угол коммутации У\>), при которой открываются тиристоры плеча 6.

Поскольку коммутация тока происходит поочерёдно в контуре с большим на­пряжением и в контуре с меньшим напряжением, потенциальные условия для нача­ла коммутации в плечах, находящихся в контуре с меньшим напряжением, могут создаваться позже воздействия на них управляющих импульсов с фазой аь. В этом случае коммутация тока в контуре с меньшим напряжением может совсем не на­чаться, либо не все тиристоры плеча возьмут нагрузку, что приведёт к нарушению параллельной работы тиристоров.

Чтобы исключить подобные режимы, осуществляется автоматическое слежение за окончанием коммутации тока в контуре с большим напряжением и управляющий импульс на тиристоры малого контура подаётся в тот момент, когда напряжение на обмотке трансформатора восстановится, и создадутся потенциальные условия для начала коммутации тока в меньшем контуре.

В конце второй, третьей и четвёртой зон регулирования при подаче управляю­щих импульсов на тиристоры с углом открытия сф во время коммутации тиристоров с углом открытия Oq может возникнуть режим с нарушением параллельной работы тиристоров, т. е. когда часть тиристоров плеча закрыта. Это возможно при снятии управляющих импульсов до окончания коммутации, когда ток через отдельные ти­ристоры может быть меньше тока удержания вследствие резкого снижения напря­жения обмоток трансформатора и, следовательно, анодного напряжения тиристоров при коммутации. С целью исключения подобных режимов предусмотрено автоматическое ограничение фазы импульса.