Электрические схемы элктропоездов ЭД9Т И ЭД9М

Электрические схемы элктропоездов ЭД9Т И ЭД9М

 
 
На некоторых  участках переменного тока в пригородном  движении эксплуатируются электропоезда  ЭД9Т и ЭД9М, построенные на Демиховском машиностроительном заводе. Многие локомотивные бригады испытывают недостаток технической информации с подробным описанием особенностей работы их электрических схем. По просьбе редакции инж. В.А. СМИРНОВ из депо Вологда Северной дороги подготовил несколько статей, которые, надеемся, восполнят образовавшийся пробел в знаниях деповчан. 
 
Схема силовых цепей моторного вагона включает в себя цепи высокого напряжения, которые питаются от контактной сети напряжением 25 кВ. К ним относятся токоприемник Т, устройство защиты от радиопомех ДП, разрядник РВС, высоковольтный выключатель ВВ и первичная обмотка главного трансформатора ГТ. 
 
Кроме того, в силовые цепи входят приборы и аппараты, питающиеся от вторичной обмотки трансформатора: тяговые двигатели, выпрямительная установка, сглаживающий реактор, выпрямительная установка возбуждения, а также линейные контакторы, реверсор, силовые главный и тормозной контроллеры, блоки тормозных резисторов. 
 
Вторичная обмотка трансформатора состоит из восьми равных по напряжению секций, соединенных последовательно. Она имеет девять выводов 0 — 8 общим напряжением 2208 В. Средняя точка вторичной обмотки 0 заземлена через реле заземления РЗ и резистор R1. 
 
Для питания тяговых двигателей постоянным током к вторичной обмотке тягового трансформатора ГТ через контакты силового главного контроллера 1 — 12 подключена выпрямительная установка. Она состоит из четырех плеч, в каждом из которых по три последовательно соединенных таблеточных лавинных диода Концы двух плеч раздвоены для обеспечения бестоковой коммутации на переходных ступенях. 
 
Скорость движения электропоезда зависит от напряжения, подводимого к тяговым двигателям. Его изменяют последовательным подключением тяговой обмотки трансформатора ГТ к разным секциям аппаратом коммутации ГК: с 1-й по 16-ю позиции напряжение на тяговых двигателях увеличивается со 138 до 2208 В, а с 17-й по 19-ю позицию за счет ослабления возбуждения тяговых двигателей (шунтированием обмотки возбуждения С1 —С2 резисторами R4 — R9 с помощью контакторов LU1 — LU6). При нормальном возбуждении коэффициент ослабления составляет 94,3 %, на 17-й позиции — 56,6 %, на 18-й позиции — 37 %, на 19-й позиции — 27 %. 
 
Контакторы 1 — 12, Ш2, ШЗ, Ш5 и Ш6 выполнены без дугогашения, a LU1 и LU4 — с дугогашением, так как при возврате контроллера с 19-й на 1-ю позицию они размыкают цепь подтоком. Поскольку средний квадратичный ток достигает максимального значения при движении поезда на высших позициях (17 — 19), контакторы 8 и 10, по которым течет ток, соединены параллельно. 
 
Для движения с минимальной скоростью используют маневровое положение (М) контроллера машиниста. При этом вал ГК находится на 1-й позиции, замкнуты контакторы 1,12, тяговые двигатели питаются от секции 7—8 обмотки трансформатора по цепи переходных диодов ВПЗ, ВП4. 
 
В полупериод, когда э.д.с. вторичной обмотки направлена от вывода 7 к выводу 8, на тяговые двигатели подается напряжение, равное э.дс. одной секции. В другой полупериод, когда э.д.с. направлена в противоположную сторону, к тяговым двигателям напряжение не подведено, так как этому препятствует разомкнутый контактор 11. На 1-й позиции наблюдается повышенная пульсация тока цепи, поскольку происходит однополупериодное выпрямление тока, среднее значение напряжения на тяговом двигателе достигает 138 В. 
 
На 2-й позиции замыкается контактор 11. Ток протекает по цепи в обоих направлениях, выпрямленное напряжение на тяговых двигателях составляет 276 В. На 3-й позиции ГК вначале размыкается контактор 12, не обтекаемый током, а затем замыкается контактор 2. Таким образом, на 
 
3-й позиции будут замкнуты контакторы 1, 2 и 11. В полупериод, когда э.д.с. вторичной обмотки ГТ направлена от вывода 6 к выводу 8, на тяговые двигатели подается напряжение, равное э.д.с. двух секций. 
 
