Повышение надежности работы силовой схемы электропоездов ЭР2Т и ЕПЛ2т Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.337.522

Н. Г. ВИСИН, Б. Т. ВЛАСЕНКО, С. А. СОКОЛОВ (ДИИТ)

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ СИЛОВОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ ЭР2Т И ЕПЛ2Т

Розглянуто перехщш процеси в шунтувальному Koni тягових двигунiв, HKopi та обмотки збудження яких включенi в непроввдному напрямку по ввдношенню до силового струму, що прoтiкаe. Запропоновано змiни в колах управлiння гальмiвним перемикачем i в шунтувальному силовому rani тягових двигунiв з додатко-вою установкою резистора з опором 0,5 Ом. Уся ця модершзащя дозволить значно пвдвищити надiйнiсть роботи силово! схеми електропо1здв ЭР2Т i ЕПЛ2Т у перioд експлуатацп.

Рассмотрены переходные процессы в шунтирующей цепи тяговых двигателей, якоря и обмотки возбуждения которых включены в непроводящем направлении по отношению к протекающему силовому току. Предложены изменения в цепях управления тормозным переключателем и в шунтирующей силовой цепи тяговых двигателей с дополнительной установкой резистора с сопротивлением 0,5 Ом. Вся эта модернизация позволит значительно повысить надежность работы силовой схемы электропоездов ЭР2Т и ЕПЛ2Т в период эксплуатации.

The transitional processes in shunt circuit of traction engines, which armatures and excitation windings are connected in non-conducting direction as to the flowing power current, are considered in this paper. The changes in the control circuits of braking switch and in the shunt power circuit of traction engines with additional mounting a resistor of 0.5 Ohm are proposed. All this modernization will allow increasing greatly the operation reliability of power circuit of ЭР2Т and ЕПЛ2Т electric locomotives during their service life.

В силовой схеме электропоездов ЭР2Т и ЕПЛ2Т [1] для уменьшения коммутационных перенапряжений и облегчения дугогашения линейных контакторов в момент их выключения, последовательно включенные якоря тяговых двигателей вместе с обмотками возбуждения зашунтированы диодами Д30-Д40 и тиристором Тт9 в непроводящем направлении по отношению протекающего тока силовой цепи. В этом случае, при отключении линейным контактором силовой цепи возникает э.д.с. самоиндукции в якорях тяговых двигателей и обмотках возбуждения от накопленной электромагнитной энергии на их индуктивностях при прохождении тока силовой цепи. Возникает разрядный ток по цепи М1-М4-ОВМ1-ОВМ4-Тт9-Д40-Д30-М1. При этом тиристор Тт9 мгновенно открывается под действием э.д.с. самоиндукции тяговых двигателей порядка 330 В. При этом с делителя R71-R73 поступает напряжение 56 В, которое открывает стабилитрон ПП2 и соответственно тиристор Тт9.

Однако в эксплуатации электропоездов ЭР2Т и ЕПЛ2Т имели место: неразворот реверсора в нужном направлении на каком-либо моторном вагоне, неисправности цепей управления, выключение разъединителя цепей управления РУМ, в результате чего возникали генераторные токи.

За счет остаточного магнетизма четырех тяговых двигателей создавалось напряжение порядка 40 В, но из-за неисправности стабилитрона ПП2 тиристор Тт9 открывался, а также в случае пробоя щеткодержателя на корпус двигателя М1, создавались контуры неконтролируемого генераторного тока громадной величины, которые выводили из строя все двигатели или все диоды Д40-Д30. При этом создавался значительный тормозной момент и, как следствие, юзование колесных пар с их заклиниванием.

Такие явления возникали по причине наличия контакта ТП6 тормозного переключателя, соединяющего якоря тяговых двигателей с обмотками возбуждения этих двигателей (рис. 1).

Для устранения этого серьезного недостатка произведена модернизация в схеме цепей управления тормозным переключателем, а именно, при разборе схемы моторного режима тормозной переключатель автоматически переходил с моторного режима в тормозной и при этом размыкался силовой контакт контактора ТП6 обмоток возбуждения.

Однако в дальнейшем при такой модернизации во время эксплуатации электропоездов ЭР2Т и ЕПЛ2Т замечено, что контакты контакторов ПТ9 и ПТ6 реверсивно-тормозного переключателя 1П-004 У2 иногда частично рвут часть разрядного тока силовой цепи во время разбора схемы моторного режима.

