Тяговая силовая цепь.

Тяговая силовая цепь (рис. 1.1) включает в себя синхронный тяговый генератор Г, выпрямительную установку ВУ, тяговые электродвигатели 1—6, поездные контакторы П1—П6, групповые контакторы ослабления возбуждения ВШ1, ВШ2, резисторы ослабления возбуждения СШ1—СШ6 и реверсивный переключатель ПР.

В режиме тяги переменное шестифазное напряжение синхронного генератора поступает на выпрямительную установку ВУ, с которой выпрямленное напряжение подается через замкнутые контакты контакторов П1—П6 на тяговые электродвигатели 1—6, приводящие тепловоз в движение. Последовательно с якорем каждого из двигателей включена обмотка возбуждения С1-С2, направление тока в ней задается контактами реверсивного переключателя ПР и определяет направление движения тепловоза.

При определенном соотношении тока и напряжения генератора включается групповой контактор ВШ1 и параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей включаются резисторы, осуществляя первую ступень ослабления возбуждения. При дальнейшем увеличении скорости движения включается групповой контактор ВШ2 и параллельно к ранее включенным резисторам включаются новые, осуществляя вторую ступень ослабления возбуждения.

При снижении скорости движения сначала отключается вторая ступень ослабления возбуждения, а затем первая.

В режиме холостого хода тяговый генератор обеспечивает питание переменным током асинхронных электродвигателей вентиляторов холодильника и охлаждения тяговых электродвигателей.

Цепь независимого возбуждения тягового генератора.

В эту цепь входят возбудитель СВ, управляемый выпрямительный мост УВВ и узел коррекции, включающий в себя трансформатор коррекции ТК и выпрямительный мост БСТ1.1.

Ток возбуждения в цепи тягового генератора регулируют изменением частоты вращения ротора возбудителя и изменением выпрямленного напряжения выпрямителя УВВ.

Выпрямленное напряжение регулируется с помощью тиристоров путем изменения момента их включения, а следовательно, продолжительности их открытого состояния.

Формирование управляющих импульсов осуществляется блоком управления возбуждением БУВ, который является выходным узлом системы автоматического регулирования возбуждения.

Для уменьшения перенапряжений, возникающих при разрыве цепи возбуждения тягового генератора, а также для уменьшения подгара главных контактов контактора КВ параллельно им включен резистор гашения поля СГП.

Узел коррекции.

Предназначен для компенсации реакции ротора синхронного возбудителя подпиткой обмотки статора U1-U2 возбудителя СВ током узла коррекции, пропорциональным току ротора.

В узел коррекции входят трансформатор тока ТК и выпрямительный мост БСТ1.1. Первичная обмотка Н1-К1 трансформатора ТК включена в силовую цепь обмотки возбуждения генератора (провода 531, 364). С вторичной обмотки Н2-О2 (провода 368, 367) переменное напряжение подается на контакты 2, 12 и 1, 11 выпрямительного моста БСТ1.1. Отсюда выпрямленное напряжение поступает на обмотку U1-U2 статора возбудителя СВ.

Цепи возбудителя.

Возбуждение синхронного возбудителя СВ осуществляется от стартер-генератора. При рабочем положении контактов переключателя АП напряжение на обмотку статора возбудителя подается по цепи: зажим 24/1, автоматический выключатель А1 «Возбудитель», провод 535, зажим 21/6, провод 372, обмотка статора U1-U2, провод 371, провод 352, шунт Ш5, провода 539, 536, зажим Р1, сопротивление СВВ, регулируемое сопротивление САВ.1, провод 359, контакт Р6-Р7 переключателя АП, установленного в положение «Нормальное возбуждение», провод 357, зажим Р2, провода 355, 589, 571, замыкающий главный контакт контактора ВВ, провод 548, провод 520, контакт разъема ЗМ-7,12, «минус» цепи.Если переключатель АП находится в положении «Аварийное возбуждение, контакт Р6-Р7 разомкнут, поэтому от зажима Р1 резистора СВВ ток возбуждения пойдет по цепи: с 1-й по 4-ю позиции контроллера машиниста КМ — регулируемые сопротивления САВ.2, САВ.З, провод 355; с 4-й по 15-ю позиции контроллера машиниста КМ — регулируемое сопротивление САВ.2, провод 356, замкнутый контакт контактора КАВ, провод 589 и далее аналогично схеме нормального возбуждения.