В другой полупериод, когда э.д.с. направлена в противоположном направлении, к тяговым двигателям подводится напряжение одной секции 7 — 8, а не двух, поскольку этому препятствует разрыв цепи контактором 12. На данной позиции наблюдается повышенная пульсация тока, среднее значение напряжения на тяговом двигателе — 414 В. 
 
На 4-й позиции включается контактор 12. Тяговые двигатели получают питание в оба полупериода, напряжение подается от двух секций вторичной обмотки. Выпрямленное напряжение на тяговых двигателях составляет 552 В. Пульсация тока в этом случае не превышает допустимую. 
 
В дальнейшем, до 16-й позиции, на тяговых двигателях растет напряжение. На нечетных позициях повторяется режим выпрямления с повышенной пульсацией тока, при котором разомкнут один из контакторов 11 или 12, а на четных — режим выпрямления с нормальной пульсацией тока, контакторы 11 и 12 замкнуты. С позиции 16 устанавливается режим выпрямления с нормальной пульсацией тока. Контакторы 11 и 12 постоянно замкнуты. Контакторами 8 и 10 к выпрямителю подсоединены все восемь секций вторичной обмотки главного трансформатора ГТ. 
 
Холостая (20-я) позиция обеспечивает равномерное вращение вала ГК при переходе на 1-ю позицию после постановки штурвала контроллера машиниста в нулевое положение. 
 
После перевода штурвала контроллера машиниста в 1 -е положение контроль и управление работой главного контроллера ГК осуществляет электронный блок реле ускорения БРУ в зависимости от выбранной машинистом скорости и времени разгона поезда. Это достигается переключением задатчика ускорения В40, который находится на пульте управления в кабине машиниста. Он имеет семь положений со следующими уставками токов: 1-е — 150 А, 2-е — 185 А, 3-е — 220 А, 4-е — 265 А, 5-е — 300 А, 6-е — 345 А, 7-е — 390 А.

 
Рассмотрим путь тока в силовой  цепи на 4-й позиции ГК в оба  полупериода. 
 
Первый полупериод. Ток протекает от вывода 6 к выводу 8 вторичной обмотки ГТ через защитное устройство Т2, диод ВГ2 (точка А7, ВУ), контакторы ТК17, ТК18 замкнутые на 1 -й позиции. Далее цепь разделяется на две ветви: 
 
1-я: ЛКЗ, контакт реверсора В2, обмотки возбуждения ТД М2 и Ml, контакт реверсора В1, контакт тормозного контроллера (ТК10), замкнутого на 1-й позиции, якорные обмотки М2 и М1, датчик тока ДТ1, шунт амперметра РА1, ЛК 1, точка Б7 (ВУ), диод ВП4, защитное устройство Т4, контактор 2 ГК и вывод 6 ГТ; 
 
2-я: ЛК4, контакт реверсора В4, обмотки возбуждения ТД М4 и МЗ, контакт реверсора ВЗ, контакт тормозного контроллера (ТК12), замкнутого на 1-й и 2-й позициях, якорные обмотки М4 и МЗ, датчик тока ДТ2, шунт амперметра РА2, ЛК2, точка Б7 (ВУ) и далее аналогично ранее рассмотренной цепи. 
 
Второй полупериод. Ток от вывода 8 к выводу 6 вторичной обмотки ГТ протекает через контактор 2 ГК, защитное устройство Т4, контактор 12, диод ВП2, точку А7 (ВУ), сглаживающий реактор CP, контакторы ТК17, ТК18, замкнутые на 1 -й позиции, и далее аналогично по двум ранее рассмотренным цепям. 
 
При применении машинистом электропоезда системы электродинамического торможения для регулирования скорости или остановки электропоезда в силовой цепи происходят следующие изменения. 1-я и 2-я позиции тормозного контроллера являются подготовительными, а с 3-й по 12-ю позиции включительно — рабочие. После схода ТК с 1-й позиции размыкается силовой контактор ТК10, разрывая цепи тормозного контура ТД и цепи возбуждения, аппараты ТК17 и ТК18 размыкают цепи питания ТД от выпрямительной установки. 
 