© Висин Н. Г., Власенко Б. Т., Соколов С. А., 2010

Рис. 1. Силовая схема моторного вагона электропоезда ЭР2Т (ЕПЛ2Т)

Для устранения этого недостатка, о котором будет изложено далее, предварительно определим время переключения тормозного переключателя с моторного режима в тормозной при установке рукоятки контроллера машиниста с любой позиции пуска на нулевую. Разбор электрической схемы в режиме тяги происходит в следующем порядке [1, 2].

Прерывается цепь 22Г-22У и реле КВХ отключается с задержкой по времени из-за параллельной цепи К53, С13, подключенной к реле КВХ. Контактор Ш, если он был включен, отключается сразу и, следовательно, увеличивается возбуждение тяговых двигателей, что ведет к уменьшению тока в цепи якорей. Затем после отключения реле КВХ прерывается цепь провода 2 (рис. 2) [1].

С этого момента в силовой схеме произойдут основные переключения.

Отключается линейный контактор ЛК, отключается повторитель ПЛК1 через н. р. ЛК, затем размыкается тормозной линейный контактор ЛКТ, т.к. прерывается цепь питания проводов 11В-30, после чего начнет отключаться повторитель ПЛКТ с задержкой по времени, т.к. его катушка реле зашунтирована конденсатором С14 и Я72. Затем отключится повторитель ПЛКТ, т.к. прервется цепь питания провода 22ГЕ.

Замкнется н. з. контакт ПЛКТ в цепи провода 15ГГ-ПРП-15ГД получит питание катушка реверсивно-тормозного переключателя, и он начнет переходить с моторного положения в тормозное. Питание катушки тормозного переключателя ТП-М еще в моторном режиме было прервано н. з. контактом ПЛКТ1, а также когда прервётся цепь питания провода 2 при установке рукоятки КМ в нулевое положение.

Поэтому катушка ТП-М обесточена и не препятствует переходу тормозному переключателю в тормозное положение.

Определим время задержки на отключение реле ПЛКТ. Постоянная времени равна

Т ПЛКТ = Д72 • С14 = 1кОм • 14 мкФ = = 1000• 14-10 -6 = 0,014с .

X зад * 3Т плкт = 3 • 0,014 * 0,05 с .

Как показала экспериментальная проверка, время от момента размыкания линейного контактора ЛК до момента перехода реверсивно-тормозного переключателя с моторного в тормозной режим составляет X = 0,25 с.

Тогда общее время переключения тормозного переключателя с моторного режима в тормозное составляет

* общ =* зад + * пер = 0,05 + 0,25 = 0,3 С.

t з

! З^плкт « 0,04• 3 = 0,12 с.

Тогда общее время от момента начала отключения линейного контактора ЛК в силовой цепи до момента перехода реверсивно-тормоз-ного переключателя 1П-004 У2 с моторного в тормозной режим, при котором размыкаются силовые контакты ТП9 и ТП6, составит

* о*бщ = * пер + * Гад = 0,25 + 0,12 « 0,4 с.

Для устранения вышеуказанного недостатка необходимо в цепь диодов Д30-Д40 включить оптимальное значение сопротивления резистора Я40 (рис. 1) с тем, чтобы спадание разрядного тока в указанном контуре при выключении линейного контактора происходило значительно раньше, нежели начнется переход тормозного переключателя с моторного режима в тормозной при разборе схемы.

Вначале произведем расчет спадания разрядного тока без ввода сопротивления Я40 и без изменения параметров в цепях управления тормозным переключателем.

Постоянная времени в цепи тяговых двигателей с обмотками возбуждения равна, с

4 Т

Т= дв

4 Т,

4 Я д

4Я д

24-10-0,22

• = 0,1,

где Я дв = Я я

Я д

Я 0в = 0,22 Ом;

Т = 24-10 -3 Гн.

Разрядный ток в контуре спадает по сле-

дующему закону:

1 = 1

дв(мак)

е

Рис. 2. Схема цепей управления моторного вагона ЭР2Т (ЕПЛ2Т)

Как далее будет указано, необходимо общее время переключения увеличить, а это можно достигнуть за счет задержки на отключение реле ПЛКТ, т.е. увеличить постоянную времени

ТПЛКТ = Я*72• С* 14 . Поэтому целесообразно увеличить сопротивление Я72 со значением 1 кОм до значения 3 кОм. Тогда постоянная времени будет равна

ТП*ЛКТ = 3-103 • 14• 10-6 « 0,04 с.

