Схема цепи управления электровоза переменного тока

Выше было отмечено, что цепи электровозов постоянного тока можно разделить на две части. Сказанное относится и к цепям управления электровозов переменного тока.

На электровозах переменного тока также основным аппаратом, с помощью которого производят необходимые переключения в цепи управления, а следовательно, и в силовой цепи, является контроллер машиниста (рис. 98). Цепи управления питаются постоянным током напряжением 50 В от генераторов управления или от статических выпрямителей.

Рис. 98. Контроллер машиниста электровоза переменного тока

Контроллер имеет две рукоятки управления - съемную реверсивную и главную. С помощью реверсивной рукоятки машинист изменяет направление движения локомотива, включает или выключает ступени ослабления возбуждения. В соответствии с этим реверсивная рукоятка может занимать следующие положения (рис. 99): нулевое 0; полное возбуждение ПП для движения назад; полное возбуждение ПП и три ступени ослабления возбуждения ОП1, ОП2, ОП3 для движения вперед. При этом включаются или выключаются контакторы ослабления возбуждения (см. рис. 64). Как и на электровозах постоянного тока, реверсивная и главная рукоятки во избежание ошибочных действий сблокированы.

Рис. 99. Упрощенная схема цепи управления тяговыми двигателями электровоза переменного тока

Управление силовой цепью электровоза переменного тока с помощью главной рукоятки сводится к ручному или автоматическому пуску серводвигателя СМ (см. рис. 57, 58, 99) главного контроллера для набора или сброса позиций, фиксации (остановки) серводвигателя на какой-либо позиции, реверсирования его, для автоматического или ручного сброса позиций и фиксации на позициях сброса. Пуск серводвигателя, его реверсирование, электрическое торможение осуществляются с помощью контакторов 208 и 206 (на рис. 99 сохранена нумерация аппаратов, присвоенная заводом-изготовителем), замыкающие и размыкающие контакты которых включены в его цепь. (Напомним, что все контакты на рис. 99 показаны в положении, соответствующем отсутствию тока в аппаратах). В необходимых случаях с помощью главной рукоятки можно быстро выключить главный выключатель силовой цепи.

В соответствии со сказанным главная рукоятка контроллера машиниста электровоза может занимать восемь позиций: 0 - нулевая, БВ - быстрое выключение главного выключателя, АВ - автоматическое выключение, РВ - ручное выключение, ФВ - фиксация выключения, ФП - фиксация пуска, РП - ручной пуск и АП - автоматический пуск.

Машинист при подготовке электровоза к пуску включает кнопку Цепь управления и замыкает специальным ключом контакт 213 блокировочного устройства тормозов. Тем самым подается напряжение 50 В на шину контроллера; машинист ставит главную рукоятку на позицию 0. Если при этом один из двух главных контроллеров находится не на нулевой позиции (машинист управляет двумя главными контроллерами, расположенными в каждой секции локомотива), то через ряд блокировок замыкается цепь катушки контактора 208. Тогда включается его замыкающий контакт и выключается размыкающий в цепи серводвигателя. На позиции 0, как видно из развертки кулачковых шайб главного вала контроллера машиниста, катушка контактора 206 обесточена и его размыкающие контакты в цепи серводвигателя СМ включены так, что двигатель вращается в сторону сброса позиции. Как только вал главного контроллера установится в нулевой позиции, специальная блокировка прервет цепь катушки контактора 208, его контакты разорвут цепь питания двигателя СМ и накоротко замкнут обмотку его якоря. Тем самым осуществится электрическое торможение двигателя СМ.

Затем машинист переводит главную рукоятку контроллера в положение фиксации пуска ФП, контактор 206 включится и его контакты подготовят цепь якоря серводвигателя СМ к тому, что при замыкании его цепи контактами контактора 208 он начнет вращаться в направлении, соответствующем набору позиций. Контактор 208 включится при переводе главной рукоятки контроллера из положения ФП в положение РП и серводвигатель повернет вал группового переключателя на одну позицию набора.

Как только этот поворот завершится, соответствующие блокировки прервут цепь питания катушки контактора 208 и его размыкающие контакты замкнут накоротко якорь серводвигателя СМ. Для набора следующей позиции машинист должен возвратить главную рукоятку в положение ФП, чтобы вновь подготовить цепь якоря серводвигателя и затем поставить рукоятку в положение РП. Переходя с позиции на позицию, машинист следит за показаниями амперметра, не допуская перегрузки тяговых двигателей.

