Схема силовых высоковольтных цепей секции электропоезда (рис. 55) обеспечивает следующие режимы работы пуско-тормозной аппаратуры и тяговых двигателей:
- маневровый пуск, пуск и разгон при последовательном соединении восьми тяговых двигателей;
- разгон при параллельном соединении двух групп тяговых двигателей;
- разгон с регулированием возбуждения при последовательном и параллельном соединениях двух групп тяговых двигателей;
- поддержание постоянной скорости движения электропоезда (в том числе автоматическое) в режиме тяга — выбег.
Схема также позволяет получить электрическое реостатное торможение (с самовозбуждением) от максимальной скорости до 35 км/ч (регулировочное служебное торможение); автоматическое торможение электропневматическими тормозами со скорости 35 км/ч до полной остановки; совместное торможение электрическим реостатным тормозом и электропневматическим тормозом (полное служебное торможение); совместное торможение электрическим реостатным тормозом, электропневматическим тормозом и магнитнорельсовым тормозом (экстренное торможение); реверсирование поезда.
Управление пуском и торможением осуществляется по поездным проводам цепей управления из головных вагонов посредством контроллера машиниста или системы автоматического управления САУ (автомашиниста).
Маневровый пуск. Для пуска электропоезда в маневровом режиме (с пониженным ускорением) машинист ставит реверсивную рукоятку в положение «Вперед» или «Назад» и переводит главную рукоятку контроллера машиниста из нулевого положения в маневровое.
В соответствии со схемой (см. рис. 55) и табл. 6 собирается цепь из восьми последовательно соединенных тяговых двигателей с полностью введенными ступенями пускового реостата R3, R5, R1, R7, R2, R8, R10, R4, R6 при полном возбуждении тяговых двигателей.
Тиристорные регуляторы тока У1/1 и У1/2 включены параллельно резисторам R5 и R6, но все их тиристоры закрыты. Поэтому маневровый пуск электропоезда осуществляется без регулирования сопротивления реостата.
При появлении тока в силовой цепи автоматически включаются двигатели вентиляторов обдува пуско-тормозных резисторов МВС1 и МВС2, так как они постоянно подсоединены параллельно резистору R10, на котором сразу же появляется напряжение. Резистор R10 включен у заземленного конца схемы силовых цепей.
Для электропоездов ЭР200 последующего выпуска разрабатывают конструкцию пуско-тормозного реостата открытого типа без вентилятора с охлаждением благодаря естественному обдуву при движении электропоезда.
Рис. 55. Принципиальная схема высоковольтных цепей моторной секции (при отсутствии напряжения в контактной сети, позиции 1 силового контроллера, в положении реверсивной рукоятки «Вперед», тяговом положении тормозного контроллера. Элементы, обведенные штриховой линией, установлены на вагоне М)
Таблица 6. Последовательность замыкания контактов контакторов силовой цепи
Пуск и разгон при последовательном соединении и полном возбуждении тяговых двигателей. При установке главной рукоятки контроллера машиниста в ходовое положение 1 собирается такая же схема силовой цепи, как и на маневровом положении. Система автоматического регулирования вводит в работу тиристорные регуляторы сразу с максимальным коэффициентом заполнения импульсов у, так как ток тяговых двигателей на первой позиции реостатного контроллера КрС ниже уставки. Благодаря этому сразу же выводятся регулируемые ступени реостата R5 и R6 и силовой контроллер КрС получает команду на переход в следующие позиции. Он вращается сразу до позиции 4, выводя ступени реостата:
Позиция реостатного контроллера Выводится ступень реостата 2 R11; R12 3 R1; R2 4 R7; R8
На позиции 4 ток тяговых двигателей увеличивается до значения, равного уставке, и коэффициент у тиристорных регуляторов обоих моторных вагонов уменьшается. Благодаря этому в цепь тяговых двигателей вновь вводятся регулируемые ступени реостата R5 и R6. По мере разгона поезда САР увеличивает коэффициент γ, осуществляя плавное межступенчатое регулирование сопротивления пускового рестата с обеспечением постоянства» среднего значения тока тяговых двигателей на уровне уставки. Когда коэффициент γ достигает максимального значения, силовой контроллер последовательно проходит нефиксированные позиции 5—8. На позиции 6 выводятся последние нерегулируемые ступени реостата R3 и R4. В этот момент коэффициент у становится минимальным, регулируемые ступени реостата R5 и R6 вновь вводятся в цепь тяговых двигателей и повторяется процесс тиристорного регулирования. При достижении максимального значения коэффициента γ, на позиции 6 все ступени реостата оказываются выведенными и дальнейший разгон поезда осуществляется по естественной характеристике тяговых двигателей.