1. Если выключение схемы происходит при токе I дв(мак) = 600 А, то ток уменьшается по

такой зависимости:

1 (* )=600е

= 600е = I д

Если время поворота тормозного переключателя из моторного режима в тормозной составляет 0,3 с, то ток разряда будет равен:

0,3

1 (0,3с)=600е 01 = 600е = 30 А.

Т.к. контакторы тормозного переключателя выполнены без дугогашения, то такого тока при разрыве силовой цепи допустить нельзя.

Время задержки ПЛКТ будет

3

Т

Поэтому необходимо в цепи разрываемого контура включить резистор Я 40 = 0,5 Ом. Тогда

Т

24-10 -3 24-10

1

1 ---= 0,033 с, — = 30.

1 0,5 + 0,22 0,72 Т

дл( э)

где I дл(э) - длительный допустимый ток выбранного элемента I дл(э) - 52 А, Я э -1,05 Ом; I эф - эффективный ток, протекающий в

цепи через резистор Я40, ТП9, Тт9-Д37-Д30 во время отключения силовой цепи тяговых двигателей моторного вагона электропоезда ЭР2Т (ЕПЛ2Т).

Определяется по следующей формуле [4]:

эф

дл( э)

1

- е

где Т - тепловая постоянная времени элемента, равная

Т = С - М Пэ , В '

С - удельная теплоёмкость проводникового материала элемента, равная 700 Вт/рад;

М пэ - масса проводникового материала элемента резистора в кг, равная 3,96 кг;

В - коэффициент теплопередачи элемента резистора в Вт/рад, который определяется

/ (0,3 с) = 600е -30 - 600е ~30'0'3 - 0,08 А.

Поэтому принимаем расчетную величину резистора Я 40 - 0,5 Ом.

2. Если произвести указанные изменения на задержку отключения повторителя ПЛКТ на 0,05 с, то общее время переключения тормозного переключателя составит 0,4 с. Тогда разрывной ток тормозным переключателем будет равен

/(0,4с) = 600е ^30 0'4 - 600е - 0,004А,

т.е. практически без разрыва тока, на что он и предназначен.

Следует отметить, что в цепь диодов Д30-Д37 и Тт9 необходимо обязательно включить сопротивление резистора Я40 для ограничения аварийных токов при появлении указанных ранее неисправностей.

Тепловой расчет сопротивления ^40

По величине эффективного тока сопротивление резистора определяем из числа параллельно включенных элементов фехралевых сопротивлений

1 эф

В

11 - Я эл

где Я эл - сопротивление элемента;

х5 - допустимый перегрев при продолжительном токе, т 5 - 350 °С;

I ш - продолжительный ток выбранного элемента, равный I ш - 52 А.

Подставляя данные, получим

Т= 700-396 =341 с.

8,11

Длительный ток фехралевого элемента КФ определяется

I < ] \м - е т - I VI - е

даэл — дв(ман) * дв(ман) '

I

í

341

Примем средний маневровый ток при тро-гании электропоезда 300 А и среднюю длительность повторно-кратковременного включения тока 7 с. Тогда

- е "341

Iш < 300\1 - е 341 - 300 - 0,14 - 42 А < 52 А.

эл

Этот комплект сопротивления необходимо разместить под вагоном возле ящика с сопротивлениями ослабления возбуждения тяговых двигателей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Просвирин, Б. К. Электропоезда постоянного тока с электрическим торможением [Текст] / Б. К. Просвирин. - М.: Транспорт, 2000. - 328 с.

2. Просвирин, Б. К. Электрические схемы электропоезда ЭД4М [Текст] / Б. К. Просвирин // Локомотив. - 2001. - № 5. - М.: Транспорт, 2001. -С. 17-22.

3. Басов, Г. Г. Розвиток електричного моторвагон-ного рухомого складу [Текст] / Г. Г. Басов. - Х.: Апекс, 2005. - С. 123-161.

4. Ротанов, Н. А. Проектирование систем управления электроподвижным составом [Текст] / Н. А. Ротанов. - М.: Транспорт, 1986. -С. 17-40.

Поступила в редколлегию 01.02.2010.

Принята к печати 04.02.2010.

х

8