Машинист может осуществлять и автоматический пуск локомотива. Для этого он должен поставить главную рукоятку в положение АП. В этом случае через катушку контактора 208 будет проходить ток до тех пор, пока машинист удерживает главную рукоятку в положении АП (это положение рукоятки нефиксированное). При этом двигатель СМ будет вращаться в направлении, соответствующем набору позиций. На последней 33-й позиции специальные блокировки прервут цепь катушки 208. При наборе позиций катушка контактора 206 находится под током.

Сброс позиций может быть осуществлен так же, как и пуск, вручную или автоматически. Для ручного сброса машинист ставит рукоятку поочередно в положения РВ и ФВ, для автоматического - в положение АВ. При сбросе позиций катушка контактора 206 обесточена.

Следовательно, при автоматическом пуске или снижении скорости машинист только ставит главную рукоятку контроллера в соответствующее положение, а все необходимые переключения производятся автоматически, без участия человека. На электроподвижном составе автоматический пуск осуществляют двумя способами. Напомним, что при разгоне электровоза с составом до необходимой скорости ток в тяговых двигателях не должен превышать значения, ограничиваемого условиями сцепления или коммутацией двигателей. Поэтому необходимые переключения в процессе автоматического пуска или снижения скорости производятся в зависимости от изменения тока. Этот способ используют в пригородных электропоездах, где масса состава, а следовательно, и начальное значение тока при пуске изменяются сравнительно мало.

Масса грузовых составов и зависящее от нее значение тока электровоза могут меняться в широких пределах. Здесь осуществить автоматическое управление в зависимости от изменения тока при пуске трудно. Поэтому необходимые переключения при пуске и снижении скорости производят через равные промежутки времени независимо от нагрузки двигателей. Промежутки времени, через которые происходит переход с одной позиции на другую, зависят от частоты вращения серводвигателя и передаточного числа механизмов передачи от серводвигателя до кулачкового вала контакторов переключения ступеней (см. рис. 58). Такой способ автоматического управления называют хронометрическим. Безусловно, и при этом способе управления ток в двигателях не должен превышать максимально допустимого. Машинист в процессе как автоматического, так и ручного пуска должен следить за показаниями амперметра, включенного в цепь тяговых двигателей. В случае возрастания тока сверх допустимого он ставит главную рукоятку контроллера в положение ФП, тем самым приостанавливая автоматические переключения в силовой цепи путем фиксации вала главного контроллера на какой-либо промежуточной ступени регулирования.

Если кулачковый вал контакторов переключения ступеней случайно застрянет между позициями, реле времени, которое имеет выдержку 2-3 с, своими контактами разорвет цепь удерживающего электромагнита главного выключателя и последний отключится.

Машинисту необходимо знать, на какой позиции находится вал главного контроллера в процессе автоматического или ручного набора, а также сброса позиций. Поэтому в каждой кабине управления установлен указатель позиций (см. рис. 99). Стрелка указателя позиций связана с устройством, носящим название сельсин-приемника. Сельсин-приемник электрически соединен с сельсин-датчиком. Обмотки статоров сельсин-датчика и сельсин-приемника питаются однофазным переменным током напряжением 110 В от специального трансформатора напряжения, подключенного к вспомогательной обмотке тягового трансформатора (см. рис. 87, б). Роторы сельсин-приемника и сельсин-датчика имеют трехфазные обмотки, электрически соединенные одна с другой. Ротор сельсин-датчика механически связан передачей с валом серводвигателя (см. рис. 58; на рис. 99 условно показано, что ротор соединен с валом серводвигателя непосредственно).

Обмотки статоров сельсинов (см. рис. 87, б) создают пульсирующие магнитные потоки, которые наводят в трехфазных обмотках роторов равные э. д. с. При повороте вала главного контроллера, а следовательно, и ротора сельсин-датчика равенство э. д. с. нарушается и по соединительным проводам проходит ток. Это заставляет ротор сельсин-приемника повернуться в точности на такой же угол, на какой повернулся сельсин-датчик. Затем равенство э. д. с. восстанавливается.

В схеме управления силовой цепью, как видно из рис. 99, имеется большое количество контактов и катушек реле, блок-контактов контакторов. Все они выполняют различные защитные и контрольные функции. Например, контролируют включение двигателей вентиляторов, охлаждающих выпрямительные установки, температуру масла, охлаждающего тяговый трансформатор, и т. п. Подробно их действие описывается для электровозов каждой серии в специальных руководствах по эксплуатации и инструкционных книгах.