Ток возбуждения тягового генератора регулируют изменением переменного напряжения на выходе возбудителя при изменении частоты вращения его ротора и выпрямленного напряжения выпрямителя УВВ. Выходное переменное напряжение возбудителя с зажимов обмотки ротора С1—С2 через плавкий предохранитель ПР1, провод 361, контакты переключателя АП подается на вход управляемого выпрямительного моста УВВ.

При работе в режиме нормального возбуждения (переключатель АП установлен в положение «Нормальное возбуждение»)при положительном полупериоде выходного напряжения возбудителя и открытом тиристоре +Т путь тока будет следующим: зажим обмотки ротора С1, провод 366, предохранитель ПР1, контакт переключателя Р4-Р2,РЗ провод 531, первичная обмотка Н1-К1 трансформатора тока ТК, провод 364, зажим 1 выпрямителя УВВ, тиристор +Т, диод Д1, провод 426, шунт ШЗ, провод 429, замыкающий главный контакт контактора КВ, провод 431, обмотка U1-U2 возбуждения генератора, провод 432, диод Д4, зажим 2 выпрямителя УВВ, провод 365, зажим обмотки ротора С2. При отрицательном полупериоде и открытом тиристоре -Т ток течет по цепи: зажим 2 выпрямителя УВВ, диод Д3, провод 426, шунт Ш3, провод 429, замыкающий главный контакт контактора КВ, провод 431, обмотка U1-U2 возбуждения генератора, провод 432, диод Д2, открытый тиристор -Т, зажим 1 выпрямителя УВВ, провод 364, первичная обмотка К1-Н1 трансформатора тока ТК, провод 531, контакт Р4-Р2 переключателя АП.

Управляющие импульсы для открытия тиристоров подаются на управляющий электрод соответствующего тиристора в положительный или отрицательный полупериод синхронно с поступающим на тиристор синусоидальным напряжением. замыкаются его контакты Р4-Р3 и Р1 (провода 361, 362 и 363), шунтируя тиристоры +Т и -Т.При переводе переключателя в положение «Аварийное возбуждение  Выпрямление переменного тока в выпрямителе УВВ происходит по обычной двухполупериодной схеме с четырьмя силовыми диодами Д1—Д4. Питание обмотки возбуждения генератора в положительный полупериод напряжения возбудителя СВ происходит по цепи: зажим С1 возбудителя, предохранитель ПР1, контакт переключателя АП Р4-Р3, диод Д1, провод 426, шунт Ш3, провод 429, замыкающий главный контакт контактора КВ, провод 431, обмотка U1-U2 возбуждения генератора, провод 432, диод Д4, зажим 2 выпрямителя УВВ, провод 365, зажим С2 возбудителя. В отрицательный полупериод напряжения возбудителя СВ ток течет по цепи: зажим 2 выпрямителя УВВ, диод ДЗ, шунт Ш3, провод 429, замыкающий главный контакт контактора КВ, провод 431, обмотка U1-U2 возбуждения генератора, провод 432, диод Д2, провод 363, контакт Р1-Р4 переключателя АП.

Напряжение синхронного возбудителя с обмотки ротора С1-С2 подается на первичные обмотки 1-2 трансформаторов ТР1 (используется для питания цепи синхронизации блока управления возбуждением БУВ) и ТР2 (используется для питания рабочих обмоток трансформаторов постоянного тока ТПТ1—ТПТ4 через выводы 3—10 и трансформатора постоянного напряжения ТПН через выводы 11—12) по цепи: провод 376, клемма 20/20, провод 1053, провод 1052, клемма 21/20, провода 360, 366.

