Принципиальная силовая схема

Познакомившись с отдельными участками силовой цепи электровоза переменного тока и ее электрическим оборудованием, рассмотрим для одной секции восьмиосного электровоза принципиальную несколько упрощенную силовую схему (рис. 64). Ток от токоприемника проходит через дроссель ДП, снижающий уровень помех радиоприему, разъединитель Р, главный выключатель ГВ и его разъединитель в первичную обмотку тягового трансформатора. Конец обмотки имеет через колесные пары электрический контакт с рельсами. Две вторичные обмотки a1 - 01 и 02 - а2 имеют несекционированную и секционированную части, которые могут включаться встречно и согласно. Каждая из вторичных обмоток питает свою выпрямительную установку. Наименьшее напряжение 58 В подводдится к тяговым двигателям при встречном включении обмоток, наибольшее 1218 В при их согласном включении. Все переключения во вторичной цепи тягового трансформатора, обеспечивающие ступенчатое регулирование напряжения, подводимого к тяговым двигателям, осуществляются главным контроллером. Переключение выводов секционированной обмотки трансформатора производится без разрыва цепи тяговых двигателей с применением переходного реактора ПР.

Рис. 64. Принципиальная силовая схема секции восьмиосного электровоза переменного тока

Для того чтобы знать, какие контакторы замкнуты на интересующей нас позиции главного контроллера, пользуются диаграммой, часть которой показана на рис. 65. Черные линии на диаграмме соответствуют замкнутому положению контакторов. Контакторы с дугогашением обозначают на схемах буквами А, Б, В, Г. В число 30 контакторов без дугогашения входят и четыре для переключения обмоток трансформатора на встречное и согласное соединение.

Рис. 65. Диаграмма замыкания контакторов главного контроллера

Так как в силовых цепях электровозов переменного тока обычно применяют небольшое число индивидуальных контакторов и все необходимые переключения осуществляют с помощью групповых аппаратов, то в отличие от силовых схем электровозов постоянного тока (см. рис. 48) контакты группового переключателя в окружности не заключают (см. рис. 64). Благодаря тому, что пуск и регулирование скорости тяговых двигателей осуществляют изменением выпрямленного напряжения, оказалось возможным применить постоянное параллельное соединение тяговых двигателей. Отпала также необходимость в пусковых резисторах.

Так как к тяговым двигателям подводится пульсирующий ток (см. рис. 62, в), то конструкция их имеет некоторые особенности. Для уменьшения пульсаций (сглаживания тока) в цепь каждых двух тяговых двигателей после выпрямительной установки, питающей их, включен сглаживающий дроссель СД (см. рис. 64). Дроссель представляет собой катушку, навитую на стальной сердечник; он имеет значительное индуктивное сопротивление и очень малое омическое.

В процессе нарастания тока (участок аб, рис. 66) в дросселях накапливается электромагнитная энергия, что препятствует резкому увеличению тока. С уменьшением тока (участок бв) дроссели отдают накопленную энергию в цепь, поддерживая уменьшающийся ток. В результате этого значительно сглаживается пульсация тока (сплошная линия на рис. 66). Но все же полностью сгладить пульсации выпрямленного тока дроссель не в состоянии. Для того чтобы еще более уменьшить пульсацию тока в обмотках возбуждения двигателей, параллельно обмоткам постоянно включают шунтирующий резистор P1.

Рис. 66. Кривая выпрямленного тока без сглаживающего дросселя и с дросселем

Действие резистора заключается в следующем: благодаря относительно большому индуктивному сопротивлению обмотки возбуждения двигателя переменная составляющая тока почти полностью проходит через резистор, так как он имеет чисто омическое сопротивление, и. лишь незначительная часть ее - через обмотку возбуждения. Постоянная составляющая тока распределяется между обмоткой возбуждения и шунтирующим резистором обратно пропорционально значениям омических сопротивлений параллельных цепей. Для того чтобы большая часть переменной составляющей тока проходила через резистор, омическое сопротивление его должно соответствовать ослаблению возбуждения двигателя на 3-5%.

Следовательно, тяговые двигатели электровозов переменного тока постоянно работают в режиме несколько ослабленного возбуждения. Кроме того, предусмотрено три ступени ослабления возбуждения, которые получают, включая параллельно обмоткам возбуждения с помощью контакторов (см. рис. 64) резистор Р2 (первая ступень), затем части его (вторая ступень) и, наконец, только индуктивный шунт ИШ (резистор Р2 закорочен).

Как и в электровозах постоянного тока, направление вращения якорей тяговых двигателей изменяют, переключая их обмотки возбуждения реверсором, контакты которого показаны на схеме. С помощью отключателя ОД можно отсоединить любой из тяговых двигателей в случае неисправности. Если выйдет из строя какая-либо выпрямительная установка, ее также можно отключить соответствующими отключателями вентилей ОВ. Одновременно отключаются и линейные контакторы ЛК в цепи соответствующей группы двигателей.

Отметим одну особенность подключения тяговых двигателей к выпрямительным установкам. Проще всего, казалось бы, включить их так, как показано на рис. 61, б, т. е. чтобы каждая выпрямительная установка питала одни и те же тяговые двигатели. Но практически этого делать нельзя, так как на части позиций (на четных) главного контроллера напряжения на двигателях будут неодинаковы.

Чтобы тяговые двигатели были нагружены одинаково и обеспечивали наибольшую силу тяги без нарушения сцепления колес с рельсами, плечи выпрямительных установок разомкнуты и включены так, как показано на упрощенной схеме рис. 67. Когда напряжение во вторичных обмотках направлено слева направо, ток обмотки a1 - 01 проходит через плечо 1 выпрямительной установки, тяговый двигатель I (на схеме для упрощения показано по одному тяговому двигателю в цепи каждой выпрямительной установки), плечо 5 и в обмотку a1 - 01. Ток от обмотки 02 - а2 проходит через плечо 5, тяговый двигатель II, плечо 7 и возвращается в обмотку 02 - а2. Пути токов, сооответствующие этому полупериоду, показаны на рис. 67 сплошными стрелками.

Рис. 67. Упрощенная силовая схема с разомкнутыми плечами выпрямительных установок

В следующий полупериод напряжение в обмотках направлено слева направо. Ток из обмотки 01 - a1 пойдет через плечо 6, двигатель II, плечо 8 и возвратится в обмотку 01 - a1. Ток из обмотки а2 - 02 пойдет через плечо 2, двигатель I, плечо 4 и возвратится в обмотку а2 - 02. Следовательно, двигатели в течение одного периода изменения тока поочередно подключаются сначала к одной ("своей") вторичной обмотке, а затем к другой ("чужой"). Тем самым обеспечивается одинаковое среднее напряжение на всех тяговых двигателях при неравных напряжениях во вторичных обмотках трансформатора.