Затем при сходе ТК со 2-й позиции размыкается силовой контактор ТК12, отсоединяя цепи тормозного контура ТД от цепей возбуждения. Размыкаются контакторы ТК15 и ТК16, которые отсоединяют обмотки возбуждения ТД от индуктивных шунтов. На 3-й позиции замыкаются контакторы ТК1 и ТК19 в цепи тормозного контура ТД, ТК11, ТК13 и ТК14 — в цепи возбуждения ТД. С 4-й по 14-ю позиции происходит переключение контакторов ТК4... ТК9, которые производят коммутацию в тормозных контурах ТД.

ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ

 
 
Выпрямительная установка возбуждения  получает питание от выводов 0 — 4 вторичной  обмотки главного трансформатора. В  первый полупериод ток протекает  по цепи: вывод 0, контактор ТК11, провод 16Б, тиристор Тт5, шунт амперметра РАЗ, датчик тока возбуждения ДТВ, контактор  ТК13, контакт реверсора В1, обмотки возбуждения М1 и М2, контакт реверсора В2, линейные контакторы ЛКЗ и ЛК4, контакт реверсора В4, обмотки возбуждения М4 и МЗ, контакт реверсора ВЗ, контактор ТК14, диод Д6, провод 16Д, предохранитель Пр24, вывод 4 вторичном обмотки ГТ. 
 
Во второй полупериод ток протекает от вывода 4 через предохранитель Пр24, провод 16Д, диодД5, шунт амперметра РАЗ, датчик тока возбуждения ДТВ, контактор ТК13, контакт реверсора В1, обмотки возбуждения М1 и М2, контакт реверсора В2, линейные контакторы ЛКЗ и ЛК4, контакт реверсора В4, обмотки возбуждения М4 и МЗ, контакт реверсора ВЗ, контактор ТК14, провод 16П, тиристор Ттб, провод 16Б, контактор ТК11, вывод 0 вторичной обмотки ГТ. Управление тиристорами Тт5 и Ттб осуществляется через импульсные трансформаторы Т5, Т6 и блок управления торможением реостатным (БУТР).

ЦЕПИ ТОРМОЗНОГО КОНТУРА

 
 
1-я цепь: вывод Я2 двигателя М2, тормозные резисторы R38, R36, R34, R32 и R30, контактор ТК1, линейный контактор ЛК1, шунт амперметра РА1, датчик тока ДТ1, вывод Я1 двигателя М1, якорные обмотки М1 и М2. 
 
2-я цепь: вывод Я2 двигателя М4, тормозные резисторы R39, R37, R35, R33 и R31, контактор ТК1, линейный контактор ЛК2, шунт амперметра РА2, датчик тока ДТ2, вывод Я1 двигателя МЗ, якорные обмотки МЗ и М4. 
 
Для поддержания выбранного значения тока торможения в процессе снижения скорости движения происходит переключение контакторов ТК4... ТК9. С их помощью изменяется сопротивление резистора тормозного контура от 5,39 до 0,95 Ом.

ЗАЩИТА СИЛОВЫХ  ЦЕПЕЙ

 
 
Для защиты от атмосферных перенапряжений служит разрядник РВС, от коммутационных — разрядник РВ. 
 
Для защиты силовых цепей от перегрузок и коротких замыканий, а также для оперативного отключения ГТ в аварийных ситуациях предназначен высоковольтный воздушный выключатель ВВ. При протекании по первичной обмотке ГТ тока свыше 100 А, нарастающий ток от трансформатора ТЗ, который находится на главном вводе, воздействует на катушку реле РОВ. При ее срабатывании прерывается цепь на катушку ВВ-У. 
 
ВВ срабатывает также после подачи импульса на отключающую катушку ВВ-О через блок токовой защиты БТЗ при коротких замыканиях или перегрузке выпрямительной установки ВУ. В этом случае нарастающий ток при аварийных режимах от трансформаторов тока Т2 и Т4 подается на входы блока БТЗ, который, в свою очередь, управляет катушкой ВВ-О. При замыкании силовой цепи на «землю» срабатывает реле заземления РЗ, которое имеет токовую катушку. Контакты РЗ разрывают цепь питания катушки ВВ-У. 
 