Автоматическое регулирование возбуждения генератора.

Сигнал задания, поступающий от блока БЗВ и индуктивного датчика ИД, сравнивается в селективном узле (ССУ1 и ССУ2) с сигналами обратной связи, поступающими от трансформаторов ТПН и ТПТ. Результат сравнения (максимальный из сигналов рассогласования) поступает в блок БУВ, который устанавливает необходимый ток возбуждения, а следовательно, напряжение и ток тягового генератора.

Узел обратной связи по току и напряжению выпрямителя тягового генератора состоит из трансформаторов постоянного тока ТПТ1—ТПТ4 и трансформатора постоянного напряжения ТПН, представляющих собой простейшие магнитные усилители, выпрямительных мостов на выходе трансформаторов и потенциометров обратной связи ССУ1, соединенных по П-образной схеме.

Функцию управляющих обмоток трансформаторов постоянного тока выполняют кабели силовой цепи тяговых электродвигателей. Управляющая обмотка трансформатора постоянного напряжения включена на напряжение выпрямительной установки ВУ через резистор СТН.

Последовательно соединенные выпрямительные мосты БСЗ—БС4 выделяют наибольший из поступающих от трансформаторов ТПТ1—ТПТ4 сигнал.

Потенциометры обратной связи ССУ1, задания ССУ2 и индуктивного датчика СИД образуют селективный узел.

«Минусовые» точки потенциометров ССУ1 и ССУ2 соединены между собой через управляющую обмотку магнитного усилителя блока БУВ. Три «плюсовые» точки этих потенциометров соединены между собой попарно через разделительные диоды Д1, Д2 и Д3. Каждая пара с включенными в их цепь разделительным диодом и обмоткой управления образует отдельный канал регулирования. Результирующее напряжение (сигнал рассогласования) каждого канала определяется разностью приложенных напряжений обратной связи и задания. Максимальный из трех сигналов рассогласования подается по проводам 402 и 433 на выводы 3 и 6 блока БУВ.

В зависимости от величины сигнала (тока управляющей обмотки) блок БУВ изменяет момент открытия (угол зажигания) тиристоров +Т и -Т управляемого выпрямительного моста УВВ.

В положительный полупериод питающего напряжения синхронного возбудителя СВ блок БУВ подает импульсное напряжение на управляющий электрод и катод тиристора +Т по цепи: вывод 7 блока БУВ, провода 405, 406, вывод 1 выпрямителя УВВ, управляющий электрод тиристора +Т, катод тиристора +Т, вывод 3 выпрямителя УВВ, провода 411, 409, вывод 8 блока БУВ.

В отрицательный полупериод подается импульсное напряжение на управляющий электрод и катод тиристора -Т по цепям: вывод 13 блока БУВ, провода 403, 404, вывод 2 выпрямителя УВВ, управляющий электрод тиристора -Т, катод тиристора -Т, вывод 4 выпрямителя УВВ, провода 408, 407, вывод 14 блока БУВ.

Напряжение питания на блок БУВ подается контактором КВ по цепи: выключатель аккумуляторной батареи ВБ (рис. 1.3), провода 952, 969, шунт Ш3Б, провода 2655, 984, 430, автомат А12 «Питание БУВ», провода 351, 350, замыкающий вспомогательный контакт КВ, провод 3032, замыкающий контакт реле РКВ, провод 400 (см. рис. 1.1), 392, резистор СД2, через контакт 16 блока БС3.1 к двум последовательно включенным стабилитронам в блоке БС3.1, контакт 17 БС3.1, провода 399, 640 на «минус» цепи управления к 2М-13,14. Стабилизированное и пониженное до 12В напряжение с контактов 15 и 17 блока БС3 подается на контакты 11 и 12 блока БУВ.

Узел стабилизации.