На позициях 7—9 выполняется подготовка силовых цепей к переходу в режим регулирования возбуждения тяговых двигателей и снимаются импульсы управления тиристоров гашения, что приводит к увеличению коэффициента γ до 1,0.
Разгон при последовательном соединении тяговых двигателей и регулировании возбуждения. При установке главной рукоятки контроллера машиниста из ходового положения 1 в положение 2 реостатный контроллер остается на позиции 9 и включаются контакторы ослабления возбуждения КШ1 и КШ2. После включения этих контакторов устанавливается порядок подачи на тиристорный регулятор импульсов управления, соответствующий регулированию возбуждения тяговых электродвигателей.
Ввиду того, что при включении контакторов КШ1 и КШ2 параллельно обмоткам возбуждения двигателей подключаются резисторы R11 — R14, коэффициент ослабления возбуждения двигателей скачком уменьшается до 0,8, хотя УТИР работает с минимальным значением γ. В дальнейшем по мере разгона поезда коэффициент ослабления возбуждения двигателей плавно уменьшается благодаря постепенному увеличению коэффициента γ. После достижения максимального значения γ разгон поезда продолжается на автоматической характеристике с постоянным ослаблением возбуждения двигателей, конечная ступень которого ограничена сопротивлением резисторов R13 и R14 и максимальным коэффициентом γ.
Разгон при параллельном соединении и полном возбуждении тяговых двигателей. При установке главной рукоятки контроллера машиниста из ходового положения 2 в положение 3 силовой контроллер КрС переходит с позиции 9 на позиции 10, 11 и 12, обеспечивая переход мостовым способом на параллельное соединение тяговых двигателей.
При этом отключаются контакторы ослабления возбуждения КШ1 и КШ2 и устанавливается порядок подачи на тиристорный регулятор импульсов управления, соответствующий межступенчатому регулированию сопротивления пускового реостата. Тиристорный регулятор включается в работу. Одновременно включаются переходно-тормозные контакторы КПТ1, КПТ2 и отключается мостовой контактор КМ- На позиции 12 подаются импульсы управления на коммутирующие тиристоры.
Из-за большого сопротивления пускового реостата в каждой параллельной цепи на позиции 12 регулирования тиристорного регулятора не происходит и эту позицию силовой контроллер КрС проходит хронометрически. Регулятор вступает в работу только после того, как на позиции 13 будут выведены ступени реостата R1 и R2 и токи обмоток якорей тяговых двигателей возрастут до значения уставки. По мере дальнейшего разгона электропоезда выполняется последовательный переход силового контроллера КрС по позициям 13—18 с поддержанием постоянного среднего значения тока тяговых двигателей. На позиции 16 снимаются импульсы управления с тиристоров гашения и УТИР обоих вагонов полностью открываются. На позиции 18 завершается вращение силового контроллера КрС и дальнейший разгон поезда осуществляется на естественной характеристике полного возбуждения тяговых двигателей.
Разгон при параллельном соединении тяговых двигателей и регулировании возбуждения. При установке главной рукоятки контроллера машиниста из ходового положения 3 в положение 4 включаются контакторы ослабления возбуждения КШ1 и КШ2 и тиристорный регулятор переходит на режим, обеспечивающий регулирование возбуждения тяговых двигателей.
Если рукоятку контроллера машиниста устанавливают из маневрового положения непосредственно в ходовое положение 2 или 4, то все процессы будут протекать аналогично описанным, автоматически сменяя друг друга по мере разгона электропоезда. Если же рукоятку контроллера машиниста устанавливают из маневрового положения в ходовое положение 3, то порядок включения силовых цепей будет иным: после ходового положения 1 соберется сразу схема, соответствующая ходовому положению 3, минуя режим регулирования возбуждения тяговых двигателей на последовательном соединении. Такой порядок включения схемы обеспечивает ускоренный разгон электропоезда в диапазоне скоростей движения 60—80 км/ч.
Поддержание постоянной скорости движения электропоезда. Скорость движения, электропоезда поддерживается постоянной либо двусторонним изменением степени ослабления возбуждения тяговых двигателей (регулированием возбуждения), либо изменением соединения тяговых двигателей, либо отключением силовых цепей.