Для защиты цепей управления от высокого напряжения при обрыве заземляющих щеток ЗУ предусмотрен дроссель заземления ДЗТ. 
 
Чтобы предохранить силовое оборудование от коммутационных перенапряжений, во вторичной цепи установлены конденсаторы С2, СЗ и С4. К конденсатору С2 дополнительно подсоединен разрядный резистор. 
 
Для защиты тяговых двигателей в режимах тяги и электрического торможения служат электронные блоки РБ1, РБ2, РПТ1 и РПТ2 на основе герконовых реле. При бок-совании колесных пар в режиме тяги или при разности вращения колесных пар в режиме электрического торможения герконовые реле РБ1 и РБ2 создают цепь на включение реле ПРБ. Оно отключает питание блоков БРУ или БРТ до возобновления нормальных режимов работы тяговых двигателей. 
 
Реле разносного боксования РРБ1, РРБ2, РПТ1 и РПТ2 срабатывают в режимах тяги и электрического торможения при разности напряжений на коллекторах ТД, превышающей (706 ± 50) В. В этом случае создается цепь на реле ПРЗ, которое своими контактами размыкает цепь к реле РПЗ. В конечном итоге отключаются линейные контакторы. 
 
Для защиты цепей возбуждения при перегрузках в режиме электродинамического торможения предусмотрен предохранитель Пр24 на 200 A. R—С-цепи, установленные параллельно полупроводниковым приборам Тт5 и Ттб, Д5 и Д6, служат для ограничения коммутационных перенапряжений при переходных процессах. 
 
На электропоездах раннего выпуска применялась система ДУКС — дискретное устройство контроля скольжения колесных пар. Принцип его действия основан на сравнении скоростей вращения колесных пар одного вагона. При разности скоростей более 9 % в режимах тяги и электрического торможения логический блок выдает сигнал о боксовании или разности вращения и создает цепь питания реле ПРБ. Последнее своими контактами рвет цепь питания блоков БРУ и БРТ. При разности скоростей более 15 % в режиме пневматического торможения логический блок выдает сигнал о скольжении колесных пар. Создается цепь питания сбрасывающих клапанов СБ в магистрали тормозных цилиндров. 
 
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ 
 
Вспомогательные цепи получают питание от вторичной обмотки главного трансформатора ГТ. Цепи отопления подсоединены к секции обмотки а — 01 (620 В) главного трансформатора. На моторном и прицепном вагонах для подачи высокого напряжения на калориферы предусмотрен контактор К02, а на печи — К01. Цепи моторного вагона защищены предохранителем Пр1 (80 А) и реле перегрузки отопления РПО. 
 
На прицепной вагон высокое напряжение подается через высоковольтные междувагонные соединения, розетки РСБ (Х7 и Х8) и штепсели ШС (Х7 и Х8) после включения контактора КРС1 на моторном вагоне. Цепи прицепного вагона защищены предохранителем Пр2 (80 А) и реле перегрузки отопления РПО. 
 
При эксплуатации электропоездов с нечетным числом вагонов (составность М+П+П) на каждом прицепном вагоне с лобовой стороны предусмотрены дополнительные розетки РСБ (Х9 и Х10) и контактор КРС (шкаф № 4) для питания цепей отопления дополнительного прицепного вагона. В этом случае номинал предохранителя Пр2 должен быть увеличен до 160 А. Питание на калорифер кабины машиниста поступает через контакторы КОЗ и К04 в зависимости от выбора интенсивности нагрева кабины машиниста. 
 
Вспомогательная обмотка главного трансформатора ГТ имеет также выводы с напряжением 220 В (01 — Х1) и 276 В (01 — Х2). Эти обмотки и асинхронный расщепитель фаз АРФ защищены автоматическим выключателем АВ. Запуск и контроль работы АРФ осуществляет блок «UI», а стабилизацию напряжения — блок БУС. После запуска АРФ преобразует однофазное напряжение в трехфазное, которое служит для питания вспомогательных электрических машин. 
 