Служит для обеспечения устойчивой работы электрической схемы возбуждения. Сигнал с него поступает на одну из обмоток управления магнитного усилителя блока БУВ. Потенциометр ССТ включен на выпрямленное напряжение выпрямителя УВВ (провода 425 и 423). Высокочастотная составляющая этого напряжения для исключения помех отфильтровывается (поглощается) конденсатором блока БСТ. Низкочастотная составляющая напряжения, повторяющая колебания напряжения тягового генератора, передается через конденсатор и резистор (провода 420, 419, 369, 410) к контакту 2 ШР блока БУВ на его стабилизирующую обмотку. Второй вывод стабилизирующей обмотки (контакт 5 ШР блока БУВ) подключен непосредственно к потенциометру ССТ проводами 415 и 417.

Защита от замыкания силовых цепей на корпус.

Защита от замыкания на корпус в любой точке силовой цепи тепловоза (замыкания на «землю») осуществляется специальной схемой. Схема состоит из электромагнитного реле заземления РЗ, блока выпрямителей В1, резисторов СР31—СР34, разъединителей ВкР31 и ВкР32 и сигнальной лампы ЛРЗ «Реле заземления». Электромагнитное реле РМ-1110 состоит из двух катушек: рабочей (включающей) (А1, В1) и удерживающей (А2, В2).

Удерживающая катушка постоянно включена на напряжение 110 В от автоматического выключателя А4 «Управление возбуждением» через резистор СР32.2 (рис. 1.4). Рабочая (включающая) обмотка через выпрямительный мост В1 подключена с одной стороны к корпусу тепловоза через контакт 4 разъема моста В1, а с другой — к делителю напряжения СР31, СРЗЗ, СР34, соединенному с «минусовой» и «плюсовой» точками силовых цепей соответственно. Обмотки реле всегда должны действовать согласно. Именно для этой цели в схему введен мост В1, диоды которого обеспечивают протекание тока через рабочую обмотку реле только в одном направлении — независимо от того, в какой части силовой цепи — «плюсовой» или «минусовой» — нарушена изоля­ция. Резистор СР32.1 (РЗ, Р4), включенный в одно из плеч моста (контакт 1), служит для выравнивания чувствительности схемы при замыканиях на корпус в «плюсовой» и «минусовой» цепях. Одна удерживающая катушка не может вызвать срабатывание реле, но в состоянии удержать его во включенном положении при отсутствии тока в рабочей (включающей) обмотке. При нормальном состоянии изоляции силовых цепей ток в рабочей обмотке реле заземления отсутствует, и оно находится в отключенном состоянии.

Если произошел пробой изоляции на корпус в «минусе» силовой схемы, ток протекает по цепи (рис. 1.1): «плюс» выпрямительной установки ВУ, шины 526x3, 527x3, провод 706, выключатель ВР32, провод 704, резистор СР34, провод 705, резистор СРЗЗ, провода 702, 701, выключатель ВР31, провод 707, контакт 3 блока В1, диод, контакт 2, провод 708, включающая катушка РЗ, провод 711, контакты 5, 6 блока В1, диод, контакт 4, провод 712, корпус тепловоза, далее к точке пробоя изоляции и по «минусовым» силовым цепям к «минусу» выпрямительной установки.

Если произошел пробой изоляции на корпус в «плюсе» силовой схемы, ток протекает по цепи: «плюс» выпрямительной установки, по силовым цепям к точке пробоя изоляции, корпус тепловоза, провод 712, контакт 4 блока В1, диод, контакт 1 блока В1, провод 710, резистор СР32.1, провод 709, включающая катушка реле РЗ, провод 711, контакты 5, 6 В1, диод, контакт 3, провод 707, выключатель ВР31, провод 701, резистор СР31, провода 703, 635, «минус» ВУ.

После срабатывания реле его размыкающий контакт между проводами 3034, 1341 разрывает цепь катушек контакторов ВВ и КВ (см. рис. 1.4). После сброса нагрузки и снятия напряжения генератора реле РЗ остается во включенном положении благодаря усилию удерживающей катушки. Для восстановления защиты (отключения реле РЗ) необходимо на короткое время выключить автоматический выключатель А4 «Управление возбуждением» (см. рис. 1.4).