Для облегчения условий работы линейных контакторов отключение силовых цепей происходит двумя ступенями. При переводе рукоятки контроллера машиниста из ходового положения в нулевое сначала закрываются тиристорные регуляторы и отключаются контакторы КШ1 и КШ2,что приводит к снижению тока силовой цепи, а затем отключаются линейные контакторы.
Реостатное торможение
При установке главной рукоятки контроллера машиниста в тормозное положение 1 или 2 тормозной контроллер КрТ поворачивается в тормозное положение, на котором замкнуты его контакторы, обозначенные на рис. 55 четными цифрами. Одновременно реверсивный контроллер КрР поворачивается в положение, противоположное моторному режиму, и силовой контроллер КрС автоматически переходит на позицию 1. После этого включаются контакторы ослабления возбуждения КШ1 и КШ2 и переходно-тормозные контакторы КПТ1 и КПТ2. Силовые цепи секции образуют два независимых контура: один для тяговых двигателей M1—М4, другой — для М5—М8. В каждом тормозном контуре параллельно тиристорному регулятору включены ступени реостата R5, R11 и R6, R12, а параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей — R13, R11 и R14, R12.
После включения контакторов КПТ1 и КПТ2 системы автоматического регулирования обоих вагонов включают в работу тиристорные регуляторы У1/1 и У1/2.
По мере снижения скорости электропоезда САР обоих вагонов секции поддерживают постоянным среднее значение тормозного тока путем плавного увеличения коэффициента заполнения импульсов у и, следовательно, среднего значения тока возбуждения двигателей. Тормозному положению 1 соответствует ток уставки 300 А (пониженное замедление), а тормозному положению 2 — ток уставки 400 А. Когда при скорости движения около 110 км/ч коэффициент γ достигает наибольшего значения, САР выдают команду на поворот силовых контроллеров КрС обоих вагонов в позицию 2. На этой позиции отключаются контакторы ослабления возбуждения КШ1 и КШ2 и тиристорные регуляторы переключаются на режим межступенчатого регулирования тормозных реостатов, который аналогичен межступенчатому регулированию сопротивления пусковых реостатов. На очередной реостатной позиции вал силового контроллера КрС по окончании регулирования тиристорного регулятора вагона поворачивается под контролем САР в следующую позицию, выводя соответствующую ступень реостата.
На первом опытном электропоезде ЭР200 осуществлен также вариант электрического торможения со скорости 110 км/ч до 35 км/ч со ступенчатым выведением тормозного реостата и плавным межступенчатым регулированием возбуждения тяговых двигателей. Это достигается изъятием из силовой цепи отдельных контакторов силового контроллера КрС без отключения контакторов КШ1 и КШ2 па позиции 2 контроллера КрС (см. табл. 6).
В случае выхода из строя оборудования, относящегося к одной группе тяговых двигателей (одного вагона секции), работа другой группы тяговых двигателей (другого вагона) в режиме реостатного торможения продолжается без каких-либо специальных переключений в цепях.
При модернизации электропоезда предполагают исключить межступенчатое импульсное регулирование тормозного реостата при снижении скорости в диапазоне 110—35 км/ч. Незначительные переделки в схеме позволяют осуществлять ступенчатое выведение тормозного реостата, сохранив режим регулирования возбуждения тяговых двигателей.
Вспомогательные цепи. Высоковольтные вспомогательные цепи моторной секции включают в себя цепь двигателя преобразовательного агрегата и цепи отопления (см. рис. 55). Двигатель преобразователя включается контактором преобразователя КП. Через 3—4 с после включения контактора КП включается пусковой контактор КПП, который выводит пусковой резистор. Помимо пускового резистора, в цепи двигателя преобразователя постоянно включен демпферный резистор, ограничивающий ток при коротких замыканиях и колебаниях напряжения в контактной сети. Двигатель защищен от коротких замыканий высоковольтным предохранителем, от перегрузок – реле перегрузки РПП, а также защитными диодами, которые ограничивают токи двигателя при заземлении контактной сети.
Цепи отопления секции включают в себя две группы печей, две группы электрокалориферов, контакторы KО1, КО2, КО3, КО4 и высоковольтный предохранитель Пр41.
Высоковольтная вспомогательная цепь головного вагона получает питание от вспомогательной цепи вагона МТ через контактор КВЦ.