ЦЕПИ ЗАПУСКА АСИНХРОННОГО РАСЩЕПИТЕЛЯ ФАЗ АРФ 
 
После включения высоковольтного выключателя ток протекает от вывода Х1 вспомогательной обмотки ГТ по проводу 62Ф, через автомат АВ, провод 62С, предохранитель Пр20, провод 62К. Питание напряжением 220 В подходит к ячейке с5 блока «UI». Одновременно от вывода 01 оно со вторичной обмотки подходит к ячейке с4 блока «UI» по проводу 61. Через 1 — 2 с замыкается контакт реле Р1 блока «III» в ячейках а4 — а2. 
 
Одновременно в низковольтной цепи управления АРФ происходит следующее. От провода 15 через предохранитель ПрЮ, пакетный выключатель переключения систем питания ПСП (положение «Нормально»), провод15НА, контакт теплового реле ТрЮ, провод 15ДА, контакт теплового реле Тр9 и провод 15Д питание подходит к ячейке а4. Через замыкающий контакт реле Р1 по проводу 15Г получает питание катушка реле подключения контакторов резервирования ПКР. 
 
Через замыкающий контакт ПКР в цепи проводов 15Д — 15ГА запитывается катушка контактора резервирования КР. Одновременно от провода 61 через предохранитель Пр23, провод 61ШД, замыкающий контакт реле ПКР, провод 61ШГ, пакетный выключатель ПСП (положение «Нормально») и провод 61Ш напряжение подходит к ячейке А6 блока БУС. И, наконец, напряжение от вывода Х2 вторичной обмотки ГТ по проводу 62Ю через АВ, провод 62Ш поступает в ячейку A3 блока БУС. Создавшаяся цепь позволяет включить блок БУС, подавать управляющие импульсы на тиристоры Тт1 и Тт2 и выдавать стабилизированное напряжение на провод 62Я. 
 
При работе АРФ ток протекает по следующей цепи: провод 62Я, трансформатор тока Т8, провод 62ИБ, тепловое реле Тр9, замыкающии контакт контактора КР, провод 62И, двигательные обмотки АРФ (выводы С1 и СЗ).На время запуска АРФ подключается пусковая обмотка (часть генераторной) 
 
В первый полупериод ток будет протекать по следующей цепи: провод 62И, тепловое реле ТрЮ, провод 62ИЕ, диод Д5, провод 62Р, резистор R29, провод 62Ц, размыкающий контакт реле повторителя напряжения ПНФ, провод 62Е, управляющий электрод тиристора Тт4. 
 
После открытия тиристора Тт4 образуется цепь: провод 62Ж, пусковой резистор R26, провод 63Д, вывод С2. В другой полупериод ток протекает через пусковой резистор R26, диод Д6, размыкающий контакт ПНФ, резистор R29, управляющий электрод тиристора ТтЗ. После открытия ТтЗ ток идет от провода 62Ж на провод 62ИЕ. 
 
При определенной частоте вращения и напряжении на генераторной обмотке АРФ 105... 115 В, что контролируется ячейками с2 и сЗ, в блоке «UI» замыкаются контакты реле Р1 в ячейках аЗ — а2. От провода 15НВ получает питание катушка реле повторителя напряжения ПНФ. После ее включения размыкается контакт в цепи управляющих электродов тиристоров ТтЗ и Тт4, и пусковая цепь обесточивается. От провода 15НА, через замыкающий контакт ПНФ, провод 28, замыкающий контакт КР и провод 28В получает питание катушка контактора стабилизации КС. 
 
После его включения замыкается силовои контакт и получает питание провод 62. Разрывается цепь на ячейки с2 и сЗ. Замыкающий контакт КС создает цепь на ячейки сб и с7 блока «UI». От ячеек сб и с7 через контакты контакторов КР и КС, а также ячейки с8 или с9 блок «UI» контролирует запуск АРФ. Если в течение 3 с АРФ не начнет работать, то блок «UI» даст команду на размыкание замыкающего контакта реле Р1 (ячейки а4, аЗ и а2). 
 
После запуска расщепителя фаз размыкающий контакт реле ПНФ разрывает цепь на сигнальную лампу «Напряжение сети» (провод 34), сигнализируя о его вводе в работу. На электропоездах ЭД9М реле ПНФ имеет контрольный светодиод, который получает питание через замыкающий контакт реле после включения. 
 
Защита расщепителя фаз от перегрузок осуществляется трансформатором тока Т8 и тепловым реле Тр9, а момент запуска — тепловым реле ТрЮ 
 
В случае неисправности стабилизатора напряжения 220 В питание потребителей переводится на вывод Х1 вспомогательной обмотки главного трансформатора. В шкафу № 4 моторного вагона перекидной шиной соединяются провода 62С и 62Я («Резерв трех фаз»). В данном случае напряжение питания потребителей не стабилизируется. 
 
Пакетный переключатель ПСП должен быть поставлен в положение «Резерв». При этом исключается срабатывание защиты от повышенного напряжения в режиме резервного питания (обеспечивается ячейкой с8 блока «UI»). 
 
В случаях систематического срабатывания защиты в силовой цепи или в цепях управления расщепителя фаз АРФ нужно отключить. В этом случае питание получают только потребители однофазного напряжения: освещение 220 В, зарядный агрегат и печи обогрева салона и кабины. В шкафу № 4 моторного вагона перекидной шиной соединяют провода 62 — 62С. Пакетный переключатель ПСП должен быть поставлен в положение «0».

 
После запуска расщепителя фаз вспомогательные машины запитываются трехфазным переменным напряжением 220 В. После включения контактора вспомогательной цепи (КМК, КНТ или соответствующего КВ) напряжение подается на обмотки вспомогательных машин. От перегрузок и коротких замыканий их цепи защищены фазовыми плавкими предохранителями, тепловыми реле. Запуск двигателей вентиляторов дополнительно контролируют реле напряжения РНВ1 и РНВЗ. 
 
Двигатель насос-трансформатора ДНТ включается при температуре масла в баке главного трансформатора +30 °С. Это происходит при срабатывании датчика температуры (термопары), который находится в расширительном баке ГТ. 
 
В цепях управления происходит следующее. Образуется цепь к катушке контактора КНТ: провод 15, предохранитель ПрЗ, провод 15В, замыкающий контакт температурного датчика ТрТ +30 °С, провод 15ВГ, замыкающий контакт реле насос-трансформатора РНТ (оно защищает цепи от перегрузок через тепловые реле), провод 15ВП. 
 
Контактор встает на самоподхват через замыкающий контакт КНТ в цепи проводов 15В — 15ВГ. При температуре масла в расширительном баке трансформатора +85 °С срабатывает термопара, замыкается ее контакт ТрТ +85 °С. При этом создаются цепи на реле блинкеров масла РБМ и по проводу 15БИ — на сигнальный светодиод в печатном блоке блинкеров (шкаф № 2) моторного вагона. 
 
Реле РБМ косвенно влияет на отключение линейных контакторов в данном моторном вагоне. Через замыкающии контакт оно создает дополнительную цепь на сигнальный светодиод в печатном блоке блинкеров. 
 
Чтобы предупредить замерзание контактной системы воздушного выключателя, предусмотрели его обогрев. Для этого включают пакетный выключатель ПОВ (шкаф № 2) и подают однофазное напряжение 220 В на нагревательный элемент ОБ по цепи проводов 61 и 62. 
Боковые обогреватели и обогреватели ног в кабине машиниста получают питание однофазным напряжением 220 В по цепи проводов 61 и 62 после включения пакетного выключателя В35 «Дополнительный обогрев кабины». От этих же проводов запитывается розетка Х14 в кабине машиниста (пульт помощника машиниста). Обе цепи защищены предохранителем Пр49. 
 
Для питания обогревателей бака туалета ОБТ, туалета ОТ, фановой трубы ОФТ и сливной трубы ОСТ используют также напряжение 220 В (цепи проводов 61 и 62), включая пакетный выключатель ПОБ (шкаф № 2 головного вагона). 
 
На электропоездах серии ЭД9М в салонах применены флюоресцентные лампы дневного света. Поэтому для преждевременного выхода их из строя из-за больших пульсаций напряжения высших гармонических составляющих, питание подается от выводов 01 — Х1 вспомогательной обмотки главного трансформатора. С этой целью в шкафу N9 4 моторного вагона сделан отвод от основного провода — 62С. Лампы получают питание после включения воздушного выключателя, до запуска асинхронного расщепителя фаз. 
 
Данное изменение в цепях освещения было сделано после пробных поездок. На схемах завода-изготовителя питание цепей по-прежнему показано от проводов 61 и 62, после включения контактора стабилизации. 
 
(Окончание следует)

__________________